Глава 7 Аллелопатические взаимодействия культурных и сорных растений в модельных опытах

Важная роль в регулировании конкурентных отношений сорняков и культур в посевах принадлежит биохимическому взаимодействию, или аллелопатии. Аллелопатия, по мнению А.М. Гродзинского (1973) – это круговорот физиологически активных веществ – колинов. Наиболее общей реакцией на действие физиологически активных веществ, в том числе и колинов, по мнению Т.П. Буколовой (1971) является изменение скорости роста. Уже на этапе прорастания семян происходит аллелопатическое взаимодействие сорняков и культурных растений и может определяться видовой состав будущей сорной популяции (Саламатова, Зауралов, 1991).

При изучении аллелопатического влияния вытяжек сорных растений на прорастание семян зерновых культур нами установлено, что максимальным ингибирующим действием обладали вытяжки из Chenopodium album L. и Thlaspi arvense L. Наименьшее аллелопатическое влияние вытяжки из надземной части на прорастание семян всех зерновых культур нами отмечено у Stellaria media (L.) Vill. – интенсивность прорастания семян варьировала от 64,7 до 80 %.

Изучение аллелопатического влияния вытяжек сорных растений на длину зародышевого корешка проростков зерновых культур выявило, что большинство вытяжек существенно снижали этот показатель. Максимальное снижение длины зародышевого корешка отмечено при действии вытяжки Thlaspi arvensis от 31,2 % (у яровой пшеницы) до 50,0 % (у озимой ржи).

Вместе с тем наблюдалось и такое явление, как стимулирование роста длины зародышевого корешка у зерновых культур под влиянием вытяжек из Convolvulus arvensis L., Echinochloa crusgalli (L.) Beauv., Chenopodium album L. (у озимой ржи), Amarantus retroflexus L. (у яровой пшеницы, озимой ржи и ярового ячменя).

При изучении аллелопатического влияния вытяжек сорных растений на длину колеоптиле проростков зерновых культур нами установлено, что большинство вытяжек также существенно снижали этот показатель. Максимальное снижение длины колеоптиле нами отмечено при действии вытяжки Thlaspi arvense L. от 33,3 % (у яровой пшеницы) до 60,0 % (у овса посевного).

Вытяжки некоторых сорных растений также стимулировали рост колеоптиле зерновых культур. В частности, это явление нами отмечено при воздействии вытяжки Convolvulus arvensis L. на яровую пшеницу (106,7 %) и овес посевной (110 %), Echinochloa crusgalli (L.) Beauv. и Chenopodium album L. на озимую рожь (127,3 и 136,4 % соответственно), Amaranthus retroflexus L. на яровую пшеницу и озимую рожь (106,7 и 109,1 % соответственно).

Наибольшему ингибирующему действию независимо от вытяжек сорных растений подвержены овес посевной и яровая пшеница, а наименьшему – озимая рожь.

Нами также изучено аллелопатическое влияние вытяжек 5 видов сорных растений на прорастание семян 4 среднеранних и 6 среднеспелых сортов яровой пшеницы.

В группе среднеранних сортов яровой пшеницы наибольшую аллелопатическую толерантность к действию вытяжек сорных растений показал сорт СКЭНТ 2, а в группе среднеспелых - Авиада.

1. В агрофитоценозах зерновых культур в северной и южной лесостепи и степной почвенно-климатической зоне встречалось 54 вида сорных растений, принадлежащих к 46 родам и 24 семействам. Максимальным видовым разнообразием сегетальной флоры характеризовалась северная лесостепная подзона (35 видов, 29 родов, 16 семейств).

Выявлена тенденция снижения разнообразия сегетальных видов в направлении от северной лесостепи (Тюменская область) к степной зоне (Северный Казахстан). В видовом разнообразии сегетальной флоры независимо от почвенно-климатической зоны выделено 5 ведущих семейств: Asteraceae (10 видов), Brassicaceae (7 видов), Caryophyllaceae (4 вида), Poaceae (4 вида), Poligonaceae (4 вида).

2. Наибольшим видовым разнообразием независимо от почвенно-климатической зоны характеризовались агрофитоценозы яровой пшеницы (52 вида, 45 родов, 23 семейства). Максимальным сходством видового состава сорных растений обладали агрофитоценозы ярового ячменя северной и южной лесостепи (53,3 %), а также агрофитоценозы яровой пшеницы южной лесостепи и степной зоны (44,4 %).

