CC BY
18
——— ОТРАСЛЕВЫЕ ПРОБЛЕМЫ ОСВОЕНИЯ ЗАСУШЛИВЫХ ЗЕМЕЛЬ
УДК 581.93
РАЗНООБРАЗИЕ И ТАКСОНОМИЧЕСКИЙ СОСТАВ СОРНЫХ ТРАВ В ОЛИВКОВЫХ САДАХ ОКРУГА ТАБУК САУДОВСКОЙ АРАВИИ
© 2017 г. Н.А. Ал Харби
Университет Табука, Теймское отделение, Научный колледж, кафедра биологии Саудовская Аравия, Табук, а/я 741. E-mail: [email protected]
Поступила в редакцию 03.01.2017
Внедрение сорных трав в сельскохозяйственный ландшафт - это большая проблема, которая угрожает культурным растениям, так как сорняки конкурируют с ними за ресурсы. Данные о таксономическом разнообразии сорняков в оливковых садах Саудовской Аравии до сих пор неполны. Цель представленной работы - дополнить их исследованиями четырех регионов: Джурайда, Теймы, Кулайба и Табука, расположенных в округе Табук, в северной части Саудовской Аравии. Крайне необходимо дальнейшее изучение биологических и экологических аспектов сорных трав в садах Саудовской Аравии, что способствует развитию эффективных стратегий по контролю над сорными сообществами и увеличению урожая культурных растений.
Ключевые слова: оливковые сады, сорные травы, Табук, Саудовская Аравия, разнообразие.
Хорошо известно, что сорные травы нежелательны, так как наносят ущерб сельскому хозяйству (Gomma, 2012). Их считают основными вредителями за то негативное влияние, которое они оказывают на растениеводство и экономические аспекты урожая (Chaudhary, Akram, 1987; Gomma, 2012). Сорные растения - широко распространенные виды растений, являются биологически важными составляющими различных экосистем (например, земледельческих, пастбищных, лесных, водных). Как правило, сорняки оказываются нежелательными и отличаются от прочих растений своим досаждающим присутствием и более мощными биологическими и экологическими показателями, которые делают их успешными конкурентами в сельскохозяйственных экосистемах. Очевидно, что присутствие сорных трав в таких системах значительно понижает количество урожая, так как они агрессивно соперничают с культурными растениями за питательные вещества, пространство, воду и свет (Wang et al., 2007). Также известно, что некоторые сорняки оказывают аллеопатический эффект - биологический феномен, при котором организм производит один или более биохимикатов, враждебных всхожести, росту, выживанию и размножению других растений в экосистеме (Jabeen, Ahmed, 2009). И, как следует из множества работ, уменьшение урожая и экономические потери в сельском хозяйстве связаны с заражением сорняками (Khedr, Hegazy, 1998; Fayed et al., 1999).
Структура сорных сообществ формируется под влиянием возделывания земель, их удобрения и других экзогенных и биологических факторов (Derksen et al., 1994; Andersson, Milberg, 1998; Thomas, Frick, 1993), а также с учетом типа урожая (Andersson, Milberg, 1998; Andreasen, Skovgaard, 2009), времени года (El-Demerdash et al., 1997) и характеристик почвы (Fried et al., 2008).
Есть несколько исследований, касающихся флористического разнообразия сорняков в Саудовской Аравии. Большая часть сорных видов растений была определена S.A. Chaudhary и M. Akram (1987), чей список считается исчерпывающей базой данных о сорняках Королевства. Другие исследования, не столь масштабны. Например, таксономический состав сорняков в садах финиковых пальм оазиса Эль-Хаса на востоке Саудовской Аравии, задокументирован E. El-Halawany и K. Shaltout (1992), а сообщества в том же месте описаны K.H. Shaltout и E. El-Halawany (1992). Список видов в регионе Эль-Хардж, что в центре Саудовской Аравии, составлен M.N. Al-Yemeny (1999), а также H. Sher и M.N. Al-Yemeni (2011). В регионе Эль-Касим разнообразие и состав сорняков в их связи с почвенными характеристиками исследовал M. Gazer (2011).
