UniversityAgro.ru » Земледелие » Биологические методы

Биологические методы

Биологические методы борьбы с сорной растительностью — истребительные мероприятия, основанные на целенаправленном использовании различных живых организмов (бактерий, вирусов, грибов, насекомых, рыб, птиц, грызунов, растений) для избирательного уничтожения сорняков. Действие биологических методов проявляется на уровне агрофитоценоза.

Общие сведения

Цель биологических методов борьбы с сорной растительностью, так же как и других методов борьбы, заключается в доведении уровня засоренности  сельскохозяйственных угодий до уровня, при котором они не приводят к экономическим затратам от потерь урожая. 

Преимуществом биологического метода является длительный эффект воздействия при сравнительно небольших первичных затратах. Недостатки биологических методов заключаются в узкой избирательности действия и потенциальной опасности для других полезных видов, создаваемой вводимыми в агрофитоценоз организмами.

Биологические методы борьбы с сорняками включают использование:

  • биологических агентов (насекомых, бактерий, вирусов, грибов и т.п.);
  • конкурентных взаимоотношений между видами;
  • аллелопатию;
  • севооборота и других агроприемов.

Любое косвенное влияния, проявляющееся посредством воздействия какого-либо фактора на формирование и состояние агрофитоценоза, называется фитоценотической мерой. Эти влияния могут проявляться посредством:

  • почвенных условий;
  • климатических факторов (засуха, недостаток тепла, градобитие и т.д.);
  • биогенных факторов (развитие болезней, занос семян птицами и животными, стравливание скотом и т.д.);
  • антропогенных факторов (обработка почвы, внесение удобрений, пестицидов и т.д.).

Действие фитоценотических мер проявляется через конкурентные взаимоотношения, аллелопатию, чередование культур, агротехнику и т.д. По этой причине в биологических методах рассматриваются известкование, нормы высева, систему удобрения и т.п., в качестве приемов борьбы с сорной растительностью.

Использование биологических агентов

Биологические агенты представляют наибольший интерес в борьбе с сорными растениями, завезенными из других мест, так как в новых условиях обитания отсутствуют их естественные враги. Действие биологического агента (фитофага) проявляется, как правило, в снижении роли сорняка в агроценозе за счет повреждения или угнетения, подавления конкурентоспособности сорняка, не вызывая его гибели.

Насекомые

Одним из самых распространенных в мировой практике земледелия биологическим агентом борьбы с сорняками являются насекомые. В России использование насекомых в такой роли пока не получило должного распространения.

В нашей стране этот метод получил распространение в борьбе с заразихой путем колонизации мухи фитомизы. О её способности уничтожать заразиху было известно в конце прошлого века. Питаясь завязями, тканями и незрелыми семенами заразихи, паразитирующей на подсолнечнике, конопле, томате, табаке и других культурах, мушка фитомизы за одно лето повреждает 80-95% цветоносов, снижает семенную продуктивность и вызывая гибель сорняка. За один сезон она дает 4 поколения насекомых. Применение фитомизы снижает засоренность бахчевых и овощных культур заразихой за 3-4 года до хозяйственно неощутимого уровня, табачных плантаций — за 4-5 лет.

Амброзиевая совка используется в борьбе с амброзией. Её гусеницы питаются только листьями амброзии полыннолистной, при этом не повреждая других растений. Она была завезена в Россию из Северной Америки, из которой и был завезен сорняк, и акклиматизируется в европейской части России.

Нематоды

Проведены исследования одного из видов нематоды для борьбы с горчаком ползучим. Её личинки весной, попадая в пазухи листьев и образуя там большое количество галл, впоследствии питаются тканями стебля. В результате 50-60% горчака ползучего погибает к следующему году, а вредоносность оставшихся сорняков снижается.

Грибы

Некоторых патогенные грибы можно использовать для борьбы с сорняками, например, грибы, заражающие ржавчиной растение бодяка полевого. Его споры прорастая на растении, приводят к замедлению фотосинтетических процессов и гибели сорняка.

Грибы рода фузариум вызывают массовая гибель заразихи в посевах подсолнечника. 

Для борьбы с повиликой в посевах сахарной свеклы, люцерны, кенафа, институтом ботаники АН Киргизстана разработан метод уничтожения спорами альтернарии (Alternaria cuscutacidae). После опрыскивания посевов, засоренных повиликой, водной суспензией гриба через 12-20 дней растения повилики полностью погибают. Эффективность приема составляет 90-95%.

Антибиотики

Некоторые антибиотики проявляют активность в борьбе с заразихой. Данное направление находится на стадии научных исследований.

