CC BY
72
За новые подходы в гербологии
А.А. ИВАЩЕНКО, член-корреспондент УААН А.А. ИВАЩЕНКО, научный сотрудник НИИ сахарной свеклы УААН
Проблемы массового присутствия сорняков на посевах сельскохозяйственных культур были актуальными тысячи лет назад, когда боролись с ними лишь тяпками, актуальны они и сейчас - при наличии мощной почвообрабатывающей техники и гербицидов.
Человечество постоянно платит дань сорнякам как в виде прямых убытков от недобора урожая, так и в виде затрат на их истребление. Лишь на покупку гербицидов каждый год расходуется 16-17 млрд долл. США. Мы способны уничтожить все леса на планете, но не в состоянии полностью вывести с пахотных земель, например, такой известный и распространенный однолетний сорняк, как марь белая.
Многолетняя практика использования для защиты посевов научно обоснованных севооборотов, систем обработки почвы, гербицидов, огня показала, что полной победы над сорняками достигнуть таким путем невозможно. Стоит лишь немного ослабить антропогенный пресс и ситуация быстро возвращается к предыдущему состоянию массового присутствия сорняков на пахотных землях. При этом постоянно происходит формирование популяций сорняков, все более резистентных к тому или иному механизму действия гербицидов. В настоящее время известно уже более 260 видов таких травянистых растений.
Возникает вопрос: где же выход? Чтобы ответить на него, попробуем уточнить некоторые факты. Растения, которые мы называем сорняками, реально существовали еще задолго до возникновения земледелия. Большинство их комплексов сформировалось еще в Третичном периоде Кайнозойской эры. Только
развивались они тогда не на пахотных землях, а в природных фитоценозах, которые к тому времени уже существовали - степи, луга, пампасы, прерии и т.д. В оптически плотных стабильных природных фитоценозах такие растения (сегодня их классифицируют как растения-экс-преленты), например - марь белая Chenopodium album L., мелколепестник канадский Erygeron canalensis L. или другие, могли находиться в мизерных количествах. Однако при всяком нарушении природного равновесия и частичном освобождении экологических ниш в фитоценозах они становились массовыми и очень быстро заполняли свободные пространства.
То же происходит и сейчас. Виды-экспреленты формируют много семян (часто разных по формам и срокам прорастания), которые могут сохранять жизнеспособность в почве на протяжении многих десятилетий. Это - своеобразные «ремонтники» поврежденных стабильных фитоценозов. После массового разрастания на протяжении нескольких лет или десятилетий формирования ряда переходных (временных) фитоценозов они снова восстановят природные стабильные фитоценозы, а сами отойдут на второстепенные позиции, сохраняя свое, тоже очень малое, присутствие в синузиях.
В мире растений всегда действует объективный биологический закон, согласно которому всякая экологическая ниша, где есть возможность жить растениям, должна быть ими занята. Отменить действие такого закона живой природы волевым решением человека невозможно.
Именно такая ситуация и складывается на пахотных землях. Человек при помощи почвообрабатывающих орудий разрушает природные фитоценозы и превращает их в пахотные земли для возделывания культурных растений. Такие площади, освобожденные от природной растительности, фактически и есть свободные
экологические ниши, которые природа немедленно начинает восстанавливать, заполняя экспрелента-ми- сорняками. Уничтожая сорняки, человек сознательно сохраняет незанятыми экологические ниши в посевах до того времени, когда культурные растения будут достаточно развитыми и сами смогут заполнить свободное пространство.
Земледелец действует на пахотных землях лишь в своих собственных интересах и вопреки объективным законам природы. Какой конструктивный выход может быть в такой ситуации? Как обеспечить получение необходимых нам продуктов питания, кормов, сырья, не затевая бесконечной войны с сорняками, не разрушая и не загрязняя природу?
Можно воспользоваться теми решениями, какие создала сама природа. В природных стабильных фитоценозах присутствуют разные виды растений, которые проходят свой онтогенез согласно закону «биологической очереди». В таких фитоценозах практически на протяжении всего теплого периода года растения наиболее полно используют факторы обеспечения жизни, особенно энергию света.
В агрофитоценозах достигнуть такого эффекта невозможно. Культурные растения одного вида практически одновременно начинают свою вегетацию и вместе проходят фазы онтогенеза. В какой-то период они (например, озимая пшеница) способны на короткое время создать высокий уровень оптической плотности посева, однако уже через 30-40 дней, после созревания зерна, посевы отмирают, свободу получают всходы сорняков, которые заполняют освободившуюся экологическую нишу. Практически ни одна культура в посевах не способна иметь значительную площадь листьев на протяжении всего теплого периода года.