Максимальным сходством видового состава в пределах одной почвенно-климатической зоны характеризовались агрофитоценозы яровой пшеницы и ярового ячменя в южной лесостепи (К = 85,7 %) и степной зоне (К=87,5 %). Полученные данные свидетельствуют о большем влиянии почвенно-климатических условий на видовой состав сорных растений агрофитоценозов зерновых культур, нежели влиянии самой культуры.

3. Во всех трех почвенно-климатических зонах отмечено преобладание евразийской географической группы сорных растений в агрофитоценозах яровой пшеницы и ярового ячменя и возрастание доли космополитных видов в направлении от северной лесостепи (Тюменская область) к степной зоне (Северный Казахстан). В агрофитоценозах овса посевного и озимой ржи выявлено преобладание космополитной группы сорных растений.

4. Жизненные формы сорных растений были представлены следующими группами: геофиты (25,9 % видов), гемикриптофиты (27,7 % видов) и терофиты (46,3 % видов). Отмечена тенденция снижения численности гемикриптофитов и увеличения геофитов в направлении от северной лесостепи к степной зоне независимо от изучаемых агрофитоценозов.

По отношению к увлажнению сорные растения отнесены к 5 экологическим группам: мезогигрофиты (7,3 %), мезофиты (69,0 %), ксеромезофиты (9,1 %), мезоксерофиты (12,7 %) и ксерофиты (1,8 %). Пропорции между экологическими группами сорно-полевой флоры имеют зональный характер независимо от культуры. В направлении от северной лесостепи к степной зоне увеличиваются доли ксеромезофитов и мезоксерофитов и уменьшаются – мезофитов и гигромезофитов.

Все изученные сорные растения отнесены к 3 биологическим группам: однолетние яровые, многолетние и малолетние зимующие. Независимо от почвенно-климатической зоны в зерновых агрофитоценозах по численности преобладали однолетние яровые сорные растения. Отмечена тенденция увеличения доли многолетних видов и уменьшения зимующих видов в направлении от северной лесостепи к степной зоне.

5. Зерновые культуры по усилению конкурентоспособности, исходя из анализа видового состава и средней численности сорных растений, независимо от почвенно-климатической зоны располагаются в следующем порядке: яровая пшеница, ячмень, овес посевной, озимая рожь.

Максимальная биомасса сорных растений всех биологических групп независимо от изученных зерновых культур формируется в северной лесостепи. Решающим фактором уровня засоренности в этой подзоне является теплообеспеченность, а в условиях южной лесостепи и степной зон – уровень увлажнения.

Изучение морфофизиологических параметров зерновых культур (высота растений, площадь листьев и фотосинтетический потенциал) в связи с засорением посевов выявило тенденцию их снижения в засоренном агрофитоценозе по сравнению с чистым независимо от почвенно-климатической зоны и изучаемой культуры. Наибольшей конкурентоспособностью в отношении снижения морфофизиологических параметров в северной лесостепи харатеризовался яровой ячмень, в южной лесостепи – озимая рожь, а в степной зоне – овес посевной.

6. Максимальным видовым разнообразием сорных растений, а также их численностью и биомассой характеризовались агрофитоценозы среднеспелых сортов яровой пшеницы. Исходя из показателя доли сорного компонента в общей биомассе агрофитоценоза, максимальной конкурентоспособностью в условиях засорения в группе среднеранних сортов характеризовался сорт СКЭНТ 2, а в группе среднеспелых – Авиада.

В среднем за годы исследований наибольшей конкурентоспособностью:

- в отношении высоты растений в группе среднеранних сортов яровой пшеницы выделился сорт Тюменская ранняя, в группе среднеспелых – СКЭНТ 3;

- в отношении площади листьев и фотосинтетического потенциала в группе среднеранних сортов выделился сорт Тулунская 12, а в группе среднеспелых - СКЭНТ 3.

7. Исходя из урожайности зерновых культур и величины ее снижения в условиях засорения зерновые культуры по возрастанию конкурентоспособности можно расположить в следующем порядке:

- в северной лесостепи: яровая пшеница, яровой ячмень;

- в южной лесостепи: яровая пшеница, овес посевной, яровой ячмень, озимая рожь;

- в степной зоне: яровая пшеница, яровой ячмень, овес посевной.

Минимальным снижением урожайности в условиях засорения характеризовались в группе среднеранних сортов СКЭНТ 2, а в группе среднеспелых – Авиада, что указывает на их высокую конкурентоспособность в отношении данного параметра.

