СОРНЫЙ КОМПОНЕНТ В АГРОЦЕНОЗАХ, ФОРМИРУЮЩИЙСЯ В СИСТЕМЕ NO-TILL Текст научной статьи по специальности «Сельское хозяйство, лесное хозяйство, рыбное хозяйство»

DOI 10.25930/2687-1254/007.5.14.2021 УДК 632.51

СОРНЫЙ КОМПОНЕНТ В АГРОЦЕНОЗАХ, ФОРМИРУЮЩИЙСЯ

В СИСТЕМЕ NO-TILL

Н.Г. Власенко, А.Н. Власенко, О.В. Кулагин

При No-till технологии семена сорняков, оставаясь на поверхности почвы, подвергаются влиянию условий окружающей среды, частично погибают и поедаются животными и птицами. В 2008 г. в условиях лесостепной зоны Западной Сибири в ОПХ «Элитное» Новосибирской области на черноземе выщелоченном заложили многолетний стационарный опыт по сравнительному изучению традиционной технологии на основе глубокого безотвального рыхления и No-till технологии в двух трехпольных севооборотах: 1) пшеница - пшеница - овес; 2) пшеница - пшеница - полевые капустные культуры (горчица сарептская, редька масличная). Уровни применения удобрений и средств защиты были одинаковыми на обеих технологиях. Определение потенциальной засоренности почвы перед посевом в начале эксперимента показало, что в среднем на 1 м в слое 0-10 см содержалось 31800 штук диаспор сорных растений. Из 17 выявленных видов сорных растений доминировали щирица запрокинутая - 64%, марь белая -13%, мятликовые - 8%. После третьей ротации севооборотов запас семян сорняков в почве снизился по традиционной технологии в 5,7, на No-till технологии - в 8,1 раза, но доля мятликовых сорняков увеличилась до 68% и 48% соответственно. Состав видов широколиственных сорняков не был обширным. Общими оказались горец вьюнковый, паслен черный, марь белая, горец развесистый, пикульник обыкновенный, донник лекарственный. На No-till технологии к этому списку добавились вьюнок полевой, фиалка полевая, льнянка обыкновенная, щирица запрокинутая, а на традиционной - редька дикая, подмаренник цепкий, марь остистая. При оптимизации химической прополки посевов доля сорняков в общей надземной массе фитоценоза в фазе молочно-восковой спелости зерна не превышала порога вредоносности (10%) и составляла 2,8% на традиционной технологии и 3,0% - на No-till технологии. Сорные растения не являются препятствием для освоения технологии No-till в лесостепи Западной Сибири на черноземных почвах.

Ключевые слова: No-till технология, традиционная технология, черноземные почвы, сорные растения, почвенный банк семян, химическая прополка.

WEED COMPONENT IN AGROCENOSIS WHICH IS FORMING

IN NO-TILL SYSTEM

N.G. Vlasenko, A.N. Vlasenko, O.V. Kulagin

When using no-till technique, weed seeds, which remain on the soil surface, are influenced by environmental conditions. They are eaten by animals and birds and partially die. In 2008, in the conditions of forest steppe zone of Western Siberia in the experimental production farm "Elitnoe" in Novosibirsk Region on the leached chernozem, long-term stationary experience in a comparative study of the conventional method based on deep nonmoldboard loosening and no-till technique in two three-field crop rotations was laid: 1) wheat - wheat -

oat; 2) wheat - wheat - cabbage family (brown mustard, oilseed radish). Usage level of fertilizers and protective agents was the same in both t techniques. At the beginning of the experiment, determination of potential soil infestation before seeding showed that, on average, the 0-10 cm layer contained 31800 weed diaspores per 1 m . Among 17 identified weed species, the dominant were Amaranthus retroflexus - 64, Chenopodium album - 13, and Poaceae -8%. After the third crop rotation, the amount of weed seeds in the soil decreased by 5.7 times with the conventional method and by 8.1 times with no-till technique. However, the amount of Poaceae weeds increased to 68% and 48%, respectively. The composition of broadleaf weed species was not extensive. Common species were Fallopia convolvulus, Solanum nigrum, Chenopodium album, Persicaria lapathifolia, Galeopsis tetrahit and Melilotus officinalis. Convolvulus arvensis, Viola arvensis, Linaria vulgaris, Amaranthus retroflexus were added to this list with no-till technique. Raphanus raphanistrum, Galium aparine, Chenopodium aristatum L. were added with conventional method. When optimizing chemical weeding of crops, the proportion of weeds in the total aboveground mass of the phytocenosis in the combined wax-ripe and milk-ripe stage of grain did not exceed the harm threshold (10%) and was 2.8% with conventional method and 3.0% with no-till technique. Weeds are not an obstacle to the development of no-till technique in the forest-steppe of Western Siberia on chernozem soil.

