Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему

Влияние предшественников и бессменных посевов на агрофитоценоз озимой пшеницы в условиях зоны достаточного увлажнения Центрального Предкавказья

ВАК РФ 06.01.01, Общее земледелие

Автореферат диссертации по теме "Влияние предшественников и бессменных посевов на агрофитоценоз озимой пшеницы в условиях зоны достаточного увлажнения Центрального Предкавказья"

о

На правах рукописи

Власова Ольга Ивановна

ВЛИЯНИЕ ПРЕДШЕСТВЕННИКОВ И БЕССМЕННЫХ ПОСЕВОВ НА АГРОФИТОЦЕНОЗ ОЗИМОЙ ПШЕНИЦЫ В УСЛОВИЯХ ЗОНЫ ДОСТАТОЧНОГО УВЛАЖНЕНИЯ ЦЕНТРАЛЬНОГО ПРЕДКАВКАЗЬЯ

06.01.01 - общее земледелие

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата сельскохозяйственных наук

Ставрополь - 1998

Работа выполнена в Ставропольской государственной сельскохозяйственной академии.

Научный руководитель: . доктор сельскохозяйственных наук,

профессор Дорожко Г.Р.

Официальные оппоненты: доктор сельскохозяйственных наук,

профессор Рябов Е.И., кандидат сельскохозяйственных наук, старший научный сотрудник Панков Ю.А.

Ведущее предприятие: Ставропольская селекционно-опытная .

станция кукурузы

Защита состоится « " » ^ Ъ ' ■

^ 199 1 г в ^ часов на заседании диссертационного совета Д 120.53.01 при Ставропольской государственной сельскохозяйственной академии по адресу: 355017, г.Ставрополь, пер. Зоотехнический, 12.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Ставропольской государственной сельскохозяйственной академии.

Автореферат разослан

- ур •• МиГ^;^

199 Л

Ученый секретарь диссертационного совета

Желтопузов В.Н.

г.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Основу сельскохозяйственного производства Ставропольского края составляет зерновое хозяйство. Озимая пшеница наиболее ценная, высокоурожайная культура, которая эффективно использует почвенное плодородие.

Существующие во многих хозяйствах севообороты, в которых выращиваются различные культуры, ввиду производственной необходимости часто пересматриваются, с целью уменьшения их числа и увеличения содержания зерновых культур. Однако при этом создаются определенные трудности, которые заключаются в том, что при насыщении севооборота зерновыми культурами и, особенно при их бессменном возделывании, наблюдается явление почвоутомления, ухудшение фитосанитарного состояния и резкое снижение урожайности.

Интенсивное применение химических средств борьбы с вредными . организмами, в т.ч. и гербицидов в посевах сельскохозяйственных культур далеко не всегда обеспечивает получение ожидаемого эффекта, но в то же время приводит ко все более значительному увеличению пестицидной нагрузки на окружающую среду. При этом нежелательные последствия во многом обусловлены тем, что при планировании и проведении защитных мероприятий не принимаются во внимание такие существенные факторы, как жизненная стойкость самих культурных растений, конкурентоспособность их посевов к наиболее распространенным видам сорняков.

Изучение конкурентных отношений между культурными и сорными растениями позволяет осуществить подбор наилучших предшественников для озимой пшеницы, в целях улучшения фитосанитарного состояния и повышения урожайности культуры. Поскольку фитосанитарная обстановка в агрофитоценозах сильно корректируется почвоутомлением, усиливается значение контроля за фитосанитарным состоянием почв в условиях высшей концентрации возделывания сельскохозяйственных культур.

Цель и задачи исследований. Целью проведенных исследований было изучение влияни я предшественников и бессменных посевов на засоренность и урожайность озимой пшеницы.

Программой исследований предусматривалось решение следующих задач:

- определить потенциальную засоренность почвы семенами сорняков;

- изучить видовой состав сорняков;

- изучить конкурентные взаимоотношения, складывающиеся между озимой пшеницей и сорными растениями;

- выявить аллелопатические свойства некоторых сорных растений и почвы, взятой в бессменных посевах и по различным предшественникам;

- изучить микробиологический состав почвы в зависимости от предшественников;

- определить качество зерна и урожайность озимой пшеницы.

Научная новизна. Впервые на основании изучения взаимоотношений

культурных и сорных растений установлены коэффициенты вредоносности сорняков и конкурентоспособности озимой пшеницы, выявлены аллелопатические свойства почвы под озимой пшеницей в зависимости от предшественников и некоторых видов сорных растений.

В конкретных агропочвенных условиях установлено влияние предшественников и бессменных посевов озимой пшеницы на рост и ее развитие, на потенциальную засоренность, на видовой состав сорняков и их конкурентную оспособность.

Практическая ценность. Были получены экспериментальные данные, обосновавшие построение севооборотов путем подборов лучших предшественников для озимой пшеницы таких как пар занятый и многолетние травы, в частности люцерна. Возделывание озимой пшеницы по этим предшественникам обеспечивает высокую экономическую и биоэнергетическую эффективность производства.

Апробация работы. Основные положения диссертации доложены и рекомендованы в печать на научных конференциях Ставропольской государственной сельскохозяйственной академии (1993-1997), на научно-практической конференции "Современные проблемы экологии и природопользования на Ставрополье" (Ставрополь, 1993), на научно-практической конференции "Вопросы экологии и охраны природы Ставропольского края и сопредельных территорий" (Ставрополь, 1995), на научно-практической конференции "Актуальные вопросы экологии и охраны природы экосистем Кавказа" (Ставрополь, 1997).

Публикация результатов исследований. По материалам диссертации опубликовано 9 работ.

Объем и структура диссертации. Диссертация состоит из введения, глав, выводов и предложений производству. Работа изложена на '-' страницах машинописного текста, включает 11 рисунков, 21 таблицу в тексте и 15 в приложении. Список использованной литературы включает 176 источников, из которых 12 принадлежат зарубежным авторам.

2. УСЛОВИЯ И МЕТОДИКА ПРОВЕДЕНИЯ ИССЛЕДОВАНИЙ

Работа выполнена в 1993-1995 гг на опытной станции Ставропольской госдарственной сельскохозяйственной академии, расположенной в центральной части Ставропольской возвышенности. По средним многолетним, данным в зоне проведения опыта в год выпадает 550-650 мм осадков.

Сумма температур за период активной вегетации колеблется от 2800 до 3000°С. Гидротермический коэффициент 1,1-1,3.

Почвы' опытного участка представлены предкавказским черноземом выщелоченным среднесуглинистым мощным малогумусным слабосмытым ia дэлювиальных отложениях с содержанием в пахотном слое 6,0-6,2% умуса, 24-28 мг/кг почвы подвижного фосфора, 260-290 мг/кг почвы К20,рН равно 6,5, т.е. близка к нейтральной, почва имеет плотное сложение (1,15-1,31 г/см3).

Погодные условия в годы исследования в целом благоприятствовали развитию культуры, но характеризовались различными показателями. Среднесуточные температуры в 1993 г были несколько ниже нормы; в 1994 соответствовали ей, а в 1995 году значительно превзошли средние многолетние показатели.

Годы проведения опытов отличались от среднемноголетних и по степени увлажнения. 1993 и 1995 годы характеризовались повышенным увлажнением, осадков в эти годы выпало в 1,5-2 раза выше нормы. Количество выпавших осадков в 1994 году соответствовало средней многолетней норме.

Объектом изучения в опыте служила озимая пшеница, возделываемая по различным предшественникам:

бессменный посев озимой пшеницы;

различные звенья севооборота:

пар занятый (горох + овес на зеленый корм) - озимая пшеница;

горох - озимая пщеница;

кукуруза на силос - озимая пщеница;

люцерна на сено - озимая пщеница;

Севооборот заложен в 1976 году на опытной станции СГСХА, развернут в пространстве и во времени.

