Культурные и сорные растения конкурируют друг с другом за воду , свет, питательные вещества. Но есть еще один интересный аспект этой конкуренции. Оказывается, растения чувствуют друг друга, влияют друг на друга без физического контакта. Просто присутствуя рядом, один вид растений может угнетать другой, ощутимо влиять на его развитие. Насколько сильно такое влияние и как это происходит — пытались выяснить канадские ученые в лабораторных и полевых испытаниях (Опубликовано в № 08.2011 г.)

Когда солнечные лучи попадают на листовую поверхность, часть инфракрасного излучения адсорбируется растением и используется в фотосинтезе, а часть отражается. Излучение, отраженное от сорных растений, попадает на культуру. Его можно сравнить с теннисным мячиком, который отскакивает от стены под разными углами. И, как оказалось, совершенно небольшие сорняки, которые выращивались в небольших горшочках вблизи культуры и напрямую не контактировали с ней, то есть между ними не было конкуренции за влагу и питание, влияли на процесс фотосинтеза в культурных растениях и даже останавливали его!

Важность чистоты посевов в фазе 3-4 листьев

Как мы пришли к пониманию нового механизма конкуренции? Абсолютно точно известно, что сорняки очень вредоносны для посевов культуры и более конкурентоспособны. Мы исключили такие факторы конкуренции, как влага и питание, обеспечили нормальным минеральным фоном и культуры, и сорняки, высадив культуры при достаточном количестве влаги в почве. За что они могут еще конкурировать? И как в таком случае сорняки влияют на урожайность? На графике 1 показана установленная в ходе наших исследований зависимость урожайности от наличия в посевах сорняков. Пунктирная линия урожайности, если нет сорняков в посевах с 3 по 10 лист кукурузы, все время возрастает и достигает своего максимума. Еще одно важное наблюдение: даже если сорняки появляются после 10 листа, они не влияют на урожайность.

Мы также хотели выяснить, до какой стадии развития культуры присутствие сорняков безвредно и когда именно они больше всего влияют на урожайность. Если сорняки были в посевах до появления 3-4 листа, урожайность резко падала.

 

У нас в Онтарио потеря урожайности в таких случаях достигала 3,5-10% в день. Удивительно, насколько быстро и рано это происходит. Если мы убирали сорняки чуть позже стадии 3-4 листа, то урожайность немного увеличивалась, но все равно никогда не достигала своего максимума. Потеря была в любом случае. Получается, даже убрав сорняки, урожайность нельзя спасти стопроцентно, потеря безвозвратна? Мы начали задумываться над тем, что наверняка что-то происходит еще на ростковой стадии развития культуры, в этот период что-то очень сильно влияет на растение. Пришли к выводу, что степень снижения урожайности зависит от трех факторов: времени появления сорняков по сравнению со стадией развития культуры (наиболее важный фактор), густоты сорняков и их ассортимента в посевах.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Дальнейшие исследования были направлены на поиск так называемой «точки невозврата». Мы наблюдали за развитием сорняков (злаковых) на разных стадиях развития культуры. При появлении сорняков вместе с культурой в зависимости от их густоты потеря урожайности составляла до 20%. При появлении сорняков позже, на стадии 4 листа, при постоянной их густоте падение урожайности было стабильным, но не таким значительным и резким (график 2). Разница во времени появления сорняков всего лишь в три листа имела огромное влияние на урожай.

 

 

 

 

 

 

 

 

Может ли проросток культуры (в данном случае кукурузы) определить, в каком окружении он находится? Может ли он подстроится под это окружение? И может ли растение общаться с другими растениями и в зависимости от этого менять свое поведение? Как отмечалось выше, маленький росток кукурузы величиной с мизинец, как некий радар, может определить наличие сорных растений вокруг него. Эту информацию он получает с помощью света, отраженного от листовой поверхности сорняков. И понимает это растение очень быстро. На фото (1, 2) посевы кукурузы в фермерском хозяйстве штата Небраска, где проводятся наши исследования. На первом из них посевы чистые, без сорняков. Листья кукурузы расположены перпендикулярно рядам, как по линеечке, раскрыты, словно крылья. На фото 2 небольшие ростки сорняков. Посмотрите, что происходит с кукурузой! Листья уже не перпендикулярны, они повернулись, выкрутились … Задумайтесь, какой силой обладают небольшие ростки сорняков, если они смогли развернуть кукурузу. И подобные изменения — не редкость. В данном случае также соблюдалось условие, чтобы не было конкуренции за воду и питательные вещества.