Key words: No-till technique, conventional method, chernozem soil, weeds, soil seed bank, chemical weeding

Введение. Разрушение основного ресурса природы - почвы характеризуется частичной или полной потерей плодородия, следствием которой является снижение продуктивности агроценозов. Возделывание сельскохозяйственных культур в системе No-till основано на принципе сбережения ресурсов: почвенно-климатических, энергетических и трудовых. Эта система целостного сберегающего земледелия предусматривает полный отказ от каких-либо механических обработок почвы и создание мульчи из растительных остатков на ее поверхности, что предотвращает эрозию почвы, уменьшает испарение влаги, защищает почву от перегрева в период засухи и от переохлаждения в зимних условиях, способствует восстановлению плодородного слоя почвы. Важнейшим условием эффективного функционирования системы No-till является постоянное, непрерывное ее использование и биологическое разнообразие севооборотов. Это обеспечивает как преимущества, так и некоторые риски при освоении No-till из-за радикального изменения средообразующих факторов [1]. Они напрямую или косвенно могут изменить и фитосанитарную ситуацию в агроценозе. В отсутствии обработок почвы при No-till технологии семена сорняков остаются на поверхности почвы. По одним данным, при этой технологии примерно 60% банка семян сорных растений находится в верхнем (1 см) слое почвы [2], по другим - более 90% семян сорняков находится в пределах 2 см слоя [3]. Они смешиваются с пожнивными остатками, обеспечивающими создание определенной среды, в частности влажности, благоприятной для прорастания многих видов сорняков. Это обычно приводит к сдвигу в сторону однолетних трав и мелкосемянных широколиственных сорняков, а также многолетних видов. В начале освоения No-till, учитывая лучшее сохранение почвенной влаги в верхнем слое и наличие семян сорняков на поверхности почвы, а также коррективы в управлении ими в этой системе, плотность сорняков в течение первых нескольких лет может увеличиваться по отношению к технологиям, основанным на обработках почвы. Однако после 5-10 лет использования No-till общая плотность сорняков здесь зачастую ниже, чем

при обработках почвы [4]. Это, отчасти, обусловлено гибелью семян сорняков, которая, как правило, выше, когда они остаются на поверхности почвы и их поедают животные, а также подвержены экстремальным условиям окружающей среды, физическим воздействиям, нежели когда они заделываются в почву посредством ее обработки [5]. Кроме того, растительные остатки на поверхности почвы нарушают контакт семян с почвой и сдерживают прорастание и рост сорняков через физическое подавление и/или аллелопатические взаимодействия. Период покоя семян сорняков, позволяющий сохраняться в почве банку семян в течение многих лет, также сокращается, когда семена сорняков не заделаны в почву.

Однако применимость описанных результатов для конкретных условий лесостепи Западной Сибири весьма относительна, так как слишком велики различия как по природно-климатическим условиям, так и по набору возделываемых культур и видовому составу сорной флоры, что определяет актуальность проведенных исследований.

Материал и методы исследований. В 2008 г. на выщелоченном черноземе лесостепной зоны Западной Сибири в ОПХ «Элитное» Новосибирской области развернули стационар по сравнительному изучению технологий возделывания сельскохозяйственных культур - традиционной (зябь безотвальная, предпосевная культивация и посев) и No-till (прямой посев по оставленной с осени стерне сеялкой, оборудованной анкерными сошниками шириной 2 см) в двух- и трехпольных севооборотах. Каждый из севооборотов включает фитосанитарную культуру: 1) пшеница - пшеница - овес; 2) пшеница - пшеница -капустные культуры (горчица сарептская, редька масличная). Посев осуществляли 17-18 мая в оптимально ранние сроки, когда сорняки в основном еще не тронулись в рост. Каждая культура в севообороте выращивается с комплексным использованием агрохимикатов. Уровень применения удобрений (N60P20) и средств защиты растений (протравливание семян зерновых фунгицидом, в фазе кущения обработка пшеницы баковой смесью противозлакового и противодвудольного гербицидов, овса -только противодвудольным гербицидом, в фазе флаг-лист - начало колошения зерновых - фунгицидом против листостебельных инфекций; на капустных - опрыскивание в фазе всходов против земляных блошек инсектицидом, в фазе розетки - начало стеблевания граминицидом) был одинаковым при обеих технологиях возделывания. Повтор-ность опыта трехкратная. Площадь каждого поля севооборота 400 м2. До закладки опыта на экспериментальном поле два года подряд по интенсивной технологии выращивалась яровая пшеница по фону глубокого безотвального рыхления. Урожай зерна в данных посевах находился на уровне 4,0 т/га. Во время уборки урожая вся солома измельчалась и оставлялась на поверхности почвы.

