Факторы, влияющие на засоренность яровой пшеницы в северной лесостепи Южного Урала

Полный текст

Яровая пшеница – важнейшая зерновая культура, востребованная по всему миру, на долю которой приходится 20 % сбора зерна в России. Усиление продовольственной безопасности страны обеспечивают эффективные приемы агротехнологий ее возделывания [1]. Одним из факторов, оказывающих высокое дестабилизирующее действие на урожайность яровой пшеницы, как известно, выступает сильная засоренность полей, как агрессивный конкурент культурных растений за потребление питательных веществ и воды, в конечном итоге оказывающий влияние и на качество производимой продукции. Применение системных гербицидов в период вегетации яровой пшеницы позволяет эффективно подавлять сорные растения в посевах полевых культур, особенно злостных многолетних корнеотпрысковых видов, приводит к гибели корневой системы и предотвращает их обсеменение [2, 3]. Вегетативная масса сорняков формируется благодаря большому количеству питательных веществ и продуктивной влаги, что усугубляет и создает негативные условия для роста и развития культурных растений, особенно в годы с недобором осадков за вегетационный период [4]. Поэтому в условиях засухи большое влияние на формирование агрофитоценозов яровой пшеницы оказывают не только технологии возделывания, но и применяемые средства защиты от сорняков и вредителей [5]. Видовой состав сорных растений формируется под воздействием факторов внешней среды и деятельности человека [6]. Изучение биологического разнообразия ассоциаций популяций сорных растений и анализ данных о реакции основной зерновой культуры на среду обитания дает возможность разрабатывать эффективные мероприятия по борьбе с сорной растительностью в агрофитоценозе [7].

Цель исследований – определение влияния предшественника, минеральных удобрений и метеоусловий на формирование агрофитоценоза яровой пшеницы при использовании нулевой технологии обработки почвы.

Методика. Работу выполняли в 2019–2024 гг. в длительном стационарном полевом опыте, заложенном в 1978 г. Схема опыта включала следующие варианты:

предшественник (фактор А) – рапс, горох + овес (в соотношении 50:50), люпин, лен, соя, бессменное возделывание пшеницы;

фон минерального питания (фактор В) – без удобрений (0), азотные удобрения (N).

Предшественники пшеницы изучали в следующих севооборотах: рапс – пшеница – горох + овес – пшеница; пар – озимая рожь – люпин – пшеница – лен – пшеница; соя – пшеница – горох + овес – ячмень; пшеница при бессменном возделывании.

Азотные удобрения в севооборотах вносили под озимую рожь весной в качестве подкормки (N₄₀), под зернобобовые культуры (N₁₀), под пшеницу и ячмень после зернобобовых (N₃₀), под пшеницу при бессменном возделывании (N₄₀), под ячмень после зерновых (N₅₀).

Почва опытного участка – чернозем выщелоченный маломощный тяжелосуглинистый с содержанием гумуса 6,0 %. Глубина пахотного слоя небольшая – 25…30 см, реакция почвенной среды – от слабокислой до нейтральной (рН = 5,1…7,0), обеспеченность подвижным фосфором – низкая (45 мг/кг по Чирикову), сумма поглощенных оснований – 28…30 мг-экв. /100 г почвы.

Агротехника в опыте основана на нулевой технологии, согласно рекомендациям ФГБНУ «Челябинский НИИСХ». За 7 дней до посева применяли глифосатсодержащий гербицид Торнадо 540 в дозе 3…4 л/га. Азотные удобрения вносили поверхностно перед посевом (вручную). Посев осуществляли универсальной стерневой сеялкой СС-6 с приспособлениями для полосной обработкой почвы турбодисками и 2-дисковыми смещенными сошниками. В 2021 и 2022 гг. в период вегетации посевы обрабатывали баковой смесью против двудольных и однодольных сорняков (Балерина 0,5 л/га + Ластик-экстра 1,0 л/га). В 2023 г. применяли системный гербицид избирательного действия против однолетних и некоторых многолетних двудольных сорняков (включая виды осота и бодяка) Диамакс 0,7 л/га и против однолетних злаковых (овсюг, просянка, щетинник) Овен 0,5 л/га. В севооборотах высевали яровую пшеницу сорта Челяба 75. Засоренность посевов учитывали в период молочно-восковой спелости количественно-весовым методом. Для математической обработки данных использовали компьютерную программу статистической обработки данных Snedekor методами дисперсионного и корреляционного анализа. В 2021 г. складывались засушливые условия (гидротермический коэффициент (ГТК) по Г. Т. Селянинову – 0,7), в 2022 г. – недостаточно увлажненные (ГТК = 1,0), в 2023 г. – достаточно влажные (ГТК = 1,5). Сумма осадков за вегетационные периоды в эти годы составляла соответственно 188,8 мм, 196,6 мм и 386,8 мм.

