Влияние сегетальной растительности на показатели фотосинтетической активности и урожайность кукурузы

Очень важным вопросом является конкуренция  кукурузы и сорняков за свет. Потому как, сорняки в начальные фазы развития кукурузы не только затеняют ее, но и увеличивают в составе света длинноволновую часть. При таком освещении нормальное развитие кукурузы невозможно.

Слабая конкуренция кукурузы по отношению к сорнякам проявляется  в значительном увеличении доли элементов  минерального питания и влаги, отчуждаемой сорняками, и в резком снижении эффективности использования этих ресурсов культурой на засоренных фонах. В начальные фазы развития кукурузы остро стоит вопрос о конкуренции кукурузы и сорняков за свет.  При этом уровень вредоносности определяется не только общей биомассой, формируемой сорными растениями, но и их видовым составом, что требует изучения количественной вредоносности сорняков различных биологических групп.

Таким образом, выращивание кукурузы невозможно без эффективной борьбы с сорняками. Из-за позднего смыкания ее рядов сорняки растут как в рядках, так и в междурядьях. С незапамятных времен и до наших дней в посевах кукурузы применяется междурядная обработка.

Обработку междурядий кукурузы для  уничтожения сорняков и рыхления поверхностного слоя почвы следует проводить бритвенными или стрельчатыми лапами. Особенно необходимы такие обработки на малогумусных почвах для разрушения образующейся после ливневых дождей корки.

Рыхление почвы следует проводить  неглубоко для предотвращения потерь влаги и уменьшения опасности повреждения мелкорасположенной корневой системы кукурузы. По этим же причинам надо обязательно оставлять необработанными защитные полосы по обеим сторонам рядка. Поэтому отрицательной стороной применения междурядных обработок является невозможность обработки посевов в защитных зонах.

При массовых посевах кукурузы начал  применяться химический метод. Первоначально  появились почвенные гербициды  против двудольных, позже – против однодольных. Еще позже разработаны  повсходовые и листовые гербициды.

Почвенные гербициды нуждаются  в обязательной заделке. Они создают  блокирующий экран, который препятствует прорастанию сорняков. В засушливые годы могут не проявить своего действия.

Повсходовые гербициды применяются, когда сорняки уже вегетируют. Их преимущество заключается в том, что они меньше зависят от климатических условий и можно точнее рассчитать норму внесения гербицида.

Листовые гербициды применяются  в начальные фазы кукурузы (до появления 5 листа). Они могут использоваться для сплошной обработки или для обработки рядков и защитных зон, совместно с междурядной обработкой.

В наше время без применения гербицидов выращивание кукурузы, как правило, невозможно [16]. На очень бедных и  очень богатых гумусом и на сильно увлажненных почвах вносить гербициды перед посевом не рекомендуется. При довсходовом внесении гербицидов, которое, как правило, можно применять только на почвах с содержанием гумуса менее 3-4 %, действие их в сильной мере зависит от увлажнения почвы. При засухе они не действуют, а при сильных дождях на более легких почвах может проявиться фитотоксичное действие на молодые растения кукурузы.

При послевсходовом применении гербицидов структура почвы, содержание в ней  гумуса, почвенная реакция (pH), увлажненность и т.д. на их действие практически не влияют, за счет чего уменьшается вероятность ослабления действия гербицидов, которое нельзя определить заранее.

Борьбу с сорняками необходимо вести целенаправленно в зависимости  от конкретной степени засоренности посевов кукурузы.

Растения кукурузы в фазах прорастания  и образования первых листьев  могут хорошо развиваться и без  использования гербицидов. Чтобы  снизить опасность загрязнения  окружающей среды излишними химикатами необходимо конкретно знать об опасности  засоренности посевов особенно злостными сорняками. Естественно, необходимо при этом учитывать действие и требования к применению отдельных гербицидов и их комбинаций. При определении сроков использования гербицидов следует учитывать фазы развития семядолей преобладающих и наиболее злостных сорняков, что позволяет использовать самые низкие количества препарата.

В зависимости от конкретных условий  возможна большая вариабельность в  применении гербицидов. Чем больше отклоняются условия их применения от оптимальных, тем больше надо повышать дозы их использования и наоборот.

С учетом экологических и экономических  причин целесообразно сочетать механическую и химическую борьбу с сорняками. В ряде случаев механические меры борьбы при определенных погодных условиях, а также из-за невозможности уничтожения сорняков в рядках, не очень эффективны. Гербициды достаточно дороги, но и они не всегда эффективны и экологически безопасны [16]. В связи с этим оптимальным становится совместное применение гербицидов в сочетании с междурядными обработками.