В условиях северной лесостепи расчет экологической стабильности урожайности среднеранних и среднеспелых сортов яровой пшеницы не выявил существенных различий величины данного параметра в зависимости от типа засорения агрофитоценоза.

8. Расчет коэффициентов корреляции показал, что на урожайность сортов яровой пшеницы независимо от группы спелости отрицательно влияет в условиях засорения в большей степени биомасса сорных растений, а не их численность.

Независимо от почвенно-климатической зоны и изучаемых зерновых культур отмечена тенденция снижения тесноты связи между урожайностью и элементами ее структуры в засоренном посеве в сравнении с чистым.

Наиболее сильная корреляционная зависимость урожайности с элементами ее структуры как в чистом, так и в засоренном посеве выявлена:

- в северной лесостепи с массой 1000 зерен (кроме ярового ячменя в засоренном посеве);

- в южной лесостепи с числом продуктивных стеблей (кроме овса посевного);

- в степной зоне с числом зерен в колосе (метелке).

9. Из трех изученных параметров (прорастание семян, длина зародышевого корешка и колеоптиле) наибольшему ингибирующему влиянию вытяжек сорных растений независимо от изученных зерновых культур подвержено прорастание семян, а наименьшему - рост зародышевого корешка.

Независимо от групп спелости сортов яровой пшеницы, максимальным ингибирующим действием на прорастание и развитие проростков их семян оказали вытяжки из Chenopodium album и Sonhus arvensis, а в меньшей степени – вытяжки из Convolvulus arvensis.

1. В связи с высокой конкурентоспособностью ярового ячменя (северная лесостепь), озимой ржи (южная лесостепь), овса посевного (степная зона) предлагается снизить использование химических средств защиты при незначительном превышении порога вредоносности сорных растений.

2. Исходя из высокой экологической стабильности и конкурентоспособности сортов яровой пшеницы СКЭНТ 2 и Авиада в северной лесостепи предлагается их размещение в производственных посевах с более высоким уровнем засорения. Это будет способствовать формированию стабильной урожайности в условиях среды с разнообразным характером варьирования абиотических и биотических факторов.
Список основных работ, опубликованных по теме диссертации

1.Турсумбекова, Г.Ш. Взаимодействие генотип – среда и параметры экологической пластичности сортов / В.А. Сапега, Г.Ш. Турсумбекова // Зерновые культуры, 1999. - №1. – С. 25-31.

2.Турсумбекова, Г.Ш., Параметры экологической пластичности элементов структуры урожайности районированных сортов мягкой яровой пшеницы и их корреляционная связь в условиях Северного Казахстана / В.А. Сапега, Г.Ш. Турсумбекова // Сб. научных трудов научно-практической конференции «Аграрная наука на рубеже веков». Тюмень, 1999. – С. 65 – 66.

3. Турсумбекова, Г.Ш. Уровень засоренности и его влияние на урожайность яровой пшеницы в различных экологических условиях северной лесостепи Зауралья / Г.Ш. Турсумбекова // Сб. научных трудов «Аграрная наука – 2001». - Тюмень, ТГСХА. - 2002.- С. 60-65.

4. Турсумбекова, Г.Ш. Формирование морфофизиологических параметров сортов мягкой яровой пшеницы в различных экологических условиях и их гомеостатичность в связи с сортосменой на севере Казахстана / В.А. Сапега, И.Б. Фахруденова, Г.Ш. Турсумбекова // Сибирский вестник с. - х. науки, 2003. - № 4. – С. 38-45

5. Турсумбекова, Г.Ш. Конкурентоспособность зерновых культур по отношению к сорнякам в Северном Зауралье / Г.Ш. Турсумбекова // Земледелие, 2004. - № 4. – С.48.

6. Турсумбекова, Г.Ш. Конкурентоспособность сортов яровой пшеницы в условиях засорения / Г.Ш. Турсумбекова // Сб. научных трудов, посвященный 45-летию ТГСХА и 60-летию Тюменской области. – Тюмень, 2004. – С. 188-191.

7. Турсумбекова, Г.Ш. Экологическая оценка конкурентоспособности зерновых культур в условиях Северного Зауралья / Г.Ш. Турсумбекова // Научные результаты – агропромышленному производству / Материалы международной научно-практической конференции, посвященной 60-летию образования КГСХА им. Т.С.Мальцева. Курган: Зауралье, 2004. – Т.1. – С.66 – 68.

