Земледелие

на. В присутствии, например, в посевах яровой пшеницы растений этой культуры другого сорта делает невозможным использование получаемого зерна на семеноводческие цели. Иногда посевы яровых культур бывают сильно засорены с весны появившимися всходами падалицы подсолнечника, образовавшимися из перезимовавших в почве семянок.

^Такие растения, относящиеся к культурным видам, но не возделываемые на" данном поле и засоряющие посевы основной культуры, называются засорителями.

Происхождение как сорных, так и культурных растений связано с первобытным земледелием, возникшим в раннем неолите. С одной стороны, некоторые виды растений из естественных сообществ, обладающих широкой экологической пластичностью, высокой продуктивностью и рядом полезных в пищевом и хозяйственном отношении свойств, человек систематически отбирал и выращивал на обрабатываемых землях. Так были введены в культуру рожь, овес, рыжик, гречиха и другие виды.

С другой стороны, уже на ранних этапах становления земледелия, происходивших в каменном и бронзовом веках, археологи обнаружили в растительных остатках семена таких сорняков, как марь белая, кострец ржаной, овсюг, куколь обыкновенный, куриное просо, подмаренник цепкий и др.

Таким образом, сорные растения эволюционно являются сопутствующим продуктом земледельческой деятельности человека и потому остаются постоянными спутниками культурных растений независимо от способа ведения хозяйства, площади землепользования и уровня интенсификации земледелия.

Появление сорных растений на сельскохозяйственных угодьях вызвано разными условиями.^Многие виды сорняков, которые на^ зывают антропохоры, попадают на другие поля в процессе хозяй-_ "ственной"деятельности человека (с семенным" материалом, навозом, уборочными машинами и т. д.). Большое число видов сорняков появляется на пашне с окружающих естественных территорий или возобновляется из диаспор, сохранившихся в почве после распашки конкретной площади. Такую группу сорняков называют апофиmUj некоторые из которых оказываются весьма стойкими на пашне ~[льгрей ползучий, бодяк полевой, хвощ полевой и др.).

Сорную растительность сельскохозяйственных территорий подразделяют на несколько групп в зависимости от условий их местообитания. Виды сорняков, предпочитающие постоянно обрабатываемые земли и хорошо приспособившиеся к посевам культуры, составляют группу сорнополевой, или сегетальной, растительности (редька дикая, горчица полевая, куколь обыкновенный, овсюг, василек синий, ромашка непахучая и многие другие).

После прекращения обработки почвы сорняки этой группы полностью выпадают из формирующего травостоя. Сорняки, обитающие преимущественно у жилых и хозяйственных построек, на свал-

86

ках бытовых и производственных отходов, по межам и обочинам дорог и т. д., относятся к группе мусорной, или рудеральной, растительности. По аналогии нередко выделяют сорняки огородные, луговые, пастбищные и др.

Флористический состав сорных растений на сельскохозяйственных угодьях России включает свыше 1100 видов. Однако значение каждого из этих видов по вредоносности для культур весьма неоднозначно и сильно варьирует по природным зонам и от уровня интенсификации земледелия.

Из названного числа в посевах культур одной сельскохозяйственной зоны количество особо вредоносных сорняков уменьшается до 80—100 видов, конкретный флористический состав которых определяется историческими и природными условиями зоны и традиционной технологией возделываемых культур. В посевах же одной культуры на отдельном поле число опасных сорняков обычно не превышает 10—15 видов, состав которых зависит как от экологических условий, так и от вида культуры и ее агротехники.

Поэтому» предполагаемые меры борьбы с сорными растениями должны строиться не на общих понятиях, а на конкретных значениях видового и количественного обилия сорняков, на детальных знаниях их биологических особенностей и экологических предпочтений.

1.2. ВРЕД, ПРИЧИНЯЕМЫЙ СОРНЫМИ РАСТЕНИЯМИ

Сорные растения наносят сельскохозяйственному производству значительный ущерб. Они вредят прежде всего различным культурам, посевы которых засоряют.

Негативное влияние сорняков на культурные растения может быть прямым и косвенным. Прямое влияние сорняков заключается в том, что они непосредственно ухудшают условия жизни культурных растений, перехватывая у них прежде всего влагу, элементы минерального питания и свет.

Многие сорные растения (редька дикая, пикульник заметный, овсюг, амброзия полыннолистная, василек синий, ромашка непахучая) в определенные периоды вегетации расходуют влаги в 1,5—2 раза больше, чем культурные растения. Поэтому на засоренных полях влажность почвы в корнеобитаемом слое понижается на 2—5 %. Даже в Нечерноземной зоне, характеризующейся достаточным увлажнением, эта величина реально приобретает опасное значение для посевов. Опасность заключается в том, что здесь периодически, один раз в 2—3 года, отмечается почвенная засуха, хотя она и различается по продолжительности и величине дефицита влаги.

У некоторых сорных растений корневая система развивается быстрее и глубже проникает в почву, чем у культурных растений. Например, корни овсюга достигают глубины 2 м, донника желтого — 5,5, а корни бодяка полевого на третий год жизни — 7 м. В результа-

те, извлекая остатки доступной влаги, сорняки понижают влажность почвы в корнеобитаемом слое до критического уровня, на что культурные растения реагируют депрессией роста и развития.

Помимо влаги сорняки извлекают из почвы и большое количество различных элементов, ухудшая минеральное питание культурных растений (табл. 5).

5. Вынос азота, фосфора и калия культурами и сорняками, кг/га

Как следует из таблицы, сорняки нередко выносят из почвы больше азота, фосфора и калия, чем культуры с достаточно высоким урожаем. Более того, как показали исследования ВИУА, коэффициент использования азота из вносимых минеральных удобрений ромашкой непахучей, редьки дикой, марью белой на 5—12 % выше, чем у пшеницы.