2 Условия проведения исследований

• 2.1 Почвенно-климатические условия северной лесостепи Зауралья и их влияние на засоренность посевов кукурузы

Особенности природных условий  Зауралья обусловлены ее географическим расположением вдоль восточных склонов Уральского хребта. В административных границах Челябинской области северная лесостепная зона Зауралья представляет собой холмистую равнину, включающую Красноармейский, Аргаяшский, Каслинский, Кунашакский, Сосновский, Уйский и Чебаркульский районы [26, 27].

Почвенный покров территории северной лесостепи Челябинской области  определяется развитием дернового, солончаково-солонцового и подзолистого процессов почвообразования, поэтому  для этой зоны характерно разнообразие почв. На всей территории преобладают черноземы выщелоченные, на них приходится 17,4 % общей площади, 45,5 % пахотных земель и 34,6 % сельскохозяйственных угодий. Значительная доля почвенного покрова приходится на серые лесные осолоделые почвы (соответственно 13,6; 15,3 и 13,0 %), меньшее распространение имеют черноземы обыкновенные (2,4; 5,9 и 4,6 %). На долю солонцов, сосредоточенных преимущественно в Красноармейском и Кунашакском районах, в почвенном покрове приходится 11,5 % от площади всех сельскохозяйственных угодий [28].

Таким образом, почвенный покров северной лесостепной зоны представлен преимущественно почвами, обладающими высоким естественным плодородием и обеспечивающими достаточно благоприятный фон для роста и развития кукурузы.

Климат Зауралья характеризуется  как континентальный, с суровой малоснежной зимой и коротким засушливым летом. Сумма осадков в регионе вследствие близости Уральского хребта закономерно снижается с северо-запада к юго-востоку. В северной лесостепи условия влагообеспеченности в целом благоприятны для возделывания кукурузы [27]. Запасы влаги в метровом слое почвы к моменту посева составляют более 170 мм. За период активной вегетации растений выпадает 200-250 мм осадков, наибольшее количество их приходится на июль. В мае – июне периодически (с вероятностью около 25 %) наблюдается интенсивная атмосферная засуха. Вероятность засушливых явлений слабой и средней интенсивности в этот период близка к 100 %. Вместе с тем по отношению к кукурузе климат Зауралья имеет ту положительную особенность, что максимум осадков, выпадающий во второй половине вегетации, совпадает с максимальным водопотреблением культуры.

Климат зоны характеризуется умеренно теплым периодом вегетации. Гидротермический коэффициент по Г.Т. Селянинову в весенне-летний период составляет 1,1-1,4 [7]. Разрушение снежного покрова происходит в начале апреля, к концу второй декады снег полностью сходит на всей территории зоны. К концу апреля почва оттаивает на глубину 30 см, а в середине мая – полностью. В переходные сезоны наблюдается резкое изменение температуры от месяца к месяцу, а также в течение суток. Особенно характерно это для весны. В мае возможны возвраты холодов. Наряду с утренними заморозками нередка дневная жара [7]. Период без заморозков в северной лесостепи составляет 110-120 дней.

Самый теплый месяц – июль. Средняя  температура его составляет 17,6-18,3 °С. Абсолютный максимум температуры колеблется от +38 до +41, но чаще всего максимальные дневные температуры составляют +28 - +33 °С [7]. В отдельные годы наиболее теплым бывает не июль, а июнь или август.

Сумма положительных температур воздуха  выше 0 °С колеблется в пределах 2260-2350 градусов, выше 5 °С  – 2170-2270 градусов. Для растений кукурузы период активной вегетации определяется установлением средних суточных температур воздуха выше 10 °С и в северной лесостепи составляет 120-130 дней – с конца первой декады мая до середины сентября. Сумма активных температур в это время не превышает 1900-2000 градусов [7], в то время как для получения зеленой массы с початками молочно-восковой спелости и зерна раннеспелых гибридов кукурузы необходимо 2200-2250 [29, 30]. Дополнительные сложности для возделывания кукурузы создают резкие колебания теплообеспеченности, характерные для континентального климата северной лесостепи. Так, абсолютные значения суммы температур выше 10 °С в период с мая по август колеблются от 1685 до 2203 градусов с амплитудой более 500 градусов.

Продолжительность периода с температурой выше 15 °С, наиболее благоприятного для выращивания теплолюбивых культур, не превышает 60-80 дней и длится в среднем с середины первой декады июня до начала третьей декады августа. Сумма температур за этот период варьирует от 1200 до 1350 градусов и в отдельные годы зависит от погодных условий весны и осени.

Особенности динамики прогревания  почвы и воздуха имеют важное значение в формировании фитосанитарной обстановки, в частности – общего уровня засоренности посевов и видового состава сорняков. Высокая влажность и медленное прогревание верхнего слоя почвы приводят к задержке прорастания поздних яровых видов и обусловливают их появление после всходов культуры.