Однофакторный опыт поставлен по методу организованных повторнос-тей. Повторность опыта 3-х кратная. Ширина делянки - 7,2 м, длина - 15 м. Общая площадь делянки - 108 м2, учетная - 88 м2.

Агротехника возделывания озимой пшеницы общепринятая для третьей почвенно-климатической зоны Ставропольского края. Сорт Степная 7.

Полевые исследования сопровождались изучением потенциальной засоренности (Б. А. Доспехов, 1983); видового состава сорняков (Б. АДоспехов, И.П. Васильев, A.M. Туликов, 1987); взаимовлияние сорняков на культуру по методике ВНИИЗР (1979); аллеЛопатической активности почвы (A.M. Гродзинский, 1987); фитотоксичности почвы при помощи растительных биотестов (А'.М. Гродзинский и др., 1978); микробиологического состава почвы методом прямого подсчета, предложенным отделом почвенных микроорганизмов института микробиологии АН РФ; пораженности озимой пшеницы основными возбудителями болезней (А.Е. Чумаков, Т.И. Захарова, 1979).

Экспериментальные данные подвергнуты статистической обработке в вычислительном центре академии на ПЭВМ методом корреляционного и дисперсионного анализа по Б.А. Доспехову (1979).

3. РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ

3.1. Потенциальная засоренность почвы семенами сорняков

В целях эффективной борьбы с сорной растительностью в посевах сельскохозяйственных культур необходимо знать состояние засоренности почвы семенами сорняков. Зная потенциальную засоренность поля можно разрабатывать способы и приемы борьбы с сорняками. Проведенные исследования показали, что потенциальная засоренность почвы зависит от предшественника и различается по исследуемым слоям почвы (табл. 1).

Таблица 1

Потенциальная засоренность почвы, млн.шт/га (1993-1995 гг)

Предшественник Слой почвы, см Всего

0-10 10-20 20-30 в слое 0-30 см

Бессменный посев озимой пшеницы 223,6 147,9 139,7 511,2

Горох 147,6 127,0 95,8 370,4

Пар занятый (горох + овес) 123,1 /09,7 80,7 313,7

Кукуруза на силос 141,6 ' 133,9 108,8 384,3

Люцерна на сено 112,0 85,7 60,1 257,8

Вариант, где озимая пшеница выращивалась бессменно отличался большей засоренностью по всем слоям почвы. Всего в слое 0-30 см насчитывалось 511,2 млн.шт/га, что почти в два раза больше, чем по предшественнику люцерна, где число сорняков в пахотном слое почвы

составляло 257,8 млн.шт/га. Достаточно низкая засоренность почвы семенами сорняков была и по пару занятому (313,3 млн.шт/га)'.

Что же касается засоренности по слоям почвы, то в слое 0-10 см отмечается максимальный запас семян сорняков по всем предшественникам озимой пшеницы, что связано с системой обработки почвы.

Высокую потенциальную засоренность почвы бессменных посевов . вероятно можно связать с тем, что реальная засоренность здесь выше и количество осыпавшихся семян за вегетационный период также достаточно велико.

Экспериментальные данные убедительно показывают, что значительное расхождение предшествующих культур с озимой пшеницей в биологических особенностях (оптимальная температура прорастания, длина вегетацион-ного периода), а также сроки посева и уборки оказывают существенное влияние на сохранение и накопление семян сорняков в почве. При смене возделываемых культур те или иные сорные растения, находившие себе необходимые условия для роста и развития при произрастании в посевах какой-то одной культуры, не находят этих условий при возделывании другой, что имеет большое влияние на формирование того или иного агрофитоценоза.

Выяснено, что между потенциальной ( в слое 0-10 см) и реальной засоренностью посевов в фазу кущения существует средняя корреляционная зависимость. При бессменном возделывании и по кукурузе на силос коэффициенты корреляции были +0,378 и +0,396. По другим предшественникам они несколько выше, но по своему абсолютному значению определяют среднюю корреляционную зависимость.

Вступление озимой пшеницы в фазу колошения сопровождается увеличением засоренности посевов, а также связи с ее потенциальным числом семян сорняков в слое почвы 0-10 см. Корреляционная зависимость между запасом семян сорняков в почве и засоренностью посевов озимой пшеницы, возделываемой по люцерне, приближается к единице, что свидетельствует о высокой тесноте связи. Высокий коэффициент корреляции отмечается по предшественникам пар занятый (+0,787) и кукуруза на силос (+0,782).

В полную спелость наличие семян сорняков в почве уже не оказывает влияние на засоренность посевов. Коэффициенты корреляции указывают на слабую связь потенциальной засоренности по всем слоям почвы с засоренностью посевов в полную спелость (от +0,208 - минимальное значение показателя до +0,198). Количество сорняков в посевах озимой пшеницы от содержания семян в слое почвы выше 20 см не зависит. Коэффициент корреляции по всем предшественникам и по фазам развития не превышал +0,198.

3.2. Влияние предшествеников на конкурентную способность озимой пшеницы и сорняков

При планировании и проведении защитных мероприятий в большинстве случаев не принимаются во внимание такие весьма существенные факторы как жизненная стойкость самих культурных растений, их конкурентная способность в конкретных почвенно-климатических условиях.

Озимая пшеница относится к группе культур, обладающих высокой конкурентной способностью. Нормально развитый травостой озимой пшеницы способен без применения гербицидов или каких-либо других средств и без ущерба для своего урожая подавить на 89-95% почти все сорные растения.

Конкурентная способность озимой пшеницы начинает проявляться с фазы кущения, к колошению увеличивается и к полной спелости несколько снижается. *

На бессменных посевах конкурентная способность озимой пшеницы по всем фазам развития достаточно низкая (табл. 2). В кущение число сорняков, произрастающих совместно с озимой пшеницей по сравнению со свободным произрастанием без озимой пшеницы снизилось на 27,3%, по сравнению с паром занятым, где снижение количества сорняков было максимальным - 44,3%. Довольно существенное снижение количества сорняков наблюдалось и по люцерне - 39,0%.

К фазе колошения конкурентная способность по всём предшественникам возрастает, но ранее описанные закономерности повторяются. В слабо развитом травостое озимой пшеницы бессменных посевов количество сорных растений уменьшилось на 36,3% по сравнению со свободным произрастанием, тогда как по пару занятому и люцерне эти показатели составили соответсвенно 56,3 и 50,3%.

К фазе полной спелости происходит усыхание нижних листьев озимой пшеницы, доступ света к сорным растениям увеличивается и некоторые ¡;иды сорняков начинают активно вегетировать, вследствии этого снижается :онкурентная способность озимой пшеницы. Уменьшение числа сорняков от совместного произрастания с озимой пшеницей находится в пределах от 24,0 - на бессменных посевах до 35,0% - по пару занятому и люцерне.

Проведенные исследования свидетельствуют о том, что озимая пшеница обладает достаточно высокой конкурентной способностью, проявляющейся в угнетении сорных растений. Наиболее интенсивно конкурентная способность проявляется в фазу колошения, а максимальные показатели снижения сорных растений наблюдались по пару занятому и люцерне.

