CC BY
65
УДК 632.51 (470.23)
Эколого-географический подход в прогнозировании видового состава сорных растений*
Н.Н. ЛУНЕВА,
заведующая сектором гербологии лаборатории фитосанитарного мониторинга ВИЗР Е.Н. МЫСНИК,
младший научный сотрудник e-mail: [email protected]
Видовой комплекс сорных растений на определенной территории формируется в течение многих лет под воздействием факторов окружающей среды и человеческой деятельности. Знания о нем необходимы для разработки стратегии борьбы с сорными растениями, стабильно произрастающими в конкретном регионе.
Известно, что основополагающими факторами распределения всех видов растений, в том числе и сорных, по поверхности Земли являются тепло- и влагообеспеченность [1, 7]. Это наглядно видно на картах распространения видов сорных растений в интерактивном «Агроатласе» [2]. Их сопоставление показывает, что не только в каждом регионе складывается свой комплекс видов, но и каждый вид неодинаково представлен на протяжении своего ареала (зоны вредоносности, основного и спорадического распространения). Какие виды сорных растений являются обычными, вредоносными или случайными для той или иной области, можно выявить наложением карты каждого вида на карту области (региона). Альтернативой этому трудоемкому способуявляетсяэколого-географический метод, с помощью которого можно проанализировать соответствие уровня тепло- и влаго-обепеченности территории, требуемого для каждого вида, и охарактеризовать каждый вид с точки зрения полученных результатов [1, 3].
* Фотографии - на вкладке.
Материалами для моделирования послужили электронные карты распространения 188 видов сорных растений, а также карты распределения среднегодовой суммы активных температур выше 5 °С и среднегодовой суммы осадков по территории СНГ, представленные в «Агроатласе». Анализ картографических данных осуществляли с использованием эколо-го-географического метода.
Для каждого вида были определены значения показателей изолиний, описывающих северную (среднегодовая сумма активных температур выше 5 °С) и южную (среднегодовая сумма осадков в мм) границы зон основного распространения (ареала) и вредоносности (ЗВР), а также сумма активных температур выше 5 °С и среднегодовая сумма осадков (в мм) для северной и южной границ Ленинградской области.
Путем сопоставления показателей факторов, лимитирующих распространение видов сорных растений в южном (требовательность вида к обеспеченности территории влагой) и в северном (требовательность вида к обеспеченности территории теплом) направлениях с показателями этих же факторов, характеризующих изучаемую территорию, составлена модель - прогностический комплекс видов сорных растений, для которых территория области подходит по значениям показателей данных факторов.
Для ее верификации был проведен ретроспективный анализ данных научных публикаций и гербарных этикеток, хранящихся в БД «Сорные растения во флоре России» (19642000 гг.), обследований территории Ленинградской области сотрудниками лаборатории гербологии ВИЗР (2001-2010 гг.); а также данных соб-
ственных обследований агроцено-зов за период 2009-2011 гг. [4, 5]. По данным фитосанитарного мониторинга 2009-2011 гг., были рассчитаны показатели встречаемости и интегрального индекса встречаемости и обилия видов сорных растений, проведена оценка степени приуроченности видов к сегетальным местообитаниям [6].
Установили, что фактор влаго-обеспеченности не является в данном случае определяющим, так как минимально необходимое для существования видов среднегодовое количество влаги (190-574 мм) не превышает значений соответствующего показателя для территории Ленинградской области (550-700 мм). Лимитирующим распространение видов сорных растений на территории Ленинградской области является ее обеспеченность теплом.
Значения среднегодовых сумм активных температур, необходимых для существования 87 из 188 видов сорных растений (1068-1664 °С), ниже, чем в пределах границ Ленинградской области (1670-2140 °С), следовательно, ее территория подходит для их произрастания. Полученный список представляет собой смоделированный комплекс видов сорных растений, потенциально способных в совокупности оказать отрицательное действие на посевы сельскохозяйственных культур, выращиваемых в области.
62 вида сорных растений из этих 87 стабильно регистрировались на территории Ленинградской области в течение длительного периода времени (1966-2011 гг.) либо с высокими показателями встречаемости (III-V классы), либо с тенденцией ее повышения. Часть из них представлена в таблице 1.
Таблица 1
Показатели встречаемости видов сорных растений в разные периоды
БД «Сорные растения во флоре России» Данные обследований 2009-2011 гг.
Вид 1996-1983 гг. 1985-2000 гг. 2001- -2011 гг.