Результаты и обсуждение. Сорный компонент в посевах яровой пшеницы по всем вариантам опыта на 100 % состоял из малолетних сорняков, за исключением вариантов с предшественниками рапс (фон 0) и люпин (фон N), в которых доля сорняков этой группы составляла 98 %.

Посевы яровой пшеницы по численности малолетних сорняков в среднем по предшественникам различались не существенно(табл. 1). В 2021 г. менее засоренными были посевы яровой пшеницы после льна и при бессменном ее возделывании. В 2022 г. более чистыми от сорняков были посевы яровой пшеницы после зерносмеси горох + овес и рапса на фоне внесения азотных удобрений. В 2023 г. меньшее количество сорняков отмечено в посевах пшеницы после люпина без удобрений.

 

Табл. 1. Численность малолетних сорняков в посевах яровой пшеницы в зависимости от предшественников и азотных удобрений, шт./м²

Предшественник (фактор А)	Фон удобренности (фактор В)	Год/ГТК (фактор С)
		2021/0,7	2022/1,0	2023/1,5	среднее
Горох+овес	0	47	20	104	57
	N	44	13	45	34
	среднее	45	16	74	45
Лен	0	22	59	132	71
	N	12	6	60	26
	среднее	17	32	96	48
Рапс	0	66	51	46	54
	N	38	16	52	35
	среднее	52	33	49	44
Люпин	0	36	75	22	44
	N	77	30	49	52
	среднее	56	52	36	48
Соя	0	32	20	56	36
	N	24	105	45	58
	среднее	28	62	50	47
Пшеница (бессменно)	0	21	42	63	42
	N	13	25	88	42
	среднее	17	33	75	42
Среднее	0	37	44	70	50
	N	35	32	56	41
	среднее	36	38	63	46
НСР05 для факторов	А	41	92	77	36
	В	24	53	44	21
	С	26
Коэффициент вариации V, %		56	76	47	60

 

Это обусловлено варьированием метеоусловий по годам исследований и биологическими особенностями разложения растительных остатков предшественников. Вследствие разницы в метеоусловиях численность малолетних сорняков в 2023 г. увеличивалась на 75 %, особенно из-за повышения суммы осадков за вегетацию, по сравнению с 2021 г., в 2,1 раза, а с 2022 г. – на 66 %. Наибольшую вариабельность численности малолетних сорняков в опыте отмечали в 2022 г. из-за менее благоприятных условий для сорной растительности.

Сорный компонент был представлен следующими малолетними видами: просо куриное (Echinochloa crus-galli L.); щетинник зеленый (Setaria viridis L., Beauv.). В засушливом 2021 г. наибольшую массу малолетних сорняков в среднем по фонам удобренности отмечали в посевах по предшественнику горох + овес, она была выше, чем после бессменного посева, на 1452 г/м² (табл. 2).