Особенность ущерба, причиняемого сорняками, по сравнению с ^ричинямым вредителями и болезнями заключается в том, что сорняки в большинстве случаев являются не паразитами, а конкурентами культурных

Влияние предшественников на конкурентную способность озимой пшеницы и сорняков (1993-1995 гг)

Число сорняков шт/м2 Число растений озимой пшеницы, шт/м2

Предшественник свободное произрастание совместно с озимой пшеницей уменьшение числа сорняков, % свободное произрастание совместно с сорняками уменьшение растений озимой пшеницы, %

К у Щ е н и е

Бессменный посев озимой пшеницы 202 148 27,3 339 287 14,7

Горох 126 83 31,6 381 346 3,9

Пар занятый (горох +овес) 103 60 44,3 402 369 8,3

Кукуруза на силос 136 80 33,3 385 341 11,3

Люцерна на сено 103 72 39,0 400 369 8,0

К о л о ш е н и е

Бессменный посев озимой пшеницы 243 152 36,3 270 209 22,6

Горох 130 73 44,6 307 255 18,0

Пар занятый (горох +овес) 110 49 56,3 322 267 17,6

Кукуруза на силос 159 97 40,3 300 247 17,6

Люцерна на сено 126 63 50,3 314 270 13,0

П о л н ая спелост ь

Бессменный посев озимой пшеницы 117 84 24,0 276 245 11,0

Горох 87 51 27,0 329 300 9,0

Пар занятый (горох-Ровес) 66 33 35,0 340 316 6,1

Кукуруза нас силос 117 67 26,6 330 302 8,0

Люцерна на сено 78 47 35,0 361 341 5,3

растений за совместное использование питательных веществ, свет, влагу и др. А поэтому одной из задач в наших исследованиях было изучить влияние сорняков на развитие растений озимой пшеницы.

Экспериментальные данные показывают, что на бессменных посевах вредоносность сорняков проявилась максимально. Уменьшение числа растений озимой пшеницы при совместном произрастании с сорняками по сравнению со свободным произошло в фазу кущения на 14,7%, по кукурузе на силос - 11,3, по гороху — 9,3%, по люцерне - 8,0, по пару занятому -8,13%. К фазе колошения вредоносность сорняков возрастает, так как в этот период вегетируют все виды сорняков из различных биологических групп. Угнетение растений озимой пшеницы на бессменных посевах произошло на

22.6 и минимально по люцерне на 13,0%. К полной спелости вредоносность несколько снизилась, но выше описанные закономерности повторились.

Проведенные исследования указывают на то, что озимая пшеница, являясь доминантом агрофитоценоза оказывает достаточно сильное влияние на сорняки. Максимальное угнетение сорняков достигает в фазу колошения по занятому пару и составляет 56,3%. На бессменных посевах конкурентная способность озимой пшеницы проявляется слабее, угнетение сорняков находится в пределах 24,0-36,3%, в среднем за годы исследований. Размещение озимой пшеницы по различным предшественникам позволяет ей в меньшей мере испытывать влияние сорного компонента, за исключением бессменных посевов, где наблюдалось снижение количества растений озимой пшеницы от совместного произрастания с сорняками по сравнению со свободным:

14.7 - в фазу кущения, 22,6 - в колошение и 11,0% - в полную спелость.

Следовательно, ведущая роль в агрофитоценозе принадлежит культурному

компоненту, то есть озимой пшенице, которая способна подавлять рост сорняков, при этом большое значение имеет своевременная, качественная обработка почвы. Высокой конкурентной способностью обладают посевы озимой пшеницы, возделываемые по гороху, люцерне и занятому пару. Озимая пшеница, возделываемая бессменно, обладает слабой конкурентной способностью, при этом действие сорного компонента проявляется интенсивнее, чем по изучаемым предшественникам.

Оценка вредоносности сорняков является одной из задач полевой фитоценологии. В настоящее время недостаточно эффективно разрабатываются мероприятия и приемы, которые позволили бы без дополнительных затрат усилить конкурентоспособность культурного компонента агрофитоценоза и ослабить вредоносность сорного.

В данной работе изучались конкурентные взаимоотношения между озимой пшеницей и сорняками в зависимости от предшественника. Засоренность посевов и формирование растений озимой пшеницы различались по предшественникам. Для оценки степени этих различий могут быть использованы коэффициенты конкурентоспособности и вредоносности (табл. З).

Коэффициенты конкурентоспособности и вредоносности озимой пшеницы в зависимости от предшественников (ср. 1993-1995 гг)

Предшественники

Показатели бессмен, посев горох пар занятый кукуруза на силос люцерна на сено

Коэффициент конкурентоспособности 2,25 5,66 4,97 4,34 7,02

Коэффициент вредоносности 0,44 0,17 0,20 0,23 0,14

Минимальное значение коэффициента конкурентоспособности было на бессменных посевах и составляло 2,25, тогда как по люцерне почти в 3 раза больше и равнялось 7,02. Довольно высокое значение было по гороху - 5,66. По занятому пару и кукурузе на силос значения мало отличались друг от друга и составляли 4, 97 и 4,34.

Расчет коэффициентов вредоносности показал, что на бессменных посевах он максимальный и составляет 0,44, по кукурузе на силос - 0,24, занятому пару - 0,20, гороху 0,17 и люцерне 0,14. Как видно из данных, существует обратная зависимость между коэффициентами вредоносности и конкурентоспособности.

Обратная зависимость между этими показателями свидетельствует об объективно существующем биологическом равновесии в агрофитоценозе, при котором всякое усиление конкурентоспособности культурного компонента приводит к ослаблению вредоносности сорного, при этом предшественник играет существенную роль. Посевы озимой пшеницы, возделываемой после люцерны и гороха отличались достаточно высокой степенью конкурентоспособности. На бессменных же посевах вредоносность сорных растений преобладает, что связано с высокой засоренностью посевов и достаточно слабым формированием растений озимой пшеницы.

Таким образом при разработке приемов, ограничивающих распространение сорной растительности, прежде всего необходимо обращать внимание на роль предшественника. Правильный его подбор, в виде бобовых культур и многолетних трав обеспечивает низкий уровень вредоносности сорняков, за счет того, что конкурентная способность озимой пшеницы, возделываемой по этим предшественникам достаточно высокая.

3.3. Влияние предшествеников на аллелопатические свойства почвы

Благодаря наличию в выделениях растений комплекса различных органических соединений, в том числе физиологически активных, растения вступают в фитоценотические взаимоотношения, от характера которых зависит урожайность сельскохозяйственных культур. Изучение биохимического взаимовлияния растений, а также их аллелопатического свойства обуславливает понимание роли и значения условий, складывающихся в каждом агрофитоценозе, и разработке таких приемов в земледелии, которые обеспечивали бы формирование химической среды, благоприятной для роста и развития растений.

Г.Грюммер (1957) указывал на то, что биохимическое взаимовлияние приобретает несколько необычную форму, когда растение получает от другого вида такое вещество, которое оно никогда не могло бы образовывать за счет собственного метаболизма. Актуальность это положение получает при рассмотрении роли предшественника озимой пшеницы.

Одной из причин неудовлетворительного роста и снижения урожайности озимой пшеницы, при ее бессменном выращивании, является токсичность почвы. Для обнаружения фитотоксических веществ в почве прежде всего необходимо определить наличие водорастворимых веществ, так как именно они способны передвигаться в условиях ценоза. Для этого использовали методику A.M. Гродзинского (1978) по определению фитотоксичности почвы при помощи растительных биотестов, в качестве последних были взяты проросшие семена кресс-салата.

Почва, взятая после различных предшественников, обладает неодинаковой аллелопатической активностью (табл. 4).

Замеры длины корешков показали, что самыми короткими они были у тех растений тест-культуры, которые проращивались на почве, взятой в бессменных посевах —1,7 см.Немного длинее они были по кукурузе на силос :! юроху - 2,5 и 2,9 см соответственно. По такому предшественнику как люцерна длина корешков была максимальной и составляла 3,4 см.

Определение продленного аллелопатического действия водных суспензий почвы показало, что длина проростков и корешков озимой пшеницы была выше, чем на контроле. Так, на бессменных посевах длина проростков превышала на 116% контроль, а длина корешков - на 121%. Сравнивая между собой предшественники очевидно, что на бессменных посевах показатели длины проростков и корешков были наименьшими. Максимальные показатели наблюдались по занятому пару и составляли соответственно -25,9 и 16,3 см.