Отбор образцов для определения запаса сорных семян в почве производили методом малых проб [6] в верхнем слое (0-10 см) почвы. Образцы доводили до воздушно-сухого состояния, семена отделяли от почвы методом промывания и последующего разбора [7]. Учеты засоренности посевов проводили согласно методике [8].

Результаты исследований и их обсуждение. Определение потенциальной засоренности почвы перед посевом в 2008 г. показало, что в среднем на 1 м в слое 0-10 см содержалось 31 800 штук диаспор (семян и плодов) сорных растений, их количество варьировало от 23 500 до 40 100 штук. Из 17 выявленных видов сорных растений доминирующее положение занимала щирица запрокинутая (Amaranthus retroflexus L.) -64%, второй по распространенности вид - марь белая (Chenopodium album L.) - 13%. На долю семян мятликовых сорняков, представленных просом посевным (Panicum milliaceum L), ежовником обыкновенным (Echinochloa crusgalli (L.) Beauv.) и видами

щетинника (spp. Setaria), приходилось около 8%.

После вегетации вводимых в севообороты культур запас семян сорняков увеличивался в среднем в 1,7 раза. Уже на начальном этапе освоения технологии посевы пшеницы, высеянные по стерне и по фону с обработкой почвы, различались по плотности сорняков. Более чистыми (в 1,3 раза) оказались первые - пшеница и оевёс, капусто-вые - в 2,7 раза. Почва с растительными остатками на поверхности прогревалась медленнее, что обеспечило разрыв в появлении сорных и культурных всходов. Культурные растения, получив преимущество в начале, были конкурентоспособнее и лучше подавляли сорняки. В этот период наиболее высокая засоренность отмечалась в посевах капустных культур, возделываемых по фону рыхления почвы - 255 шт./м .

На второй год освоения севооборотов наблюдали резкое увеличение численности сорных растений при выращивании культур по традиционной технологии. Здесь преобладали просовидные сорняки (95% надземной массы сорного компонента), в основном просо посевное (Panicum milliaceum L.) и ежовник обыкновенный (Echinochloa crusgalli (L.) Beauv). Их численность в фазе кущения пшеницы варьировала от 276 до 716 шт./м в посевах пшеницы в севообороте с капустными и находилась на уровне 650

шт./м2 в севообороте с овсом. В то же время на фоне №-йП численность мятликовых

2 2 сорняков изменялась от 46 до 18 шт./м и от 14 до 76 шт./м соответственно.

Численность двудольных сорняков была немного выше на фоне No-till - 24-68 2 2

шт./м против 20-34 шт./м на фоне традиционной технологии. Но в вариантах с No-till 98% от общей массы сорных растений приходилось на двудольные виды. Широкое распространение получили двулетние и зимующие растения (Erigeron canadensis L., Erodium cicutarium (L.), Descurainia sophia (L.) Webb ex Prantl, Viola arvense Murray), а также корнеотпрысковые многолетники (Euphorbia virgata W. et K., Lactuca serriola L., Linaria vulgaris Mill.. Sonchus arvensis L., Cirsium setosum (Willd.) Bess., Taraxacum officinale Wigg.). Если в вариантах с обработкой почвы количество многолетних видов не превышало 10% от общего числа встречаемых видов, то при прямом посеве данный показатель качественного состава сегетального сообщества достигал 38%. В связи с этим встает проблема правильного выбора гербицидов, позволяющих контролировать более широкий спектр двудольных сорняков.

Вид вводимых в севообороты культур и особенности применения гербицидов в их посевах оказали влияние на соотношение удельных масс однодольных и двудольных сорняков в ценозах. Так, в севообороте с овсом в посевах пшеницы масса сорного компонента на 98% представлялась мятликовыми, а в севообороте с капустными культурами их доля снижалась до 8%. Подобное различие наблюдали как на фоне с традиционной обработкой почвы (99% и 79%), так и на фоне с No-till, но в последнем случае оно было менее резким (97% и 88%).