В результате основная масса сорняков в посевах кукурузы в условиях зоны представлена поздними яровыми, среди которых около 60 % приходится на долю злаковых, преимущественно просовидных сорняков [14]. Так, семена ежовника куриного, приуроченного в основном к северной лесостепи, начинают прорастать при температуре 10-12 °С; еще более теплолюбиво просо волосовидное, занимающее аналогичную нишу в южной лесостепной зоне и характеризующееся минимальной температурой прорастания 12-14 °С [].

В отличие от традиционных зон кукурузосеяния, где поздние яровые сорняки эффективно подавляются в системе предпосевной обработки почвы [30, 31], на фоне короткого переходного периода роль этого приема снижается, особенно при смещении посева на более ранние сроки. По данным М.А. Глухих [24], в Зауралье виды этой группы появляются в посевах зерновых после кущения и наносят вред лишь в отдельные годы. Но для кукурузы, с ее слабой конкурентной способностью в ювенильном возрасте, просовидные сорняки стали специализированной группой с высокой вредоносностью, борьба с которыми при ранних сроках посева почти целиком переносится на послепосевной период.

• 2.2 Погодные условия в период проведения исследований

 

Погодные условия трех лет исследований отличались разнообразием, характерным  для континентального климата Зауралья (таблица 2.1). В 2009-2011 годах сумма активных температур в период вегетации превышала средние многолетние показатели. Наиболее жарким был 2010 год, когда ресурсы тепла превышали средние многолетние на 16 %.

2009 год отличала умеренная, 2010 год  – острая засуха. Сумма осадков в период вегетации 2009-2010 годов оказалась ниже средних многолетних значений соответственно на 108 и 161 мм. 2011 год характеризует избыточная увлажненность на сравнительно теплом фоне: общее количество выпавших осадков превышало норму в 1,4 раза.

Таблица 2.1 – Сумма активных температур и осадков периода вегетации 
(по данным Бродокалмакской метеостанции, 2009-2011 гг.)

Таким образом, разнообразие погодных условий в период проведения исследований  позволило достаточно объективно оценить  влияние засоренности посевов кукурузы на фотосинтетическую активность культуры.

3 Методика и технология 
проведения исследований

• 3.1 Схема опыта

 

Для выполнения оценки фотосинтетической  активности в 2009-2011 годах на опытном  поле Института агроэкологии проведены  полевые исследования по изучению влияния химических и механических приемов контроля засоренности ультрараннего гибрида кукурузы Омка 130 на площадь листовой поверхности и содержание хлорофилла в листьях. Опыт включает 8 вариантов, отражающих взаимодействие почвенного, листовых гербицидов и междурядных обработок.

1. Контроль

2. Диален, 0,5 л/га (фон)

3. Ф + междурядная обработка (МО)

4. Ф + МО + окучивание

5. Ф + дуал голд (1,6 л/га)

6. Ф + дуал голд + МО

7. Ф + дублон голд (70 г/га) + МО

8. Ф + дублон голд + дуал голд + МО

Повторность опыта трехкратная, размещение вариантов рендомизированное. Общая  площадь делянки – 28 м², учетная площадь делянки – 14 м².

• 3.2 Методика проведения исследований

 

Содержание хлорофилла определяли в третьем сверху незатененном листе, ориентированном своей пластинкой к направлению солнечных лучей. Пробы отбирались из середины листа один раз в неделю, начиная с фазы 3 листа (переход на автотрофный режим питания) и до наступления восковой спелости. Отбор проводили только в солнечные ясные дни при отсутствии осадков в период с 10 до 12 часов утра, так как интенсивность фотосинтеза существенно варьирует в зависимости от времени суток и освещенности [32]. Аналогичный подход был использован З. Г. Дудко [33] при изучении фотосинтеза кукурузы в Белоруссии и Л. Е. Строгоновой [32] в условиях Подмосковья. Площадь листьев определяли методом высечек. Общее содержание хлорофилла определялось фотометрически методом градуировочного графика, построенного с использованием реактива Гетри. Для экстракции использовали 80%-ный раствор ацетона. В ходе исследований было выявлено, что варьирование концентрации ацетона не оказывает существенного влияния на полученные результаты.

Навеску листьев массой 0,1 г помещали в фарфоровую ступку, добавляли на кончике шпателя сухой карбонат кальция и растирали с 2-3 мл 80%-ного ацетона, затем добавляли 10 мл раствора ацетона и продолжали растирать в течение 5 минут. Полученную вытяжку фильтровали в мерную колбу на 25 мл. Экстракцию проводили повторно с порцией чистого растворителя, добиваясь полного обесцвечивания тканей листа. Объем вытяжки доводили до метки. Фотометрирование вытяжки проводили при 670 нм, раствор сравнения чистый 80%-ный раствор ацетона, в кюветах длиной 1 см. Анализ проводили при комнатной температуре на рассеянном свету, не допуская попадания прямых солнечных лучей на вытяжку, так как фотоокисление хлорофилла приводит к искажению результатов анализа.