Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему

Агротехнические приемы регулирования вредоносности сорных растений в условиях лесостепной зоны Северного Зауралья

ВАК РФ 06.01.01, Общее земледелие

Автореферат диссертации по теме "Агротехнические приемы регулирования вредоносности сорных растений в условиях лесостепной зоны Северного Зауралья"

На правах рукописи

КОНИЩЕВА Вера Андреевна

АГРОТЕХНИЧЕСКИЕ ПРИЕМЫ РЕГУЛИРОВАНИЯ ВРЕДОНОСНОСТИ СОРНЫХ РАСТЕНИЙ В УСЛОВИЯХ ЛЕСОСТЕПНОЙ ЗОНЫ СЕВЕРНОГО ЗАУРАЛЬЯ

Специальность 06.01.01 - общее земледелие

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени кандидата сельскохозяйственных наук

1 7 мд й 2012

Тюмень - 2012

005043323

Работа выполнена на кафедре экологии и рационального природопользования ФГБОУ ВПО «Тюменская государственная сельскохозяйственная академия»

Научный руководитель: доктор сельскохозяйственных наук, профессор

Тюменской ГСХА

Моторин Александр Севостьянович

Официальные оппоненты: Скипин Леонид Николаевич

доктор сельскохозяйственных наук, профессор Тюменского ГАСУ

Защита состоится «29» мая 2012 г. в 1630 часов на заседании диссертационного совета Д 220.064.01 при Тюменской государственной сельскохозяйственной академии.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Тюменской государственной сельскохозяйственной академии.

Адрес академии: 625003, г. Тюмень, ул. Республики, 7 Тел./факс: (3452) 46-87-7; E-mail: dissTGSHA@mail.ru

Автореферат разослан «23» апреля 2012 г.

Полосина Валентина Анатольевна

кандидат сельскохозяйственных наук, доцент Красноярского ГАУ

Ведущая организация: СибНИИЗХим СО РАСХН

Ученый секретарь диссертационного совета

Рзаева Валентина Васильевна

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. В современных условиях борьба с сорняками — один из важнейших элементов системы земледелия. Сорные растения обладают большим числом биологических особенностей, которые позволяют им удерживаться в полевых сообществах. Всесторонние и глубокие знания этих особенностей позволят установить, в какие моменты сорняки наиболее чувствительны к неблагоприятным внешним факторам и наименее стойки к различным агрономическим приемам (Баздырев, 2000).

Многочисленные исследования по изучению вредоносности сорных растений показали, что она не является постоянной величиной, а зависит от метеорологических условий вегетации, биологических особенностей конкурирующих растений, интенсивности нарастания биомассы сорняков и культуры, технологии обработки почвы, видов удобрений, гербицидов, норм высева семян и т.д. (Таскаева, Тараторин, 1981; Ионии, 1992; Власенко, 2000; Глухих, 2000). Для оценки вредоносности сорняков и успешной борьбы с ними, необходимо знать видовой состав и биологию сегетальной флоры, особенности развития в зависимости от природных и агротехнических факторов.

В настоящее время ставится задача - изыскать менее опасные для окружающей среды приемы борьбы с сорняками, основанные на биологических особенностях культуры. До настоящего времени в условиях лесостепной зоны Северного Зауралья не уделялось должного внимания изучению агротехнических приемов регулирования вредоносности сорных растений, что обусловило необходимость проведения исследований по данной теме.

Цель исследований. Изучение агротехнических приемов регулирования вредоносности сорных растений в условиях лесостепной зоны Северного Зауралья.

Задачи исследований:

- изучить видовой состав и фитомассу сорных растений в зависимости от нормы высева и уровня питания яровой пшеницы;

- установить влияние сорных растений на запасы продуктивной влаги, температуру, содержание питательных веществ в почве в зависимости от коэффициента высева пшеницы и нормы удобрений;

- определить вынос основных питательных веществ сорным и культурным компонентом;

- исследовать влияние агроклиматических факторов на вредоносность сорных растений при возделывании яровой пшеницы;

- дать экономическую оценку агротехнических приемов регулирования вредоносности сорных растений пшеничного агрофитоценоза.

Научная новизна. Впервые в лесостепной зоне Северного Зауралья изучено влияние коэффициента высева яровой пшеницы и нормы удобрений на видовой состав и фитомассу сорных растений. Определено влияние сорняков на запасы продуктивной влаги, температуру и содержание питательных веществ в почве при разной густоте стояния пшеницы и запланированной

урожайности. Установлен вынос питательных веществ сорными растениями и яровой пшеницей. Проведена сравнительная оценка экономической эффективности использования норм высева яровой пшеницы и удобрений как приемов регулирования вредоносности сорняков.

Практическая значимость работы. Полученные результаты позволяют количественно оценить уровень вредоносности сорных растений в зависимости от коэффициента высева яровой пшеницы и норм минеральных удобрений. Данные по выносу питательных веществ сорняками и яровой пшеницей могут использоваться при расчете норм удобрений на запланированную урожайность. Материалы исследований можно применять для выработки рекомендаций по повышению эффективности борьбы с сорной растительностью с минимальным использованием химических средств.

Защищаемые положения:

1. Вредоносность сорных растений снижается: при увеличении нормы высева яровой пшеницы с 3,1 до 9,3 млн/га; при внесении минеральных удобрений на запланированную урожайность 3,0-6,0 т/га.

2. Конкурентоспособность яровой пшеницы с сорными растениями повышается при ГТК=1,25-1,37.

Апробация работы. Результаты исследований представлены и обсуждены на заседаниях кафедры; на региональных конференциях молодых ученых «Инновации молодых ученых агропромышленному комплексу Сибири и Урала» (Тюмень, 2010), «Научно-техническое творчество молодежи - агропромышленному комплексу Урала и Сибири» (Тюмень, 2010).

Личный вклад. В основу настоящей работы положены собственные исследования автора за 2009-2011 гг. Автор принимал непосредственное участие в разработке программы исследований, самостоятельно проводил опыты и наблюдения в полевых и лабораторных условиях, обобщал и анализировал экспериментальные данные.

Публикации. По результатам исследований опубликовано 6 научных работ, в том числе одна в издании, рекомендованном ВАК РФ.

Структура и объем работы. Диссертационная работа изложена на 198 страницах. Состоит из введения, 4 глав, выводов, предложений производству. Содержит 46 таблиц, 41 рисунок и 47 приложений. Список литературы состоит из 201 наименований, в том числе 27 иностранных авторов.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ 1 Обзор литературы

В главе обобщены результаты исследований по вопросу влияния нормы высева сельскохозяйственных культур и минеральных удобрений на видовой и количественный состав сорной растительности, оказывающей воздействие на запасы влаги, температуру и содержание питательных веществ в почве.

2 Объекты, условия и методика исследований

Исследования проводились в 2009-2011 гг. на опытном поле Тюменской государственной сельскохозяйственной академии, расположенном в зоне се-

верной лесостепи. По температурному режиму и особенностям распределения осадков годы существенно отличались и характеризовались следующим образом: 2009 г. - сильно засушливый (65,5% от нормы) и жаркий (104,5%), ГТК=0,86; 2010 г. - жаркий (106,4 %) и влажный (106%) с неравномерным выпадением осадков, ГТК=1,37; 2011 г. - жаркий (106,4%) и влажный (93,6%) с типичным выпадением осадков, ГТК=1,25.

Объекты полевых исследований — сорная растительность, почва чернозем выщелоченный, яровая мягкая пшеница сорта Красноуфимская 100. В Тюменской области сорт районирован по 3 зоне с 2008 г. Агрохимические показатели пахотного слоя почвы: гумус - 7,23%; рНС1 - 5,0; N-N0 - 1,44 мг/кг, Р205 - 7,7 и К20 - 9,3 мг/100 г почвы.