К началу второй ротации севооборотов в слое почвы 0-10 см находилось примерно одинаковое количество семян сорных растений в вариантах обеих технологий: 41250±2532 шт./м . При этом отмечен рост доли мятликовых сорняков до 25,5-32,0% при выращивании культур по No-till технологии и до 34,8-35,5% - по традиционной. После третьей ротации севооборотов запас семян, по сравнению с предыдущим учетом, снизился на традиционной технологии в 5,7 раза, на No-till технологии - в 8,1 раза, а доля мятликовых сорняков увеличилась до 67,8% и 47,8% соответственно. Состав видов широколиственных сорняков был не очень обширным. На No-till технологии отме-тилось10 видов сорняков, на традиционной - 9. Из них общими были: горец вьюнковый (Fallopia convolvulus (L.) A. Love), паслен черный (Solanum nigrum L.), марь белая

(Chenopodium album L.), горец развесистый (Persicaria lapathifolia (L.) Gray.), пикуль-ник обыкновенный (Galeopsis tetrahit (L.), донник лекарственный (Melilotus officinalis (L.) Pall.). На No-Till технологии к этому списку добавлялись вьюнок полевой (Convolvulus arvensis L.), фиалка полевая (Viola arvensis Murr.), льнянка обыкновенная (Linaria vulgaris (Mill.) и щирица запрокинутая (Amaranthus retroflexus L.), а на традиционной - редька дикая (Raphanus raphanistrum L.), подмаренник цепкий (Galium aparine (L.) и марь остистая (Ch. aristatum L.). В группу наиболее обильных (доля более 10%) на No-till технологии входили горец вьюнковый, марь белая и фиалка, на традиционной - только первые два вида.

Исследования показали, что при оптимизации химической прополки сорняки не являются препятствием для внедрения технологии No-Till в условиях лесостепи Западной Сибири. Так, в среднем за годы исследований доля сорняков в общей надземной массе фитоценоза в фазе молочно-восковой спелости зерна в опыте не превышала порога вредоносности (10%) и составила 2,8% на традиционной технологии и 3,0% - на технологии No-till, варьируя по годам и предшественникам от 0,4 до 5,2% в первом случае и от 0,8 до 5,8% - во втором.

Заключение. Одной из важных проблем при освоении No-till технологии является засоренность посевов, в том числе из-за изменения видового состава сорной флоры, адаптации сорняков к новым условиям. На модификацию системы обработки почвы сорняки реагируют изменением соотношения числа однодольных и двудольных видов в сторону увеличения последних. При реализации технологии No-till большое внимание следует уделить выбору культур, вводимых в севооборот, поскольку они оказывают существенное влияние на формирование сорного компонента как в своих посевах, так и последующих. Пшеница, возделываемая в севообороте с капустными, оказалась более конкурентоспособна: массовая доля сорняков здесь была ниже в среднем на 2%, однако доля двудольных видов при этом возрастала в 8 раз (с 2 до 16%).

Полученные данные подтверждают, что механические обработки почвы, способствуя частичной заделке семян в неё сорняков, обеспечивают их более активное прорастание, дальнейшее развитие и распространение. Отсутствие механических обработок почвы, исключающих контакт семян сорняков с почвой, и систематическое применение гербицидов снижает поступление семян сорных растений в почвенный банк при No-Till технологии.

Литература

1. Derpsch R., Friedrich T., Kassam A., Li H. Current status of adoption of no-till farming in the world and some of its main benefits // J. Agric. Biol. Eng. 2010. V. 3. P. 1-25.

2. Yenish J.P., Doll J.D., Buhler D.D. Effects of tillage on vertical distribution and viability on weed seed in soil // Weed Sci. 1992. V. 40. P. 429-433.

3. Yenish J.P., Fry T.A., Durgan B.R., Wyse D.L.. Tillage effects on seed distribution and common milkweed (Asclepias syriaca) establishment // Weed Sci. 1996. V. 44. P. 815-820.

4. Anderson R.L. Diversity and no-till: keys for pest management in the U.S. Great Plains // Weed Sci. 2008. V. 56. P. 141-145.

