zerno.#07.block.inddСельское хозяйство – это процесс управления растительными сообществами для получения полезных продуктов из небольшого набора видов, которые принято называть культурами. Сорняки составляют «другой» набор видов растений, присутствующих в агроэкосистемах. И хотя сорные виды растений не высеваются специально и с ними не проводится целенаправленная селекционная работа, они хорошо адаптированы к среде, в которой доминирует человек. Сорняки были связаны с растениеводством с самого зарождения сельского хозяйства. (Опубликовано в № 7.2011г.)

Экологическую роль сорняков можно рассматривать с разных точек зрения.

Наиболее часто сорняки воспринимаются как незваные гости в агроэкосистемах, которые конкурируют за ограниченные ресурсы, снижают урожаи и требуют огромного количества человеческого труда и множество технологий, чтобы предотвратить потери урожая культур. В развивающихся странах на удаление сорняков вручную с одного гектара у фермеров может уходить от 25 до 120 дней, и все равно они могут потерять четверть потенциального урожая из-за сорняков (Parker & Fryer, 1975). В США, где фермеры ежегодно тратят $6 млрд на гербициды, механическую обработку почвы для контроля сорняков (Chandler, 1991), потери урожая из-за сорняков в настоящее время превышают $4 млрд в год (Bridges & Anderson, 1992). Однако сорняки можно рассматривать и как ценный компонент агроэкосистемы. Их можно использовать как сопутствующий продукт, получаемый при выращивании культур. В Индии и Мексике, например, фермеры потребляют различные виды амарантовых (Amaranthus), крестоцветных (Brassica) и маревых (Chenopo-dium) семейств в качестве пищи до того, как культурные виды готовы к уборке. В западном Раджастане урожаи сезама и проса можно повысить, если оставить их расти вместе с сорняком индигофера (Indigofera cordifolia) из семейства бобовых (Bhandari & Sen, 1979). Определенные сорняки могут ограничивать повреждение культур насекомыми, препятствуя их перемещению или предоставляя среду обитания для естественных врагов этих вредителей. Кроме того, сорняки способны снизить эрозию почвы, служить важным источником корма и лекарственных средств, обеспечить среду обитания для полезных видов диких животных и птиц. Таким образом, сорные виды растений способны приносить как вред сельскохозяйственным посевам, так и пользу.

Цели управления сорняками

С точки зрения защиты культуры управление сорняками предполагает три основные цели:

1. Плотность произрастания сорняков должна быть сокращена до приемлемого уровня.

Экспериментальные исследования, проведенные для ряда видов, свидетельствуют о том, что взаимосвязь между потерей урожайности культуры и плотностью сорняков можно описать с помощью равносторонней гиперболы (Cousens, 1985; Weaver, Smits & Tan, 1987; Norris, 1992; Blackshaw, 1993; Knezevic, Weise & Swanton, 1994; Chikoye, Weise & Swanton, 1995). Отдельные параметры этой взаимосвязи меняются в зависимости от влажности, физических и химических особенностей почвы, сочетания видов и других факторов, но в целом снижение плотности сорняков способствует сокращению потерь урожайности культуры (рис. 1 а). И хотя взаимосвязь, отраженная на рисунке 1 а, свидетельствует о пользе полного исключения сорняков из посевов культур, борьба с ними может обходиться слишком дорого, негативно сказываться на окружающей среде и лишить фермеров экологических преимуществ, которые предоставляют отдельные сорняки. Таким образом, за исключением особо вредоносных или инвазивных видов, желательно управлять сорняками, а не полностью уничтожать их.

zerno.#07.block.indd

2. Степень вреда от определенной плотности сорняков по соответствующей культуре должна быть снижена (рис. 1 б).

Негативное воздействие сорняков на культуру можно ограничить не только снижением плотности произрастания сорняков, но и сведением к минимуму потребления ресурсов, снижением роста и конкурентоспособности каждого выжившего сорняка. Этого можно достичь путем:

  • задержки роста сорняков по сравнению с ростом культуры;
  • повышения доли доступных ресурсов, улавливаемых культурами;
  • повреждения (не обязательно уничтожения) сорняков химическими, механическими или биологическими методами.

3. Состав сорных сообществ следует сместить в сторону менее агрессивных видов, которыми проще управлять.