Опыт по изучению влияния нормы высева яровой пшеницы на вредоносность сорных растений включал 5 вариантов: 1) 3,1 млн/га; 2) 4,7 млн/га; 3) 6,2 млн/га; 4) 7,7 млн/га; 5) 9,3 млн/га. Шаг брали из расчета +/- 25 и 50 % от рекомендуемой для лесостепной зоны нормы высева 6,2 млн/га. Предшественник овес. Посев проводился сеялкой ССНП-1,6. Варианты размещались по методу рендомизации. Повторность опыта 4-х кратная, каждая делянка разбита на две учетных: культура с сорными растениями и чистый посев. Площадь делянки 67,5 м2, учетной - 4 м2, всего опыта - 0,21 га.

Опыт по изучению влияния уровня минерального питания на вредоносность сорных растений пшеничного агрофитоценоза содержал 5 вариантов: 1) контроль (без удобрений); 2-5 варианты внесения удобрений на запланированную урожайность: 2) 3,0 т/га; 3) 4,0 т/га; 4) 5,0 т/га; 5) 6,0 т/га. Из минеральных удобрений вносили аммиачную селитру и аммофос вручную под предпосевную культивацию КПС-4. Наблюдения проводились в трехпольном зернопаровом севообороте: 1 — однолетние травы (горох+вйка); 2 - яровая пшеница; 3 - овес. Посев пшеницы проводился сеялкой С3-3,6 с нормой высева 6,2 млн/га в оптимальные сроки. Размещение вариантов в опыте систематическое. Повторность опыта 4-х кратная, каждая делянка разбита на две учетных: культура с сорными растениями и чистый посев. Площадь делянки 50 м2, учетной - 4 м2.

Основные методы исследований: полевой и лабораторный. В процессе исследований проводились следующие наблюдения: фенологические - по методике ГСУ (1985); учет количественного и видового состава сорной растительности в фазу кущения, колошения и полной спелости пшеницы на закрепленных учетных площадках (0,25 м2) в 12-ти кратной повторное™, степень засоренности по методике Н.З. Милащенко (1962); массу культурных и сорных растений учитывали количественно-весовым методом в фазу кущения и полной спелости пшеницы; ярусность сорняков - по методике II.Г. Власенко (2000); густота стояния растений пшеницы в фазу полных всходов-кущения и перед уборкой па закрепленных участках площадью 0,25 м2 в 4-х кратной по-вторности; влажность почвы термостатно-весовым методом (ГОСТ 28268-89) в основные фазы развития культуры на г лубину до 1 метра (через каждые 10 см) в 4-х кратной повторности; запасы продуктивной влаги рассчитывали по данным влажности и плотности почвы (Доспехов Б.А., Васильев И.П., Тули-

ков A.M., 1987); содержание подвижных форм питательных веществ в почве в основные в фазы развития культуры по слоям 0-20 и 20-40 см (ГОСТ 26207-91, ГОСТ 26210-91, ГОСТ 26488-85); количество питательных веществ в пшенице и в сорняках: азот (ГОСТ 13496.4-93), фосфор и калий по методу Труога-Мейера; вынос питательных веществ культурными и сорными растениями в фазу полной спелости пшеницы по методике ЦИНАО (2000); температуру пахотного слоя почвы (0,2 м) определяли почвенно-вытяжными термометрами ТПВ-50 в течение вегетации культуры через 3-5 суток в 14 часов местного декретного времени; урожайность пшеницы и элементы ее структуры - сноповым методом.

Экономическая эффективность - по нормативам и расценкам на основании расчета технологических карт на кафедре экономики ТюмГСХА. Статистическая обработка экспериментальных данных методом дисперсионного и корреляционного анализов по Б.А. Доспехову (.1985) с использованием пакета прикладных программ Microsoft Excel (2007).

3 Вредоносность сорных растений в зависимости от нормы высева яровой пшеницы

Видовой и количественный состав сорной растительности. В годы исследований в посеве пшеницы встречалось 22 вида сорных растений, относящихся к 14 семействам. Самыми многочисленными по числу видов оказались семейства гвоздичных и мятликовых - по 3 вида; астровые, яснотко-вые, гречишные и маревые - по 2 вида; остальные - по 1 виду (табл. 1).

Таблица 1 - Густота стояния пшеницы и численность сорных растений _в засоренном посеве в фазу полной спелости, шт./м2_

Норма высева, млн/га 2009 г. 2010 г. 2011 г. Густота стояния пшеницы, шт/м2 2009-201] гг. Численность сорняков, шт./м2 2009-2011 гт.

Сохранность растений пшеницы к уборке, шт./м2 / % Сорняки, шт./м2 Сохранность растений пшеницы к уборке, шт./м2 / % Сорняки, шт./м2 Сохранность растений пшеницы к уборке, шт./м2 / % Сорняки, шт./м2

3,1 122/51,7 219/8 179/82,1 104/1 227 / 92,7 60/44 176/75,6 128/18

4,7 197/48,9 155/17 220 / 72,2 102/4 265 / 88,6 119/24 227/67,5 125/15

6,2 (К) 242 / 53,0 185/5 327 / 84,1 92/1 324 / 84,4 68/31 298/72,8 115/12

7,7 344 / 69,6 156/13 395/71,4 75/4 443 / 89,3 64/34 394/76,6 98/17

9,3 440/71,3 148/8 532/85,7 70/3 505 / 92,3 34/53 492/82,7 84/21

г 0,97 -0,84 0,98 -0,96 0,98 -0,58 0,98 -0,99

V -0,81 -0,96 -0,61 -0,99

Примечание: числитель - численность малолетних сорняков; знаменатель - численность многолет-

них; г - корреляция между количеством растений пшеницы, сорняков и нормой высева пшеницы, *г - корреляция между густотой стояния пшеницы и численностью сорных растений.

Из малолетних сорных растений в агрофитоценозе преобладали: подмаренник цепкий, куриное просо, гречишка вьюнковая, щирица запрокинутая, марь белая, аистник цикутовый, звездчатка средняя. Многолетние сорняки в

основном были представлены осотом полевым (2009-2011 гг.) и горошком мышиным (2011 г.). Наибольшую долю (по 8 видов) во все годы среди биологических групп сорняков занимали ранние яровые.

В среднем за годы исследований выявлена тесная обратная корреляция между численностью сорняков и нормой высева пшеницы (г = -0,99). Нормы высева пшеницы выше контроля снижали численность малолетних сорняков на 15-27% (17-31 шт./м2). По всем нормам высева относительно контроля (6,2 млн/га) возрастало количество многолетних сорных растений (на 25,0-75,0%).

Существенное влияние на видовое разнообразие сорного компонента по фазам развития пшеницы и в целом за вегетацию оказали метеорологические условия. Установлена средняя прямая корреляция (г = 0,53) между видовым составом сорняков и нормой высева пшеницы.

Фитомасса и вертикальная структура сорного компонента. В течение вегетации яровой пшеницы взаимоотношения культуры и сорных растений имеют специфические особенности. В начале вегетации масса сорняков ничтожна и не является существенным показателем засоренности. Установлена закономерность увеличения фитомассы пшеницы (г = 0,63) и снижение влияния на нее сорного компонента (г = -0,78) по мере повышения нормы высева. Максимальное снижение фитомассы пшеницы на засоренных делянках отмечалось при норме высева 3,1 млн/га (табл. 2).

Таблица 2 - Фитомасса сорных растений в зависимости

Годы исследований Количество осадков за вегетацию, мм Среднесуточная 1" воздуха, "С Норма высева, млн/га г

3,1 4,7 6,2 (К) 7,7 9,3

2009 153 16,3 96,5/20,1 22,3/5,0 56,8/10,9 32,3/6,6 29,3/5,9 -0,68

2010 248 16,6 62,6/8,2 26,7/3,3 37,1/4,0 20,1/2,2 11,1/1,5 -0,88

2011 219 16,6 12,4/1,1 8,4/0,6 11,0/0,7 5,0/0,3 5,0/0,3 -0,85

Среднее 207 16,5 57,2/9,8 19,1/3,0 35,0/5,2 19,1/3,0 15,1/2,6 -0.77

*г -0.59 -0,76 0.01 -0,21 -0.62 -0,78 -0.63 -0,79 -0,95 -

фитоценозе, %; г - корреляция между фитомассой сорняков и нормой высева пшеницы; *г - корреляция между фитомасеой сорняков и количеством осадков за вегетацию (числитель), среднесуточной температурой воздуха (знаменатель).