В начале вегетационного периода многие сорняки опережают в росте культурные растения и сильно их затеняют. Так, сорняки снижают освещенность посевов ячменя и картофеля соответственно на 17,7 и 23,0 % по сравнению с посевами, где сорняки были удалены. Особенно страдают от затенения сорняками посевы льна, проса, кукурузы, сахарной свеклы, которые медленно развиваются в начальные периоды роста. Кроме того, сильное затенение посевов приводит к ослаблению механической прочности приземной части стеблей культурных растений и вызывает полегание зерновых хлебов, проса, кукурузы и др.

Некоторые сорняки оказывают механическое воздействие на растения культуры. Вьющиеся и тонкостебельные сорняки (горец вьющийся, подмаренник цепкий, вьюнок полевой) оказывают физическое давление на вегетативные органы культуры и вызывают полегание посевов. Ряд сорняков, развивающих в куртинах мощную надземную массу, механически давят на культурные растения и отклоняют их в сторону, подавляя рост растений и вызывая изреживание посевов (марь белая, василек синий, полынь горькая, мать-и- мачеха и др.).

Паразитные и полупаразитные сорняки присасываются с помощью гаусторий к стеблям или корням растений и извлекают из них воду, минеральные и пластические вещества. Особенно опасны повилики, паразитирующие на многих культурах (клевер, люцерна,

лен, свекла и др.), и заразихи, поражающие около 100 видов растений (подсолнечник, конопля, томат, табак и др.).

Весьма разнообразно и косвенное негативное влияние сорняков на культурные растения. При зате~нёнии посевов сорняками температура почвы снижается на 1—4 °С. Это ослабляет активность микробиологических процессов в почве и биохимических в растениях, что ухудшает условия жизнедеятельности культурных растений.

Многие сорные растения служат резерваторами болезней и вредителей, благоприятствуют их развитию, а затем и массовому поражению ими посевов. Такие сорняки, как горчица полевая, редька дикая, пастушья сумка, сурепка обыкновенная, являются резерваторами грибных заболеваний (капустной килой, белой плесенью, мучнистой росой) культур из семейства крестоцветных. Щетинник сизый, марь белая, паслен черный, василек синий, бодяк полевой служат резерваторами корневой гнили пшеницы, мозаики злаковых культур, вирусных заболеваний картофеля. Источником инвазии картофеля стеблевой нематодой нередко являются ромашка непахучая, пасле'н черный, ширица запрокинутая, лебеда раскидистая, одуванчик обыкновенный и др. Резерваторами вредной черепашки служат пырей ползучий, мятлик луговой, кострец безостый; озимой совки — марь белая, вьюнок полевой, паслен черный; свекловичного долгоносика — бодяк полевой, чертополох курчавый, горец вьющийся и др.

Косвенная отрицательная роль сорняков выражается и в том, что они существенно осложняют производственную и организационную деятельность сельскохозяйственных предприятий.

На засоренных полях сильно осложняются работы по уборке урожая. Посевы зерновых при этом нередко полегают, а поступающая на тока и зернопункты бункерная масса имеет повышенную влажность и нередко содержит свыше 20—30 % посторонних растительных примесей (сырые части сорняков, их соцветий, плодов и т. д.). Это приводит к увеличению затрат как на транспортировку бункерной массы, так и на ее дополнительную очистку и просушивание.

В зависимости от уровня засоренности посевов затраты на обработку почвы таких полей в Нечерноземной зоне могут возрастать на 30-50 %.

Выпас скота на пастбищах, засоренных чистотелом большим, болиголовом пятнистым, зверобоем продырявленным, звездчаткой злачной, лютиком едким, хвощем полевым, повиликами, вызывает заболевание или даже падеж животных. При поедании коровами кормов, содержащих полынь горькую, пижму обыкновенную, ярутку полевую, лук круглый, получают молоко со специфическим, неприятным вкусом. Зерно пшеницы, содержащее примеси семян куколя обыкновенного, плевела опьяняющего, клоповника мусорного, белены черной, непригодно как для выпечки хлеба, так и для скармливания скоту.

С засоренных полей зерно хлебных злаков получают невыполненным и с плохими хлебопекарными качествами. Его натура снижается на 8—Иг, стекловидность — на 0,5—3,3%, а содержание протеина — на 0,6—2,0 % по сравнению с полями, обработанными гербицидами. На засоренных полях у картофеля, свеклы и моркови больше образуется мелких клубней и корнеплодов; содержание в них сухих веществ снижается на 0,1—0,6 %, а аскорбиновой кислоты — на 0,3—0,5 мг на 100 г сырья.

Особенно ощутим ущерб от сорняков, который они наносят земледелию в результате снижения урожаев сельскохозяйственных культур. Так, общие ежегодные потери растениеводческой продукции в мире от вредителей, болезней и сорняков достигают около 35 % потенциального урожая, а в России они составляют в среднем 26%.

По данным ЦИНАО, в нашей стране в средней и сильной степени посевы зерновых засорены на 61 % площадей, сахарной свеклы — на 66, картофеля — на 51, кормовых трав — на 49 % площадей и т. д. При систематической и рациональной организации защитных мероприятий количество сорняков можно снизить до безвредного для посевов уровня. Это позволит реально повысить урожайность зерновых культур на 9—18 %, технических — на 10—17, картофеля и овощных — на 10—15, кормовых — на 10—15 %.

Таким образом, вред, причиняемый сорными растениями, значителен по размеру и разнообразен по форме, и это затрагивает все отрасли сельскохозяйственного производства.

