Агроценотические аспекты защиты кукурузы от сорных растений тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 06.01.11, кандидат биологических наук Ладан, Сергей Семенович

• Ладан, Сергей Семенович
• кандидат биологических наук
• 2004

Оглавление диссертации кандидат биологических наук Ладан, Сергей Семенович

Введение. — 4

1. Агроценотическое обоснование целесообразности защитных мероприятий. (Обзор литературы)9

1.1. Современные понятия об агробиогеоценозах, агроэкосистемах и агроценокосорциях.

1.2. Фитосанитарный мониторинг в защите растений. Интегрированная и комплексная система мер контроля за вредными организмами.

1.3. Адаптивное, устойчивое земледелие. Различные подходы к решению проблемы.

1.4. Особенности земледелия Молдовы.

2. Методика и условия проведения исследований.24

2.1. Описание почвы стационарных опытных участков.

2.2. Описание погоды в годы исследований.

2.3. Схемы стационарных полевых опытов.

2.4. Методика исследований и расчетов.

3. Видовой состав сорных растений в посевах кукурузы.32

3.1. Состав структуры фитоценозов: встречаемость и обилие видов.

3.2. Взаимоотношения автотрофов в агрофитоценозах.

3.3. Зависимость урожая зерна кукурузы от начала и длительности конкуренции с сорняками.

3.4. Уровни засоренности и вредоносности сорняков.

4. Основные вредители и патогены в посевах кукурузы, их вредоносность и Щ взаимоотношения с сегетальным компонентом фитоценоза.105

4.1. Вредоносность южного серого долгоносика

4.2. Вредоносность стеблевого кукурузного мотылька.

4.3. Биоэкологические особенности и вредоносность пузырчатой головни.

4.4. Агроценотические изменения, связанные с длительностью бессменных посевов. it 4.5. Специфика влияния сегетального компонента фитоценоза на вредоносность консументов и продуктивность посева.

5. Продуктивность агроценоза в целом, при различной степени интенсификации возделывания посевов кукурузы.138

5.1. Урожай культур в севооборотах разного состава и кукурузы в бессменных посева.

5.2. Для культур от общего сбора продукции в севообороте, в

4 зависимости от показателя, взятого за основу.

5.3. Сравнительная эффективность химического контроля засоренности и интенсивного механизированного ухода в посевах бессменной кукурузы.

5.4. Окупаемость гербицидов в севообороте и в бессменных посевах кукурузы.

5.5. Корреляционные зависимости между урожаем зерна кукурузы, засоренностью посевов и условиями погоды.

5.6. Экотоксикологическая оценка применяемой технологии в посевах кукурузы.

5.7. Экономическая эффективность применения гербицидов в посевах кукурузы.

Выводы.189

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Агроценотические аспекты защиты кукурузы от сорных растений»

На переломном этапе от зональной системы земледелия к устойчивому экологическому земледелию, анализ достижений и негативных последствий даст возможность избежать хотя бы часть ошибок, закономерно возникающих при такой коренной ломке.

Интенсивная механизация, мелиорация и химизация земледелия в совокупности с волюнтаризмом и гигантоманией привела ко многим негативным последствиям. Противоположная крайность - "альтернативное" земледелие при полном отказе от минеральных удобрений и пестицидов. Анализ деятельности хозяйств с "альтернативным" земледелием показывает, что они вынуждены покупать корма для развития животноводства, чтобы иметь необходимые количества органических удобрений, или покупать органические удобрения! Использование в хозяйстве всех отходов может привести к большей интоксикации, чем разумное применение минеральных удобрений и пестицидов (В.Г. Минеев, 1984, 1993).

Урожай, пораженный болезнями, содержит микотоксины, а они представляют для здоровья большую опасность, чем фунгициды, используемые для борьбы с грибными болезнями. Например, зерно пшеницы, пораженное вертицилезом колоса не пригодно ни для пищевых, ни для кормовых целей (В.А. Захаренко, А.В. Захаренко, 1994).

Очень остра в мире проблема биологического азота. В США эту проблему решили, внедрив в кукурузном поясе сою. Чередование кукуруза -соя дает возможность при использовании удобрений под сою с преобладанием фосфора и калия над азотом и эффективных избирательных гербицидов (так как соя не конкурентоспособна к засорению), получать высокие и устойчивые урожаи высокого качества и при минимальных затратах труда на их выращивание. Так, по данным В.А. Захаренко, А.В. Захаренко (1994) 96% площадей, занимаемых кукурузой и 97% площадей, засеянных соей в США, обрабатывается гербицидами.

Возврат к традиционному земледелию, основанному на широком применении ручного труда, не может обеспечить достаточное количество товарного продукта, удорожает продукцию и, главное, возвращает население к такому образу жизни, при котором невозможно совмещение труда с учебой, занятием художественными ремеслами, творчеством.

