Прогноз вредоносности видов щетинника в агрофитоценозах с яровым ячменем
Одной из проблем современного земледелия является разработка эффективных (в том числе с экономической точки зрения) агротехнологий по регулированию численности сорняков в посевах сельскохозяйственных культур. Потери от сорняков оцениваются учеными по-разному. Исследования показали, что в среднем по России снижение урожайности сельскохозяйственных культур от засоренности посевов составляет от 15%. Существует мнение, что при увеличении численности сорняков в посевах ячменя снижение урожая может составлять 43,6%.
В частности, по данным исследований Ю.Я. Спиридонова и др. (2020 г.), в посевах ячменя в отдельные годы распространение сорняков приводило к снижению урожайности культуры на 3,2–6,7 кг/га, или на 0,59–1,24%, в пересчете на одно сорное растение.
Появление сорных растений на полях еще не свидетельствует о необходимости их полного уничтожения. Это объясняется тем, что полностью уничтожить сорняки на полях практически невозможно даже в течение нескольких лет. Кроме того, понесенные при этом затраты на борьбу с сорной растительностью могут оказаться экономически неоправданными. Поэтому, несмотря на то что степень отрицательного воздействия сорняков на культурные растения определяется многими факторами (в частности, погодными условиями, агротехническими мероприятиями и т. д.), в первую очередь необходимо определить тип засоренности, численность сорняков, конкурентоспособность по отношению к ним сельскохозяйственных растений.
Изучение вредоносности сорняков и определение экономических порогов вредоносности (ЭПВ) являются важнейшими этапами в защите растений. Определение вредоносности сорного компонента агроценоза необходимо для оценки конкурентоспособности культур при определенной численности сорняков и исключения необоснованных затрат на защитные мероприятия.
Щетинники относятся к группе массовых сорняков. Существует мнение, что при уборке яровых зерновых культур созревание и плодоношение наблюдаются у 48% злаковых сорняков, в том числе такое развитие характерно и для щетинников, что увеличивает их вредоносность по отношению к сельскохозяйственным культурам. При этом несоблюдение технологии возделывания, в частности запаздывание со сроками сева яровых ранних культур, приводит к увеличению засоренности посевов до 57%. Исследования показали, что фитомасса одного растения щетинника в посевах яровых зерновых в таких условиях увеличивалась в 6,5 раз.
Поскольку определение вредоносности щетинников в посевах ячменя в условиях Ульяновской области не проводилось, то борьба с ними ведется без определения эффективности гербицидных обработок в пересчете на сохраненный урожай, что зачастую приводит к необоснованным расходам средств защиты растений.
Цель исследований — разработка прогностических моделей вредоносности видов щетинника в агрофитоценозах с ячменем для построения экономически обоснованной стратегии борьбы с конкретным видом засоренности.
Материалы и методы исследований
В данных исследованиях была изучена вредоносность щетинника (мышей) сизого (Setaria glauca (L.) Beauv) и щетинника зеленого (Setaria viridis (L.) Beauv) в агрофитоценозах ячменя сорта Деспина в производственных условиях на полях ООО «Агро-Инвест Плюс» Карсунского района Ульяновской области России в 2021–2022 гг.
Схема опыта разрабатывалась согласно методическим указаниям по изучению экономических порогов и критических периодов вредоносности сорняков в посевах сельскохозяйственных культур под редакцией Г.С. Груздева (1986 г.). На опытных делянках формировалась определенная численность сорных растений путем удаления лишней растительности, которая поддерживалась на одном и том же уровне в течение всей вегетации культуры.
В исследовании был проведен расчет экономических порогов вредоносности (ЭПВ) для щетинника сизого и щетинника зеленого на фоне применения следующих гербицидов: Овсюген Супер, КЭ — 0,5 л/га, Аксиал 50, КЭ — 0,9 л/га, Пума Супер, ЭМВ — 0,9 л/га, Авантик Турбо, МД — 0,5 л/га.
Подбор гербицидов проводился на основе оценки их хозяйственной и биологической эффективности при возделывании ячменя пивоваренного сорта Деспина.
Характеристика объектов исследований: Овсюген Супер, КЭ — селективный противозлаковый гербицид системного действия для обработки посевов ярового и озимого ячменя, в том числе пивоваренного. Высокоэффективен против щетинников. Действующее вещество — 140 г/л феноксапроп-П-этила + 47 г/л антидота. Препарат отечественный (производитель «Щёлково Агрохим», Россия); Аксиал 50, КЭ — послевсходовый системный противозлаковый гербицид для весеннего применения на ячмене, тритикале и пшенице. Действующее вещество — 50 г/л пиноксаден + 12,5 г/л антидот клоквинтосет-мексил (11,25 г/л) (производитель ООО «Сингента», Швейцария, Россия); Пума Супер 7,5, ЭМВ — высокоселективный гербицид для послевсходовой обработки ячменя и пшеницы против широкого спектра однолетних злаковых сорняков. Действующее вещество — феноксапроп-П-этил + антидот мефенпир-диэтил (производитель «Байер Кроп Сайенс АГ», Германия»; Авантик Турбо, МД — высокоселективный гербицид для послевсходовой обработки посевов против широкого спектра злаковых сорняков. Действующее вещество — 100 г/л феноксапроп-П-этила + 17,5 г/л флукарбазона + 34 г/л антидота клоквинтосет-мексила (производитель «Землякофф», Россия).