На следующих трех фото из университета штата Мичиган (фото 3, 4, 5) видно, что происходит с кукурузой в случае применения глифосата на разных стадиях развития сорняков. Обратите внимание, как меняется крона кукурузы в зависимости от времени уничтожения сорняков. Разница в сорняках, по которым проводили обработку, всего лишь 5 см, но как изменяется крона кукурузы! А когда сорняки удаляются еще позже, то результаты еще более впечатляющие. Агрономы знают, насколько важно смыкание кроны кукурузы, и чем раньше мы достигнем этого состояния, тем лучше наш менеджмент (истребление) сорняков.

Исследования продолжили в лабораторных условиях. При отсутствии конкуренции за воду, питание и свет (обязательное условие) кукуруза высаживалась в емкостях посередине, а сорняки — по краям, но без физического контакта. Густота посевов соответствовала 80 тыс. растений на 1 га. Кукуруза росла, а мы, убирая сорняки в разных фазах, наблюдали за растением и его корневой системой. Наиболее важные фазы находятся между 3 и 10 листом кукурузы. Наличие сорных растений (без контакта и конкуренции за питание и влагу) изменяло темпы роста культуры, степень развития корневой массы, скорость накопления биомассы, а также влияло на урожайность. Если изменялись темпы роста, то, естественно, менялась и функциональность, то есть уменьшалась способность культуры противостоять стрессам и достигать потенциальной урожайности.

Влияние на корневую систему

На графике 3 отражена зависимость развития листьев, корневой системы и биомассы растения от засоренности посевов. Посевы с сорняками были более высокими, но различия по количеству листьев на каждом растении и площади листовой поверхности , безусловно, были в пользу чистых посевов. Общая биомасса растений в чистых посевах была на 10% больше, чем на засоренных. И что еще важно, корневая система на засоренных посевах была на 8% меньше. Корневая система кукурузы, как известно, состоит из разных типов корней — основного, боковых, побочных и воздушных, или опорных. В процессе развития они меняются, и степень их изменения влияет на урожайность культуры. Наши опыты подтвердили, что присутствие сорных растений существенно влияет как на объем , так и на длину корней. На фото 6 даже невооруженным глазом видно, насколько отличается корневая система в одном и в другом случае (кукуруза в фазе 4 листа).

Наверное, несложно представить, какое растение будет в более выгодном положении в случае засухи. Совершенно разным было количество воздушных корней и объемы корневой массы в целом. Все это отражено на графиках 4, 5, 6. Мы Хотели посмотреть, получатся ли подобные результаты в полевых условиях, и исследовали растения в поле также на стадии развития 4 листа, выращенных как в чистых посевах, так и в засоренных. Полевые опыты полностью подтвердили лабораторные исследования.

Влияние на репродуктивность и зерно

И еще одна важная вещь, которую следует хорошо запомнить. То, на каких стадиях развития культуры и каким образом вы контролируете сорняки, может повлиять на время возникновения репродуктивной стадии культуры. Подумайте, какую силу имеет биология сорняков, если они могут сдвинуть начало репродуктивного периода соседней с ними культуры! Наши данные говорят о том, что присутствие сорняков отодвигает наступление репродуктивного периода как минимум на 1,5 дня. -Профессионалы аграрии знают, что это очень значимый промежуток времени. Кроме того, наступление репродуктивного периода очень индивидуально для каждой культуры. Мы наблюдали практически за каждым своим растением и записывали, когда они выбрасывали метелку и проходили репродуктивную стадию.