1.3.АГРОФИТОЦЕНОЗЫ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ УГОДИЙ

ИИХ ОСОБЕННОСТИ

Понятие об агрофитоценозе. Возделывание сельскохозяйственных растений на ежегодно или периодически обрабатываемых полях всегда сопровождается произрастанием в их посевах как сорных, так и других нежелательных растений. Обилие этих некультивируемых растений на различных полях сильно варьирует и определяется природными условиями конкретного местообитания, запасами диаспор таких растений в почве, флористическим богатством окружающих природных территорий и сельскрхозяйственных угодий, принятой технологией возделывания культур, видовым и сортовым составами выращиваемых растений, уровнем культуры земледелия и многими другими факторами. Поэтому на обрабатываемых землях формируются сообщества посевов сельскохозяйственных культур, которые по аналогии с естественными растительными сообществами и применительно к ограниченной территории получили название агрофитоценоза.

Произрастая на определенной территории в одном посеве, эти несходные по экологическим требованиям и биологическим особенностям растения оказывают друг на друга многообразное взаим90

ное влияние. Это проявляется в различиях растений по высоте и густоте их стеблестоя, габитусу и мощности вегетативного развития, видимой структуре надземных органов и ритмике развития, продолжительности вегетации и сезонной смене состава, а также в несходстве других их количественных и качественных показателей.

Кроме того, характер, выраженность и направленность взаимовлияний и взаимодействий растений в посеве сильно зависят от конкретных почвенных условий, теплового режима и обеспеченности влагой, вида культуры и способа ее посева, приемов обработки почвы и ухода за посевами, видов, доз и способов внесения удобрений и др. Поэтому на отдельном поле или на каждом из несходных участков формируется свой агрофитоценоз, отличающийся от агрофитоценозов соседних полей и территорий.

Иначе говоря, чем разнообразнее природные и агрономические условия выращивания культур, тем разнообразнее и несходнее формирующиеся агрофитоценозы. Под агрофитоценозом, или полевым растительным сообществом, следует понимать совокупность культурных и сорных растений посева, характеризующуюся определенным составом, строением и взаимодействием и сформировавшуюся на сравнительно однородной в экологическом отношении сельскохозяйственной территории.

Компоненты агрофитоценоза. В составе агрофитоценоза следует выделить прежде всего два важнейших компонента: сельскохозяйственные культуры и сорные растения.

Первый компонент обычно представлен одним видом возделываемой культуры (одновидовые посевы): озимая рожь, лен-долгу- нец, подсолнечник, картофель и др. Значительно реже посев состоит из смеси двух-трех и большего количества видов культурных растений (многовидовые посевы): смесь вики с овсом, смесь овса с горохом, подсолнечником и масличной редькой, смесь клевера с тимофеевкой и др.

Возделываемые культуры обычно занимают поле в течение одного вегетационного периода и реже — на более продолжительное время (ячмень, озимая пшеница, клевер, люцерна и др.).

Сорные растения входят в состав конкретного агрофитоценоза в количестве 10—15 видов, реже их число может превышать два-три десятка. Так, в Московской области в агроассоциации (группа агрофитоценозов с одним и тем же видом возделываемой культуры) озимой пшеницы насчитывается от 22 до 40, ячменя — от 17 до 32 и однолетних трав — от 14 до 26 видов сорняков.

В состав сорного компонента также включают и их диаспоры, находящиеся в почве (семена, плоды, корневища, корнеотпрыски, клубни, луковицы, корневые шейки и другие органы возобновления).

Формирование широкого видового спектра сорной флоры агрофитоценозов подчиняется эволюционным закономерностям земледелия. В частности, оно обусловливается как наличием в почве

91

полей большого количества органов генеративного и вегетативного возобновления сорняков, так и поступлением диаспор ряда сорняков с соседних территорий. Это расширяет флористический состав сорного компонента и повышает его экологическую пластичность и устойчивость в агрофитоценозах.

Роль компонентов в агрофитоценозе. Биологическая и хозяйственная роль основных компонентов в агрофитоценозе неравноценна и неоднозначна.

Культурные растения как продукт и объект целенаправленной многовековой хозяйственной деятельности человека всегда получают в посеве опережающее и мощное развитие по сравнению с другими растениями сообщества. Это вполне обосновано, поскольку именно для данной культуры всей системой агротехнических мероприятий земледелец стремится создать на конкретном поле благоприятные условия для ее роста, развития и наивысшей продуктивности.

Культурные растения формируют обычно 90—98 % и более органической массы всего полевого сообщества. Если это оказывалось не так, то на смену таким растениям или наряду с ними в культуру постепенно вводили популяцию растений такого дикорастущего, в том числе и сорного, вида, который по биологической продуктивности и хозяйственной ценности превосходил прежде возделываемую культуру. Следовательно, культурный компонент всегда занимает в сообществе ведущее место, и потому его еще называют доминантомагрофитоценоза.

Благодаря опережающему развитию и преобладающему обилию в агрофитоценозе культурные растения обладают и более высокой конкурентной способностью. Поэтому формирование и состояние внутренней фитоценотической среды полевого сообщества определяются культурным компонентом, который выступает также в качествесредообразователя,илиэдификатора,полевыхфитоценозов.

Под пологом мощного стеблестоя культурных растений многие сорняки оказываются сильно угнетенными и неразвитыми. При этом величина создаваемой ими органической массы редко превышает 2—5 % всей массы агрофитоценоза.

Таким образом, сложившееся представление о более высокой устойчивости и жизненности популяций сорняков по сравнению с культурными растениями противоречит эволюции природных и полевых сообществ и по своей сущности ошибочно. И только когда культурный компонент оказывается сильно ослабленным (изреженные всходы, несвоевременный посев, сильное поражение вредителями и т. д.), сорные растения могут стать доминантами агрофитоценоза (сорняки холодным летом в кукурузе, метла полевая в озимой пшенице, пикульник заметный и редька дикая в ячмене и

Из других автотрофов в состав агрофитоценозов обычно входят различные водоросли (зеленые, сине-зеленые, диатомовые и др.);

92

однако синтезируемая ими за год масса органического вещества не превышает 100—150 кг/га.