Для расчета экономических порогов вредоносности определялась величина дополнительной урожайности ячменя, окупающая затраты на применение гербицидов по формуле:
где Ду — дополнительный урожай, Зп — затраты на применение гербицида + стоимость гербицида, Ц — цена единицы урожая.
Экономический порог вредоносности рассчитывался по формуле:
где Ду — дополнительный урожай, ц/га; В — вредоносность фитоценотической популяции, шт/м2.
Схема опыта включала 7 вариантов (табл. 1).
Учетная площадь делянки — 1 м², расположение систематическое, со смещением, повторность опыта — 6-кратная. Как отмечалось выше, в опыте изучалась вредоносность сорняков по отношению к сорту ячменя Деспина. Сорт включен в Госреестр по седьмому Средневолжскому региону. В хозяйстве возделывают ячмень на пивоваренные цели. Преимуществом сорта является то, что из-за раннего появления всходов и стабильного зернообразования сорт Деспина сравнительно устойчив к засухе и позднему севу. Норма высева составила 4,0 млн всхожих семян, посев проводили в I декаде мая.
Для расчета вредоносности изучаемого вида сорных растений применяли корреляционно-регрессионный анализ с использованием электронной таблицы Excel (США) с помощью прямолинейной, экспоненциальной и полиноминальной функций.
Статистическая обработка урожайных данных проводилась методом дисперсионного анализа, изложенного Б.А. Доспеховым.
Результаты и обсуждение
А.М. Шпанев (2011 г.) в своей работе «Подходы к оценке вредоносности сорных растений в агрофитоценозах» отмечает, что исследования по изучению модели взаимовлияния между сорными и культурными растениями и оценке вредоносности сорного компонента проводятся с 1970-х годов. Авторы использовали различные подходы, но основные — линейная (У = a + bx), показательная (У = У0ax), квадратическая (У = У0 – ax + a1x2), степенная (У = axb) функции.
В данных исследованиях, как отмечалось выше, был рассчитан коэффициент вредоносности с помощью прямолинейной, экспоненциальной и полиноминальной функций. Результаты исследований представлены в таблице 2.
Математический анализ урожайности зерна ячменя, количества и массы щетинников в посевах показал, что между ними существует тесная обратная зависимость при значениях коэффициентов корреляции от -0,89 до -0,92. Таким образом, при увеличении засоренности посевов ячменя наблюдается почти прямая зависимость снижения урожайности зерна.
Настоящие исследования и экспериментальные данные других авторов указывают на то, что наиболее удачной из-за простоты вычисления и логической интерпретации полученных результатов при расчете вредоносности сорняков является линейная функция. В частности, по мнению Н.В. Кабзарь и др. (2019), зависимость между урожайностью проса и засоренностью достаточно точно описывается с помощью уравнения линейной регрессии следующего вида:
Y = А – ВX,
где: Y — урожайность, ц/га; А — урожайность при полном отсутствии сорных растений в посеве, ц/га; В — коэффициент вредоносности сорных растений, показывающий изменение урожайности культуры при изменении засоренности на единицу; Х — показатель засоренности на единицу площади, шт/м2 (г/м2).
Такого же мнения придерживается Р.В. Корпанов (2019 г.), который подчеркивает, что прямолинейная, экспоненциальная и полиноминальная функции могут служить математическими моделями для описания зависимости между урожайностью и засоренностью посевов. Однако в прямолинейных и полиноминальных функциях коэффициент вредоносности указывает на недобор урожая из-за единицы засоренности, в то время как в экспоненциальной функции этот коэффициент позволяет судить о темпе снижения урожайности.
Согласно рассчитанным прогностическим моделям доля (%) изменений урожайности зерна ячменя от засоренности его посевов щетинниками составила от 79 до 85%.
Коэффициент вредоносности различался по годам. В 2021 году его величина составила 0,106. Это говорит о том, что одно сорное растение на 1 м² посева снижало урожайность зерна на 0,106 ц/га, а в 2022 году, согласно коэффициенту вредоносности, — 0,147 ц/га на одно сорное растение. Согласно математическим моделям линейной функции в расчете на 1 г воздушно-сухой массы сорного растения на 1 м² потери составили по годам исследований соответственно 0,322 и 0,291 ц/га.