Приведенные экспериментальные данные свидетельствуют о том, что почва бессменных посевов содержит определенное количество фитотоксических веществ, которые при кратковременном действии угнетают

Фитотоксическое действие водных суспензий почвы, взятых по различным предшественникам (1993-1995 гг)

Кратковременное действие Пролонгированное действие

Предшественник длина корня, см % дина проростка, см % длина корня, см %

Контроль (вода) 2,2 100 12,5 100 7,6 100

Бессменный посев озимой пшеницы 1,7 77 14,5 116 9,2 121

Горох 2,9 132 19,0 152 15,2 200

Пар занятый (горох +овес) 3,1 140 25,9 207 16,3 213

Кукуруза на силос 2,5 113 20,7 165 14,7 194

Люцерна на сено 3,4 154 25,5 204 16,0 211

НСР 05, см 0,6 - 5,5 - 2,6 -

5 % X 4,5 - 4,9 - 5;4 -

развитие тест-культуры, а при пролонгированном - замедляют рост надземной и корневой части озимой пшеницы по сравнению с другими предшественниками. В почве под озимой пшеницей, размещаемой по таким предшественникам как горох, пар занятый, кукуруза на силос и люцерна не накапливаются токсические вещества. Наиболее активно растительные биотесты росли на почве из-под пара занятого и люцерны.

3.4. Микробиологическая характеристика почвы

Одной из причин, вызывающих токсикоз и утомление почв могут быть токсичные для растений вещества, выделяемые микроорганизмами. При этом, длительные бессменные культуры представляют интерес, так, как аккумулируют условия, не проявляющиеся в достаточной степени за один год-вегетации.

При исследовании численности микроскопических грибов (табл. 5) было установлено, что наибольшее их количество было на бессменных посевах и составило 89,4 тыс.клеток/г почвы. На гариантах с предшественниками горох, пар занятый, кукуруза на силос и люцерна проичошло снижение их количества и составило соответственно - 72,4; 45,4, 25,2 и 56,5 тыс.клеток/г.Большему количеству грибов способствует большее количест но

Численность микроорганизмов в почве под озимой пшеницей из-под различных предшественников (1993-1995 гг)

Предшественник Аммони-фикаторы, млн.кл./г Микроорганизмы, использующие минеральные формы азота, млн.кл./г Актино-мицеты, тыс.кл./г Микроскопические грибы, тыс.кл./г Целлюлозо-разлагающие микроорганизмы, ТЫС.КЛ./Г

Бессменный посев озимой пшеницы 19,8 25,3 9,4 89,4 27,3

Горох 35,6 48,7 9,4 72,4 8,3

Пар занятый (горох +овес) 25,4 33,4 9,7 45,4 2,2

Кукуруза на силос 12,3 29,1 7,4 25,2 2,1

Люцерна на сено 70,1 93,4 8,7 56,5 7,1

в почве трудно-разлагаемых соединений, в состав которых входят целлюлоза, гемицеллюлоза, лигнин и т.д. Именно этими соединениями более богата почва под озимой пшеницей, возделываемой бессменно. Однако, представители этих групп микроорганизмов обладают и высокой степенью токсичности, что оказывает влияние на утомление почвы бессменных посевов. Относительно высокое содержание этих микроорганизмов на посевах озимой пшеницы после бобовых культур можно объяснить богатым разнообразием корневых и пожнивных остатков этих культур. Отрицательного их влияния на почву не может быть оказано, так как большему количеству грибов соответствует большее количество бактерий, которые способны нейтрализовать почву.

Наибольшее количество целлюлозоразрушающих микроорганизмов отмечено на бессменных посевах (27,3 тыс. клеток/г). Условия сложились благоприятные для их развития, так как здесь идет накапливание питательного субстрата.

Таким образом, с микробиологической точки 'зрения наиболее благоприятные условия для роста и развития озимой пшеницы создаются на вариантах, где предшественниками являются бобовые культуры, особенно люцерна и пар занятый.

Обнаруженные различия в микробных комплексах бессменных посевов и по различным предшественникам могут быть связаны с особенностями химического состава накапливающихся в бессменных посевах пожнивных остатков пшеницы, состоящих из трудноразлагаемых соединений, поэтому минерализационные процессы в почве бессменных посевов заторможены и наблюдается размножение грибов, актиномицетов, а бактериальная флора малоактивна. ,

3.5. Влияние предшественников на урожайность озимой пшеницы

Полученные данные свидетельствуют о том, что различные предшественники оказывают неодинаковое влияние на урожайность озимой пшеницы (табл. 6).

Таблица 6

Урожайность озимой пшеницы в зависимости от предшественников, ц/га (1993-1995 гг)

Предшественник Годы

1993 1994 1995 средн.

Бессменный посев озимой пшеницы 13,3 14,8 12,7 13,6

Горох 24,4 36,6 28,2 29,7

Пар занятый (горох + овес) 24,3 37,7 27,6 29,9

Кукуруза на силос 21,3 28,3 23,8 24,5

Люцерна на сено 26,9 57,8 41,8 42,2

НСР0 5, г/га 4,8 2,9 2,3 -

3,5 3,1 2,0

Урожайность озимой пшеницы на бессменных посевах в среднем за три года исследований составила 13,6 ц/га, тогда как максимальная урожайность была получена по люцерне - 42,2 и пару занятому -29,9 ц/га. Немного меньшей она была по гороху - 29,7 и кукурузе на силос-24,5 ц/га.

Если же сравнить НСР, то становится очевидным, что в 1993 году она является несущественной, по всем предшественникам была получена примерно одинаковая урожайность. 1994 и 1995 годы отличаются от предыдущего. Урожайность по люцерне значительно больше, чем по остальным предшественникам, а прибавка урожая является достоверно существенной как в сравнении с контролем, так и между изучаемыми предшественниками.

Таким образом, возделывание озимой пшеницы по люцерне дает максимальную прибавку урожая, а бессменные посевы снижают урожайность в сравнении с другими предшественниками.

3.6. Влияние предшественников на качество зерна озимой пшеницы.

Качество зерна озимой пшеницы рассматривается с точки зрешп пищевой полноценности, зависящей от содержания и качества клейковины,

а также некоторых косвенных показателей, таких как масса 1000 зерен, стекловидность, натура.

Трехлетние данные показывают, что все эти показатели зависят от предшественника озимой пшеницы (табл. 7).

Таблица 7

Показатели качественной оценки зерна озимой пшеницы в зависимости от предшественников (1993-1995 гг)

Предшественник Масса 1000 г зерен Стекловидность, % Натура, г/л Содержание клейковины, % Группа качества Характеристика клейковины

Бессменный посев Удовл.

озимой пшеницы 41,0 47,7 737,6 25,6 2 слабая

Горох 42,6 62,0 752,6 28,6 1 Хорошая

Пар занятый

(горох + овес) 44,8 60,7 756,9 30,3 1 Хорошая

Кукуруза на силос 41,8 62,0 749,1 27,6 1 Хорошая

Люцерна на сено 44,6 65,0 753,7 29,7 1 Хорошая

Из данных, приведенных в таблице видно, что наилучшей характеристикой стекловидности (65%) обладает зерно озимой пшейицы, выращенной по люцерне на сено, тогда как на бессменных посевах этот показатель равен 48%. Масса 1000 зерен и натура были максимальными по пару занятому и составляли 44,8 и .756,9. На бессменных же посевах эти величины соответственно - 41,0 г и 737,6 г/л.

Содержание клейковины в зерне озимой пшеницы нормируется стандартами и по ее количеству устанавливают классность зерна. Величина этого показателя зависит от многих слагаемых и, в частности, от предшественника озимой пшеницы. Размещение культуры по занятому пару и люцерне позволяет получить зерно не только с высоким содержанием клейковины 30,3 и 29,7%, но и хорошего качества. Содержание клейковины в зерне озимой пшеницы, возделываемой бессменно было 25,6%, со второй группой качества и удовлетворительно слабой клейковиной.

Таким образом, использование люцерны и занятого пара позволяет получать зерно с высоким содержанием клейковины хорошего качества, бессменные же посевы отрицательно влияют на процентное содержание клейковины, а также на ее свойства.