Формирование агрофитоценоза. Формирование конкретного полевого растительного сообщества начинается с посева определенной сельскохозяйственной культуры. С началом набухания семян, образованием главного и придаточных корней, появлением семядольных и настоящих листьев интенсивность взаимного воздействия культурных растений и сорняков усиливается и обостряется. Характер и выраженность этих взаимоотношений дополняются влиянием на них постоянно обитающих в почве живых организмов (бактерии, грибы, нематоды, дождевые черви, личинки и взрослые особи насекомых и др.).

Если на данном поле высевают или высаживают другую культуру, то выраженность, направленность и характер ее взаимоотношений с другими компонентами сообщества будут протекать иначе. А это повлечет формирование и становление уже другого агрофитоценоза с только ему присущими особенностями состава и строения.

С активизацией жизненных и ростовых процессов, с одной стороны, между компонентами агрофитоценозов укрепляются и стабилизируются формы взаимодействия и взаимовлияния. С другой стороны, усложняется в количественном и видовом отношении само полевое сообщество в результате заселения его различными организмами, в том числе фитопатогенными микроорганизмами и вредными насекомыми. Это обусловливается не только обилием пищи в форме свежего органического вещества, но и формированием стабильной внутренней среды агрофитоценоза, благоприятствующими обитанию и размножению микро- и макроорганизмов. В результате полевое сообщество обогащается по формам жизни, обилию видов и усложняется по качественному проявлению взаимоотношений между составляющими это сообщество организмами.

Любое полевое растительное сообщество независимо от эдафических и биотических условий, в которых оно сформировалось, характеризуется определенной организацией, проявляющейся в составе и структуре конкретного агрофитоценоза и определяется количественным обилием видов, их продуктивностью и другими показателями.

Представленные даже краткие сведения о полевом сообществе свидетельствуют о его внутренней биологической сложности и теснойвзаимосвязанности.

При более строгом подходе в состав полевого сообщества еще следует включить потребителей органического вещества (травоядные, различные паразиты растений, гетеротрофные микроорганизмы и т. д.), а также редуцентов растительных и животных остатков (почвообитающие животные, грибы и бактерии).

Такая целостная система живых организмов (культурных и сорных растений агрофитоценозов, полезных и вредных насекомых,

93

почвообитающих животных и различных микроорганизмов), совместно существующих в конкретных условиях местообитания на участкахпахотныхугодий,называетсяагробиоценоз,илиагроэкосистема (по аналогии с понятиями в геоботанике и экологии).

В отличие от агрофитоценоза продуктивность культурного компонента в агробиоценозе зависит уже от несравненно более разнообразных взаимоотношений с другими вредными организмами: сорняками, вредными насекомыми, фитопатогенными микроорганизмами и др. Чем меньше это разнообразие, тем ниже потери органического вещества и выше продуктивность культур в агробиоценозе.

Однако поддержание на низком уровне разнообразия вредных организмов сопровождается неизбежной утратой даже минимальной способности агробиоценоза к саморегуляции. Функционирование агроэкосистемы в желаемом режиме возможно только при постоянном дополнительном поступлении в нее энергии извне, что реализуется в процессе проведения различных сельскохозяйственных работ и агротехнических приемов (мелиорация земель, известкование, внесение удобрения, применение пестицидов, обработка почвы, возделывание определенных сортов культур и др.). Чем интенсивнее производственное воздействие на агроэкосистему, тем ниже ее способность к авторегуляции и выше продуктивность в ней культурного компонента.

1.4. ФОРМЫ ВЗАИМООТНОШЕНИЙ МЕЖДУ КОМПОНЕНТАМИ ПОЛЕВЫХСООБЩЕСТВ

Между культурным и сорным компонентами полевых сообществ, как и между составляющими их отдельными видами растений, формируются и устанавливаются определенные взаимоотношения. Характер и выраженность этих взаимоотношений — один из факторов, обусловливающих состояние и продуктивность полевых культур.

Многообразие видов и популяций растений, их биологических свойств, экологических условий, их изменчивости в течение сезона и другие свойства растений и среды местообитания определяют бо-

Прямые, или контактные, взаимодействия между растениями полевого сообщества выражаются в следующих формах:

1. Паразитизм и полупаразитизм; сущность их выражается отношениями между паразитирующими растениями с растением-хозя- ином.

2. Механическое давление на стебли и корни вьющихся и цепляющихся растений (горох посевной, горец вьющийся, подмаренник цепкий, вьюнок полевой), сильно ветвящихся растений (редька дикая, пикульник заметный, марь белая, мать-и-мачеха и др.) посред-

94

ством сильно разрастающейся корневой системы (мятлик однолетний, пырей ползучий, хвощ полевой и др.).

3.Аллелопатия, или биохимическое воздействие, проявляется в том, что выделяемые растениями одного вида (доноры) в окружающую среду газообразные или растворимые соединения ингибируют (угнетают) или стимулируют (благоприятствуют) жизнедеятельность растений других видов (акцепторов). Такие продукты выделения живых растений называют колинами, а образующиеся при разложении отмерших растений или их частей — миазминами.

4.Конкуренция выражается в том, что из-за ограниченности основных факторов жизни (свет, вода, элементы минерального питания и др.) между растениями агрофитоценоза возникает острое соперничество за первоочередное и наиболее полное их использование. В результате доминирующее положение в агрофитоценозе занимают такие виды растений, которые быстрее, лучше и полнее других используют факторы жизни. Растения, конкурентная способность которых в использовании факторов жизни выражена слабо, имеют низкую жизнеспособность еще и потому, что они подавляются культурными эдификаторами посева.