Сорные виды отличаются по степени: вреда, который они наносят посевам культур; сложности управления ими; усложнения уборки культуры. В составе сорного сообщества желательно сместить баланс от доминирования вредоносных видов к преобладанию видов, более приемлемых для культур, скота и фермеров (рис. 1 в). Этого можно добиться путем селективного и прямого подавления нежелательных сорняков, регулируя условия для предотвращения восстановления вредоносных сорняков. Селективное управление вегетацией особенно хорошо подходит для агроэкосистем, в которых преобладают многолетние растения, например сады и пастбища. Для систем управления сорняками также важны и другие, более широкие цели. Поскольку для земледелия характерны постоянные изменения цен, погодных условий, появление вредителей и болезней, фермеры стремятся найти системы управления сорняками, которые обеспечивают предсказуемое и постоянное их подавление, а также снижение рисков потерь урожайности культуры. Учет удобства и прибыльности заставил фермеров искать системы управления сорняками, в которых используется желаемое сочетание трудозатрат, приобретаемых ресурсов и управленческих навыков. В долгосрочной перспективе необходимы системы управления сорняками, в которых количество эффективных вариантов управления остается неизменным или возрастает, а не снижается. Наконец, системы управления сорняками должны обеспечивать защиту качества окружающей среды и здоровья человека. Какие же методы можно использовать для контроля плотности сорняков, ограничения их конкурентного влияния и управления составом сорного сообщества таким образом, чтобы соответствовать более широким и системным целям управления? Плотность сорняков можно уменьшить посредством механической обработки почвы и растительных остатков, культивации и другой механической обработки, биологического контроля, выпаса скота и внесения гербицидов для уничтожения или перемещения семян сорняков, вегетативных отростков, всходов и зрелых растений. Конкурентоспособность сорняков можно снизить, уничтожив ранние сорняки гербицидами или культивацией, а также выбрав такие плотность и способ посева культуры и генотипы, которые повышают использование ресурсов культурой. Можно также поочередно выращивать или использовать смеси различных культур, чтобы не позволять сорнякам потреблять ресурсы. Для уничтожения сорняков и повышения эффективности возделывания культур можно использовать аллелопатические химические вещества, которые выделяются как живой культурой, так и растительными остатками, биологические методы контроля, выпас скота, гербициды. Желаемых сдвигов в составе сорного сообщества можно достичь посредством использования механической обработки, выпаса, а также, регулируя почвенные условия и характеристики растительного покрова. Кроме того, для изменения видового состава сорняков можно использовать гербициды избирательного действия. В настоящее время гербициды – это основной метод управления сорняками в промышленных странах, который все чаще используется и в развивающихся странах. Мы не считаем, что их следует исключить из «набора инструментов» для управления сорняками, но уделили им относительно немного внимания. Для этого есть четыре причины. Во-первых, информации о гербицидах и их воздействии на сорняки и культуры достаточно много, в то время как информации о других тактиках управления гораздо меньше. Мы надеемся, что данная публикация поможет заполнить этот информационный пробел. Во-вторых, полагаем, что со временем широкое использование гербицидов снизит их эффективность в результате появления устойчивых сорных видов или генотипов. Чтобы поддерживать эффективность гербицидов как инструмента управления сорняками, необходимо прибегать к ним как можно реже. В-третьих, по нашему мнению, определенные гербициды могут представлять угрозу для окружающей среды и здоровья человека. Чтобы свести к минимуму потенциальную вероятность нарушения в системе управления сорняками, необходимо разработать такие системы, которые в меньшей степени зависят от гербицидов.

И наконец, в-четвертых, на гербициды приходится все большая доля в структуре затрат на выращивание культуры, в то время как фермеры сталкиваются с серьезными экономическими трудностями. Для повышения прибыльности фермы необходимо разработать эффективные стратегии управления сорняками, которые максимально увеличивают возможность сокращения затрат и повышения ценности растениеводческой и животноводческой продукции.

Использование гербицидов

Гербициды доминируют на мировом рынке пестицидов и широко применяются в производстве основных культур. Во всем мире в 1997 году на 1 млрд кг активного вещества гербицидов было затрачено $16,9 млн по сравнению с $11,6 млрд на 0,7 млрд кг инсектицидов и $6 млрд на 0,2 млрд кг фунгицидов (Aspelin & Grube, 1999). Мировые продажи гербицидов наиболее высоки по тем препаратам, которые используются по кукурузе, сое, пшенице и рису (рис. 2). Использование гербицидов также интенсифицируется во многих развивающихся странах.

zerno.#07.block.indd

Множество факторов способствуют использованию гербицидов в качестве основных инструментов управления сорняками. Гербициды могут существенно сократить трудозатраты на управление сорняками как в механизированных, так и в немеханизированных системах возделывания. Следовательно, гербициды широко используются и становятся более распространенными в регионах, где повышение зарплат сельхозработникам снизило эффективность удаления сорняков вручную или посредством механической обработки. Оборудование для культивации на тракторной тяге значительно сокращает потребность в ручном труде для уничтожения сорняков, но результаты использования этого метода могут оказаться менее постоянными, чем обработка гербицидами для снижения плотности сорняков и защиты урожая. Рентабельность и своевременность проведения культивации может быть особенно проблематичной на крупных фермах с незначительным разнообразием возделываемых культур. Кроме того, использованию гербицидов способствует и внедрение методов минимальной и нулевой обработки, а также методов прямого посева вместо пересадки, как, например, в случае с рисом. Общественные и частные институты также играют важную роль в продвижении использования гербицидов. В развивающихся странах использование гербицидов поддерживается государственными и международными организациями, которые предоставляют технические консультации и займы фермерам, а также правительственные дотации на использованные гербициды и пестициды, что снижает их стоимость для фермеров. Во всем мире реклама концентрирует внимание на химических способах решения проблем с сорняками. Агрохимические компании США в 1994 году потратили около $32 млн на рекламу гербицидов в печатных изданиях. Также широко используется реклама гербицидов на радио и телевидении.

Ориентация научных исследований на гербициды способствовала повышению их значения в качестве инструмента борьбы с сорняками как в промышленных, так и в развивающихся странах. Абернати и Бриджес (Ab-ernathy & Bridges, 1994), а также Бенбрук (Benbrook, 1996, 163) отметили, что более двух третей статей были посвящены различным аспектам использования гербицидов. Некоторые исследования были посвящены биологии и экологии сорняков. И лишь незначительная часть публикаций касалась стратегий альтернативного управления сорняками, таких как механическая обработка, культивация, севообороты, покровные культуры, мульча и биологический контроль. Некоторые непредусмотренные последствия использования гербицидов ведут к увеличению числа фермеров, ученых и политиков, стремящихся найти альтернативы высокой степени зависимости от гербицидов.

Мэтт Либман,

адъюнкт-профессор факультета агрономии университета штата Айова

Чарльз Л. Молер,

старший научный сотрудник факультета растениеводства и почвоведения Корнельского университета, ответственный редактор журнала Weed Science

Чарльз П. Стейвер,

сокоординатор проекта в CATIE (Центр обучения и исследований сельского хозяйства тропиков), Никарагуа, работает над интегрированным управлением вредителями