Когда вы покупаете хорошие, качественные семена, вы надеетесь, что все они взойдут, причем одновременно. И в репродуктивную стадию растения также вступят одновременно. Это и было замечено в условиях чистых посевов, периоды были очень близки друг к другу. В посевах с сорняками наблюдалась широкая вариабельность начала цветения . В период цветения общая листовая поверхность и в первом , и во втором случае была приблизительно одинаковая, но общая биомасса растений на чистых посевах была на 11% выше, чем на засоренных. И биомасса корней на 13% больше. А период цветения, как известно, наиболее важный, и если растение имеет в это время корневую систему на 13% меньше, то, соответственно, оно больше подвержено стрессам. Но так как мы постоянно подкармливали растение, в результате урожайность (и биомасса) получилась приблизительно одинаковая. Но вот количество зерен и их масса были разными . Следовательно, время начала контроля сорняков влияет и на развитие зерен . После опыления, когда количество зерен уже зафиксировано, все зависит от погодных условий, накопления массы каждым зерном и нашего менеджмента сорняков. Существует две составляющие урожая — масса зерен и их количество. Скорость роста растения на репродуктивной стадии влияет на количество сформированных зерен . Наличие в посевах сорняков на ранних стадиях культуры уменьшает темпы и скорость роста развития культуры . Мы надеемся на одинаковые всходы и рост, но с каждым стрессом, с каждым запаздыванием в сроках обработки культур меняется скорость роста растений . И так можно дойти до точки невозврата, когда уже ничего нельзя сделать, и количество зерен уменьшится. В идеале точки в кластыре должны размещаться близко друг к другу , как это и показано на первом графике (левая часть графика 7), случай без сорняков, точки близко-близко, большое количество зерен — 519 шт. на растении. Но на втором графике (правая часть графика 7), случай засоренных посевов, на растении всего 483 зерна, и треугольники уже не так близко друг к другу , что говорит об увеличении различий от растения к растению и неоднородности початков . Иными словами, растения сильно отличаются друг от друга. Когда одно растение лучше другого, то более развитое доминирует над слабым и может привести к его гибели , то есть обостряется внутривидовая конкуренция. И даже при том, что мы давали необходимое количество воды и питательных веществ , в случае засоренности у нас были растения, которые вообще не давали зерен и погибали. Такая же зависимость наблюдалась и по общей урожайности. Без сорняков урожайность была 10,7 т / га, количество зерен на растении — 563. Когда мы убирали сорняки на стадии 4 листа, урожайность была ненамного, но все же меньше -10,3 т / га. А вот количество зерен отличалось на 6% -. 531 шт Без Zerno. # 08.block_100dpi.pdfЭто существенная разница. В другом случае мы начинали обрабатывать гербицидами уже на стадии 8 листа. Урожайность существенно изменилась -8,5 т / га (20%), количество зерен уменьшилось на 13% — 490 шт. (фото 7). И что удивительно, оказалось, что количество зерен на растении зависит от стадии, на которой начиналась обработка гербицидом. Можно рассчитать скорость падения урожайности (количества зерен) в зависимости от уничтожения сорняков. Поэтому думайте об этом как квалифицированные агрономы. На графике 8 показано действие гербицидов, которые применялись на кукурузе. Если послевсходовый гербицид действует медленно, то наполовину убитые сорняки еще какое-то время (иногда 8-9 дней!) По-прежнему воздействуют на кукурузу. Поэтому мы применяли быстродействующий гербицид Паракват. Когда-то в университете вам, наверное, рассказывали, что развитие кукурузы можно отразить некой ровной и красивой дугой , которая тянется вверх. Но я считаю, что это не так. Кукуруза, как и многие другие культуры, растет как бы по ступенькам: все начинается с красивой кривой, далее возникает какой-то стресс (отсутствие минеральных веществ, воды, наличие сорняков) и он влияет на культуру. И тогда кривая идет уже не вверх, а немного в сторону. Получается не дуга, а некая ступенька. И каждый раз, когда происходит такое отступление от идеального развития, мы теряем урожайность. Некоторые факторы мы можем регулировать, например время применения гербицидов, а некоторые нет, например наличие влаги. Но приведенные данные наших исследований должны вас убедить в том , что если начать контролировать сорняки на ранних стадиях развития культуры , то позже, когда культура столкнется со стрессом (например, с тем же отсутствием влаги), она будет больше подготовлена, более устойчива. И ваш успех в значительной мере зависит от того , когда вы решите убрать сорняки. У нас в Онтарио многие фермеры, как, наверное, и в Украине, ждут, когда сорняков станет побольше, чтобы потом убрать все одним махом. Да, вы можете это сделать. Но помните, что при этом урожай уменьшается поминутно, каждый день вашего ожидания губителен для него. Я твердо убежден в том, что, когда росток кукурузы появляется над поверхностью поля, он больше не должен видеть ничего рядом с собой , кроме других ростков кукурузы.

Благодарим компанию «Сингента» за помощь в организации встречи

Кларенс Свонтон,

профессор

Университет Гельф, Канада