Косвенные влияния проявляются в следующих формах:

1. Средообразующее влияние растений вида на формирование и состояние внутренней среды полевого растительного сообщества (фитогенное воздействие). Сущность такого одностороннего или взаимного влияния состоит в том, что доминирующие по численности, но прежде всего по массе создаваемого органического вещества растения, формируют и определяют физическое состояние (освещенность, температура, влажность, движение воздуха и др.) и химический состав (содержание кислорода, летучих выделений, радиационной активности соединений, ионный состав и др.) приземного слоя атмосферы, охватываемого растениями полевого сЪобщества.

Эта внутренняя фитоценотическая среда по отношению к другим растениям сообщества выступает уже как внешнее условие. Его количественная выраженность и качественный состав определяют рост, развитие и жизненное состояние растений других видов, входящих в сообщество.

2. Влияние через почвенные условия (эдафические факторы). Оно проявляется в том, что состав и строение любого полевого сообщества определяются не только воздействием растений друг на друга, но и взаимовлиянием растений и почвы. Последняя в процессе жизнедеятельности растений изменяется в количественном (содержание азота, фосфора, калия, величина рН и др.) и качественном (доступность растениям минеральных элементов питания, почвенной влаги, состав гумуса, агрегатное состояние почвы и др.) отношении. А это соответственно влечет за собой адекватное изменение в составе и строении агрофитоценоза. Поэтому первичная совокупность почвенных условий (экотоп), определяемая фи- зико-географическими свойствами среды, под воздействием расте-

ний сообщества существенно трансформируется в отвечающую их потребностям среду местообитания (биотоп).

3. Отзывчивость растений на внешние воздействия. Она зависит от изменчивости следующих факторов: климатических, определяющих состояние погоды (засуха, затяжные дожди, недостаток тепла, высокие температуры, градобитие, дефляция почвы и др.); биогенных, обусловливаемых жизнедеятельностью микроорганизмов, насекомых, птиц, животных и других живых организмов (развитие болезней, поражение вредителями, стравливание скотом, занос семян птицами и др.); антропогенных, связанных с производственной деятельностью человека (боронование посевов, междурядная обработка, применение пестицидов, внесение удобрений и др.).

Реакция различных компонентов агрофитоценозов на перечисленные внешние воздействия неоднозначна. Если по своей направленности они отрицательные, то возрастает фитоценотическая роль в сообществе тех видов, которые слабо реагируют на негативные воздействия или быстро оправляются от нанесенных повреждений.

Если внешнее воздействие благоприятствует жизнедеятельности компонентов сообщества, то прежде всего повысится фитоценотическая роль тех видов, которые наиболее отзывчивы на действующие факторы. Так, при внесении полного минерального удобрения (NPK) в посевах льна-долгунца и ячменя резко повышается роль культуры в формировании сообщества, тогда как жизнеспособность сорняков резко снижается. Напротив, при внесении только азотных удобрений сильно повышается фитоценотическая значимость редьки дикой, горчицы полевой, горца щавелелистного, пикульника двугубого, а следовательно, и засоренность ими посевов.

1.5. ПОРОГИ ВРЕДОНОСНОСТИ СОРНЫХ РАСТЕНИЙ

Появление сорных растений на полях и других сельскохозяйственных угодьях еще не свидетельствует о безусловной необходимости их полного и немедленного уничтожения. Это объясняется тем, что полностью уничтожить сорняки на поле практически невозможно даже в течение нескольких летних сезонов, а с другой стороны, понесенные при этом затраты на борьбу с ними оказываются экономически неоправданными. Поэтому необходимо исходить из того, что степень отрицательного влияния сорных растений на культуру, хотя и зависит от многих факторов (погодные и почвенные условия, вид культуры, система агротехнических мер и т. д.), но определяется прежде всего обилием сорняков и чувствительностью к ним культурных растений.

При слабой засоренности посевов вред от сорняков практически неощутим. С увеличением массы и численности сорняков в посевах вредоносность их неуклонно возрастает, что сопровождается снижением урожайности культур. Эта зависимость величины урожай-

96

ности культуры от обилия сорняков в посевах впервые получила научное обоснование в работах И. Н. Шевелева.

Количественная оценка зависимости «сорняки — урожай» позволит решать не только тактические вопросы уничтожения сорняков, но на основе прогноза динамики этой зависимости определять и стратегию борьбы с сорняками на перспективу.

Математическая интерпретация зависимости «сорняки — урожай» для отдельных культур осуществлена рядом ученых с использованием различных видов уравнений. Обобщив многочисленные экспериментальные материалы, А. М. Туликов установил, что количественная зависимость между обилием всего сообщества сорняков и урожайностью любой культуры при 95%-ном уровне вероятности описывается экспоненциальным уравнением регрессии общего вида:

U= ае-Ьх + с,

где U— урожайность основной культуры на засоренном участке, т/и2, т/га, %\ а — потери урожая при максимальном засорении посевов; е — основание натуральных логарифмов (е = 2,7183);'* Ь — интенсивность снижения урожайности культуры от сорняков; х —обилие сорняков, шт/м2, %; с —урожай при максимальном засорении посевов.

Чтобы воспользоваться этим уравнением для определения фактической или прогнозируемой урожайности в зависимости от фактического или возможного обилия сорняков в посевах, необходимо иметь значения параметров a, b и с для каждой конкретной культуры. Если в уравнение подставить абсолютные значения этих параметров и значения фактической или возможной численности сорняков, выраженной в процентах (за 100 % принимаем 1000 сорняков на 1 м2), то получим урожайность культур, выраженную в процентах (за 100 % принимаем значения урожайности в т/га в посевах, совершенно свободных от сорняков).

Для упрощения всех расчетов величины урожайности культур (в %) в зависимости от обилия сорняков представлены в таблице 6.

6. Прогноз урожайности основных культур по функции U= ве-Ьх + с в зависимости от численности сорняков (% от урожая без сорняков)*

"Туликов, 1987.