5. Mohler C.L., Calloway M.B. Effects of tillage and mulch on the emergence and survival of weeds in sweet corn // J. of Appl. Ecol. 1992. V. 29. P. 21-34.

6. Доспехов Б.А., Васильев И.П., Туликов А.М.. Практикум по земледелию. М.: Аг-ропромиздат, 1987. С. 228-234.

7. Моисейченко В.Ф., Трифонова М.Ф., Заверюха А.Х., Ещенко В.Е. Основы научных исследований в агрономии. M.: Колос, 1996. 336 с.

8. Фитоценологические методы оценки засоренности посевов сельскохозяйственных культур. Новосибирск, 2000. 36 с.

References

1. Derpsch R., Friedrich T., Kassam A., Li H.Current status of adoption of no-till farming in the world and some of its main benefits // J. Agric. Biol. Eng. 2010. V. 3. P. 1-25.

2. Yenish J.P., Doll J.D., Buhler D.D. Effects of tillage on vertical distribution and viability on weed seed in soil // Weed Sci. 1992. V. 40. P. 429-433.

3. Yenish J.P., Fry T.A., Durgan B.R., WyseD.L.. Tillage effects on seed distribution and common milkweed (Asclepiassyriaca) establishment // Weed Sci. 1996. V. 44. P. 815-820.

4. Anderson R.L. Diversity and no-till: keys for pest management in the U.S. Great Plains // Weed Sci. 2008. V. 56. P. 141-145.

5. Mohler C.L., Calloway M.B. Effects of tillage and mulch on the emergence and survival of weeds in sweet corn // J. of Appl. Ecol. 1992. V. 29. P. 21-34.

6. Dospekhov B.A., Vasiliev I.P., Tulikov A.M.. Workshop on agriculture. M.: Agropromizdat, 1987. P. 228-234.

7. Moiseichenko V.F., Trifonova M.F., Zaveryukha A.H.,Eshchenko V.E. Fundamentals of scientific research in agronomy. M.: Kolos, 1996. 336 p.

8. Phytocenological methods for assessing the contamination of crops. Novosibirsk, 2000. 36 p.

Власенко Наталия Григорьевна, доктор биологических наук, академик РАН, главный научный сотрудник, заведующий лаборатории защиты растений ФГБНУ Сибирский федеральный научный центр агробиотехнологий РАН, 630501, Новосибирская обл., Новосибирский р-он, р/п Краснообск, ФГБУН СФНЦА РАН, E-mail: vlas_nata@ngs.ru

Власенко Анатолий Николаевич, доктор сельскохозяйственных наук, академик РАН, главный научный сотрудник, руководитель научного направления, ФГБНУ Сибирский федеральный научный центр агробиотехнологий РАН, 630501, Новосибирская обл., Новосибирский р-он, р/п Краснообск, ФГБУН СФНЦА РАН, E-mail: anatoly_vl asenko@ngs.ru

Кулагин Олег Венидикторович, кандидат сельскохозяйственных наук, старший научный сотрудник. ФГБНУ Сибирский федеральный научный центр агробиотех-нологий РАН, 630501, Новосибирская обл., Новосибирский р-он, р/п Краснообск, ФГБУН СФНЦА РАН, E-mail: olegwk61@yandex.ru

Vlasenko Natalia Grigorievna, Doctor of Biological Sciences, Academician of the Russian Academy of Sciences, Chief Researcher, Head of the Laboratory of Plant Protection, FSBSI Siberian Federal Scientific Center of Agro-BioTechnologies of the Russian Academy of Sciences, 630501 Novosibirsk Region, Novosibirsky District, Krasnoobsk, SFSCA RAS, E-mail: vlas_nata@ngs.ru

Vlasenko Anatoly Nikolaevich, Doctor of Agricultural Sciences, Academician of the Russian Academy of Sciences, Chief Researcher, Head of Scientific Direction, FSBSI Siberian Federal Scientific Center of Agro-BioTechnologies of the Russian Academy of Sciences, 630501 Novosibirsk Region, Novosibirsky District, Krasnoobsk, SFSCA RAS, E-mail: ana-toly_vlasenko@ngs.ru

Kulagin Oleg Venidiktorovich, Candidate of Agricultural Sciences, Senior Researcher. FSBSI Siberian Federal Scientific Center of Agro-BioTechnologies of the Russian Academy of Sciences, 630501 Novosibirsk Region, Novosibirsky District, Krasnoobsk, SFSCA RAS, E-mail: olegwk61@yandex.ru