Олива (Olea europaea) - небольшое дерево семейства Маслиновых - распространено в Средиземноморье от Португалии до Леванта, на Аравийском полуострове, в Южной Азии и на
Дальнем Востоке (Terral et al., 2004). Съедобные плоды богаты питательными веществами и имеют высокую экономическую значимость. Олива также является источником оливкового масла, древесины и листьев. Примерно 90% собранного урожая превращают в масло, а 10% - в столовые оливки (Patumi et al., 2002).
В Саудовской Аравии оливы выращивают в северной части Королевства, главным образом в регионе Табук и Эль-Джауф, где получают большой урожай и продукцию. Присутствие в садах сорняков мешает росту деревьев и их плодоношению, поскольку сорные травы конкурируют с деревьями за воду, питательные вещества, свет и корневое пространство. Зарастание садов сорняками считается особенно проблематичным в первые 4-5 лет жизни дерева. Если присутствие трав не контролировать как следует, это может привести к критическим последствиям, поскольку сорняки могут повысить активность других вредителей, таких как насекомые и нематоды, а летом, при высыхании, создать риск возгорания.
Несмотря на это, информация о флористическом разнообразии сорных сообществ в Саудовской Аравии по-прежнему неполная (Sher, Al-Yemeni, 2011). Кроме работы N.H. Gomma (2012), посвященной сообществам Эль-Джауфа, ранее не предпринималось никаких попыток исследовать их разнообразие в оливковых садах. Недостаток таких данных является помехой дальнейшему эффективному контролю над сорными травами в этом регионе. Цель представленной работы -изучить разнообразие сорных трав в оливковых садах на севере Саудовской Аравии, в регионах Джурайда, Теймы, Кулайба и Табук. Вдобавок эту работу можно полагать первой попыткой подготовить перечень сорных трав в оливковых садах Табука.
Материалы и методы
Округ Табук расположен на северо-западе Саудовской Аравии и занимает площадь в 117 тысяч км2. В этой области, важной для сельского хозяйства, разводят множество культурных растений, таких как олива и финиковая пальма, а также выращивают овощи и фрукты. Климат здесь засушливый, с жарким летом и холодными сухими зимами. Выбранные для исследования регионы являются гомогенными по физико-географическим показателям. Ежегодные осадки в Табуке выпадают в количестве менее 200 мм, а почвы, обычно глинистые с примесями крупнозернистого песка, сильно засолены из-за ненадлежащих методов орошения. Почвы, задействованные в исследованиях, богаты органическими веществами и минералами.
Сорные сообщества изучали в оливковых садах четырех регионов: Джурайда, Теймы, Кулайба и Табук, - которые расположены в округе Табук. В каждом из мест сорняки исследовали на площадках в 10x10 м в четырех садах за весенний период 2016 года. Для каждого сада было сделано по четыре площадки. Виды отмечали, как присутствующие и отсутствующие. Перечень и определение трав провели, используя таксономические ключи S.A. Chaudhary (2001) и S. Collenette (1999).
Степень альфа- (амин, амакс, асредн), бета- и гамма-разнообразия подсчитана в программе Species Diversity и Richness IV (Seaby, Henderson, 2006), как и общая степень разнообразия Шеннона-Винера (H') и Симпсона (1-D). Односторонний дисперсионный анализ, нужный для определения разницы между средними степенями разнообразия всех четырех регионов, провели с использованием программы SPSS (версия 13.5). Кластерный анализ на основе мер расстояния Симпсона провели при помощи программы PAST (Hammer et al., 2001).
Результаты
Всего в оливковых садах региона Табук было зафиксировано 47 видов растений, относящихся к 21 семейству (табл. 1).
Среди представленных видов растений однолетних насчитывается 33, а многолетних - 14. Доминируют в сорных сообществах следующие виды: Pulicaria undulata, Amisosciadium lanatum, Cynodon dactylon, Emex spinosa и Euphorbia granulate, найденные практически в каждом саду, что говорит об их высокой приспособляемости и устойчивости к стандартным способам контроля над сорняками. Три семейства: Zygophyllaceae, Asteraceae и Boraginaceae - составляют почти 40% от общего числа видов, найденных в исследованных регионах (табл. 1).