4. РАСЧЕТ ЭКОНОМИЧЕСКОЙ И БИОЭНЕРГЕТИЧЕСКОЙ ЭФФЕКТИВНОСТИ ВОЗДЕЛЫВАНИЯ ОЗИМОЙ ПШЕНИЦЫ ПО РАЗЛИЧНЫМ ПРЕДШЕСТВЕННИКАМ

Возделывание сельскохозяйственной культуры сопровождается определенным набором технологических операций, от целесообразности проведения и качества которых зависит урожайность культуры. Экономический эффект, получаемый при выращивании озимой пшеницы зависит от многих условий, в нашем же опыте мы изучили эффективность возделывания озимой пшеницы по различным предшественникам по сравнению с бессменными посевами (табл. 8).

Расчет экономической эффективности показывает, что себестоимость одного центнера зерна при бессменном возделывании пшеницы выше, чем по другим предшественникам. Это объясняется тем, что при определенных производственных и трудовых затратах была получена очень низкая урожайность и, следовательно, достаточно низкий уровень рентабельности - 74, в то время как по люцерне этот показатель составил 231, по занятому пару и кукурузе на силос соответственно 140 и 197, по гороху - 193%. Это доказывает, что бессменное возделывание озимой пшеницы крайне нежелательно, но подбором хороших предшест-венников можно поднять эффективность производства озимой пшеницы.

Биоэнергетическая оценка предшественников предусматривает соотношение количеств ', энергии, аккумулируемой в урожае сельскохозяйственной культуры в процессе фотосинтеза и совокупных затрат энергии, вкладываемых в производство продукции культуры.

Энергетический коэффициент - это отношение энергии, полученной в хозяйственно-ценной части урожая (Уг) к израсходованной совокупной энергии (С)г) на производство зерна озимой пшеницы, выраженной в относительных единицах. Из приведенных данных (табл. 9) видно, что на бессменных посевах энергетический коэффициент минимальный - 1,4.

При среднем значении затрат совокупной энергии - 17,2 тыс.МДж/га, энергоемкость урожая здесь наименьшая, что объясняется низкой урожайностью. По предшественнику люцерна хотя затраты совокупной энергии максимальные - 21,4 тыс.МДж/га, но и энергоемкость урожая самая высокая - 62,7 тыс.МДж/га, отсюда и энергетический коэффициент был' равен 2,9. По гороху и пару занятому энергетический эквивалент был равен 2,6, по кукурузе на силос - 2,4. То есгь возделывание озимой пшеницы по предшественникам люцерна, горох, пар занятый (горох + овес) - эффективно. На бессменных же посевах отношение энергии, полученной в хозяйственно-ценной части урожая к израсходованной совокупной энергии очень низкое.

Экономическая эффективность производства озимой пшеницы (1993-1995 гг)

—:-Я- Показатели Предшественники

бессменный посев озимой пшеницы пар занятый (горох +овес) горох кукуруза на силос люцерна на сено

Урожайность, ц/га 13,6 29,7 29,9 24,5 42,2

Денежная выручка с 1 га, тыс. руб. 748 2079 1749 1342 2095

Затраты труда на 1 га, тыс.. руб. 11,3 10,4 11,7 9,1 12,8

Затраты труда на 1 ц, час. 0,55 0,42 0,34 0,35 0,31

Производственные затраты на 1 га, тыс. руб. 455 867 636 484 658

Себестоимость 1 ц, тыс. руб. . 31,6 . 29,2 18,8 18,6 16,6

Прибыль на 1 га, тыс. руб. 293 1212 1113 858 1437

Уровень рентабельности, % 74 140 193 197 231

Таблица 9

Биоэнергетическая эффективность возделывания озимой пшеницы в зависимости от предшественников (1993-1995 гг)

Предшественник Энергоемкость урожая, тыс.МДж/га (V,) Затрачено совокупной энергии, тыс.МДж/га (<3Г) Энергетич. коэффициент Приращение валовой энергии на 1 га, тыс.МДж/га

Бессменный посев озимой пшеницы 24,2 17,2 1,4 7,0

Горох 49,7 18,3 2,6 31,4

Пар занятый (горох + овес) 50,0 19,1 2,6 30,9

Кукуруза на силос 39,3 16,3 2,4 23,0

Люцерна на сено 62,7 21,4 2,9 41,3

Одним из важнейших показателей биоэнергетической эффективности сравниваемых предшественников является приращение валовой энергии на 1 га, т.е. это разница между энергоемкостью урожая и затратами совокупной энергии. Этот показатель на бессменных посевах составляет 7,0 тыс., по кукурузе на силос - 23,0. Максимальный показатель приращения валовой энергии составляет по люцерне - 41,3 тыс.МДж/га. Пар занятый и горох занимают промежуточное положение. Следовательно, на бессменных посевах затраты совокупной энергии на производство озимой пшеницы являются очень высокими по сравнению с энергией, содержащейся в урожае. Более эффективен в этом отношении такой предшественник озимой пшеницы как люцерна, где показатель приращения валовой энергии на 1 га максимальный -41,3 тыс.МДж/га.

ВЫВОДЫ

1. Предшественник оставляет поле в определенном состоянии. Возделывание озимой пшеницы по люцерне на сено и пару занятому снижает потенциальную засоренность почвы семенами сорняков почти в два раза по сравнению с ее бессменными посевами.

2. Погодные условия оказывают существенное влияние на развитие сорной растительности в посевах озимой пшеницы. Повышенное увлажнение в осенний период способствует прорастанию большего количества зимующих сорняков. Равным образом, увлажнение в весеннее время вызывает усиленное прорастание яровых ранних сорняков.

3. Озимая пшеница, выращиваемая по таким предшественникам, как пар занятый и люцерна, обладает .достаточно высокой конкуренткой

способностью в борьбе с сорняками. Максимальное угнетение сорняков культурой наблюдается в фазу колошения и составляет 56,3 и 50,3% соответственно. При бессменном ее возделывании угнетение сорняков в эту фазу составляет только 36,3%.

4. Вредоносность сорняков в посевах озимой пшеницы начинает проявляться с фазы кущения, к колошению станивится максимальной, а к полной спелости несколько снижается. Наиболее интенсивно подавление культурных растений сорняками наблюдается в бессменных посевах, угнетение в фазу колошения составляет 22,6%, что на 5-10% больше, чем по другим предшественникам.

5. Почва под бессменными посевами содержит наибольшее количество фитотоксичных веществ по сравнению с другими предшественниками, которые как при кратковременном, так и пролонгированном действии угнетают развитие тест-культуры.

6. Предшественники озимой пшеницы оказывают влияние на формирование почвенных микроорганизмов. Равновесное соотношение различных групп микроорганизмов складывается после бобовых предшественников. Наибольшее количество грибов, оказывающих существенное влияние на почвоутомление, содержится под бессменными посевами.

7. Распространенность и вредоносность болезней озимой пшеницы . находится в значительной зависимости от предшествующей культуры. Чем меньше общих возбудителей у предшественника и озимой пшеницы, тем меньше ее поражение. В бессменных посевах озимой пшеницы происходит ежегодное накопление инфекции, а поэтому поражение растений основными возбудителями здесь максимальное.

8. Наибольшую прибавку урожайности в среднем за годы исследований дало возделывание озимой пшеницы по люцерне на сено - 28,6 и пару занятому - 16,3 ц/га по сравнению с бессменными посевами. Лучшими характеристиками качественной оценки обладало зерно озимой пшеницы, выращиваемой по люцерне, пару занятому и гороху. По всем предшественникам, за исключением бессменных посевов, зерно имело первую группу качества и хорошие свойства клейковины.

9. Размещение озимой пшеницы по люцерне и пару занятому позволяет получать максимальную прибыль на 1 га (1437,1 и 1113,2 тыс. руб. соответственно), а также высокий уровень рентабельности (231,3 и 192,6%). Бессменное возделывание неэффективно, так как при определенных производственных и трудовых затратах была получена низкая урожайность и, следовательно, достаточно низкий уровень рентабельности - 74,0%.