С помощью этой таблицы специалист может оперативно решать многие практические вопросы. Например, если в посевах кукурузы на силос применение гербицидов позволило снизить число сорняков со 100 до 10 на 1 м2, то это обеспечило прибавку урожая зеленой массы в 37,4 %. А при урожайности на обработанном гербицидом участке зеленой массы кукурузы 55,0 т/га (94,3%) фактическая прибавка составила 21,8 т/га (37,4 %).

Аналогично можно решить и многие другие как частные тактические вопросы (установить прибавку урожая культуры при полном уничтожении сорняков; определить возможные потери урожая, если засоренность будет снижена только на 50 %, и т. д.), так и стратегические (определить конкурентоспособность культур по отношению к сорнякам; при конкретном уровне засоренности установить, какую культуру с меньшим риском для потери урожая следует размещать на данном поле, и т. д.).

Установленная и количественно описанная аналитическим уравнением регрессии зависимость «сорняки — урожай» математически подтверждает увеличение общей вредоносности сорняков с возрастанием их численности в посеве. Однако здесь следует различать общую и удельную вредоносность сорняков. Под удельной вредоносностью сорняков следует понимать величину потерь урожая культуры в расчете на единицу обилия сорняков (на 1 г, на 1 растение и т. д.).

Тщательный анализ как уравнения «сорняки — урожай», так и данных таблицы 6 в динамике показывает, что чем выше засоренность посевов, тем меньше удельная вредоносность сорняков.

Полученный результат имеет не только теоретическое, но и практическое значение. Важно, что при одинаковом числе уничтоженных сорняков прибавка урожая культуры на сильнозасоренном участке значительно меньше, чем на слабо засоренном.

Полученное уравнение количественной зависимости урожайности культуры от обилия в посеве растений всего сообщества сорняков дает теоретическую основу для установления уровней обилия сорняков, обусловливающих необходимость и целесообразность борьбы с ними.

В зависимости от реакции культур на сорные растения различаютследующиеуровнизасоренности,илипорогивредоносности,сорняков в посевах: фитоценотический, критический, экономический и экономической целесообразности.

Фитоценотический порог вредоносности (ФПВ) — такое обилие сорняков, при котором они не причиняют культурным посевам вреда. Возможности произрастания сорняков обычно обусловливаются неиспользуемыми полностью культурой факторами жизни: свет, влага и др. Например, улучшение произрастания сорняков в результате естественного осветления и меньшего потребления влаги с фазы молочной спелости посевами зерновых культур или кукурузы.

Критический(статистический)порогвредоносности(КПВ) —та- кое обилие сорняков, которое вызывает статистически недостоверные потери урожая. При такой засоренности потери обычно не превышают 3—6 % фактического урожая, хотя иногда могут и ощущаться хозяйством.

Однако борьба с сорняками оказывается нецелесообразной, поскольку стоимость дополнительного урожая обычно не покрывает затрат на проведение истребительных мероприятий.

Экономический порогёредоносности (ЭПВ) — то минимальное количество сорняков, полное уничижение которых обеспечивает получение прибавки урожая, окупающей затраты на истребительные мероприятия и уборку дополнительной продукции. При этом прибавка урожая обычно превышает 5—7 % фактического урожая. На полях с низкой урожайностью или низкой стоимостью основной продукции экономический порог вредоносности сорняков определяется прибавкой урожая в 8—12 %. А для ряда технических культур (лен-долгунец, сахарная свекла) она может снижаться до 2—4 %.

Производственная деятельность любого сельскохозяйственного предприятия оправдана при условии, что оно получает от этого определенную экономическую прибыль. Такая минимальная экономическая прибыль достигается, если рентабельность производства в хозяйстве составляет не менее 25—40 %. Учитывая это и исходя из предложения В. А. Захаренко, следует признать необходимым введениеещепорогаэкономическойцелесообразностиборьбыссорняками (ПЭЦБ). Под ним понимают такое обилие сорняков, полное уничтожение которых обеспечивает рентабельность системы истребительных мероприятий не менее 25—40 %. Но поскольку техническая эффективность истребительных мероприятий обычно не превышает 70—90 %, то фактическое количественное обилие сорняков должно превышать в 1,1—1,4 раза теоретический порог экономической целесообразности борьбы, чтобы гарантировать принятый уровень рентабельности (табл. 7).

7. Порога вредоносности сорняков в посевах полевых культур, шт/м2 (Туликов, 1987)

Количественные величины экономических порогов вредоносности сорняков должны быть конкретными не только для каждой культуры и отдельного хозяйства, но и для определенного поля и даже каждого вида используемых гербицидов.

По вредоносности сообщества сорняков в посевах отдельных культур сильно различаются. Наиболее высока вредоносность сорняков в посевах пропашных культур, тогда как в зерновых и травах она значительно ниже.

Разнообразие возделываемых культур и видового состава сорняков, различие почвенно-климатических и производственно-эконо- мических особенностей хозяйств, как и несходство других условий земледелия, свидетельствуют о многообразии, динамичности и зональности экономических порогов вредоносности сорняков в посевах сельскохозяйственных культур.

1.6. ГЕРБАКРИТИЧЕСКИЕ ПЕРИОДЫ КУЛЬТУР

Вредоносность сорняков определяется не только их обилием и составом, но и чувствительностью к ним культурных растений в зависимости от их фазы роста.

Массовые всходы сорняков в посевах зерновых, появляющиеся во второй половине вегетации, уже не оказывают существенного отрицательного влияния на урожайность культур. Борьба с ними в этот период преимущественно улучшает условия уборки культуры и предотвращает увеличение запаса семян сорняков в почве под следующую культуру.

Однако в посевах таких культур, как лен-долгунец, сахарная свекла, картофель, овощные, бурный рост сорняков во второй половине вегетационного периода и выход их в верхний ярус посева снижают урожайность из-за ухудшения условий жизни культур и резко возрастающих потерь при уборке. Поэтому такие поздние сорняки, обусловливающие вторичное засорение посевов, необходимо уничтожать.