Наибольшее количество сорняков зафиксировано в Джурайде и Кулайбе в количестве 30 и 24 видов соответственно; наименьшее - в Тейме. Степени разнообразия представлены в таблице 2.
Таблица 1. Список видов сорных растений в оливковых садах региона Табук.
№ Вид растения Жизненная форма
Однодольные
Сем. Poaceae
1. Cynodon dactylon L. многолетник
2. Pennisetum divisum Henrard однолетник
3. Stipa obtusa Hitchcock однолетник
Двудольные
Сем. Aizoaceae
4. Aizoon canariense L. однолетник
Сем. Apiaceae
5. Amisosciadium lanatum Boiss. однолетник
Сем. Asteraceae
6. Atractylis carduus C.Chr. однолетник
7. Ifloga spicata L. однолетник
8. Launea capitata Dandy однолетник
9. Launea undicaulis (L.) Hook. однолетник
10. Pulicaria undulata L. однолетник
11. Tanacetum santolinoides (DC.) Feinbrun & Fertig однолетник
Сем. Boraginaceae
12. Alkanna orientalis (L.) Boiss. однолетник
13. Arnebia hispidissima DC. однолетник
14. Heliotropium crispum Desf. многолетник
15. Moltkiopsis ciliata I.M.Johnston однолетник
Сем. Brassicaceae
16. Zilla spinosa subsp. spinosa (L.) Prantl многолетник
17. Diplotaxis harra Forsk. однолетник
Сем. Chenopodiaceae
18. Bassia eriophora Asch. однолетник
19. Chenopodium album L. однолетник
20. Haloxylon salicornicum (Moq.) Bunge ex Bioss. многолетник
21. Salsola baryosma Dandy многолетник
Сем. Convolvulaceae
22. Convolulus arvensis L. многолетник
Сем. Cucurbitaceae
23. Citrullus colocynthis (L.) Schrad. многолетник
№ Вид растения Жизненная форма
Сем. Euphorbiaceae
24. Euphorbia granulata Forsk. однолетник
Сем. Fabaceae
25. Astragalus tribuloides Delile однолетник
26. Medicago laciniata (L.) Miller однолетник
27. Trigonella anguina Delile однолетник
Сем. Gerraniaceae
28. Monsonia nivea (Decne.) Decne. ex Webb. однолетник
Сем. Malvaceae
29. Malva neglecta Wallr. однолетник
Сем. Neuradaceae
30. Neuradaprocumbens L. однолетник
Сем. Nitrariaceae
31. Nitraria retusa (Forssk.) Asch. однолетник
Сем. Plantaginaceae
32. Kickxia hara (Linné) Fritsch. однолетник
33. Plantago ciliata Desf. однолетник
Сем. Polygonaceae
34. Emex spinose (L.) Campd. однолетник
35. Rumex cyprius Murb. однолетник
Сем. Resedaceae
36. Caylusea hexagyna (Forssk.) Green однолетник
37. Oligomeris linifolia Vahl. однолетник
38. Reseda muricata C. Presl многолетник
Сем. Urticaceae
39. Forsskaolea tenacissima L. многолетник
Сем. Zygophyllaceae
40. Fagonia arabica L. var. Arabica многолетник
41. Fagonia bruguieri DC. многолетник
42. Fagonia glutinosa Delile многолетник
43. Fagonia tristis Sickenb. многолетник
44. Seetzenia lantana (Wild) Bullock многолетник
45. Tribulus terrestris L. однолетник
46. Zygophyllum simplex L. однолетник
Самые высокие значения индекса Шеннона-Винера (Н') и Симпсона (1-Э) оказались в регионах Джурайда и Кулайба. Также было посчитано локальное разнообразие видов, именуемое бета-разнообразием (Р). Сады Кулайба и Теймы отличаются большим разнообразием, что видно по высокому значению показателя Р-разнообразия - 3.23 и 3.23 соответственно.