В природных фитоценозах такое несоответствие легко разрешается формированием синузий из расте-
ний разных видов, которые гармонично дополняют друг друга, передавая эстафету формирования максимальной площади листьев, потребления элементов минерального питания и влаги, энергии света на определенной поверхности почвы друг другу в течение всего теплого периода года.
Постоянные природные фитоценозы проходили периоды своего формирования и взаимной подгонки видов длительный период, иногда миллионы лет. Такие живые и динамичные комплексы состоят из видов, которые дополняют друг друга не только согласно законам биологической очереди, но и благодаря аллелопатическойтолерантности, в первую очередь корневым выделениям - колинам. То есть были сформированы целые растительные комплексы со своей сложной и гармоничной системой взаимных влияний всех компонентов между собой как в надземном, так и в подземном пространстве фитоценозов.
Регулируют эти взаимоотношения прежде всего энергетические факторы. Наличие свободного пространства обеспечивает всякому растению получение достаточного количества солнечной энергии, в первую очередь энергии ФАР, которая в трансформированном виде и питает все жизненные процессы: усвоение компонентов минерального питания и воды, синтез органических веществ и ростовые процессы, обмен веществ и конкурентоспособность.
В 2003-2005 гг. в Институте сахарной свеклы УААН были проведены модельные опыты по изучению влияния уровня энергетического питания на разные виды сорняков, что позволило выявить ряд видовых особенностей (см. украинский журнал «Карантин I захист рослин», 2005, № 3 - с. 21-23 и № 8 - с. 6-8). Растения разных видов сорняков неодинаково реагировали на изменения уровня энергетического (светового) обеспечения (снижение уровня интенсивности потока энергии ФАР на протяжении вегетации).
Некоторые виды, например щирица обыкновенная Amarantus retroflexus L., очень остро откликались даже на незначительные снижения интенсивности потока ФАР Другие виды, например звездчатка средняя Stellaria media L., существенно уменьшали свою биологическую продуктивность только при снижении интенсивности потока ФАР на 40-60 % и более.
На снижение уровня энергетического (светового) обеспечения растения сорняков реагируют комплексно: формируют меньшую высоту, площадь листового аппарата, накапливают меньшую свежую и сухую массу надземных частей по сравнению с растениями тех же видов, которые вегетируют в условиях достаточного освещения.
Снижение интенсивности падающего потока энергии ФАР до 60 % от полного(100 %) приводило к уменьшению средней высоты растений щирицы обыкновенной на 42,3 %, а звездчатки средней на 16,6 %. Средняя площадь листового аппарата у растений щирицы обыкновенной при этом была меньше на 39,1 %, а у растений звездчатки средней на 27,3 %, чем у контрольных растений. Накопление сухой массы надземных частей у щирицы обыкновенной было ниже на 64,5 %, а у звездчатки средней соответственно на 34,8 %.
Именно дефицит световой энергии наиболее сильно подавлял все биохимические и ростовые процессы в растениях разных видов. Снижение интенсивности падающего потока энергии ФАР до 20 % от полного оказывало значительное влияние на все основные параметры сорных растений. В результате вегетации в таких условиях (от фазы 4 листков до конца вегетационного периода) средняя высота у растений щирицы обыкновенной была 14,1 см (неотеническая форма), или 17,5 % от высоты растений в контроле. Растения звездчатки средней имели среднюю высоту 15,2 см, или 34,1 % соответственно.
В среднем площадь листового аппарата одного растения щирицы
обыкновенной при таком затенении составляла только 26 % от площади растений в контроле, а звездчатки средней - 45,5 %, что указывает на их большую теневыносливость.
Накопление сухой массы надземной части растений у щирицы обыкновенной при снижении уровня освещения до 20 % от полного потока энергии ФАР в среднем на одно растение составило в среднем 3,8 г или 5,2 % от средней массы растений в контроле. У растений звездчатки средняя сухая масса надземной части была 5,1 г, или 31,6 % соответственно.
Математическая обработка полученных в результате проведенных исследований цифровых результатов оценки реакции растений сорняков показала, что формирование свежей и сухой массы надземных частей растений сорняков тесно (почти функционально) и положительно зависит от степени обеспеченности энергетическим (световым) питанием.
У растений щирицы обыкновенной этот процесс может быть интерпретирован уравнением степенной функции:
свежая масса -
У = 0,019х2 + 0,077x + 3,189; R2 = 1,0; сухая масса -
у = 0,008x2 - 0,117x + 2,840; R2 = 1,0.