Минимальное накопление фитомассы сорными растениями к фазе спелости пшеницы установлено в типичный по метеоусловиям 2011 г. Во все годы по отношению к контролю отмечалась тенденция уменьшения фитомассы сорняков по мере увеличения нормы высева (г = от -0,86 до -0,98). В среднем за три года (2009-2011) фитомасса сорной растительности при минимальной норме высева пшеницы (3,1 млн/га) возрастала на 38,8% (22,2 г/м2) по сравнению с рекомендуемой (6,2 млн/га).

Данные двухфакторного дисперсионного анализа указывают на существенное влияние нормы высева (Р(факт)9,36 > 4,46Р(1ф„т)) и гидротермических условий (Р(фа1СГ)4,42 > 3,84К(кр1ГТ)) на формирование фитомассы сорных растений.

При дефиците осадков (2009 г.) более 50% сорняков в загущенных посе-

вах (7,7 и 9,3 млн/га) находилось в нижнем ярусе (высота до 25 см). На вариантах с нормами высева ниже контроля (3,1 и 4,7 млн/га) 56-61% сорняков располагался в среднем ярусе (25-60 см). В годы со среднемноголетним количеством осадков (2010 и 2011 гг.) по всем вариантам опыта сорняки развивались слабо, свыше 60% находилось в нижнем ярусе агрофитоценоза (< 25 см).

Запасы продуктивной влаги в почве. В 0,3 м слое почвы по всем нормам высева запасы продуктивной влаги были выше на чистых делянках. Во все сроки определения существенное влияние на них оказали осадки (рис. 1).

□Посев гаКущенне иКолошение В Спелость и За вегетацию

Чистый -Засорен- Чистый Засорен- Чистый Засорен- Чистый Засорен- Чистый Засоренный ный н&(й ныИ мый

[Ко1П|)о.ц. ЫРКта 5,0 т га МРКна-Г0т;га ЫРК ни 5.0 т/га №*К ш 6.0 т. га |

Рисунок 1 — Запасы продуктивной влаги в 0,3 м слое почвы в зависимости от нормы высева,

мм, 2009-2011 гг.

Увеличение нормы высева пшеницы снижало влияние сорняков на запасы влаги в почве, что подтверждается коэффициентом корреляции (г = от -0,86 до -0,99). В среднем за 2009-2011 гг. максимальное снижение запасов продуктивной влаги (6,1 мм) в 0,3 м слое почвы установлено при норме высева 3,1 млн/га. С увеличением нормы высева до 9,3 млн/га разница между чистыми и засоренными посевами по запасам продуктивной влаги была несущественной и составила 1,5 мм.

Температурный режим пахотного слоя почвы. Корреляционный анализ подтвердил существенную прямую зависимость (г = 0,92) температуры почвы от температуры воздуха (рис. 2).

Рисунок 2 - Температура пахотного (0,2 м) слоя почвы в зависимости от нормы высева яровой пшеницы, °С

Температура почвы также зависела от фитомассы сорного компонента. В начале всходов пшеницы при незначительной фитомассе растений между исследуемыми вариантами опыта (3,1 и 6,2 млн/га) температура почвы оставалась практически одинаковой (11,6-11,7°С). После удаления сорных растений в фазу кущения на варианте с нормой высева 3,1 млн/га температура почвы повысилась: в 2009 г. на 0,5°С; в 2010 г. на 0,3°С; в 2011 г. на 0,2°С; на контроле (6,2 млн/га) - на 0,3°С (2009 г.), на 0,1°С (2010, 2011 гг.).

В среднем за вегетацию пшеницы в годы исследований сорняки снижали температуру пахотного слоя почвы при норме высева 3,1 млн/га на 0,3°С; при 6,2 млн/га - на 0,2°С.

Вынос питательных веществ сорными растениями. Установлена тесная прямая зависимость количества выноса питательных веществ сорняками от их фитомассы (г = 0,94-0,99). Максимальный вынос питательных веществ сорными растениями (10,6-41,7 кг/га) установлен в засушливом 2009 г., в результате накопления ими обильной фитомассы (29,3-96,5 г/м ). Вынос азота, фосфора и калия сорняками при норме высева 3,1 млн/га составлял 48,6% (41,7 кг/га) от потребления их пшеницей - 85,8 кг/га (рис. 3). При максимальной норме высева 9,3 млн/га потери питательных веществ от сорняков снижались до 5,5% (12,1 кг/га), что в два раза ниже контроля (22,2 кг/га).

В относительно благоприятных метеорологических условиях при ГТК= 1,37 и 1,25 (2010 и 2011 гг.) яровая пшеница успешно конкурировала с сорняками, снижая их массовую долю в агрофитоценозе до низкого уровня 0,38,2%. В результате чего вынос сорняками питательных веществ составил 1,016,9 кг/га соответственно.

Вынос питательных веществ сорняками находился в тесной обратной зависимости от нормы высева пшеницы (г = -0,88). В среднем за годы исследований по данным дисперсионного анализа вынос питательных веществ сорным компонентом агроценоза существенно зависел от условий вегетационного периода (Р(факт) 10,52 > 4,46 Р(крш,)).

Урожайность яровой пшеницы в зависимости от засоренности посева и нормы высева. Существенное снижение урожайности по отношению к

чистому посеву установлено в 2009 г. на вариантах с нормой высева 3,1 млн/га (0,38 т/га) и 6,2 млн/га (0,22 т/га), с массовой долей сорного компонента 20,1 и 10,9% соответственно (табл. 3, рис. 4).

Таблица 3 - Урожайность яровой пшеницы в зависимости от нормы высева и засоренности посева, т/га

Норма высева, млн/га Посев пшеницы Годы исследований Среднее Отклонение от контроля, %

2009 2010 2011

3,1 Чистый 2,09 1,85 2,83 2,26 -19,9

Засоренный 1,71 1,65 2,72 2,03 -24,5

НСР05 0,12 0,13 0,12 -

4,7 Чистый 2,52 1,94 2,87 2,44 -13,3

Засоренный 2,41 1,89 2,82 2,37 -11,6

НСР05 0,12 0,19 0,10 -

6,2 (контроль) Чистый 2,90 2,39 3,16 2,82_ -

Засоренный 2,68 2,30 3,0 2,68 -

НСРоз 0,16 0,25 0,20 -

7,7 Чистый 2,69 2,00 2,81 2,50 -11,2

Засоренный 2,60 1,97 2,78 2,45 -8,7

НСР05 0,13 0,13 0,11 -

9,3 Чистый 2,45 1,77 2,64 2,29 -18,8

Засоренный 2,42 1,74 2,61 2,26 -15,9

НСР05 0,12 \ 0,13 0,13 -

Урожайность яровой пшеницы относительно контроля существенно снижалась по всем нормам высева. В 2010 г. значительное снижение урожая (0,20 т/га) установлено при минимальной норме высева с существенной удельной массой сорных растений в агроценозе 8,2%.

Сорные растения, занимая в фитомассе агрофитоценоза 0,3-1,1% (2011 г.) не оказали существенного влияния на урожайность пшеницы. В среднем за три года увеличение нормы высева пшеницы уменьшало потери урожайности от действия сорняков, что подтверждается коэффициентом корреляции (г = -0,82). По результатам двухфакторного дисперсионного анализа установлено существенное влияние условий вегетационного периода (Р(факг) 31,25 > 4,46 Р(крит)) и нормы высева (Р(фаьт) 5,55 > 3,84 Р(крит)) на урожайность пшеницы.