Видовое разнообразие сорных сообществ представлено индексами видового богатства, индексами Шеннона-Винера и Симпсона (рис. 1). Все три не выявили существенных различий между
садами (односторонний дисперсионный анализ видового богатства, F=1.78, P=0.20; индекс Шеннона-Винера, F=1.57, P=0.26; индекс Симпсона, F=1.35, P=0.30).
Кластерный анализ на основе степени сходства Симпсона применяли для исследования связи таксономического состава изученных садов (рис. 2). Как видно на дендограмме, в единственном саду в Тейме оказался особый видовой состав, выделенный в отдельную ветвь. Оливковые сады в регионе Кулайба сильно связаны по таксономическому составу с садами регионов Джурайда и Табук.
Таблица 2. Степени разнообразия (средние ± стандартное отклонение) сорных видов растений в оливковых садах Табука Саудовской Аравии.
Тип разнообразия Джурайда Тейма Кулайба Табук
Альфа-минимум (амин) 8 3 3 5
Альфа-максимум (амакс) 12 10 10 9
Средняя альфа (асредн) 10.00±1.83 6.50±2.89 7.75±2.06 7.50±1.92
Бета (в = у/асредн) 3.20 3.23 3.23 3.2
Гамма (у) 30 21 25 24
Шеннон-Винер (Н') 2.29±0.9 1.78±0.51 2.02±0.27 1.98±0.28
Симпсон (1-0) 0.89±0.02 0.81±0.16 0.86±0.04 0.85±0.04
12 10 8 6
4
2
Джурайда Мардуф Кулайба Табук
Рис. 1. Видовое разнообразия сорных видов в оливковых садах Табука Саудовской Аравии.
Обсуждение
В оливковых садах четырех регионов (Джурайда, Тейма, Кулайба, Табук) округа Табук Саудовской Аравии произрастает 47 видов сорных растений. Сорные сообщества принадлежат к 26 семействам. Семейство Zygophyllaceae оказалось самым разнообразным (7 видов), на втором месте семейство Asteraceae (6 видов). Количество видов, описанных в данном исследовании, было ниже в сравнении с описанными в пальмовых и оливковых садах региона Эль-Джауфа (71 вид) в северной части Саудовской Аравии (Gomma, 2012). В работе E. El-Halawany и K.H. Shaltout (1992), проведенной на пальмовых плантациях региона Эль-Хаса в восточной части Саудовской Аравии, в общей сложности было описано 118 видов. Однако у M. Gazer (2011) в пальмовых садах центральной
Аравии описано 55 видов растений.
Величины видового богатства и других мер разнообразия в четырех регионах, изученных в этой работе, отличаются слабо (дисперсионный анализ, P>0.05). В садах Джурайда обнаружено самое большое количество видов по сравнению с другими местами (у=30). Изменчивость разнообразия сорных сообществ в основном устанавливается различием культурных видов и временем года (El-Demerdash et al., 1997; Andersson, Milberg, 1998). Более того, факторы вроде почвенных удобрений, контроля над ними, гербицидов и остальных подходов к сдерживанию сорных трав, эффективно воздействуют на структуру сообществ на сельскохозяйственных землях (Gomma, 2012). Помимо прочего известно, что разнообразие сорняков выше на лугах, чем на ежегодно распахиваемых полях (Licznar-Malanczuk, Sygutowska, 2016).
IS £ га £ ÍS et S s ts tt S (ti 3 ff Джурайда
ÍS £ 03 о. -р. I I- SÉ i, 1С £ i íü £ Œ ÍS a SÉ £ ÍT3 i I IB & £ >1 £ si P V >. 1£) £
í- см (V го en m -t <M Tt -г f
1.00.5-
00
G
d 0.6 о
X
0.40.3
0.1-
Рис. 2. Кластерный анализ на основе степени сходства меры Симпсона таксономического состава сорных сообществ в оливковых садах Табука Саудовской Аравии.