класс постоянства встречаемости (по Казанцевой, 1978) встречаемость (%)
Chenopodium album L. V V V 61,89
Tripleurospermum perforatum (Merat) M. Lainz IV IV V 72,34
Sonchus arvensis L. IV III V 41,69
Capsella bursa-pastoris (L.) Medik. V IV V 48,28
Cirsium setosum (Willd.) Bess. III III V 71,35
Taraxacum officinale Wigg. II III V 66,62
Polygonum aviculare L. V IV V 53,44
Lepidotheca suaveolens (Pursh) Nutt. I II V 54,87
Elytrigia repens (L.) Nevsli I II V 45,42
Для дальнейшего анализа виды были подразделены на группы по их встречаемости на территории Ленинградской области без учета типа местообитаний (менее 5 %; от 5 до 20; от 20 до 30; от 30 до 40 и более 40 %) с учетом их категории по степени приуроченности к сегетальным местообитаниям (С - сегетальные, СР - сегетально-рудеральные, РС -рудерально-сегетальные, Р - руде-ральные) (табл. 2).
Анализ видовых групп показал, что стабильная встречаемость вида отмечается при значениях показателей фактора теплообеспеченности ниже или совпадающих с таковым для северной границы региона. Если
показатели теплообеспеченности территории совпадают со значениями оптимальных показателей требовательности к теплу (то есть, в зоне вредоносности), то вид на территории региона чаще встречается на полях (виды групп 1, 4, 6, 8). Если показатели теплообеспеченности территории меньше значений оптимальных показателей, то этот вид приурочен больше к рудеральным местообитаниям, чем к полям (виды групп 3, 5, 7, 9). Показатели встречаемости видов снижаются по мере повышения их требовательности к условиям конкретного местообитания (тип и кислотность почвы, возделываемая культура, степень ув-
лажнения, освещенность, возможность заноса семян на поле и т.д.).
Виды, характеризующиеся встречаемостью более 40 %:
Группа 1. Включает марь белую (Chenopodium album L.), ромашку непахучую (Tripleurospermum perforatum Merat) M. Lainz), осот полевой (Sonchus arvensis L.), пастушью сумку обыкновенную (Capsella bursapastoris (L.) Medik.).
Виды отличаются высокими показателями встречаемости (41,6972,34 %) и интегрального индекса встречаемости и обилия (0,94-1,68). Этот факт свидетельствует о том, что виды встречаются не только часто, но и обильно, как на сегеталь-ных (49,57-75,65 %), так и на руде-ральных (33,81-65,62 %) местообитаниях, хотя больше тяготеют к сегетальным.
Группа 2. В нее вошли одуванчик лекарственный (Taraxacum officinale Wigg.), бодяк щетинистый (Cirsium setosum (Willd.) Bess.), горец птичий (Polygonum aviculare L.), лепидотека душистая (Lepidotheca suaveolens (Pursh) Nutt.), пырей ползучий (Elytrigia repens (L.) Nevski).
Эти виды так же имеют высокие показатели встречаемости (45,4271,35 %) в Ленинградской области и интегрального индекса встречаемости и обилия (1,28-2,15). Значения индекса выше, чем для видов группы 1 за счет более высоких показателей встречаемости и обилия видов на рудеральных местообитаниях. Эти виды имеют высокие показатели встречаемости и на сегеталь-ных (24,41-63,04 %), и на рудеральных (48,42-81,38 %) местообитаниях, но тяготеют больше к рудераль-ным.
Группа 3. Состоит из тысячелистника обыкновенного (Achillea millefolium L.), подорожника большого (Plantago major L.), полыни обыкновенной (Artemisia vulgaris L.), горошка мышиного (Vicia cracca L.). Их встречаемость несколько ниже (44,99-59,74 %). Произрастая на обоих типах местообитаний, они тяготеют с большим перевесом пока-
Таблица 2
Характеристика групп видов стабильного комплекса сорных растений Ленинградской области (по данным полевых обследований 2009-2011 гг.)
Группа видов, тип Число видов Встречаемость (%) Индекс Изотерма северной границы ареала (•С) Изотерма северной границы ЗВР* (•С)
1, CP 4 41,69-72,34 0,94-1,68 1068-1664 1891-1965
2, PC 5 45,42-71,35 1,28-2,72 1170-1523 1870-2092
3, P 4 44,99-59,74 0,90-1,64 1122-1541 2151-2159
4, C 4 32,66-39,26 0,63-0,83 1323-1626 1851-1940
5, P 4 31,23-36,96 0,78-1,04 1405-1472 2169-2173
6, C, CP 5 20,06-23,21 0,32-0,47 1265-1609 1841-2016
7, P, PC 9 20,92-27,36 0,42-0,72 1109-1645 2183-2187
8, C, CP 16 5,44-19,20 0,07-0,38 1300-1662 1842-2044
9, P, PC 11 5,01-17,48 0,09-0,42 1323-1632 2196-2476
* Зона вредоносности.