Рисунок 4 - Снижение урожайности пшеницы в зависимости от численности фитомассы сорного компонента, т/га, 2009-2011 гг.

ваш Численность сорняков

■Ив ф( п ом.к с л сорняков

—тй— Снижение урожайности - ссЧ>няка1УВ1___

млнта

млн га

(¿.-млнта

'."млнта

03Т 0.20 0.15 0.10 0.05 0.00 9.3 млн га

.1 50.0 100.0 50,0 0.0

Влияние сорных растений на экономическую эффективность возделывания яровой пшеницы. В среднем за 2009-2011 гг. в чистых и засоренных посевах уменьшение нормы высева в два раза по сравнению с контролем привело к повышению рентабельности на 64 и 49% (соответственно) и снижению затрат в 1,7 раза (табл. 4). Самые низкие показатели экономической эффективности получены при нормах высева 7,7 и 9,3 млн/га.

Таблица 4 - Влияние сорных растений на экономическую эффективность возделывания яровой пшеницы, 2009-2011 гг.

Показатели 3,1 млн/га 4,7 млн/га 6,2 млн/га (К) 1,1 млн/га 9,3 млн/га

1 2 1 2 1 2 1 2 1 2

Урожайность, т/га 2,26 2,03 2,44 2.37 2,82 2Ж1 2,50 2,45 2,29 2,26

Затраты, руб./га 4649 4613 1 6295 6284 7872 7850 9338 9330 10923^ 10918

Стоимость продукции, руб./га 11300 ТоВо 12200 11850 14100 13400 12500 12250 11450 11300

Себестоимость, руб./'т шь 2272 2580 2651 2791 2929 3735 3808 4770 4831

Прибыль, руб./га 6651 5537 5905 5566 6228 5550 3162 2920 527 382

Рентабельность, % 143 12.0 94 89 79 71 34 31 5 3

Примечание: 1 - чистый посев, 2 - засоренный посев.

4 Вредоносность сорных растений в зависимости от уровня минерального питания яровой пшеницы Видовой и количественный состав сорной растительности. Наибольшую долю - 8 видов сорного компонента (40%) занимали малолетние ранние яровые; по 4 вида - поздние яровые, зимующие и многолетние - (табл. 5).

Таблица 5 - Влияние уровня питания пшеницы на численность сорных растений в фазу полной спелости пшеницы, шт./м

Вариант 2009 г. 2010 г. 2011 г. Фитомасса пшеницы, г/м" 2009-2011 гг. Численность сорняков, шт./м2 2009-2011 гг.

Фитомасса пшеницы, г/м3 Сорняки, шт./м2 Фитомасса пшеницы, г/м2 Сорняки, шт./м2 Фитомасса пшеницы, г/м2 Сорняки, шт./м"

Контроль 464 142/18 1240 83/1 1220 97/4 975 107/8

ИРК на 3,0 т/га 828 167/13 1540 113/0 1745 70/0 1371 117/4

ЫРК на 4,0 т/га 952 184/18 1720 78/0 1880 41/2 1517 101/7

ЫРК на 5,0 т/га 956 204/7 1872 99/0 2060 28/1 1629 110/4

ЫРК на 6,0 т/та 964 198/6 1895 103/0 1956 19/0 1606 107/2

г 0,93* -0,59** 0,20 -0,77 -0,94 -0,78 -0,11 -0,77

0,94*** 0,18 -0,94 -0,45

Примечание: числитель малолетние сорняки, знаменатель - многолетние сорняки; *г - корреляция между фитомассой пшеницы и количеством малолетних сорняков; ** г - корреляция между фитомассой пшеницы и количеством многолетних сорняков; *** г корреляция между фитомассой пшеницы и общей численностью сорняков.

В годы исследований установлен малолетний тип засоренности посевов, доминировал поздний яровой сорняк - куриное просо. Повышение нормы удобрений способствовало снижению численности многолетних сорняков (г =

-0,80) и видового состава сегетальной флоры (г = -0,88). Результаты дисперсионного анализа выявили существенное влияние метеоусловий вегетационного периода на численность сорняков и их видовой состав.

Фитомасса и вертикальная структура сорного компонента. Установлена тесная прямая зависимость фитомассы сорняков от уровня питания пшеницы (г = 0,82-0,86). За годы исследований максимальная их фитомасса определена при норме удобрений на 5,0 и 6,0 т/га. Минимальное накопление фитомассы сорняками, к фазе полной спелости пшеницы, происходило при благоприятных метеоусловиях (2011 г.) на всех вариантах опыта. В среднем за три года (2009-2011) фитомасса сорняков при внесении удобрений на 5,0 т/га зерна пшеницы превышала контроль в 6 раз и составила 48,7 г/м2 (табл. 6).

Таблица 6 - Фитомасса сорных растений в зависимости от метеорологических ______условий и уровня питания пшеницы, г/м2___

Годы исследований Количество осадков за вегетацию, мм Среднесуточная ^ воздуха, °С Норма удобрений на запланированную урожайность г

контроль 3,0 т/га 4,0 т/га 5,0 т/га 6,0 т/га

2009 153 16,3 15,0/1.1 20,7/2,4 32,7/3,3 104,7/9,9 77,3/7,4 0,82

2010 248 16,6 12,5/1,0 25,5/1,7 25,9/1,5 25,0/1,4 46,4/2,5 0,86

2011 219 16,6 5,9/0,5 5,8/0,3 ТСзТоТбП 16,4/0,8 5,8/0,3 0,38

Среднее 207 16.5 11,1/0,9 17,3/1,5 23Д)ТиГ1 ЧсШГ 43,2/3,4 0,89

М1 0,65 0£1 -0,21 -0.50 -0,68 -0.92 -0,99 -0.62 -0,78 -

Примечание: числитель фитомасса сорняков, г/м ; знаменатель - удельная масса сорняков в агрофи-тоценозе, %; г - корреляция между фитомассой сорняков и нормой высева пшеницы; V - корреляция между фитомассой сорняков и количеством осадков за вегетацию (числитель), среднесуточной температурой воздуха (знаменатель).

В результате исследований выявлено отсутствие зависимости между численностью и фитомассой сорного компонента (г = -0,37). Внесение удобрений увеличивает количество сорняков верхнего яруса (г = 0,92).

Запасы продуктивной влаги в почве. Во все годы и сроки определения запасы продуктивной влаги в корнеобитаемом слое (0,3 м) на всех вариантах опыта были выше на чистых делянках (рис. 5).

Чзктьй Чисп^й Засор®!- Чистый Заеоря?. Чястьй Засорек- Чисгый Зэсорш-

нь.-ай нь5! ный ный

[контроль .МРКнл 3.0 т/га NPK.Hit4.0TTa ИРКна 5.0т'га №К на б.О т/га | Рисунок 5 - Запасы продуктивной влаги в 0,3 м слое почвы в зависимости от нормы удобрений, мм, 2009-2011 гг.

Температурный режим пахотного слоя почвы. При максимальном уровне питания яровой пшеницы независимо от величины ГТК сорные растения, затеняя почву, снижали ее температуру: в 2009 г. на 0,4°С; в 2010 и 2011 гг. - на 0,3°С (рис. 6). В среднем за три года сорняки снижали температуру пахотного (0,2 м) слоя почвы на варианте с внесением удобрений на 3,0 т/га на 0,2°С; на 6,0 т/га - на 0,3°С.

По данным дисперсионного анализа снижение сорняками температуры почвы в равной степени зависело от метеоусловий (Р(фа„т >60,84 > 18,51Р'(криТ)) и нормы удобрений (Р(факт )60,68 > 19,00 Р(кр11Т )).

Вынос питательных веществ сорными растениями. В зависимости от нормы удобрений меняется характер поглощения питательных веществ сорняками. Вынос питательных веществ сорняками находился в прямой зависимости (г = 0,89) от их фитомассы (рис. 7).