10. Расчет биоэнергетической эффективности возделывания озимой пшеницы по различным предшественникам показал, что наибольшее

приращение валовой энергии на 1 га было получено по люцерне - 41,3, несколько ниже по гороху - 31,4 и пару занятому - 30,9 тыс. МДж/га.

ПРЕДЛОЖЕНИЯ ПРОИЗВОДСТВУ

В условиях зоны достаточного увлажнения Центрального Предкавказья озимую пшеницу необходимо размещать по таким предшественникам как пар занятый, люцерна и горох, которые обеспечивают достаточно хорошее фитосанитарное состояние, а также способствуют получению сравнительно высокого количества качественного урожая.

ПО МАТЕРИАЛАМ ДИССЕРТАЦИИ ОПУБЛИКОВАНЫ СЛЕДУЮЩИЕ РАБОТЫ:

1. Конкурентные отношения в посевах озимой пшеницы - основа для разработки экологически безвредных мер борьбы с сорняками // Современные проблемы экологии и природопользования на Ставрополье.- Ставрополь, 1993.- С.72 (в сооавторстве).

2. Влияние предшественников на фитотоксичность почвы //Интенсивное использование пашни: Сб. науч. тр. / Ставроп. СХИ,- Ставрополь, 1993.-С.41 (в сооавторстве).

3. Влияние предшественников и бессменных посевов озимой пшеницы ¡о биологическую активность почвы //Актуальные аспекты повышения плодородия почв: Сб. науч. тр. / Ставроп. ГСХА,- Ставрополь, 1994- С.48.

4. Влияние бессменных посевов и предшественников на урожайность и качество зерна озимой пшеницы на выщелоченных черноземах //Современные технологии возделывания сельскохозяйственных культур: Сб. науч. тр. / Ставроп. ГСХА - Ставрополь, 1994.- С.4-7 (в сооавторстве)

5. Влияние предшественников озимой пшеницы на формирование комплекса почвенных микроорганизмов //Проблемы развития биологии на Северном Кавказе - Ставрополь, 1996.- С.41 (в сооавторстве).

6. Конкурентная способность озимой пшеницы в борьбе с сорняками в зависимости от предшественников //Проблемы развития биологии на Северном Кавказе.- Ставрополь, 1996.- С.42 (в сооавторстве).

7. Аллелопатическая активность сорных растений и почвы в зависимости от предшественников озимой пшеницы //Пути повышения урожайности сельскохозяйственных культур: Сб. науч. тр. /Ставроп. ГСХА.- Ставрополь, 1995,- С.46-49 (в сооавторстве).

8. Выявление фититотокснчности почвы в посевах озимой пшеницы с использованием биотеста // Актуальные вопросы экологии и охраны природы экосистем Кавказа.- Ставрополь, 1996.- С.50 (в сооавторстве).

9. Конкурентная способность зерновых колосовых культур в подавлении сорной растительности // Актуальные вопросы экологии и охраны природы экосистем Кавказа,- Ставрополь, 1997.- С. 108 (в сооавторстве).

Текст научной работыДиссертация по сельскому хозяйству, кандидата сельскохозяйственных наук, Власова, Ольга Ивановна, Ставрополь

Ставропольская государственная сельскохозяйственная академия

на правах рукописи

Власова Ольга Ивановна

ВЛИЯНИЕ ПРЕДШЕСТВЕННИКОВ И БЕССМЕННЫХ ПОСЕВОВ НА АГРОФИТОЦЕНОЗ ОЗИМОЙ ПШЕНИЦЫ

В УСЛОВИЯХ ЗОНЫ ДОСТАТОЧНОГО УВЛАЖНЕНИЯ ЦЕНТРАЛЬНОГО ПРЕДКАВКАЗЬЯ 06.01.01 - ЗЕМЛЕДЕЛИЕ

Диссертация на соискание ученой степени кандидата сельскохозяйственных наук

Научный руководитель: доктор сельскохозяйственных наук, профессор Дорожко Г.Р.

Ставрополь - 1998

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ ............................................................................................................4

1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРНЫХ ИСТОЧНИКОВ.................................................................8

1.1. СОРНЫЕ РАСТЕНИЯ, ИХ ВРЕД И ВРЕДОНОСНОСТЬ................................8

1.2. КОНКУРЕНТНАЯ СПОСОБНОСТЬ

КУЛЬТУРНЫХ И СОРНЫХ РАСТЕНИЙ.........................................................13

1.3. ВЗАИМООТНОШЕНИЯ РАСТЕНИЙ В АГРОФИТОЦЕНОЗЕ....................20

1.4. ВЗАИМООТНОШЕНИЯ, СКЛАДЫВАЮЩИЕСЯ В СИСТЕМЕ ПОЧВА-РАСТЕНИЕ-МИКРОФЛОРА................................................................22

1.5. ПОЧВОУТОМЛЕНИЕ ПРИ БЕССМЕННОМ ВОЗДЕЛЫВАНИИ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ КУЛЬТУР........................................................25

1.6. ВЛИЯНИЕ БЕССМЕННОГО ВОЗДЕЛЫВАНИЯ КУЛЬТУР

НА ТОКСИЧНОСТЬ ПОЧВЫ.............................................................................33

2. МЕСТО, УСЛОВИЯ И МЕТОДИКА ПРОВЕДЕНИЯ ОПЫТОВ............................ 41

2.1. ПОЧВЕННО-КЛИМАТИЧЕСКИЕ УСЛОВИЯ

МЕСТА ПРОВЕДЕНИЯ ОПЫТОВ.....................................................................41

2.2. МЕТОДИКА ПРОВЕДЕНИЯ НАБЛЮДЕНИЙ,

АНАЛИЗОВ И УЧЕТОВ........................................................................................46

3. ВЛИЯНИЕ ПРЕДШЕСТВЕННИКОВ И БЕССМЕННЫХ ПОСЕВОВ

НА АГРОФИТОЦЕНОЗ ОЗИМОЙ ПШЕНИЦЫ......................................................51

3.1. ПОТЕНЦИАЛЬНАЯ ЗАСОРЕННОСТЬ ПОЧВЫ

СЕМЕНАМИ СОРНЫХ РАСТЕНИЙ.................................................................51

3.2. ХАРАКТЕР ЗАСОРЕННОСТИ ПОСЕВОВ ОЗИМОЙ ПШЕНИЦЫ............56

3.3. КОНКУРЕНТНАЯ СПОСОБНОСТЬ ОЗИМОЙ ПШЕНИЦЫ

И СОРНЫХ РАСТЕНИЙ......................................................................................64

3.4. ВЛИЯНИЕ АЗОТНЫХ УДОБРЕНИЙ НА РОСТ И РАЗВИТИЕ ОЗИМОЙ ПШЕНИЦЫ В БЕССМЕННЫХ ПОСЕВАХ..................................81

3.5. АЛЛЕЛОПАТИЧЕСКИЕ ОТНОШЕНИЯ МЕЖДУ КУЛЬТУРНЫМИ И СОРНЫМИ РАСТЕНИЯМИ...........................................84

3.6. МИКРОБИОЛОГИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ПОЧВЫ........................91

3.7. ВЛИЯНИЕ ПРЕДШЕСТВЕННИКОВ НА ПОРАЖЕННОСТЬ ОЗИМОЙ ПШЕНИЦЫ ВОЗБУДИТЕЛЯМИ

ОСНОВНЫХ ВИДОВ БОЛЕЗНЕЙ......................................................................97

3.8. УРОЖАЙНОСТЬ ОЗИМОЙ ПШЕНИЦЫ......................................................103

3.9. КАЧЕСТВО ЗЕРНА.............................................................................................105

4. ЭКОНОМИЧЕСКАЯ И БИОЭНЕРГЕТИЧЕСКАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ

ВОЗДЕЛЫВАНИЯ ОЗИМОЙ ПШЕНИЦЫ..............................................................108

ВЫВОДЫ .......................................................................................................из

ПРЕДЛОЖЕНИЯ ПРОИЗВОДСТВУ.........................................................................116

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ....................................................117

ПРИЛОЖЕНИЯ ........................................................................................................135

ВВЕДЕНИЕ

Одной из основных задач развития сельскохозяйственного производства является производство зерна - основного источника гарантированного функционирования всего агропромышленного комплекса. Озимая пшеница наиболее ценная, высокоурожайная культура, которая эффективно использует почвенное плодородие.