Другая крайность - сроки перехода к "альтернативному" земледелию, необоснованная поспешность внедрения технологий, полностью исключающих использование минеральных удобрений и пестицидов. В обзоре, сделанном В.А. Захаренко и В.А. Захаренко сказано, что в развитых капиталистических странах приняты государственные программы по развитию "альтернативного " земледелия, рассчитанные на длительный срок и при поддержке государства. В 1988 г. в Дании осуществлена программа сокращений использования пестицидов в сельском хозяйстве на 50% к 1997 г. В Голландии имеется аналогичная программа снижения объемов использования пестицидов на 50% в течение 10 лет. Прорабатывается концепция сокращения объемов применения пестицидов в США на 35-50%.

Обычно в государственных программах предусматривается экономический механизм регулирования процессов перехода к "альтернативному" земледелию, в частности, стимулирование фермеров за консервацию земель, за сокращение средств химизации, возмещение экономического ущерба, связанного с переходом к менее интенсивному, но более экологичному земледелию.

Однако, к настоящему времени земледелие без применения минеральных удобрений и пестицидов в западных странах не выходит за пределы 1% (В.И. Кирюшин, 1996)

Молдова не из научных концепций, а в силу прерванных экономических связей лишилась возможности в полной мере применять достижения науки и техники. Не поступают удобрения и пестициды, стоимость последних возросла многократно, не поступает новая техника, которая дает возможность совершать несколько технологических операций за один проход по полю и применять пестициды последнего поколения. Так, гербицид глин против двудольных сорняков применяется в развитых странах в дозах 3-20 грамм/га, что на 2-3 порядка меньше прежних норм расхода, но для его точного внесения необходима специальная техника.

В таком же положении находятся и другие страны СНГ. Из обзора В.А. Захаренко (1997) известно, что в России разукрупнение хозяйств, спад промышленного производства и обеспечение сельских товаропроизводителей материально-техническими ресурсами вызвали существенный рост необрабатываемых бросовых земель. К 1997 году это составило 27 млн. га сельскохозяйственных угодий и 9,5 млн. га пашни, превращающихся в резервации сорных растений, вредителей и возбудителей сорных болезней. Суммарные потери от вредных организмов по В.А. Захаренко возросли в России с 76,6 млн. т. зерновых единиц в 1986-1990 гг до 106,1 млн. т. зерновых единиц в 1991-1995 гг.

В порядке увеличения опасности в России вредные организмы располагаются в последовательности: сорные растения > болезни > вредители.

Кукуруза как объект исследований выбрана оттого, что является одной из главных зерновых культур Молдовы и возделывается как пропашная, следовательно, в ее посевах в большей степени, чем в посевах пшеницы можно было проверить рабочие гипотезы. Сорняки занимают главенствующее место среди вредных организмов. Следовательно, кукуруза и сорняки вот те два главных объекта исследования, составляющие основу данной работы.

Нами проведены исследования с 1989 по 2003 годы. В диссертацию включены данные с 1989 года. Они охватывают часть периода чрезмерной интенсификации и механизации и часть переходного периода от одного типа хозяйствования к другому. Длительный срок учетов и наблюдений дает возможность сделать некоторые выводы.

1. Переход к экологическому (ландшафтному, устойчивому) земледелию должен быть постепенным.

2. Фитосанитарное состояния полей зависит в очень большой степени от соблюдения научно-обоснованных регламентов применения удобрений, пестицидов, средств механизации и набора сортов и гибридов, наиболее приспособленных к конкретным условиям.

3. Длительное применение гербицидов на одном и том же участке вызывает "гербицидоутомление" почвы. (Н.Г. Николаева, Г.Г. Букур, 1980). Для уточнения самого понятия и разработки способов преодоления этого ф негативного явления необходим системный подход, интегрированный метод фитосанитарной диагностики как основы комплексной оптимизации агрофона.

4. Урожайность кукурузы на 71% детерминируется массой сорных растений. Наиболее сильное отрицательное влияние оказывает просо волосовидное и щирица запрокинутая. Всходы щирицы (при большой плотности) вредоноснее проса, а негативное действие взрослых растений сильнее у проса волосовидного. По степени вредоносности, виды сорняков наиболее часто встречаются в большом обилии, можно расположить в следующем убывающем порядке: просо волосовидное, ежовник обыкновенный, щирица запрокинутая, щетинник сизый, марь белая.

5. Критический период вредоносности сорняков в посевах кукурузы это интервал между десятью днями после появления всходов кукурузы до 40 дней, то есть в течение месяца. Если сорняки в этот период не удалены, то потери урожая очень велики. Для того, чтобы получить и высокий урожай зерна кукурузы и снизить потенциальную засоренность почвы семенами ф сорняков и вегетативными зачатками многолетников, а также для того, чтобы почва получила максимальное количество органики, запахиваемой в почву при обработке, срок содержания посевов в чистоте необходимо продлить до 60 дней с момента появления всходов кукурузы.