В настоящей работе установлено, что в сорных сообществах оливковых садов региона Табука доминируют Pulicaria undulata, Amisosciadium lanatum, Cynodon dactylon, Emex spinosa и Euphorbia granulata. По данным M.H. Al-Yemeny (1999), виды Anisosciadium lanatum, Cynodon dactylon и Emex spinosa являются самыми распространенными в разных сельскохозяйственных землях региона Эль-Харджа в центральной части Саудовской Аравии. E. El-Halawany и K.H. Shaltout (1992) обнаружили, что Euphorbia sp. - один из доминирующих сорных видов на возделываемых и заброшенных полях Эль-Хаса. Также установлено, что C. dactylon доминирует или со-доминирует в разных садах и на полях Саудовской Аравии, как и в соседних странах (Chaudhary et al., 1981; Gazer, 2011). Вместе с Conyza bonariensis этот вид (C. dactylon) известен своим агрессивным внедрением на поля, в сады и на фруктовые плантации Аравии (Chaudhary et al., 1981; Al-Yemeny, 1999). По данным N.H. Gomma (2012), сорные сообщества оливковых и пальмовых садов меняются соответственно временам года.
При помощи кластерного анализа на основе мер сходства Симпсона (рекомендованных для данных о присутствии/отсутствии) выяснили, что филогенетическая ветвь садов региона Теймы отличается от прочих регионов. Однако между структурой сорных сообществ садов региона Кулайба, Джурайда и Табука видна сильная связь. Отличие таксономического состава в Тейме, вероятно, связана с биотическими и абиотическими факторами, которые напрямую воздействуют на видовое богатство и состав (Fried et al., 2008; Andreasen, Skovgaard, 2009; Gomma, 2012). Как уже было
сказано ранее, методы обработки полей и использование удобрений могут быть причиной разнообразия сорных сообществ и их структур (Sher, Al-Yemeni, 2011). Некоторые исследователи предложили идею о том, что органические примеси и текстура почв могут значительно влиять на структуру сообществ с помощью способности почвы к впитываю влаги и достижения разной степени увлажненности (Sperry, Hacke, 2002; Zhang et al., 2010).
Заключение
Изучено разнообразие и таксономический состав сорных трав в оливковых садах Табука, где в общей сложности было описано 47 видов растений. Из всех рассмотренных регионов максимальным разнообразием отличаются сады региона Джурайда (у=30). В то же время установлено, что разнообразие сорняков в четырех регионах округа Табука меняется незначительно, что может быть результатом разных сельскохозяйственных методов, видов гербицидов, применением удобрений и способами контроля произрастания сорняков. А видовое разнообразие садов всех районов округа Табук оказалось самым низким по сравнению с другими регионами Саудовской Аравии.
Понимание разнообразия сорных трав оливковых садов - это существенный шаг к разработке эффективных стратегий контроля над сорняками. Необходимы и последующие исследования, затрагивающие экологические аспекты сорняков в оливковых садах.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
Al-Yemeni M.N. 1999. A check list of weeds in Al-kharj area of Saudi Arabia // Saudi Journal of Biological Sciences. № 2. P. 7-13.
Andersson T.N., Milberg P. 1998. Weed flora and the relative importance of site, crop, crop rotation, and nitrogen // Weed Science. P. 30-38.
Andreasen C., Skovgaard I.M. 2009. Crop and soil factors of importance for the distribution of plant species on arable
fields in Denmark // Agriculture, Ecosystems and Environment. № 133. P. 61-67. Chaudhary S.A. 2001. Flora of the Kingdom of Saudi Arabia. Riyadh: Ministry of Agriculture and Water. Р. 368 Chaudhary S.A., Akram, M. 1987. Weeds of Saudi Arabia and the Arabian Peninsula // Regional Agriculture and Water
Research Center, Ministry of Agriculture and Water, Riyadh, Saudi Arabia. 275 p. Chaudhary S.A., Parker C., Kasasian L. 1981. Weeds of central, southern and eastern Arabian Peninsula // International
Journal of Pest Management. № 27. P. 181-190. Collentette S. 1999. Wild Flowers of Saudi Arabia // National Commission for Wildlife Conservation and Development. Riyadh. 799 p.