В этой связи особенно важны знания о фазах и периодах высокой чувствительности культур к произрастающим в посевах сорнякам.

Такие периоды, определяемые фазой развития и продолжительностью отрицательной реакции культур на сорняки, называют критическими по отношению к сорнякам, или гербакритическими.

Формирование чистых посевов к началу гербакритического периода, как и поддержание посевов практически свободными от сорняков в течение всего периода роста, гарантирует получение максимального в конкретных условиях урожая культуры при минимальных затратах на борьбу с сорняками.

Знание гербакритического периода культур позволяет не только установить оптимальные сроки проведения истребительных мероприятий, но и свести к минимуму возможные потери урожая культур от сорняков.

У большинства культур начало гербакритического периода приурочено к ранним периодам роста культур. Озимая пшеница наиболее чувствительна к сорнякам в первые четыре недели после посева, т. е. осенью. Вредоносность же сорняков, появившихся в озимой пшенице с весны, снижается в 2—4 раза, хотя и вызывает уменьшение урожая на 7 %.

Интересные практические результаты получены в Нечерноземной зоне при изучении реакции озимой пшеницы на продолжительность произрастания в ее посевах сорных растений. Так, произрастание сорняков в течение 15 дней с начала вегетации культуры снизило урожайность зерна озимой пшеницы на 6,2 %; 30 дней — на 7 3; 73 дней — на 15,2; 94 дней — на 23,9 и в течение 110 дней — на 33,7%.

Индифферентный период культур к сорнякам, в течение которого они практически безвредны для посевов, определяется агротехникой и биологией возделываемых растений. По исследованиям ряда ученых, до вступления культуры в гербакритический период у овса проходит 1—1,5 нед, сахарной свеклы 3—4, подсолнечника — 2, сорго — 3, сои — 2—3 и фасоли — не более 1 нед.

Таким образом, борьбу с сорными растениями в посевах необходимо начинать заблаговременно, до вступления культуры в гербакритический период. Проведение истребительных мероприятий в такие сроки дает максимальный эффект как по величине и качеству получаемой продукции, так и по размеру чистого дохода и уровню рентабельности дополнительных расходов.

Однако в практике сельскохозяйственного производства оптимально возможные по агротехническим условиям сроки проведения истребительных приемов нередко перекрываются с гербакритическим периодом культур. Так, химическую прополку посевов зерновых культур с помощью гербицидов из группы феноксиуксусных кислот проводят с фазы полного кущения до начала выхода в трубку, когда культура в течение одной-двух недель уже находится в гербакритическом периоде. Аналогичная ситуация складывается и на посевах некоторых пропашных (кукуруза, картофель и др.), если игнорируются приемы уничтожения сорняков в до- и послевсходо-

вый период и всю систему истребительных мероприятий переносят на период междурядных культивации. Поэтому специалист всегда должен исходить из важного агрономического принципа — после вступления культуры в гербакритический период меры борьбы с сорняками дают тем меньший экономический эффект, чем позднее их стали реализовывать.

Г л а в а 2

БИОЛОГИЧЕСКИЕ И ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ СОРНЫХ РАСТЕНИЙ

2.1.СЕМЕННАЯПРОДУКТИВНОСТЬСОРНЯКОВ

Сорные растения обладают многими биологическими свойствами и экологической устойчивостью, которые позволяют им удерживаться в полевых сообществах, несмотря на научно обоснованную технологию возделываемых культур. Всесторонние и глубокие знания этих особенностей позволяют установить, в какие моменты сорняки наименее стойки к различным агрономическим приемам и наиболее чувствительны к неблагоприятным внешним факторам. Это помогает спроектировать такую рациональную и малозатратную систему предупредительных и истребительных мероприятий, которая обеспечивает эффективное уничтожение как вегетирующих сорняков, так и находящихся в почве органов их возобновления. Естественно, выраженность и значимость биоэкологических свойств и особенностей у различных по видовому составу популяций сорняков неодинаковы, что вызывает необходимость их детального рассмотрения.

Широкому и быстрому распространению сорных растений способствует их высокая семенная продуктивность. Если в посевах одно растение озимой ржи способно образовать 120—200 зерен, льна-долгунца — 60—100 семян, то одно растение костра ржаного может дать 1420 семян, василька синего — 6820, осота полевого — 19 тыс., ромашки непахучей — 54 тыс., мари белой — 100 тыс., дескурении Софии — 730 тыс., а щирицы белой — до 2 млн семян.

Многие из попавших в почву плодов сорняков оказываются в неблагоприятных условиях и погибают. Значительная же часть из оставшихся плодов способна сохранять жизнеспособность в почве длительное время и этим обусловливает засорение посевов последующих культур на несколько лет вперед.

2.2. СПОСОБЫ РАСПРОСТРАНЕНИЯ СЕМЯН И ПЛОДОВ СОРНЯКОВ

Распространение семян и плодов сорняков осуществляется или с помощью специальных приспособлений у растений — автохорно, или же с помощью различных агентов — аллохорно.

102

У автохорных растений дисперсия семенных зачатков происходит с помощью различных приспособлений, приводимых в действие механическими силами. Так, у горчицы полевой, капусты полевой, редьки дикой, желтушника левкойного, ромашки непахучей семена и плоды рассеиваются вокруг материнских растений под действием силы тяжести — автобарохорно.

Механическое разбрасывание семян, обусловливаемое возникающим напряжением в высыхающих покровных тканях плодов, наблюдается у аистника цикутного, фиалки полевой, горошка узколистного и других сорняков.

Многие сорняки имеют плоды в виде коробочки, которые при созревании в них семян открываются зубчиками (куколь обыкновенный, дрема белая, торица полевая), дырочками (мак-самосейка, колокольчик реповидный), крышечкой (белена черная, очный цвет) и т. д. При колебании растений, вызываемом порывами ветра, семена из коробочек рассеиваются вокруг растения.