6. Порог вредоносности - понятие сугубо конкретное, так как зависит от сочетания многих факторов: соотношение видов в агрофитоценозе, ф степень засоренности, условия года, биологические особенности возделываемого гибрида кукурузы, главным образом его способность к быстрому первоначальному росту и малая восприимчивость к угнетающему действию выделений всходов сорных растений. При сильном засорении и смешанном типе засоренности (а именно такой встречается чаще всего) наличие сорняков первые 30 дней после всходов кукурузы снижает урожай зерна на 40%, а при средней степени Ш засоренности на 12,5%. Дальнейшее присутствие сорняков может снизить урожай зерна кукурузы при сильной степени засоренности на 85,5% , при средней на 70,6%.

7. Степень чистоты посева от сорняков влияет на фитосанитарное состояние поля. В чистом посеве меньше вредителей и возбудителей болезней.

8. Против "гербицидоутомления" почвы эффективно внесение больших доз навоза и посев промежуточных культур, используемых на зеленое удобрение.

9. Вспашка влияет благоприятнее, чем обработка плоскорезом на • фитосанитарное состояние полей.

Ю.Севооборот - непременное условие экологически менее вредной интенсивной технологии.

Заключение диссертации по теме «Защита растений», Ладан, Сергей Семенович

Выводы

1. В посевах кукурузы встречаются 70 видов сорных растений, формирующих ярово-корнеотпрысковый тип засоренности. В разных зонах Молдовы, встречающиеся виды относятся к разным классам постоянства. Система мер борьбы с сорняками должна быть направлена на регулирование численности и массы сорняков в посевах, прежде всего тех, которые относятся к III, IV,V классам постоянства (встречаемость соответственно 41-60, 61-80 и 81-100%). К этим классам в Северной зоне Молдовы относятся 20 видов, Центральной - 11 и в Южной — 17. Однако лишь восемь видов можно считать присутствующими повсеместно.

2. Вредоспособность сорняков не только колеблется в зависимости от погодных условий, но и зависит от флористического окружения, снижаясь в многовидовом агрофитоценозе. Мелкие сорняки выживают в агрофитоценозе благодаря выраженному отрицательному аллелопатическому воздействию, например, очный цвет голубой. Смешанный тип засоренности вредоноснее, чем злаковый или двудольный по отдельности. Однако, конкурентное значение каждого единичного растения у двудольных видов выше, чем у однодольных. Влияние совокупности всех экземпляров одного вида сорного растения на урожай культуры в агрофитоценозе наиболее сильно у злаковых однолетников. Например, просо волосовидное снижает массу кукурузы в большей степени, чем щирица запрокинутая. Вредоносность последней возрастает, если ее всходы опережают всходы кукурузы. Установлен синергизм вредоносного действия комбинации просо волосовидное + щирица запрокинутая.

3. Критическим периодом вредоносности сорняков является интервал в один месяц, начиная с десятого дня после появления всходов кукурузы, и кончая 40-м днем. Однако из за сильной конкуренции между кукурузой и сорняками этот срок может продлиться до 60 дней от появления всходов кукурузы. В последнем случае получается не только более высокий урожай зерна кукурузы, но и улучшается качество зерна, образуется на много большая суммарная фитомасса (почва обогащается органикой), до минимума снижается опасность увеличения запасов в почве семян сорняков и вегетативных зачатков многолетников.

4. Критерием оценки физиологического состояния кукурузы на любом этапе онтогенеза и ее способности конкурировать с сорняками служит общее содержание хлорофилла на одно растение. Между массой кукурузы и этим показателем имеется тесная положительная корреляция. Тенденция к снижению содержания хлорофилла служит сигнальным экспресс методом при принятии решения о методах управления агроценозом.

5. Недостаточный контроль плотности популяций сорняков приводит к увеличению повреждения кукурузы вредителями и болезнями, среди которых в Молдове наибольшее значение имеют серый южный долгоносик, стеблевой кукурузный мотылек и пузырчатая головня. В бессменных посевах кукурузы увеличивается количество перезимовавших особей долгоносика, их величина, плодовитость и продолжительность жизни.

6. Для кукурузного стеблевого мотылька установлена отрицательная корреляция между длиной ходов внутри стебля кукурузы и величиной урожая: г= - 0,89; меньшей величины корреляция между урожаем и количеством гусениц к уборке: г=-0,72, между количеством яиц на одно растение г=-0,56, еще меньше между количеством кладок на 100 растений и величиной уровня г=-0,46.