 

Табл. 2. Масса малолетних сорняков в посевах яровой пшеницы в зависимости от предшественников и азотных удобрений, г/м²

Предшественник (фактор А)	Фон удобренности (фактор В)	Год/ГТК (фактор С)
		2021/0,7	2022/1,0	2023/1,5	среднее
Горох+овес	0	127	37	255	140
	N	220	17	105	114
	среднее	174	27	180	127
Лен	0	54	70	166	97
	N	51	8	105	55
	среднее	52	39	136	76
Рапс	0	94	52	105	84
	N	42	26	82	50
	среднее	68	39	94	67
Люпин	0	52	102	33	62
	N	122	54	90	89
	среднее	87	78	62	76
Соя	0	64	34	100	66
	N	54	165	85	101
	среднее	59	100	92	84
Пшеница (бессменно)	0	31	70	71	57
	N	26	29	140	65
	среднее	28	50	56	61
Среднее	0	70	61	122	84
	N	86	50	101	79
	среднее	78	55	111	81
НСР05 для факторов	А	99	129	146	68
	В	57	75	84	39
	С	48
Коэффициент вариации V, %		71	78	50	66

 

В 2022 г. масса малолетних сорняков при посеве после зерносмеси горох + овес в среднем по фонам удобренности была в 1,8 раза меньше, чем по бессменному посеву, и в 3,7 раза, по сравнению с посевом после сои. В 2023 г. самую низкую в опыте массу сорняков в среднем по фонам удобренности отмечали после люпина – в 3,0 раза меньше, чем после смеси горох + овес. В среднем по предшественникам по массе малолетних сорняков существенных различий за 2021–2023 гг. не отмечено. Коэффициент вариации величины этого показателя в 2021 г. был больше, чем в 2023 г., на 21 %, в 2022 г. – на 28 %. Масса малолетних сорняков при посеве по зерносмеси горох + овес в среднем за 2021–2023 гг. была на 43…662 г/м² больше, чем по другим предшественникам. В целом изменение массы малолетних сорняков зависело от количества выпавших осадков по фазам роста и развития культуры. В 2022 г. сложились лучшие условия, чем в 2021 г., а в 2023 г. сумма осадков во второй половине вегетации превышала норму более чем в 3 раза, что вызвало новую волну роста злаковых сорняков.

Варьирование биомассы яровой пшеницы в севообороте по годам исследований составляло 33 % (табл. 3). В засушливом 2021 г. с суммой осадков за вегетационный период 189 мм при высоком коэффициенте вариации изменения биомассы по предшественникам яровой пшеницы достигали 5642 г/м². После люпина и бессменной пшеницы она были выше, чем по рапсу и сое, в связи с более благоприятными условиями роста и развития. В 2022 г. наибольшую биомассу яровой пшеницы отличали после льна и рапса – на 18 % выше, чем по зерносмеси гороха с овсом. В 2023 г. изменчивость величины этого показателя была незначительной – в среднем по предшественникам 162 г/м², или 27 %. Азотные удобрения оказывали существенное влияние на биомассу яровой пшеницы – в среднем 12 %. Наибольшие ее изменения были обусловлены метеоусловиями – в среднем по предшественникам до 31 %. Это указывает на острую реакцию яровой пшеницы на условия произрастания.

 

Табл. 3. Биомасса яровой пшеницы в зависимости от предшественников и азотных удобрений, г/м²

Предшественник (фактор А)	Фон удобренности (фактор В)	Год/ГТК (фактор С)
		2021/0,7	2022/1,0	2023/1,5	среднее
Горох+овес	0	520	670	595	595
	N	530	650	810	663
	среднее	525	660	702	629
Лен	0	420	650	650	573
	N	460	910	710	693
	среднее	440	780	680	633
Рапс	0	192	740	655	529
	N	220	810	730	587
	среднее	206	775	692	643
Люпин	0	580	510	587	559
	N	950	570	750	757
	среднее	765	540	668	658
Соя	0	420	620	635	558
	N	400	590	585	525
	среднее	410	605	610	542
Пшеница (бессменно)	0	660	790	630	693
	N	880	660	600	713
	среднее	770	725	615	703
Среднее	0	465	663	625	584
	N	573	698	698	656
	среднее	519	681	661	620
НСР05 для факторов	А	279	240	189	116
	В	161	138	109	67
	С	82
Коэффициент вариации V, %		44	16	11	24

 

По удельной массе сорняков в агрофитоценозе можно судить о степени их влияния на культуру (табл. 4). В 2022 г. в среднем по вариантам предшественников доля сорняков в посевах яровой пшеницы не превышала 10 %. Существенным фактором, влияющим на долю сорняков в посевах яровой пшеницы, были условия года, причем как засушливость, так и избыточное увлажнение. Реакция яровой пшеницы на засоренность по предшественникам в среднем за 2021–2023 гг. была несущественной, как и при внесении азотных удобрений. В 2021 г. особенно чистыми оказались посевы бессменной яровой пшеницы независимо от фона удобренности. Сильную засоренность отмечали после предшественников горох + овес и рапс, в среднем по фонам удобренности она достигала 33 %, вследствие низкой конкурентоспособности культуры в условиях засухи и большей требовательности к условиям увлажнения в период вегетации.