Рисунок 6 - Температура пахотного (0,2 м) слоя почвы в зависимости уровня питания яровой пшеницы, °С

[зоорг 1 20юг [ ?от |

□ Чистый посев «Засоренный посев

Рисунок 7 - Вынос питательных веществ пшеницей и сорняками в фазу полной спелости, кг/га, 2009-2011 гг.

) ¡Посев пшеницы без сорняков

■ Посев пшеницы с сорняками —Сорняки

КРКна 3.0 т/га №Кна4.ит га ЫРК на 5.0 кта КРК на 6.0 т/га]

Наибольшее количество питательных веществ (до 56,7 кт/га) сорняки вынесли из почвы в 2009 г. в результате накопления ими обильной фитомассы. Доля выноса элементов питания по сравнению с пшеницей составила от 1,2 до 16,7%. С увеличением уровня питания возрастает количество поглощенных питательных веществ сорняками (г = 0,80). В относительно благоприятных ме-

теоусловиях 2010 и 2011 гг. пшеница успешно конкурировала с сорняками, снижая вынос ими питательных веществ до 1,01-8,95 кг/га. Результаты двух-факторного дисперсионного анализа свидетельствуют о существенном влиянии уровня питания яровой пшеницы на снижение сорняками запасов нитратного азота и обменного калия в почве и метеоусловий вегетационного периода на общий вынос питательных веществ.

Урожайность пшеницы в зависимости от уровня минерального питания и засоренности посевов. Увеличение нормы удобрений существенно (г = 0,98) повышало урожайность пшеницы в чистом и засоренном посевах (табл. 7).

Таблица 7 - Урожайность яровой пшеницы в зависимости от уровня питания и засоренности посева, т/га

Вариант Посев пшеницы Годы исследований Среднее Отклонение от контроля, %

2009 2010 2011

Контроль Чистый 2,23 2,10 2,63 2,32 -

Засоренный 2,10 2,04 2,56 2,23 -

НСР05 0,13 0,13 0,25 -

№К на 3,0 т/га Чистый 3,02 2.59 3,49 3.03 +30,6

Засоренный 2,90 2,54 3,44 2,96 +32,7

НСР05 0,19 0,13 0,25 -

№К на 4,0 т/га Чистый 3,76 3,44 4,09 3,76 +62,1

Засоренный 3,63 3,39 4,04 3,69 +65,5

НСР05~1 0,25 0,13 0.13 -

ЫРК на 5,0 т/га Чистый 4,16 3,96 4.16 4.09 +76,3

Засоренный 3,92 3,92 4,ТО 3,98 +78,5

НСР05 0,13 0,13 0,13 -

КРКна 6,0 т/га Чистый 4,33 4.20 3,95 4,16 +79,3

Засоренный 4,16 4,15 3,90 4,07 +75,4

НСР05 0,19 0,19 0,25 -

При сильном дефиците осадков (ГТК=0,86) установлена прямая корреляционная зависимость (г = 0,62) между снижением урожайности сорняками и уровнем питания пшеницы (рис. 8).

Сорные растения на варианте без удобрений существенно снижали урожайность (на 0,13 т/га) при наличии в посеве многолетнего сорняка - осота полевого (9 шт./м2). Максимальные потери урожая от сорняков установлены при норме удобрений на 5,0 т/га (0,24 т/га) с долей сорного компонента в аг-рофитоценозе - 9,9%.

В относительно благоприятных условиях 2010 и 2011 гг. установлена тесная обратная корреляционная зависимость между потерями урожая от сорняков и уровнем питания пшеницы (г = -0,80; -0,62 соответственно). В среднем за три года снижение урожайности находилось в прямой зависимости от численности сорного компонента (г = 0,73).

I I

!

Рисунок 8 - Снижение урожайности пшеницы в зависимости от численности и фитомассы сорного компонента, 2009-2011 гг.

Экономическая эффективность возделывания яровой пшеницы. В

среднем за три года максимальный доход в чистом и засоренном посевах получен при внесении удобрений на запланированную урожайность 3,0 т/га (табл. 8). Уровень питания пшеницы оказал существенное влияние на величину прибыли. При внесении удобрений на запланированную урожайность 3,0 и 4,0 т/га сорняки оказали наименьшее влияние на снижение уровня рентабельности.

Таблица 8 - Влияние сорных растений на экономическую эффективность возделывания яровой пшеницы, 2009-2011 гг.__

Показатели Контроль дак на 3,0 т/га ИРК на 4,0 т/га М"1>К на 5,0 т/га ЫРК на 6,0 т/га

1 2 1 2 1 2 1 2 1 2

Урожайность, т/га 2,32 ~2Д31 3,03 2,96 3,76 4,09 3,98 4,16 4,07

Затраты, руб./га 7793 7780 10804 10793 15342 15330 20197 20179 25237 25223

Стоимость продукции, руб./т 11600] 11150 15167 14800 ПШ01 18450, 20450 ПГ99001 20800 20350

Себестоимость, руб./т 3518 3630 3719 4099 4182^ 4933 5071 6078 6207

Прибыль, руб./га 3807 3387 4355 3999 1?4721 ТГоГ1 268 -282 -4437 -4873

Рентабельность, % 49 43 41 38 23 20 1 - - -

Примечание: I - чистый посев; 2 - засоренный посев.

ВЫВОДЫ

1. При возделывании яровой пшеницы с разными нормами высева установлен малолетний тип засоренности посевов. Преобладают ранние яровые, составившие 36% сорного компонента агрофитоценоза. Между численностью сорняков и нормой высева пшеницы существует обратная корреляция (г = от -0,61 до -0,96). Нормы высева пшеницы выше контроля (6,2 млн/га) снижают численность малолетних сорняков на 15-27% и слабо влияют на видовой состав (г = 0,53). Уменьшение нормы высева ниже рекомендуемой приводит к возрастанию численности сорных растений на 10-16%.

В посеве яровой пшеницы с нормами удобрений наибольшую долю сорного компонента (40%) занимают малолетние ранние яровые. Повышенные нормы удобрений (на 5,0-6,0 т/га) снижает численность многолетних сорняков по отношению к контролю на 4-6 шт./м2 (48-74%) и сокращает видовой состав

сегетальной флоры на 4-9 видов (27-60%). Не установлено зависимости численности малолетних сорняков от уровня питания пшеницы (г = -0,08).

2. Повышение нормы высева яровой пшеницы приводит к снижению фитомассы сорных растений (15,1-57,2 г/м2) и их содержанию в агрофитоце-нозе (1,7-7,2%). В среднем за годы исследований фитомасса сорной растительности при норме высева 3,1 млн/га возрастает на 38,8% по сравнению с контролем (6,2 млн/га). В годы со среднемноголетним количеством осадков свыше 60% сорных растений находится в нижнем ярусе агрофитоценоза.

Между фитомассой сорняков и уровнем питания пшеницы установлена прямая зависимость (г = 0,82-0,86). Максимальная фитомасса сорняков формируется при норме удобрений на запланированную урожайность 5,0 и 6,0 т/га (48,7 и 43,2 г/м2). Отсутствует тесная зависимость между численностью и фитомассой сорняков (г = -0,37). Улучшение питательного режима почвы увеличивает количество сорных растений верхнего яруса (г = 0, 92).

3. Увеличение нормы высева пшеницы до 9,3 млн/га снижает влияние сорняков на запасы влаги в корнеобитаемом (0,3 м) слое почвы до 1,5 мм (г = от -0,86 до -0,99). В среднем за три года максимальное сокращение запасов продуктивной влаги (6,1 мм) установлено при норме высева 3,1 млн/га.