зателей к рудеральным (69,3485,1 %), хотя имеют достаточно высокую встречаемость и на сегеталь-ных (20,63-34,38 %) местообитаниях, то есть представляют собой потенциальную угрозу для посевов. Значения интегрального индекса сопоставимы с таковыми для группы 1 (0,9-1,64) за счет высоких показателей встречаемости и обилия видов на рудеральных местообитаниях.
Ввиды со встречаемостью 3040 %:
Группа 4. Включает горец развесистый (Persicaria lapathifolia (L.) S.F. Gray), звездчатку среднюю (Stellaria media (L.) Vill.), фаллопию вьюнковую (Fallopia convolvulus (L.) A. Loeve), ярутку полевую (Thlaspi arvense L.), имеющие показатели встречаемости (32,66-39,26 %) и интегрального индекса (0,63-0,83) несколько ниже, чем у предыдущих групп, но они также являются значимыми участниками формирования агроценозов и довольно слабо представлены на рудеральных местообитаниях (встречаемость 13,1824,93 %) по сравнению с сегетальны-ми (47,57-55,59 %). Довольно высокие показатели численности на изучаемой территории обусловлены широкой амплитудой требований к условиям конкретных местообитаний.
Группа 5. Входящие в нее виды -мятлик однолетний (Poa annua L.), клевер ползучий (Trifolium repens L.), мать-и-мачеха обыкновенная (Tussi-lago farfara L.), хвощ полевой (Equise-tum arvense L.) имеют общие показатели встречаемости, сходные с таковыми для группы 4 (31,23-36,96 %), но, в отличие от них, являются значимыми участниками формирования фитоценозов на рудеральных местообитаниях (встречаемость 43,55-55,87 %), и очень слабо представлены на сегетальных местообитаниях (9,17-18,91 %). Показатель интегрального индекса значительно выше на рудеральных местообитаниях по сравнению с сегетальными, соответственно 1,27-1,76 и 0,190,32, что свидетельствует не только о высокой встречаемости, но и оби-
лии видов на рудеральных местообитаниях.
Виды со встречаемостью 20-30 %:
Группа 6. Включает подмаренник цепкий (Galium aparine L.), дымянку лекарственную (Fumaria officinalis L.), фиалку полевую (Viola arven-sis Murr.), незабудку полевую (Myosotis arvensis (L.) Hill.) и желтушник левкойный (Erysimum chieranthoi-des L.), которые имеют встречаемость 20,06-23,21 % и явно тяготеют к сегетальным местообитаниям, о чем свидетельствуют значения показателей встречаемости (27,2236,39 %) и интегрального индекса встречаемости и обилия на сегетальных местообитаниях (0,320,72), по сравнению с рудеральны-ми - соответственно 4,3-14,33 % и 0,09-0,26.
Группа 7. Входящие в нее виды -ежа сборная (Dactylis glomerata L.), кульбаба осенняя (Leonthodon autumnalis L.), тимофеевка луговая (Phleum pratense L.), лютик ползучий (Ranunculus repens L.), чина луговая (Lathyrus pratensis L.), клевер гибридный (Trifolium hybridum L.), василек луговой (Centaureajacea L.), пижма обыкновенная (Tanacetum vulgare L.), сныть обыкновенная (Aegopodium podagraria L.) имеют общие показатели встречаемости, сходные с таковыми для группы 6 (20,92-27,36 %), но тяготеют к рудеральным местообитаниям (встречаемость 26,93-45,85 %, интегральный индекс 0,61-1,41), тогда как для сегетальных они составляют соответственно 2,58-25,5 % и 0,05-0,43.
Виды со встречаемостью 5-20 %:
Группа 8. Состоит из яснотки пурпурной (Lamiumpurpureum L.), торицы полевой (Spergula arvensis L.), мари сизой (Chenopodium glau-cum L.), редьки дикой (Raphanus raphanistrum L.), пикульника двунад-резанного (Galeopsis bifida Boenn.), пикульника заметного (G. speciosa Mill.), мяты полевой (Mentha arvensis L.), жерушника болотного (Rorip-pa palustris (L.) Bess.), бородавника обыкновенного (Rapsana communis L.), аистника цикутового (Erodium
cicutarium (L.) L.Her.), сушеницы то-пяной (Gnaphalium uliginosum L.), капусты полевой (Brassica campes-tris L.), череды трехраздельной (Bidens tripartita L.), чистеца болотного (Stachys palustris L.) и щавеля малого (Rumex acetosella L.).