У растений звездчатки средней накопление свежей и сухой массы может быть интерпретировано уравнением прямой линии: свежая масса -у = 0,4^ + 914; R2 = 0,99; сухая масса -у = 0,140x + 2,21; R2 = 0,99.
К дефициту свободной энергии света (ФАР) растения не способны выработать резистентность (это подтверждает история формирования мира зеленых растений). Именно поэтому в природных фитоценозах это один из наиболее действенных факторов, который во многом определяет конкурентные возможности растений того или иного вида.
Обладая суммой знаний о природных ассоциациях растений и принципах их строения, человек может использовать природные патенты для
удовлетворения своих собственных потребностей, не вступая в противоречие с объективными законами природы. Определенный опыт создания многовидовых агрофитоценозов человечество имеет, но такой опыт в основном формировался на чисто хозяйственном подходе, а не на законах фитоценологии. Примером могут быть вико-овсяная смесь, удачно подобранные кормовые смеси трав, которые состоят из различных видов растений и т.д. В Центральной Америке до наших дней сохранились оригинальные старинные системы возделывания местными индейцами десятков разных видов культурных растений одновременно в одном агрофитоценозе.
Создание современных многовидовых агрофитоценозов ставит ряд проблем как в плоскости подбора таких ассоциаций по видам и структуре, так и в вопросах технологии их формирования, ухода за ними и уборки урожая. Все такие узкие места могут быть довольно быстро и успешно решены, так как сегодня уже известны главные принципы их решения.
В данный момент человечество в планетарном масштабе обеспечивает более 90 % своих потребностей в пище всего двадцатью видами культурных растений, вместе с
тем научно доказано, что съедобными являются более 80 тыс. видов цветковых растений. То есть мы базируемся на очень маленьком видовом разнообразии культурных растений с очень узким генетическим потенциалом. Успешно использовать все видовое богатство растительных ресурсов планеты не позволяют привычки, традиции, отсутствие информации и детальной разработки технологий возделывания съедобных растений.
Много есть таких незаслуженно забытых растений и в умеренном климатическом поясе планеты. А ведь именно они могли бы стать хорошим дополнением всем известным ведущим культурам и заселять свободные экологические ниши в посевах в период, когда в силу своих биологических особенностей главные культуры быстро заполнять их не способны. Реализация этих возможностей могла бы стать альтернативой бесконечному противостоянию сорнякам. Использование многовидовых агрофитоценозов позволяет не только повысить продуктивность каждого гектара пахотных земель на протяжении всего теплого периода года, но и снизить необходимость применения гербицидов, существенно улучшив экологическую ситуацию земледелия в целом.
Многовидовые агрофитоценозы дают возможность существенно улучшить условия жизни также насе-комых-энтомофагов в посевах, что сократит потребность применения инсектицидов. То же можно сказать о фунгицидах, потому что снижение интенсивности непосредственных контактов растений одного вида между собой будет снижать вероятность массового распространения возбудителей болезней растений. Большое разнообразие корневых выделений растений разных видов значительно улучшит и оздоровит микрофлору почвы и снимет проблемы повышения ее токсичности и накопления возбудителей-фитопатогенов.
При проведении уборки урожая на посевах с многовидовыми агрофитоценозами во многих случаях придется отказаться от принципа «косы» и перейти к принципу «шпаги», то есть применять послеуборочную сепарацию хозяйственно-ценных частей культурных растений или перейти на их комплексное использование.
Сегодня уже можно определить, в каком направлении вести исследования. Жизнь убедительно доказывает, что будущее человечества не в противостоянии с природой, а в конструктивном сотрудничестве с ней, с обязательным учетом ее реально существующих законов.
Принимаются заказы на «Список пестицидов и агрохимикатов, разрешенных к применению на территории Российской Федерации. 2007 год»
Стоимость экземпляра: 200 руб. — при высылке заказной бандеролью
130 руб. — при получении в редакции Для получения «СПИСКА...» перечислите деньги на банковский счет редакции и сообщите свой полный почтовый адрес.
Напоминаем, что «СПИСОК.» получат также все подписавшиеся в России на журнал «Защита и карантин растений» на первое полугодие 2007 г.
Банковский счет редакции журнала «Защита и карантин растений»:
поставщик — Журнал «Защита и карантин растений».
ИНН 7708038639; КПП 770801001; расчетный счет № 40703810638070101019;
Сберегательный банк России, Стромынское ОСБ № 5281 (Москва, ул. Краснопрудная, д. 11); БИК 044525225; кор. счет № 30101810400000000225