Конкурентные взаимоотношения

Культурные растения обладают большей конкурентной способность по сравнению с сорными потому. Большей конкурентоспособностью отличаются культуры сплошного посева, в отличии от пропашных.

По конкурентной способности культурные растения можно разделить на три группы:

  1. Культуры с высокой конкурентной способностью — озимая рожь, озимый ячмень, озимая пшеница, озимый рапс, конопля, земляная груша, многолетние травы.
  2. Культуры со средней конкурентоспособностью — овес, ячмень, вико-овсяная смесь, подсолнечник, кукуруза, горчица, табак, кормовая капуста, люпин.
  3. Культуры со слабой конкурентной способностью — просо, сорго, яровая пшеница, зернобобовые, картофель, сахарная свекла, лен.

Приведенная группировка культур условная, ввиду того, что способность подавления сорняков зависит, как от биологических особенностей, так и условий возделывания. 

При квалифицированном использовании данного приема можно существенно снизить засоренность посевов при очень низких затратах.

Аллелопатия

Аллелопатия — биохимическое взаимодействие растений, ризосферных микроорганизмов и продуктов их распада после гибели посредством сложных физиологически активных веществ. Эффект аллелопатии может носить положительный, то есть стимулирующий рост и развитие других растений, или отрицательный, действующий угнетающе.

Примеры. Активные вещества, выделяемые корневищами пырея ползучего (Elytrigia repens) в почву приводят к снижению роста кукурузы, озимой ржи и овса в 1,5-2,0 раза, уменьшают густоту стеблестоя в посевах ржи в 2-3 раза.

Торица полевая (Spergula arvensis), горец щавелелистный (Persicaria lapathifolia), рыжик льняной (Camelina alyssum) уменьшают рост льна-долгунца в 1,5-2,0 раза, а густоту стеблестоя в 5-20 раз.

Отрицательное воздействие на посевы ячменя оказывают торица полевая (Spergula arvensis), горец щавелелистный (Persicaria lapathifolia), пикульник двурасщепленный (Galeopsis bifida). Посевы озимой пшеницы сильно угнетаются выделениями ромашки непахучей (Tripleurospermum inodorum), василька синего (Centaurea cyanus), метлицы обыкновенной (Apera spica-venti), щавеля малого (Rumex acetosella). Выделения щетинника сизого (Setaria pumila), ежовника петушье просо (Echinochloa crus-galli), редьки дикой (Raphanus raphanistrum), горчицы полевой (Sinapis arvensis), мари белой (Chenopodium album) тормозят рост кукурузы.

Угнетающее воздействие сорняков проявляется на всех этапах вегетации культурных растений, в том числе в фазе прорастания. Вытяжки из мари белой (Chenopodium album), торицы полевой (Spergula arvensis) уменьшают всхожесть и энергию прорастания семян озимой ржи, овса, льна-долгунца и клевера лугового в 1,3-4,0 раза и более. Водные вытяжки из корнеотпрысков и листьев осота полевого (Sonchus arvensis) снижают всхожесть ячменя, проса и кукурузы.

Продукты разложения растительных остатков также проявляют эффект аллелопатии в посевах сельскохозяйственных культур. Остатки стерни и корней пшеницы, заделываемые в почву, угнетающе действуют на прорастание кукурузы, овса, пшеницы; остатки озимой ржи — на пшеницу, клевер луговой, тимофеевку луговую.

Севооборот - биологический фактор управления фитосанитарным состоянием посевов и почвы

Профессионально построенный севооборот, помимо решения основных задач научнообоснованного чередования культур, является важнейшей фитоценотической мерой в борьбе с сорной растительностью. Эффективность севооборотов, как биологического метода борьбы с сорняками подтверждалось рядом научных исследований и практическим использованием.

Ошибки в построении севооборота влекут усиление засоренности полей специализированными и злостными сорняками. Засоренность посевов в севообороте в 2-5 раз меньше, чем в бессменных посевах или при нарушении и несоблюдении севооборота.

Повторные посевы, равно как и длительное бессменное их выращивание на том же месте, приводит к распространению метлицы полевой, ромашки непахучей, костреца ржаного; в яровых — мари белой, пикульников, торицы, подмаренника цепкого, горцев и др. Например, если озимые культуры высевали по озимым, засоренность ромашкой непахучей составляла 650 шт./м2, после викоовсяной смеси — 127, ячменя — 40, клевера 25, чистого пара — 5 шт./м2 (таблица).