В зависимости от вариантов опыта наблюдались изменения урожайности ячменя. При повышении численности и массы щетинников в посевах ячменя урожайность снижалась пропорционально увеличению засоренности. В частности, в 2021 году на варианте без сорняков этот показатель находился на уровне 36,7 ц/га, а на варианте с естественной засоренностью — 30,8 ц/га, в 2022 году — соответственно 66,7 и 56,6 ц/га. В среднем за годы исследований урожайность ячменя уменьшалась от 51,7 ц/га (без сорняков) до 43,7 ц/га (с естественной засоренностью) (табл. 3).
Таким образом, снижение урожайности ячменя сорта Деспина в зависимости от уровня засоренности его посевов на 7-м варианте опыта при естественной засоренности 60 шт/м2 составило 16%.
Для покрытия дополнительных затрат, связанных с использованием гербицидов, в конкретных условиях хозяйства необходимо получить прибавку зерна ячменя при применении гербицида: Овсюген Супер, КЭ — 10,5, Аксиал 50, КЭ — 18,1, Пума Супер, ЭМВ — 18,0, Авантик Турбо, МД — 9,3 ц/га.
В результате анализа экономической эффективности применения гербицидов установлено, что различия в дополнительной урожайности ячменя обусловлены в первую очередь ценой гербицидов, что сказалось на затратах на их применение. Согласно рассчитанным технологическим картам (цены актуальны на 2023 г.), затраты изменялись от 1308 руб/га при использовании гербицида Авантик Турбо, МД до 2527 руб/га при использовании гербицида Аксиал 50, КЭ (табл. 4).
Таким образом, экономический порог вредоносности различался по годам исследований и составил: в 2021 г. для Овсюген Супер, КЭ — 10 шт/м2, или 3,3 г/м2; Аксиал 50, КЭ и Пума Супер, ЭМВ — 17 шт/м2, или 6 г/м2; Авантик Турбо, МД — 9 шт/м2, или 2,89 г/м2, а в 2022 году, соответственно, 7 шт/м2, или 3,61 г/м2, 12 шт/м2, или 6,22 г/м2, 6 шт/м2, или 3,21 г/м2.
Выводы
1. Модельные опыты по изучению вредоносности щетинника (мышей) сизого (Setariag lauca(L.) Beauv) и щетинника зеленого (Setaria viridis (L.) Beauv) в фитоценозах ячменя показали, что количество и масса сорняков оказывали существенное отрицательное влияние на формирование урожая пивоваренного ячменя сорта Деспина. Выявлена обратная сильная связь между его урожайностью и засоренностью посевов. Рассчитанные коэффициенты корреляции (r) при аппроксимации линейной функцией составили 0,89 (2021 г.) и 0,90 (2022 г.).
2. На основании проведенных исследований рассчитаны математические модели, характеризующие вредоносность щетинников в посевах ячменя в конкретных почвенно-экологических условиях. С точки зрения авторов, наиболее удачной из-за простоты вычисления и логической интерпретации полученных результатов является линейная функция, которая описывается следующими уравнениями регрессии:
Y = -0,1059x + 36,394 (2021 г.), R2 = 0,82
Y=-0,1469x + 65,739 (2022 г.), R2 = 0,79
Согласно математическим моделям линейной функции в расчете на одно сорное растение вредоносность щетинника составила от 0,106 ц/га в 2021 году до 0,147 ц/га в 2022-м, а в расчете на 1 г сорного растения потери, соответственно, 0,322 и 0,291 кг/га.
3. Экономические пороги вредоносности щетинника (мышей) сизого (Setaria glauca (L.) Beauv) и щетинника зеленого (Setaria viridis (L.) Beauv) в фитоценозах ячменя составили от 8 до 15 шт/м2.
Об авторах
Александр Леонидович Тойгильдин1; доктор сельскохозяйственных наук, директор
atoigildin@yandex.ru; https://orcid.org/0000-0002-7713-5283
Наталья Александровна Хайртдинова2; кандидат сельскохозяйственных наук, доцент кафедры земледелия, растениеводства и селекции
hairtdinova.natalia@yandex.ru; https://orcid.org/0000-0001-7203-2923
Ирина Александровна Тойгильдина2; кандидат сельскохозяйственных наук, доцент кафедры земледелия, растениеводства и селекции
irina1082@list.ru; https://orcid.org/0000-0001-8620-2671
Валерий Вадимович Сыромятников2; aспирант
syrom14@mail.ru; https://orcid.org/0009-0008-8132-5064
Денис Энисович Аюпов2; кандидат сельскохозяйственных наук, доцент кафедры земледелия, растениеводства и селекции
ayupov1989@mail.ru; https://orcid.org/0000-0002-2329-0181
1 Ульяновский научно-исследовательский институт сельского хозяйства — филиал ФГБУН «Самарский научный центр Российской академии наук», ул. Институтская, 19, пос. Тимирязевский, Ульяновск, 433315, Россия
2 Ульяновский государственный аграрный университет им. П.А. Столыпина, бульвар Новый Венец, 1, Ульяновск, 432017, Россия
УДК 632.51:633.16
DOI: 10.32634/0869-8155-2024-381-4-80-84