Возрастающий уровень общей культуры земледелия позволяет эффективнее использовать плодородие почвы и без снижения урожайности увеличивать в доступных размерах посевные площади ведущих культур в севооборотах, создавая тем самым агрономическую основу специализации земледелия. Существующие во многих хозяйствах севообороты, в которых выращиваются различные культуры, ввиду производственной необходимости часто пересматриваются с целью уменьшения их числа и увеличения содержания зерновых культур. Нередко изменяются структуры посевных площадей, что влечёт за собой пересмотр севооборотов в отношении максимального насыщения их культурами, на возделывании которых специализируется хозяйство, и даже бессменного их выращивания. Однако при этом создаются известные трудности, которые заключаются в том, что большинство культур при насыщении ими севооборотов и при бессменном возделывании, вызывают почвоутомление, ухудшение фитосанитарного состояния и резкое снижение урожайности.

Научно-обоснованные севообороты в условиях сельскохозяйственного производства определяют более высокий уровень экосистем, дают возможность большей стабильности агрофитоценозов и позволяют не только поддерживать почву на соответствующем уровне плодородия, но и значительно повышать его. Бессменное возделывание

культурами, является одной из актуальных проблем в земледелии. Искусственные культурные сообщества, существующие при непрерывном антропогенном воздействии, накладывают своеобразный отпечаток на формирование микробных сообществ почв. Установленная закономерность влияния отдельных культурных растений на состав почвенных микроорганизмов и их биологическую активность, открывает возможность путем определенного чередования культур в севообороте, а также подбором соответствующих растений управлять численностью полезных и вредных микроорганизмов в целях повышения плодородия почвы и урожайности сельскохозяйственных культур.

В условиях стационарного опыта опытной станции Ставропольской государственной сельскохозяйственной академии нами в течение 1993-1995 годов велись исследования по изучению влияния различных предшественников и бессменных посевов на агрофитоценоз и урожайность озимой пшеницы.

Целью наших исследований было изучение влияния предшественников и бессменных посевов озимой пшеницы на:

- рост и развитие;

- потенциальную засоренность посевов;

- видовой состав сорной растительности;

- конкурентную способность культурных и сорных растений;

- некоторые биологические процессы, протекающие в почве;

-биоэнергетическую и экономическую эффективность.

Работа выполнена в соответствии с тематическим планом научно-исследовательской работы СГСХА.

Апробация работы.

Основные положения диссертации доложены, обсуждены и были рекомендованы в печать на научных конференциях Ставропольской

государственной сельскохозяйственной академии (1994-1997 гг.), на научной конференции "Современные проблемы экологии и природопользования на Ставрополье" (г. Ставрополь, 1993 г.), "Вопросы экологии и охраны природы Ставропольского края и сопредельных территорий" (г. Ставрополь, 1995 г.), "Проблемы развития биологии на Северном Кавказе" (г. Ставрополь, 1996 г.).

1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРНЫХ ИСТОЧНИКОВ 1.1. СОРНЫЕ РАСТЕНИЯ, ИХ ВРЕД И ВРЕДОНОСНОСТЬ.

На территории Ставропольского края распространено около 400 видов сорно-полевой растительности. Наибольший вред причиняют такие виды, как: овсюг обыкновенный, щетинник сизый, щетинник зеленый, виды горца, осот полевой, василек синий, гречишка вьюнковая, вьюнок полевой, бодяк полевой, пырей ползучий и др. В посевах озимой пшеницы в Ставропольском крае преобладают в основном такие виды, как: василек синий, гречишка вьюнковая, осот полевой, осот розовый, вьюнок полевой, бодяк полевой, ярутка полевая, подмаренник цепкий, фиалка полевая, просо куриное, виды щетинников. Семенная продуктивность большинства сорных растений значительно большая, чем культурных. По данным различных авторов, одно растение мари белой способно образовывать 75-200, щирицы запрокинутой 120-150, проса куриного 7-15, щетинников 5-32 тычяч семян (С.А. Котт, 1961; Ю.И. Дубов, В.И. Бибикасарова, 1986; Д.Е. Вауеч, 1985; A.M. Алиев, В.Ф. Ладонин, 1995). По данным Ю.Н. Гештовта (1995) в Казахстане горчак розовый произрастает на площади около 2 млн. га. При наличии 5,10 и 14 стеблей на 1 м2 урожай пшеницы снижается соответственно на 30, 70 и 82%.

Высокая потенциальная продуктивность сорняков способствует увеличению потенциальной засоренности полей. Так, во Всесоюзном институте льна установлено, что после уборки яровой пшеницы в почву поступило 424, озимой пшеницы - 954, овса - 6070 семян сорняков на один квадратный метр поля (А.Б. Бенков и др., 1982; A.M. Алиев, В.Ф. Ладонин, 1995). По исследованиям Г.И. Баздырева (1982) в каждой корзинке горчака розового, число которых на одном растении

может достигать 700, развивается от 2 до 26 жизнеспособных семянок. Свежеосыпавшиеся семена сорняков, попав в почву, не прорастают сразу. Непроросшие семена сохраняют свою жизнеспособность в почве многие годы. Например, семена горца вьюнкового, горчицы полевой, фиалки полевой не теряют всхожести 10, бодяка полевого - 20, пастушьей сумки - 35, мари белой - 38, щирицы запрокинутой - 40, вьюнка полевого - 50 лет (Г.И. Баздырев, 1983; Г.С. Зиганшина, 1986).

У многих видов сорных растений недозрелые семена при благоприятных условиях способны достигать биологической зрелости и затем длительно сохранять свою жизнеспособность (A.B. Воеводин, 1981; A.A. Бабич, В.П. Борона, 1986). Значительно осложняет борьбу с сорняками недружность прорастания. Это зависит от многих причин: различного периода биологического покоя, неодинакового требования к условиям прорастания, влажности почвы, температуры (A.C. Андреев, C.B. Сорока, 1986; Н.И. Протасов, 1987; B.C. Зуза, 1992). В обработанной почве жизнеспособность семян утрачивается быстрее, чем в необработанной. По данным З.И. Козловой (1972) жизнеспособность подмаренника цепкого, василька синего, щирицы обыкновенной, осота желтого, бодяка полевого утрачивается в пахотном слое через 1-2 года, у горца шероховатого, горца вьюнкового и ярутки полевой -через 5-6 лет.

Сорные растения, в результате конкуренции с культурными, значительно влияют на баланс элементов питания, физические свойства почвы, водно-воздушный, тепловой и световой режимы (Г.Р.Дорожко,1992). Так, если озимая пшеница на формирование 1 Ц зерна и побочной продукции выносит из почвы 3,2 кг азота, 2 кг фосфора и 2,4 кг калия, то осот розовый при наличии одного растения

на 1м2 выносит из почвы азота, фосфора и калия соответственно 4,0; 7,0 и 0,4 кг (И.Н. Шевелев,1983; A.B. Фисюнов, 1984; E.H. Корнилова, 1985). По данным М.С. Раскина (1995), для восполнения питательных веществ, выносимых бодяком полевым, необходимо внести 11 кг минеральных удобрений на одну сотку посевов. В опытах Московской сельскохозяйственной академии было выявлено, что даже при хорошем развитии озимой пшеницы сорняки поглощают значительное количество питательных веществ из почвы. Например, в фазе кущения вынос питательных веществ озимой пшеницей составил 70,8, сорняками -7,2, в фазу цветения - 183,6 и 115,4 и молочной спелости - 137,3 и 154,7 кг/га соответственно (Г.И. Баздырев, 1983). Имея мощную корневую систему, сорняки, кроме того, поглощают огромное количество влаги из почвы. Для формирования 1 кг сухого вещества сорняки поглощают от 250 до 1000 литров воды, что значительно превосходит потребности культурных растений. Овсюг, например, берет в 1,5 раза влаги больше, чем озимая пшеница (Г.П. Кутузов, Т.К. Степаненко, 1978; Е.Д. Любарский, 1979).