 

Табл. 4. Удельная масса сорняков в посевах яровой пшеницы в зависимости от предшественников и азотных удобрений, %

Предшественник (фактор А)	Фон удобренности (фактор В)	Год/ГТК (фактор С)
		2021/0,7	2022/1,0	2023/1,5	среднее
Горох+овес	0	20	5	30	18
	N	29	2	10	14
	среднее	25	4	20	16
Лен	0	11	10	20	14
	N	15	1	13	10
	среднее	13	6	16	12
Рапс	0	33	7	15	18
	N	16	3	10	10
	среднее	24	5	12	14
Люпин	0	8	17	6	10
	N	11	8	11	10
	среднее	9	12	8	10
Соя	0	13	10	14	12
	N	12	21	13	15
	среднее	12	15	14	13
Пшеница (бессменно)	0	4	9	10	8
	N	3	5	19	9
	среднее	4	7	14	9
Среднее	0	15	10	16	14
	N	14	7	13	11
	среднее	15	8	14	12
НСР05 для факторов	А	16	13	18	7
	В	9	8	11	4
	С	6
Коэффициент вариации V, %		61	73	44	59

 

В условиях вегетационного периода 2022 г. при достаточной обеспеченности яровой пшеницы влагой биомасса культуры в среднем по вариантам предшественников подавляла рост сорняков, независимо от фона удобренности. Доля малолетних сорняков в среднем по предшественникам изменялась на 7 %.

Метеоусловия 2023 г. характеризовались обильными осадками, почти в 2 раза превышающими среднемноголетние значения, но более низкой суммой положительных температур, по сравнению с 2021 г. Изменения удельной массы сорняков в посевах яровой пшеницы благодаря внесению азотных удобрений в среднем составляли 3 %. Отмечена более высокая доля сорняков в посевах яровой пшеницы по предшественникам горох + овес и лен без удобрений, по сравнению с 2021 г., на 50 и 81 % соответственно, а на удобренном фоне при бессменном посеве яровой пшеницы – в 6,3 раза. Наибольшая вариабельность удельной массы сорняков в посевах яровой пшеницы установлена в 2022 г., она был на 29 % выше, чем в 2023 г.

Влияние засоренности посевов на урожайность яровой пшеницы можно оценить методом корреляционного анализа. В целом за 2021–2023 гг. по удельной массе сорняков в посевах яровой пшеницы доля влияния фактора удобренность была одинаковой 20…21 %, при коэффициенте корреляции r = 0,42…0,45 (см. рисунок). В частности, в засушливом 2021 г. доля влияния численности малолетних сорняков на урожайность яровой пшеницы достигала 82 %, при коэффициенте корреляции r = 0,9, относительной массы сорняков – 27 %, на удобренном фоне при коэффициенте корреляции r = 0,52, массы малолетних сорняков – 36 % при коэффициенте корреляции r = 0,60. Без удобрений доля влияния численности малолетних сорняков на урожайность яровой пшеницы снижалась с 38 до 29 % при коэффициентах корреляции r = 0,62 и r = 0,54 соответственно, относительной массы сорняков – с 28 до 8 % при коэффициентах корреляции r = 0,53 и r = 0,28. Установлена высокая доля влияния биомассы культуры на продуктивность яровой пшеницы в 2022 г. до 80 % на удобренном фоне. Влияние остальных показателей варьировало от 4 до 48 %.

 

Корреляционные зависимости влияния параметров засоренности на продуктивность яровой пшеницы, 2021–2023 гг.: а) без удобрений; б) с внесением азотных удобрений; 1 – масса культуры, 2 г/м², 2 – численность малолетних сорняков, шт./м², 3 – масса малолетних сорняков, 2 г/м², 4 – доля сорняков в общей биомассе, %.