С помощью ветра — анемохорно — распространяются семена одуванчика лекарственного, бодяка полевого, крестовника обыкновенного, мелколепестника канадского и многих других сорняков из семейства сложноцветных. Они снабжены перистыми летучками, благодаря которым могут переноситься на окружающие поля и дальние территории даже при слабом ветре (рис. 8).

Растения некоторых сорняков сильно ветвятся и к концу вегетации приобретают форму шарообразного куста — «перекати-поле». При порывах ветра высохший стебель обламывается у основания и растения легко перекатываются на дальние расстояния, рассеивая

Рис. 8. Плоды сорных растений с летучками:

7 —бодяк полевой; 2— одуванчик лекарственный; 3 — крестовник обыкновенный; 4- козлобородник восточный

при этом семена (солянка русская, щирица белая, дескурения Софии, клоповник мусорный, качим постенный и др.).

Семена и ягоды многих сорных растений распространяются с помощью животных, птиц, насекомых, т. е. зоохорно.

Плоды или соцветия липучки ежевидной, дурмана обыкновенного, подмаренника цепкого, череды трехраздельной, лопуха большого имеют специальные выросты в виде якорьков, крючочков, зазубренных шипиков, щитинок, остей и т. д., с помощью которых они цепляются к шерсти животных, одежде человека, перьям птиц и переносятся на соседние поля и на новые местообитания (рис. 9).

Распространению (диссеменации) сорняков способствуют и некоторые насекомые. Муравьи переносят в свои жилища плоды фиалки полевой, чистотела большого, которые они используют в пищу, а красные клопы растаскивают семена конопли сорной.

Плоды и семена некоторых сорных растений достаточно успешнб переносятся водой — гидрохорно. Чем медленнее смачиваются и погружаются в воду семена, тем у них больше возможности распространяться водой. Потоки весенних и дождевых вод переносят в пониженные элементы рельефа поля семена метлы полевой, костра полевого, василька синего, живокости полевой, мари белой, ситника жабьего и других сорняков, где образуются их сплошные заросли.

Распространению многих видов сорняков содействует человек в процессе повседневной сельскохозяйственной деятельности. Семена и плоды многих сорняков широко распространяются с недостаточно тщательно очищенным посевным зерном и посадочным материалом. Много семян и плодов разных сорняков разносится с почвой, сохраняемой на клубнях картофеля и корнеплодах свеклы, на корнях рассады овощных и саженцев садовых культур. Так периодически из южных районов страны в хозяйства Нечерноземной зоны заносятся щирица жминда, галинсога мелкоцветная, портулак огородный, амброзия полыннолистная, горчак ползучий и др.

Рис. 9. Плоды сорняков с прицепками:

1 — морковь дикая; 2—липучка ежевидная; 3 — подмаренник цепкий; 4 — череда; 5- репейник;6—дурнушник

104

2.3.БИОЛОГИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА СЕМЯН

По к о й с е м я н . Свежеосыпавшиеся на почву семена сорных растений сразу все никогда не прорастают. Это обусловлено пребыванием их в состоянии естественного или вынужденного покоя.

Естественный (глубокий или физиологический) покой осыпавшихся семян и плодов может определяться незавершенностью в них физиолого-биохимических процессов (борщевик обыкновенный, подмаренник цепкий, пастушья сумка, горошек четырехсемянный

идр.); наличием непроницаемых для воды и воздуха покровных тканей (донник белый, горец шероховатый, пикульник заметный, редька дикая, чистец однолетний, вьюнок полевой, синяк обыкновенный, свербига восточная, горец вьющийся и др.); содержанием в покровных тканях ингибиторов, задерживающих их прорастание (горчица белая, горчица полевая, фиалка полевая, овсюг, белена черная, мелколепестник канадский, одуванчик обыкновенный, мак-самосейка, коровяк мохнатый, подорожник большой, кардия крупновидная, паслен черный и др.).

Вынужденный (вторичный или экологический) покой у семян и плодов обычно вызывается отсутствием благоприятного сочетания внешних экологических факторов, которое способствует их прорастанию (недостаток влаги, избыток тепла, отсутствие света, наличие растительныхингибиторов, продуцируемых другими видами, и т. д.).

В отличие от культурных растений, семена которых должны обладать высокой дружностью прорастания, семена сорняков имеют очень растянутый период прорастания.

Растянутость периода всхожести сохраняется и у семян сорняков, постоянно пребывающих в почве. В Нечерноземной зоне появление всходов из семян подмаренника цепкого, щирицы запрокинутой, бодяка полевого, осота полевого продолжается в течение двух лет, у горца шероховатого и торицы полевой — 5—6 лет, у редьки дикой, горца вьющегося, пикульника обыкновенного, мари белой, ярутки полевой, дымянки лекарственной — свыше 10 лет.

Д о л г о в е ч н о с т ь . Семена большинства культурных растений сохраняют жизнеспособность обычно не более 4—7 лет и при условии хранения их в помещениях в оптимальных условиях. Семена же и плоды многих сорняков не теряют жизнеспособности даже после многих лет пребывания в почве.

О необычной долговечности семян сорняков свидетельствуют данные опыта, заложенного У. Биллом еще в 1879 г. в Мичиганском колледже (США). Установлено, что семена звездчатки средней, горчицы полевой, пастушьей сумки, щирицы запрокинутой, донника желтого сохраняли жизнеспособность после 30-летнего погребения в почве, а семена вьюнка полевого, щавеля курчавого, горчицы черной в этих условиях не теряли всхожести даже через 50 лет.

Р а з н о п л о д и е . У некоторых видов сорняков семена или плоды, сформировавшиеся в одном соцветии, различаются по морфо-