При дефиците осадков увеличение нормы удобрений до 5,0 т/га усиливает влияние сорняков на снижение запасов продуктивной влаги в почве от 4,1 до 8,5 мм (11,4 и 23,5%). В типичный по метеоусловиям год с увеличением нормы удобрений снижается потребление влаги сорняками (г = -0,90). В среднем за вегетацию запасы продуктивной влаги в корнеобитаемом (0,3 м) слое почвы в чистых посевах выше, чем в засоренных на 2,7-4,2 мм.

4. Активное развитие всех групп сорных растений происходит при значении ГТК=0,86 в результате чего снижается температура пахотного слоя почвы: при норме высева 6,2 млн/га на 0,3°С; 3,1 млн/га - на 0,5°С.

В среднем за вегетацию сорные растения снижают температуру пахотного (0,2 м) слоя почвы при внесении удобрений на запланированную урожайность 3,0 т/га на 0,2°С; 6,0 т/га - на 0,3°С. Максимальное снижение сорняками температуры 0,2 м слоя почвы (на 0,3°С) происходит в начальный этап развития яровой пшеницы - фазу кущения, при незначительной фитомассе культуры (142,8-285,1 г/м2).

5. При норме высева 3,1 млн/га и ГТК=0,86 содержание питательных веществ в сорняках выше на 29,8% по сравнению с растениями яровой пшеницы. Вынос питательных веществ сорняками определяется их фитомассой (г = 0,94-0,99) и нормой высева пшеницы (г = -0,88). При норме высева 3,1 млн/га вынос составляет 12% (20,3 кг/га) от потребления питательных веществ пшеницей. В загущенном посеве (9,3 млн/га) вынос питательных веществ сорными растениями снижается до 2,1%, что в 2 раза ниже контроля (6,2 млн/га).

Повышение нормы удобрений способствует уменьшению содержания питательных веществ в пшенице засоренного посева на 0,43-0,94%. Вынос питательных веществ сорняками зависит от их фитомассы (г = 0,89). По сравнению с острозасушливым 2009 г. (1,8-56,7 кг/га) в типичные по ГТК 2010 и

2011 гг. потери питательных веществ от сорняков незначительны (от 1,0 до 8,9 кг/га).

6. При высокой степени засоренности (ГТК=0,86) на вариантах 3,1 млн/га в 2009-2010 гг. (20,1% и 8,2%) и 6,2 млн/га в 2009 г. (10,9%) получена существенная прибавка урожайности в чистом посеве (0,38; 0,20 и 0,22 т/га соответственно). Увеличение нормы высева пшеницы сокращает потери урожайности от сорняков (г = -0,82).

Внесение минеральных удобрений существенно повышает урожайность яровой пшеницы в чистом посеве на 30,6-79,3% и в засоренном - на 32,775,4% (г = 0,98). В острозасушливых условиях 2009 г. существенная прибавка урожайности пшеницы получена в чистом посеве на контроле (0,13 т/га) и при норме удобрений на 5,0 т/га (0,24 т/га). При среднемноголетних метеоусловиях вегетационного периода установлена обратная зависимость между снижением урожайности сорняками и нормой удобрений (г = от -0,62 до -0,80).

7. Самая высокая стоимость продукции получена в чистом (14,1 тыс. руб.) и в засоренном (13,4 тыс. руб.) посевах яровой пшеницы при норме высева 6,2 млн/га. Снижение нормы высева в два раза по сравнению с контролем повышает уровень рентабельности на 49-64%, сокращает затраты в 1,7 раза без изменения величины прибыли. Увеличение нормы высева до 9,3 млн/га резко снижает все показатели эффективности возделывания яровой пшеницы.

При внесении удобрений на запланированную урожайность 3,0 и 4,0 т/га сорняки оказывают минимальное влияние на снижение уровня рентабельности (на 3%) по сравнению с контролем (на 6%). Максимальный доход в засоренном посеве получен при норме удобрений на 3,0 т/га (3999 руб./га). Внесение удобрений из расчета на 5,0 и 6,0 т/га зерна экономически не оправдано.

ПРЕДЛОЖЕНИЯ ПРОИЗВОДСТВУ

1. Яровую пшеницу сорта Красноуфимская 100 рекомендуется высевать с нормой высева 4,7 млн/га, которая обеспечивает низкую засоренность (0,65,0% от фитомассы агрофитоценоза), несущественное снижение урожайности сорняками (0,05-0,11 т/га), высокую прибыль 5566 руб./га и уровень рентабельности 89%.

2. Расчет нормы удобрений следует вести на планируемую урожайность 3,0-4,0 т/га. Внесение минеральных удобрений на урожайность 5,0-6,0 т/га зерна экономически не оправдано.

СПИСОК РАБОТ, ОПУБЛИКОВАННЫХ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1. Моторин A.C. Оптимизация нормы высева яровой пшеницы как фитоценотического метода борьбы с сорными растениями в условиях северной лесостепи Тюменской области / A.C. Моторин, В.А. Конищева // «АгроЭкоИнфо», 2012. №1. (http://agroecoinfo.narod.ru/journal/STATYI/ 2012/l/st_09.doc).

2. Конищева В.А. Динамика развития сегетальной флоры пшеничного агрофитоценоза при различной интенсивности минерального питания / В.А. Конищева // «Проблемы и тенденции инновационного развития агропромышленного комплекса и аграрного образования России»: Сб. материалов между-нар. науч.-практ. конференции, пос. Персиановский: Донской ГАУ, 2012. Т. 2. С. 32-34.

3. Конищева В.А. Влияние сорных растений на температурный режим почвы при возделывании пшеницы с внесением удобрений // «Инновационные технологии и разработки в агропромышленном комплексе»: Сб. материалов междунар. науч.-практ. конференции. Кокшетау: КГУ имени Ш. Уалиханова, 2012. С. 40-44.

4. Конищева В.А. Влияние сорных растений на запасы продуктивной влаги в почве в зависимости от густоты стояния яровой пшеницы / В.А. Конищева // «Научно-техническое творчество молодежи - агропромышленному комплексу Урала и Сибири»: Сб. материалов региональной конференции молодых ученых. Тюмень: ТГСХА, 2010. Т. 2. С. 131-137.

5. Конищева В.А. Вредоносность сорных растений в зависимости от густоты стояния яровой пшеницы в условиях Западной Сибири / В.А. Конищева// «Инновации молодых ученых агропромышленному комплексу Сибири и Урала»: Сб. материалов региональной конференции молодых ученых. Тюмень: ТГСХА, 2010. С. 25-30.

6. Конищева В.А. Влияние сорных растений на температурный режим почвы в зависимости от густоты стояния яровой пшеницы // «Научные исследования - основа модернизации сельскохозяйственного производства»: Сб. материалов междунар. науч.-прак. конференции. Тюмень: ТГСХА, 2011. С. 5559.

Подписано в печать 28. 04. 2012. Тираж 120 экз. Печать трафаретная. Заказ 104. Отпечатано в печатном цехе «Ризограф» Тюменского Аграрного Академического Союза 625003, г. Тюмень, ул. Республики, 7

Текст научной работыДиссертация по сельскому хозяйству, кандидата сельскохозяйственных наук, Конищева, Вера Андреевна, Тюмень

61 12-6/449

ТЮМЕНСКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННАЯ АКАДЕМИЯ

На правах рукописи

Конищева Вера Андреевна

АГРОТЕХНИЧЕСКИЕ ПРИЕМЫ РЕГУЛИРОВАНИЯ ВРЕДОНОСНОСТИ СОРНЫХ РАСТЕНИЙ В УСЛОВИЯХ ЛЕСОСТЕПНОЙ ЗОНЫ СЕВЕРНОГО ЗАУРАЛЬЯ

Специальность 06.01.01 - общее земледелие

Диссертация на соискание ученой степени кандидата сельскохозяйственных наук

Научный руководитель доктор сельскохозяйственных наук, профессор А. С. Моторин

Тюмень - 2012

СОДЕРЖАНИЕ

Введение 4

1 Обзор литературы 7

1.1 Конкуренция между культурными и сорными растениями 7

1.2 Вредоносность сорных растений 13

1.3 Влияние сорных растений на урожайность и экономическую 26 эффективность возделывания сельскохозяйственных культур