Derksen D.A., Thomas A.G., Lafond G.P., Loeppky H.A., Swanton C.J. 1994. Impact of agronomic practices on weed
communities: fallow within tillage systems // Weed Science. P. 184-194. El-Demerdash M., Hosni H., Al-Ashri N. 1997. Distribution of the weed communities in the North East Nile Delta,
Egypt // Feddes Repertorium. № 108. P. 219-232. El-Halawany E., Shaltout K. 1992. Weed flora of date palm orchards in Eastern Saudi Arabia // Journal of King Saud University. № 5. P. 25-37.
FayedM., El-Geddawi I., El-Zeni M. 1997. Influence of weed interference on growth, yield and quality of sugar beet //
Egyptian Journal of Agricultural Research. Egypt. Vol. 78. № 1. P. 1239-1249. Fried G., Norton L.R., ReboudX. 2008. Environmental and management factors determining weed species composition
and diversity in France // Agriculture, Ecosystems & Environment. № 128. P. 68-76. Gazer M. 2011. Vegetation composition and floristical diversity in date palm orchards of Central Saudi Arabia //
Acta Botanica Hungarica. № 53. P. 111-126. Gomaa N.H. 2012. Composition and diversity of weed communities in Al-Jouf province, northern Saudi Arabia // Saudi
Journal of Biological Sciences. № 19. P. 369-376. Hammer 0., Harper D., Ryan P. 2001. PAST: Paleontological Statistics Software Package for education and data
analysis // Palaeontolia Electronica. № 4. P. 1-9. Jabeen N., Ahmed M. 2009. Possible allelopathic effects of three different weeds on germination and growth of maize
(Zea mays) cultivars // Pakistan Journal of Botany. Vol. 41. P. 1677-1683. Khedr A.H.A., Hegazy A.K. 1998. Ecology of the rampant weed Nymphaea lotus L. Willdenow in natural and ricefield
habitats of the Nile delta // Hydrobiologia. Vol. 386. Egypt. P. 119-129. Licznar-Maianczuk M., Sygutowska I. 2016. The weed composition in an orchard as a result of long-term foliar
herbicide application // Acta Agrobotanica. Vol. 69. P. 1685-1695. Patumi M., d'Andria R., Marsilio V., Fontanazza G., Morelli G., Lanza B. 2002. Olive and olive oil quality after intensive monocone olive growing (Olea europaea L., cv. Kalamata) in different irrigation regimes // Food Chemistry. Vol. 77. P. 27-34.
Seaby R., Henderson P. 2006. Species diversity and richness version 4. Limington, England: Pisces Conservation Ltd. Vol. 123. 123 p.
Shaltout K.H., El Halawany E. 1992. Weed communities of date palm in Eastern Arabia // Qatar University Science Journal. № 12. P. 105-11.
Sher H., Al-Yemeny M.N. 2011. Ecological investigation of the weed flora in arable and non arable lands of Al-kharj
Area, Saudi Arabia // African Journal of Agricultural Research. № 6. P. 901-906. Sperry J.S., Hacke U. 2002. Desert shrub water relations with respect to soil characteristics and plant functional type //
Functional Ecology. Vol. 16. P. 367-378. Terral J.F., Alonso N., Chatti N., Fabre L., Fiorentino G., Marinval P., Jorda G.P., Pradat B., Rovira N., Alibert P. 2004. Historical biogeography of olive domestication (Olea europaea L.) as revealed by geometrical morphometry applied to biological and archaeological material // Journal of Biogeography. № 31. P. 63-77. Thomas A.G., Frick B.L. 1993. Influence of tillage systems on weed abundance in southwestern Ontario //
Weed Technology. № 7. P. 699-705. Wang S., Duan L., Li J., Tian X., Li Z. 2007. UV-B radiation increases paraquat tolerance of two broad-leaved and two grass weeds in relation to changes in herbicide absorption and photosynthesis // Weed Research. № 47. P. 122128.
Zhang K., Dang H., Tan S., Wang Z., Zhang Q. 2010. Vegetation community and soil characteristics of abandoned agricultural land and pine plantation in the Qinling Mountains, China // Forest Ecology and Management. Vol. 259. P. 2036-2047.