Встречаемость этих видов - 6,319,2 %. Они явно тяготеют к сеге-тальным местообитаниям, встречаемость 6,88-34,38 %.
Группа 9. Ее виды - вьюнок полевой (Convolvulus arvensis L.), нивяник обыкновенный (Leucanthemum vulgare Lam.), звездчатка злаковая (Stellaria graminea L.), дрема белая (Melandrium album (Mill.) Garce), щавель курчавый (Rumex crispus L.), горошек заборный (Vicia sepium L.), сурепка обыкновенная (Barbarea vulgaris R.Br.), крестовник обыкновенный (Senecio vulgaris L.) - стабильно присутствуют на территории Ленинградской области, показатели их встречаемости невысокие (6,317,48 %), слабо представлены на се-гетальных местообитаниях (встречаемость 0,29-16,05 %, интегральный индекс 0,01-0,28), но тяготеют к рудеральным (встречаемость 7,16-27,57, интегральный индекс 0,14-0,57).
Руководствуясь результатами предложенной классификации, контроль сорных растений следует осуществлять не только на полях, но и на рудеральных местообитаниях аг-роландшафтов, а также применять превентивные меры защиты посевов (краевые обработки полей, обкашивание межей, канав и других близко расположенных рудеральных местообитаний) для уменьшения степени заноса видов сорных растений с рудеральных местообитаний на возделываемые поля.
Эколого-географический метод могут использовать как филиалы Россельхозцентра для разработки подходов к контролю сорной растительности на региональном уровне, так и научные учреждения для изучения сорного элемента флоры в других регионах.
ЛИТЕРАТУРА
1. Алехин В.В. География растений с основами ботаники. - М.: Учпедгиз, 1961, 532 с.
2. Афонин А.Н., Грин С.Л., Дзюбен-ко Н.И., Фролов А.Н. (ред.). Агроэколо-гический атлас России и сопредельных стран: экономически значимые растения, их вредители, болезни и сорные растения [Интернет-версия 2.0] [Электронный ресурс]. - 2008. Режим доступа: http://www.agroatlas.ru.
3. Лунева Н.Н., Афонин А.Н. Возможности использования ГИС-технологий для решения задач фитосанитарного мониторинга в отношении сорных растений // Материалы I Международной научной конференции «Сорные растения в изменяющемся мире: актуальные вопросы изучения разнообразия, происхождения, эволюции», Санкт-Петербург, 6-8 декабря 2011 г - СПб: ВИР, 2011, с. 187-193.
4. Лунева Н.Н., Лебедева Е.Г., Мыс-ник Е.Н., Филиппова Г.В. Изучение сор-
ных растений с использованием БД и ИПС «Сорные растения во флоре России // Материалы I Международной научной конференции «Сорные растения в изменяющемся мире: актуальные вопросы изучения разнообразия, происхождения, эволюции», Санкт-Петербург, 6-8 декабря 2011 г. - СПб: ВИР, 2011, с. 193-199.
5. МысникЕ.Н. Анализ видового состава сорных растений Ленинградской области // Вестник защиты растений, 2012а, № 4, с. 68-70.
6. Мысник Е.Н. К вопросу об интегральной оценке встречаемости и обилия сорных растений // Вестник защиты растений, 2012б, № 2, с. 66-67.
7. Толмачев А.И. Введение в географию растений. - Л.: Изд-во Ленинградского ун-та, 1974, 244 с.
Аннотация. С использованием эколо-го-географического метода смоделирован прогностический комплекс видов сорных растений, для которых террито-
рия Ленинградской области подходит по тепло- и влагообеспеченности. Осуществлена верификация модели.
Ключевые слова. Сорные растения, эколого-географический метод, ретроспективный анализ, зона основного распространения, зона вредоносности, встречаемость, интегральный индекс встречаемости и обилия, прогностический комплекс.
Abstract. With use of an ekologo-geographical method predictive complex of species of weed plants are simulated. Territories of Leningrad area are suitable on values of indicators of factors warmly and moisture security for this complex. Reliability of this model is confirmed with data of scientific publications and own research works.
Keywords. Weeds, ecologogeographical method, retrospective analysis, zone of the main distribution, zone of harmless, occurrence, integrated index of occurrence and abundance, predictive complex.