8. Турсумбекова, Г.Ш. Влияние агрометеорологических условий на сорный компонент в агрофитоценозе яровой пшеницы / Г.Ш. Турсумбекова // Земледелие, 2006. - № 4. – С.39.

9. Турсумбекова, Г.Ш. Влияние засоренности агрофитоценоза на урожайность и элементы ее структуры у сортов яровой пшеницы / Г.Ш. Турсумбекова, В.А. Сапега // Зерновое хозяйство, 2006. - № 6, С. 3-4.

10. Турсумбекова, Г.Ш. Аллелопатические взаимодействия сорных растений и зерновых культур/ Г.Ш. Турсумбекова / «Россия и Казахстан: путь дружбы, диалог культур, интегрирования образования и науки» / Материалы международной научно-практической конференции, посвященной году Пушкина в Казахстане и году Абая в России. Кокшетау, 27 – 28 ноября, 2006 г.- С. 270-271.

11. Турсумбекова, Г.Ш. Изменение параметров засоренности агрофитоценозов зерновых культур в различных экологических условиях / Г.Ш. Турсумбекова //Сибирский вестник с.-х. науки, 2007.- № 2. – С. 24-27.

12. Турсумбекова, Г.Ш. Флористический состав сорных растений в условиях Северного Зауралья/ Г.Ш. Турсумбекова / Материалы международной научно-практической конференции «Проблемы ботаники Южной Сибири и Монголии». Барнаул, 21-23 ноября 2006 г.- Барнаул: АзБука, 2006.- С. 276.

13. Турсумбекова, Г.Ш. Видовой состав сорных растений и его количественная характеристика в агрофитоценозах зерновых культур в условиях Северного Зауралья/ Г.Ш. Турсумбекова / Материалы X международной конференции «Энтузиазм и творчество молодых ученых в развитии фундаментальной и прикладной науки». Троицк, 13-15 ноября 2006 г. Троицк, 2006. – С.310 – 312.

14. Турсумбекова, Г.Ш. Аллелопатическое влияние сорных растений на семена зерновых культур / Г.Ш. Турсумбекова / Материалы международной научно-практической конференции «Валихановские чтения – 12». Кокшетау, 20-22 апреля. Кокшетау, Кокшетауский госуниверситет, 2007.– Т.7. – С.80-81.

15. Турсумбекова, Г.Ш. Аллелопатическое влияние вытяжек сорных растений на проростки сортов яровой пшеницы / Г.Ш. Турсумбекова / «Наука на службе сельского хозяйства» // Сб. научных трудов к международной конференции «Аграрные проблемы Северного Зауралья», Тюмень, 10-13 июля 2007 г. – Тюмень: Вектор Бук, 2007. – С. 69-72.

16. Турсумбекова, Г.Ш. Сегетальная флора агрофитоценозов зерновых культур в условиях Северного Зауралья / Г.Ш. Турсумбекова // Вестник ТГУ, 2007. - № 6. – С. 183-187.

17. Турсумбекова, Г.Ш. Оценка конкурентоспособности сортов яровой пшеницы в условиях засорения / В.А. Сапега, Г.Ш. Турсумбекова // Аграрная наука, 2007. - № 11. – С.10-12.

18. Турсумбекова Г.Ш. Эколого-биологический анализ сегетальной флоры агрофитоценозов зерновых культур в условиях Северного Зауралья и Казахстана / Г.Ш. Турсумбекова / Сб. материалов международной конференции, посвященной 100-летию Сапожниковой Е.В. «Биология: теория, практика, эксперимент». Саранск, 2008. – Кн.2. – С.5-7.

19. Турсумбекова, Г.Ш. Влияние засоренности агрофитоценозов на урожайность зерновых культур и элементы ее структуры в условиях Северного Зауралья и Казахстана / Г.Ш. Турсумбекова // Материалы III Международной научно-практической конференции «Аграрная наука – сельскому хозяйству». – Барнаул: Изд-во АГАУ, 2008. – Кн.2. – С.622-626.

20. Турсумбекова, Г.Ш. Влияние засоренности агрофитоценозов на урожайность зерновых культур и корреляционную зависимость с элементами ее структуры в различных экологических условиях / Г.Ш. Турсумбекова // Сибирский вестник с.-х. науки, 2008. - № 4. – С.24-27.

______________________________________________________

Подписано в печать 24.04.2008 г. Формат 60х84 ¹/₁₆

Бумага офсетная. Усл. печ. л. 2,00. Тираж 100 экз. Изд. № 1093.

Издательство Брянской ГСХА