2 Объекты, условия и методика исследований 33

2.1 Объекты исследований 33

2.2 Схемы опытов и условия проведения исследований 36

2.3 Методика исследований 38

2.4 Метеорологические условия в годы исследований 39

3 Вредоносность сорных растений в зависимости от нормы 48 высева яровой пшеницы

3.1 Видовой и количественный состав сорной растительности 48

3.2 Фитомасса и вертикальная структура сорного компонента 57

3.3 Запасов продуктивной влаги в почве 66

3.4 Температурный режим пахотного слоя почвы 71

3.5 Вынос питательных веществ сорными растениями 75

3.6 Урожайность пшеницы в зависимости от засоренности посева 97 и нормы высева

3.7 Влияние сорных растений на экономическую эффективность воз- 106 делывания яровой пшеницы

4 Вредоносность сорных растений в зависимости от уровня 112 минерального питания яровой пшеницы

4.1 Видовой и количественный состав сорной растительности 112

4.2 Фитомасса и вертикальная структура сорного компонента 121

4.3 Запасы продуктивной влаги в почве 132

4.4 Температурный режим пахотного слоя почвы 138

4.5 Вынос питательных веществ сорными растениями 141

4.6 Урожайность яровой пшеницы в зависимости от уровня мине- 164 рального питания и засоренности посевов

4.7 Экономическая эффективность возделывания яровой пшеницы 170 Выводы 2 76 Предложения производству 179 Список литературы 180 Приложения 199

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность темы. В современных условиях борьба с сорняками -один из важнейших элементов системы земледелия. Сорные растения обладают большим числом биологических особенностей, которые позволяют им удерживаться в полевых сообществах. Всесторонние и глубокие знания этих особенностей позволят установить, в какие моменты сорняки наиболее чувствительны к неблагоприятным внешним факторам и наименее стойки к различным агрономическим приемам (Баздырев, 2000).

Многочисленные исследования по изучению вредоносности сорных растений показали, что она не является постоянной величиной, а зависит от метеорологических условий вегетации, биологических особенностей конкурирующих растений, интенсивности нарастания биомассы сорняков и культуры, технологии обработки почвы, видов удобрений, гербицидов, норм высева семян и т.д. (Таскаева, Тараторин, 1981; Ионин, 1992; Власенко, 2000; Глухих, 2000). Для оценки вредоносности сорняков и успешной борьбы с ними, необходимо знать видовой состав и биологию сегетальной флоры, особенности развития в зависимости от природных и агротехнических факторов.

В настоящее время ставится задача - изыскать менее опасные для окружающей среды приемы борьбы с сорняками, основанные на биологических особенностях культуры. До настоящего времени в условиях лесостепной зоны Северного Зауралья не уделялось должного внимания изучению агротехнических методов борьбы с сорняками, что обусловило необходимость проведения исследований по данной теме.

Цель исследований. Изучение агротехнических приемов регулирования вредоносности сорных растений в условиях лесостепной зоны Северного Зауралья.

Задачи исследований:

- изучить видовой состав и фитомассу сорных растений в зависимости от нормы высева и уровня питания яровой пшеницы;

4

- установить влияние сорных растений на запасы продуктивной влаги, температуру, содержание питательных веществ в почве в зависимости от коэффициента высева пшеницы и нормы удобрений;

- определить вынос основных питательных веществ сорным и культурным компонентом;

- исследовать влияние агроклиматических факторов на вредоносность сорных растений при возделывании яровой пшеницы;

- дать экономическую оценку агротехнических приемов регулирования вредоносности сорных растений пшеничного агрофитоценоза.

Научная новизна. Впервые в лесостепной зоне Северного Зауралья изучено влияние коэффициента высева яровой пшеницы и нормы удобрений на видовой состав и фитомассу сорных растений. Определено влияние сорняков на запасы продуктивной влаги, температуру и содержание питательных веществ в почве при разной густоте стояния пшеницы и запланированной урожайности. Установлен вынос питательных веществ сорными растениями и яровой пшеницей. Проведена сравнительная оценка экономической эффективности использования норм высева яровой пшеницы и удобрений как приемов регулирования вредоносности сорняков.

Практическая значимость работы. Полученные результаты позволяют количественно оценить уровень вредоносности сорных растений в зависимости от коэффициента высева яровой пшеницы и норм минеральных удобрений. Данные по выносу питательных веществ сорняками и яровой пшеницей могут использоваться при расчете норм удобрений на запланированную урожайность. Материалы исследований можно применять для выработки рекомендаций по повышению эффективности борьбы с сорной растительностью с минимальным использованием химических средств.

Защищаемые положения:

1. Вредоносность сорных растений снижается: при увеличении нормы высева яровой пшеницы с 3,1 до 9,3 млн/га; при внесении минеральных

удобрений на запланированную урожайность 3,0-6,0 т/га.

5

2. Конкурентоспособность яровой пшеницы с сорными растениями повышается при ГТК=1,25-1,37.

Личный вклад. В основу настоящей работы положены собственные исследования автора за 2009-2011 гг. Автор принимал непосредственное участие в разработке программы исследований, самостоятельно проводил опыты и наблюдения в полевых и лабораторных условиях, обобщал и анализировал экспериментальные данные.

Апробация работы. Результаты исследований представлены и обсуждены на заседаниях кафедры; на региональных конференциях молодых ученых «Инновации молодых ученых агропромышленному комплексу Сибири и Урала» (Тюмень, 2010), «Научно-техническое творчество молодежи -агропромышленному комплексу Урала и Сибири» (Тюмень, 2010). Публикации. По результатам исследований опубликовано 6 научных работ, в том числе одна в издании, рекомендованном ВАК РФ.

Публикации. По результатам исследований опубликовано 6 научных работ, в том числе одна в издании, рекомендованном ВАК РФ.

Структура и объем работы. Диссертационная работа изложена на 198 страницах. Состоит из введения, 4 глав, выводов, предложений производству. Содержит 46 таблиц, 41 рисунок и 47 приложений. Список литературы состоит из 201 наименований, в том числе 27 иностранных авторов.

Автор выражает искреннюю благодарность научному руководителю доктору сельскохозяйственных наук, профессору A.C. Моторину. Также благодарен научному сотруднику, заведующему агрохимической лабораторией при Тюменской ГСХА кандидату сельскохозяйственных наук Ерёмину Д.И. за консультации при выполнении диссертационной работы и всем, кто оказывал помощь в проведении экспериментальной части работы.

1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ 1.1 Конкуренция между культурными и сорными растениями

В последнее десятилетие в нашей стране вопрос борьбы с сорняками становится все более актуальным из-за резкого увеличения численности сорных растений в полевых сообществах. На земном шаре из 300 тысяч видов растений десятая часть является сорной, из которой вред производственной деятельности человека наносят 1800 видов, в том числе на пашне более 300 (Захаренко, 1990).

В Западной Сибири встречается около 300 видов сорных растений, но лишь 70 видов растений широко распространены и наносят ощутимый вред сельскохозяйственному производству (Власенко, 2007).

Изучение вопросов взаимного влияния культурных и сорных растений в агрофитоценозах имеет большое теоретическое и практическое значение. Популяции сорных растений присутствуют в структуре посевов практически повсеместно и образуют в совокупности сорный компонент со специфичным для каждого поля видовым составом и численностью отдельных видов сорняков, а также потенциальным запасом в почве их семян и органов вегетативного размножения. Сформировавшиеся в процессе многовековой истории земледелия современные популяции сорных растений приобрели комплекс свойств, позволяющих им противостоять антропогенному воздействию (Ра-ботнов, 1978).