7. Вред, причиняемый пузырчатой головней, зависит от времени заражения растений, что влияет на место образования галлов и на их размер. Наиболее вредоносны крупные вздутия на стебле выше початка и на початке (потери урожая, на 50-80 %), стеблезамещающие вздутия и полное повреждение початков (потери урожая на 90-100%). Повреждения пузырчатой головней наибольшие в краткосрочном бессменном посеве (3-5 лет) и меньше в севообороте и в длительной монокультуре.

8. В очень благоприятные для кукурузы годы, разница в величине урожая между посевами разной длительности бессменности невелика. В длительных бессменных посевах кукурузы изменяется состав наиболее часто встречающихся вредных организмов: (увеличивается количество проволочников и ложнопро-волочников, повышается развитие фузариоза початков). В очень длительных бессменных посевах кукурузы значительно уменьшается разнообразие компонентов фитоценозов. С точки зрения фитоиндикации можно говорить о ксерофитизации сегетального компонента, свойственного более зоне сухих степей или полупустынь. Количество видов сорняков в севообороте - 56, в бессменных посевах - 9. Сравнение бессменных посевов длительностью 17-21 год и 44-48 лет свидетельствует об изменении видового состава и возрастании количества видов корнеотпрысковых сорняков с 2-х до 5-ти.

9. Сильная засоренность посевов кукурузы влияет на весь севооборот, снижая плодородие почвы, усиливая конкуренцию между сорными и культурными растениями и резко снижая хозяйственно ценную фитомассу агрофитоценоза. Кроме того, засоренность кукурузы отрицательно отражается на урожае всех культур севооборота особенно тех, которые не способны конкурировать с сорняками в последующих звеньях севооборота.

10. Использование фотосинтетически активной радиации изменяется в связи с технологией выращивания кукурузы. Интеграция гербицидов севооборота и вспашки на фоне удобрения навозом повышает КПД ФАР в 2,72 раза. Подбор соответствующих сортов и гибридов кукурузы, пригодных для возделывания по интенсивной технологии, дает самый высокий сбор продукции при наименьшем загрязнении почвы остатками гербицидов. Окупаемость гербицидов в севообороте намного выше, чем в бессменном посеве кукурузы из-за более низкой общей урожайности в последнем случае.

Список литературы диссертационного исследования кандидат биологических наук Ладан, Сергей Семенович, 2004 год

1. Андреева Е.И. Кондратьев Ю.А. О фунгицдном действии пестицидов и регуляторов роста растений // Химия в сельском хозяйстве. - 1982, №6, с. 29-31.

2. Белюченко И.С. Экология в терминах и понятиях. Краснодар, 2000, 495 с.

3. Бондарева В.Ю. Возделывание кукурузы на зерно в насыщенных севооборотах и бессменных посевах. Обзор МС Агроинформ. - М., 1986.-50 с.

4. Боровская М.Ф. Бактериальные болезни кукурузы в Молдавии // Селекционно-генетические исследования кукурузы и сорго в Молдавии. Кишинев, 1989. - С.89-102.

5. Боровская М.Ф., Матичук В.Г. Новые или редко встречаемые пятнистости листьев кукурузы грибной этиологии // Технология возделывания и урожай кукурузы и сорго. — Кишинев, 1989. С. 100119.

6. Боровская М.Ф., Матичук В.Г. Болезни кукурузы. Кишинев: Штиинца. - 1990. - 273 с.

7. Боровский М.И., Чалык Т.С., Мику Г.Е. и др. Селекция кукурузы // Кукуруза в Молдавии. Кишинев, 1985. - С.80-101.

8. Бошканян А.И. Влияние минеральных удобрений на урожай кукурузы при бессменном возделывании на карбонатном черноземе // Изменение плодородия почв Молдавии под влиянием сельскохозяйственного использования. Кишинев, 1984. - С.95-101.

9. Буколова Т.Т. К вопросу о механизме действия водорастворимых колинов сорных растений на культурные // Физиолого-биохимические основы взаимодействия растений в фитоценозах, вып. 2. Киев: Наукова думка, 1971-С.66-69.

10. Буколова Т.Т. Структурно-физиологическое действие активных веществ остатков культурных и сорнвх растений: Автореф. дисс. канд. биол. наук. Киев, 1973. - 24 с.

11. Бур дин К.С. Основы биологического мониторинга. М.: Изд-во МГУ, 1985.

12. Вайнерт Э., Вальтер Р., Ветцель Г. и др. Бионидикация загрязнений надземных экосистем. М., 1988. - 350 с.

13. Ванькович Г.Н. Кукуруза и пшеница озимая в севооборотах Молдавии // Плодородие и обработка почвы в севооборотах. Межвузовский сборник научных статей. Кишинев, 1980. - С.5-9.16