Корневые системы играют первостепенную роль во взаимоотношениях культурных и сорных растений. Подземные органы культурных растений по массе в значительной мере уступают надземной (Н.Е. Воробьёв, 1970). Так, у ржи она достигает 5,5, у овса - 12, у ячменя - 8%. Масса корней озимой пшеницы в слое почвы глубиной 2,5 м составляла в зависимости от предшественника, от 4,8 до 26,3 ц/га (Н.Ф. Михайлова, З.М. Шмат, 1989), причём в слое почвы 0-80 см может располагаться до 98% всей массы корневой системы. По П.М. Жуковскому (1982) глубина корней озимой пшеницы находится в пределах 1,1-2,2, ячменя - 1,5-2,0, проса - 0,8-1, кукурузы - 1,0-2,2,

гороха - 0,8-1,6 метра. Многие сорняки имеют глубокую, хорошо развитую корневую систему, которая у щетинника сизого достигает 130-170, солянки русской - 190, пырея ползучего - 250 см, осота розового, в первый год жизни до 3,5, на третий год - 7,2, у горчака розового до 10-13 м (Т.П. Буколова, 1979).

Известна роль солнечной энергии в жизнедеятельности растений. Сорные растения, формируя большую надземную массу, затеняют культурные, задерживая их вегетацию, снижают температуру почвы на 2-3°С, вследствие чего угнетается жизнедеятельность почвенных микроорганизмов, а также ослабляются процессы фотосинтеза, что вызывает полегание зерновых культур (Н.Е. Воробьев, 1973; Г.И. Баздырев, В.А. Купрюшкин, 1981).

Вредоносность сорных растений проявляется не только в снижении величины урожаев, но и качестве продукции. Так, при увеличении засоренности посевов содержание протеина в зерне озимой пшеницы уменьшается на 0,9-2,3, пленчатость у овса увеличивается на 5,0, у ржи - на 4,0, у проса - на 1,0%. У подсолнечника содержание жира уменьшается с 33,6 до 32,4, у горчицы - с 29,4 до 27,4%, белка в горохе - на 0,53, сахара в свекле - на 0,1-0,4% (Н.Е. Воробьев, 1971; Г.И. Баздырев, Б.А. Смирнов, 1986; JI.C. Горбатко, А.И. Кудрин, 1990).

Многие сорные растения, например бодяк полевой, потребляют такое количество питательных веществ, которого достаточно для формирования урожая озимой пшеницы 20-30 ц/га, или корнеплодов сахарной свеклы до 200 ц/га. В общем с каждого гектара посевов выносится 46 кг питательных веществ, а на всей площади страны 9,7 млн.т (A.B. Фисюнов, 1984).

В работах Л.П. Москаленко, A.B. Ямчук (1981), Г.С. Груздева (1988), В.А. Захаренко (1990) указывается, что транспирационный коффициент у некоторых сорняков в 2-3 раза выше, чем у культурных растений. На один килограмм массы сухого вещества дурнишник зубовидный расходует 415, горец - 678, марь белая - 658, паслен чёрный - 487, амброзия полыннолистная - 312, осот - 31 кг воды, что значительно превышает аналогичные показатели ячменя - 518, овса-583, кукурузы - 349, сорго - 305, сои - 646, пшеницы - 545, картофеля - 575, люцерны - 344.

Рост и конкурентные взаимоотношения культурных и сорных растений в большей мере определяются как их биологическими особенностями, так и условиями их возделывания (Н.Е. Воробьев, 1973, А.Б. Бенков,1982). Культуры сплошного сева наиболее успешно противостоят избирательному действию сорных растений, чем пропашные. По мнению A.A. Бабича и В.П. Бороны (1986), культуры в порядке убывания конкурентной активности можно расположить так: многолетние травы-однолетние травы-озимая пшеница-ячмень-горох-кукуруза-свекла. По данным зарубежных авторов урожай пшеницы на засоренных полях снижается на 25, гороха - на 30, картофеля-на 35, кукурузы-на 44% (В.Granstrom, 1978, G.Bachthaler, F.Neuner, H.Kus, 1986).

Хотя озимая пшеница является высококонкурентной культурой по отношению к сорным растениям, общие закономерности взаимоотношений культурных и сорных растений характерны и для нее.

По многочисленным исследованиям, надземная масса яровых сорняков щирицы колосистой, горчицы полевой, горца вьюнкового и других подавляются озимой пшеницей почти полностью и практически

не снижают ее урожайность. В известной мере угнетаются многолетние корнеотпрысковые сорняки. В то же время сравнительно слабо подавляются пшеницей зимующие виды сорных растений. Так, например, засоренность посевов озимой пшеницы дескурайнией Софии приводит к недобору урожая до 8 ц/га (Г.П. Кутузов,Т.К. Степаненко, 1978; В.В. Туганаев, 1984; В.Г. Лошакова, С.Ф. Иванова, Е.Ш. Дмитриева, 1990; В.Н. Корытник, A.M. Малиенко, 1994).

По данным A.B. Фисюнова (1984), одно растение подмаренника цепкого на 1м2 снижают урожайность зерна пшеницы на 0,7-2,9%. По данным болгарских ученых уже при наличии 10 побегов пырея ползучего на одном квадратном метре в посевах озимой пшеницы снижаются показатели элементов продуктивности урожая (масса и количество зерен в колосе, длина колоса, густота продуктивного стеблестоя (Ж. Войнова-Райкова и др., 1986).

1.2. КОНКУРЕНТНАЯ СПОСОБНОСТЬ КУЛЬТУРНЫХ И СОРНЫХ РАСТЕНИЙ.

Вредоносность сорняков определяется не только количеством и составом сорняков, но и чуствительностью к ним культурных растений в отдельные периоды, в зависимости от фазы роста и развития. В отдельные фазы культурные растения бывают наиболее чувствительны к наличию сорняков и такие фазы называют критическими. Критические фазы роста культурных по отношению к сорным растениям определяются конкурентными взаимоотношениями. Проведенные сотрудниками ТСХА исследования показывают, что у большинства культур критические периоды приурочены к ранним фазам их роста и развития. Таким образом, борьбу с сорняками необходимо проводить до критического периода их взаимоотношений с культурными (B.C. Андреев,

Т.П. Терещук, 1985, Г.И. Баздырев,1990; В.Г. Лошаков, В.М. Дудкин, 1994).

Вопросам конкурентных отношений посвящено много исследований. Так, в опытах Н.М. Ьа\У8оп, Р.В. ТорЬат (1985) отмечена обратная линейная зависимость между массой сорняков и густотой стояния озимой пшеницы: сухая масса сорняков уменьшается на 2,1-2,5% с каждым дополнительным растением пшеницы на 1 м2.

8. Боэв (1978) проводил исследования в Норвегии по борьбе с пыреем ползучим посредством посева злаковых трав, способных быстро отрастать и угнетать всходы сорняков. В ЧССР Т.Нгоп, У.КоИаЩ (1982) отмечают, что вследствие конкуренции с быстрорастущими крестоцветными (рапс, горчица, сурепица) корневища пырея ползучего были настолько подавлены, что после глубокой вспашки погибали полностью. На ряд растений, способных путем конкурен