Большое число отечественных и зарубежных ученых исследовали взаимовлияние культурных и сорных растений друг на друга. Связи между растениями оказались настолько скрытыми, что приближение к их выяснению потребовало большого количества времени и усилий многих поколений исследователей (Юрин, 1979). Над этим работали такие выдающиеся исследователи, как М.В.Марков (1965), А.И.Мальцев (1925, 1926, 1930, 1932, 1934, 1936), А.М.Гродзинский (1962, 1965, 1969), F. Einhelling, I. Rasmussen (1973),

A.M. Гродзинский, М.А. Панчук (1974), R.J. Snaniforth, Р.В. Cavers (1979),

7

В.П.Иванов (1965), Г.М. Давидовский (1962), Е.И. Хрюкина (1995), В.А. За-харенко (1981, 1996), E.H. Корнилова (1985) и др.

Культурные растения существуют не в чистых посевах, а в окружении дикорастущих растений, которые в прикладной ботанике названы сорно-полевыми или сегетальными, растениями. Большинство культурных растений в своем ареале находятся в состоянии постоянной конкуренции с более чем 200 видами сорных растений (Давыдов, 1992). В посевах сельскохозяйственных растений Европейской части России практически в каждом регионе ежегодно присутствует 10-15 видов сорно-полевых растений, которые относятся к различным систематическим группам, имеющих различные ритмы развития (Ульянова, 1998).

В нашей стране распространено более 1 ООО видов сорных растений, из них вредоносны примерно 80-120 видов. Вместе с тем на каждом поле насчитывается 15-20 особо опасных сорняков (Фисюнов, 1984в).

Для каждой зоны характерен определенный видовой состав сорняков. Исследования показывают, что в условиях Западной Сибири в посевах яровой пшеницы встречается от 12 до 28 видов сорных растений (Ионин, 1992).

Между растениями агрофитоценоза существует острое соперничество за первоочередное и полное использование основных факторов жизни (свет, воду, элементы минерального питания).

По обобщенным данным профессора Г.С. Груздева (1987), в нашей стране посевов сельскохозяйственных культур, свободных от сорняков, практически нет, степень засорения большей части полей средняя и сильная. В пахотном слое почвы на 1 га приходится от 100 млн до 3-4 млрд. семян сорняков, кроме того, огромное количество вегетативных зачатков многолетников.

Особое значение имеет конкуренция за ресурсы. Первое, близкое к

современному, определение конкуренции дал Клементе (1905), а именно:

"Конкуренция - отношение между растениями, занимающими одно и то же

пространство и зависящими от одного и того же запаса физических факто-

8

ров".

Конкуренция между растениями возникает в тех случаях, когда не хватает каких - либо ресурсов, необходимых для нормальной их жизнедеятельности для удовлетворения потребностей всех особей, входящих в состав фитоценоза (Кирюшин, 1996). Таким образом, под конкуренцией следует понимать состояние, возникающее при совместном произрастании растений, когда наличные ресурсы в отношении какого либо условия, или ряда условий, необходимых для нормальной жизнедеятельности растений, недостаточны для удовлетворения потребности в них всех растений входящих в состав фитоценоза (Работнов, 1983).

Агрофитоценоз в современной экологии - многолетнее явление, объединяющее много генераций монокультуры или последовательность культур в севообороте в пределах однородного участка поля (Милащенко, 1978; Мир-кин, 1986; Гродзинский, 1990; Жученко, 1997).

В современных представлениях под структурой агрофитоценоза подразумевают: видовые популяции, слагающие агрофитоценоз; ярусность в пространстве - надземную и подземную; сезонную изменчивость; количественные изменения между компонентами; характер распределения растений по площади (Марков, 1969, 1972).

Культурные растения занимают центральное место в агрофитоценозе. Они, по М.В. Маркову (1972), - главный компонент, ядро этой биологической системы. Культурные растения оказывают наиболее сильное, нередко господствующее влияние на агрофитоценоз. Растение - доминант не только компонент фитоценоза, но и важный экологический фактор, оказывающий многостороннее влияние на окружающую среду, экологическую обстановку, складывающуюся в агробиогеоценозе.

Эдификаторная роль культурных растений разных видов неодинакова. По степени убывания эдификаторного влияния они, по Н.Е. Воробьеву (1991), могут быть расположены в следующем ряду: многолетние травы,

озимые колосовые культуры, яровые колосовые, зернобобовые, яровые пропашные (подсолнечник, картофель, кукуруза), бахчевые, овощные.

По классификации эдификаторности, т.е. по способности влиять на среду, по В.В. Туганаеву (1984) пшеница относится ко второй группе - сред-неэдификаторные растения. К ним относятся растения сплошного и рядкового весеннего посева, достаточно высокорослые, с проективным покрытием 70-80%, большей частью быстро развивающиеся после появления всходов.

Исходные параметры агрофитоценоза в значительной мере формирует человек путем выбора системы обработки почвы и высеваемых культурных растений. Б.М.Миркин (1990) считает, что «...сорняки специализировались... по их устойчивости к используемой системе борьбы с ними». После посева происходит корректировка состава агрофитоценоза в результате появления элементов саморегуляции за счет взаимоотношений растений и фитофагов.

В современном понимании агрофитоценозы характеризуются определенным флористическим составом, структурой, взаимоотношениями растительных организмов друг с другом и окружающей средой, саморегуляцией, динамичностью и историчностью, но отличаются от естественных формаций тем, что искусственно создаются и поддерживаются только благодаря постоянным усилиям человека. Поэтому они проще по структуре, более кратко-временны в своем существовании, исторические связи в них менее прочны и для поддержания своей устойчивости требуют дополнительных затрат энергии (Одум, 1986). Таким образом, агрофитоценозы представляют собой градацию переходных форм от естественных фитоценозов через растительные сообщества, близкие к ним, к посевам, наиболее отличным от естественных фитоценозов (Воробьев, 1973).

Основными структурными компонентами агрофитоценоза являются популяции культурных и сорных растений. В этой системе сегетальное сообщество наиболее устойчиво и обладает явлением равновесной биологической массы (Марков, 1972). Сорное сообщество, автономно от основной

культуры за счет банка семян и банка вегетативных зачатков и проростков, состав которых обусловлен эдафически (Одум, 1986; Работнов, 1987).

По мнению многих исследователей в системе регулирующих мероприятий, направленных на снижение обилия и вредоносности сорняков в аг-рофитоценозах, наряду с химическим и биологическим способами борьбы может применяться агрофитоценотический метод борьбы с сорной растительностью (Лебедев, 1990; Туликов, 1983). Агрофитоценотический метод следует отнести к фитоценотическим мерам борьбы с сорняками, он заключается в создании искусственных растительных сообществ (агрофитоценозов) из высоко конкурентных видов культурных растений, подавляющих сорные растения (Мальцев, 1932).

Для борьбы с сорняками используются сами растения, обладающие высокой конкурентной способностью по отношению к некоторым многолетним трудно искореняемым сорнякам. Фитоценотический метод конструирования фитоценозов позволяет за счет оптимизации структуры и густоты стояния стеблестоя культурных растений усилить их конкурентные свойства перед сорняками (Артохин, 2010).

При хорошем развитии и оптимальной густоте стеблестоя яровая пшеница достаточно конкурентоспособна и может самостоятельно подавлять сорные растения, особенно, если последние находятся в нижнем ярусе агро-фитоценоза (Власенко, Каличкин, 2000).

Одной из предпосылок успешной борьбы с сорняками в посевах сельскохозяйственных культур является учет разносторонних взаимовлияний культурных и сорных растений (Zimdahl, 1992). Подобные исследования проводили С. Muller (1970); D. Bell (1970); И.С. Остапенко (1972); D. Dew (1972); П. Лазаускас, 3. Балюневичюте (1973); G. Emond (1974); В.П. Иванов (1969), B.C. Терещук (1988), J.P. Caussanel, (1989), W. Roder, H. Eggert, A. Kalmus, (1990), К. Hurle, (1993). Изучение этих явлений дает возможность максимально