 

Яровая пшеница с большой биомассой характеризовалась высокой конкурентоспособностью к малолетним сорнякам, что привело к снижению их доли в агрофитоценозе без удобрений. Азотные удобрения способствовали нарастанию как биомассы культуры, так и сорного компонента. Во влагообеспеченном 2023 г. доля влияния сорного компонента на формирование биомассы яровой пшеницы была невысокой, особенно на фоне азотных удобрений – от 4 до 21 %, без удобрений величина этого показателя достигала от 26 до 36 %.

На фоне с азотными удобрениями установлена сильная зависимость (r = 0,90) между продуктивностью яровой пшеницы и численностью малолетних сорняков в засушливом 2021 г., без их использования корреляция была средней. В переувлажненном 2023 г. на фоне азотных удобрений зависимость продуктивности культуры от ее биомассы снижалась до 6 %, при коэффициенте корреляции r = 0,25, от численности, массы и доли малолетних сорняков – соответственно до 10 % (r = 0,31), 21 % (r = 0,46) и 4 % (r = 0,19).

Выводы. Засоренность яровой пшеницы в севооборотах и при бессменном возделывании в основном определяли метеоусловия. Формирование наземной массы сорных растений усиливалось как в засушливых, так и в избыточно увлажненных условиях. Лучшими предшественниками для формирования биомассы яровой пшеницы были люпин и горох + овес, в среднем различия по годам достигали 1622 г/м². Внесение азотных удобрений увеличивало биомассу яровой пшеницы в среднем на 722 г/м². Рапс и бессменный посев наиболее устойчиво снижающие засоренность. Влажные условия 2023 г. способствовали резкому увеличению численности сорняков на 75 %. В засушливые годы доля влияния численности малолетних сорняков и биомассы культуры на продуктивность яровой пшеницы на удобренном фоне достигала 80…82 %. На фоне удобрений в переувлажненный год корреляционная зависимость продуктивности культуры от изучаемых факторов снижалась на 15…74 %.

ФИНАНСИРОВАНИЕ РАБОТЫ.

Работа выполнена за счет средств бюджета Челябинского научно-исследовательского института сельского хозяйства в рамках Государственного задания Минобрнауки РФ. Никаких дополнительных грантов на проведение или руководство данным конкретным исследованием получено не было.

СОБЛЮДЕНИЕ ЭТИЧЕСКИХ СТАНДАРТОВ.

В работе отсутствуют исследования человека или животных.

КОНФЛИКТ ИНТЕРЕСОВ.

Авторы работы заявляют, что у них нет конфликта интересов.

Об авторах

Л. П. Шаталина

Челябинский научно-исследовательский институт сельского хозяйства

Автор, ответственный за переписку.
Email: chniisx2@mail.ru

кандидат сельскохозяйственных наук

Россия, 456404, Челябинская область, Чебаркульский район, пос. Тимирязевский, ул. Чайковского, 14

Ю. Б. Анисимов

Челябинский научно-исследовательский институт сельского хозяйства

Email: chniisx2@mail.ru

кандидат сельскохозяйственных наук

Россия, 456404, Челябинская область, Чебаркульский район, пос. Тимирязевский, ул. Чайковского, 14

Ю. С. Мошкина

Челябинский научно-исследовательский институт сельского хозяйства

Email: chniisx2@mail.ru
Россия, 456404, Челябинская область, Чебаркульский район, пос. Тимирязевский, ул. Чайковского, 14

П. М. Лопухов

Челябинский научно-исследовательский институт сельского хозяйства

Email: chniisx2@mail.ru

кандидат сельскохозяйственных наук

Россия, 456404, Челябинская область, Чебаркульский район, пос. Тимирязевский, ул. Чайковского, 14

Е. Л. Калюжина

Челябинский научно-исследовательский институт сельского хозяйства

Email: chniisx2@mail.ru
Россия, 456404, Челябинская область, Чебаркульский район, пос. Тимирязевский, ул. Чайковского, 14

Список литературы

Дополнительные файлы