Севооборот фактор борьбы с сорняками
Количество сорняков в зависимости от количества культур в севообороте6

Чистые и занятые пары снижают количество жизнеспособных семян сорняков в 2-3 раза. Звено севооборота с пропашными культурами по воздействию на сорняки сопоставимо по эффективности с чистым паром.

Промежуточных культур оказывают разностороннее воздействие на агрофитоценоз. Их использовании позволяет снизить засоренность в последующих звеньях на 30-50%, а поражаемость корневыми гнилями — в 1,5-2 раза. Положительный эффект промежуточных культур обусловлен густотой стеблестоя, подавляющего сорную растительность, а запаханные в почву растительные остатки усиливают активность почвенной биоты, угнетающей возбудителей корневых гнилей и семена сорняков.

Изменяющиеся экологические условия роста культур в звеньях севооборота обуславливают подавляющее действие на сорные растения. Например, чередование культур сплошного посева с разными сроками сева и уборки с пропашными, в которых проводится более тщательный уход; однолетние культуры с многолетними травами. Кустящиеся и быстрорастущие озимая рожь и озимая пшеница сильнее подавляют сорняки, чем слабокустящиеся яровая пшеница и просо. У последней, в первые 2-3 недели после всходов замедленный рост, что обуславливает низкую конкурентоспособность. Большую роль в борьбе с сорной растительностью играют чистые пары и раноубираемых культур (овсяно-бобовые смеси, озимые на зеленый корм), позволяющие уничтожать сорняки до обсеменения.

Севооборот имеет значение и в борьбе с повиликой. Чередование восприимчивых культур (люцерны, картофеля, клевера, свеклы, табака, зерновых бобовых) с устойчивыми (ячменем, пшеницей, рисом, овсом, просом и многолетними злаками) позволяет сократить засоренность полей этим сорняком.

В борьбе с заразихой следует учитывать её избирательность с культурными растениями, которые следует возвращать на прежнее место не ранее, чем через 7-8 лет. Эффективны провокационные посевы растения-хозяина с последующей уборкой до обсеменения заразихи.

Таблица. Засоренность посевов и урожайность культур в зависимости от условий из возделывания7

Сорняки, шт/м2
Масса сорняков г/м2
Урожайность т/га
всего
в том числе многолетники
Озимая пшеница
Бессменно
605
22
560,3
2,8
Плодосменный севооборот
182
15
186,1
3,9
Зернопропашной севооборот
153
10
143,7
3,7
Ячмень
Бессменно
459
87
487,3
2,5
Плодосменный севооборот
108
30
297,4
2,9
Зернопропашной севооборот
115
23
206,9
3,2
Специализированный зерновой севооборот
279
45
306,5
2,6
Картофель
Бессменно
66
8
897,4
11,5
Плодосменный севооборот
159
16
537,5
18,6
Зернопропашной севооборот
135
12
497,6
17,9
Специализированный зерновой севооборот
187
15
520,4
19,3

Таблица. Засоренность озимой пшеницы ромашкой непахучей в зависимости от предшественника8

Предшественник
Сорняки, шт/м2
Процент ромашки от общей засоренности
всего
в том числе ромашка
Озимая пшеница
681
650
95
Викоовсяная смесь
202
127
63
Клевер
60
25
42
Ячмень
52
40
77
Чистый пар
15
5
33

Норма и способ посева

Густота стеблестоя культурных растений оказывает прямое угнетающее воздействие на сорные растения. Норма высева определяется конкретной зоной. Её уменьшение приводит к резкому росту засоренности посевов.

Перекрестный способ посева создает более равномерное распределение семян и позволяет культурным растениям эффективней использовать факторы роста и облегчает уход за посевами, оказывая угнетающее действие на сорняки. 

Узкорядный и широкорядный посев с междурядными обработками при уходе за вегетирующими растениями также позволяет снизить засоренность. Например, узкорядный посев зерновых снижает засоренность на 20% по сравнению с рядовым способом.

Удобрение

Основная статья: Удобрения

Применение удобрений, как фактор питания растений, создает благоприятные условия роста и для сорняков. Внесение удобрений может вызвать рост засоренности в 1,5-2 раза, а общая биомасса — в 2-4 раза. Потери на удобренных полях от сорняков для зерновых составляют до 40-55%, у овощных — до 80-90%.

Напротив, высокая агротехника применения удобрений может являться действенным биологическим методом подавления сорной растительности. Нарушение технологии приводит к увеличению количества и массы сорняков, накоплению их органов размножения в почве, а также требует применения улучшенных технологий борьбы.

Отзывчивость сорняков на виды удобрений разная. Это свойство обуславливается различиями в использовании сорными растениями питательных веществ.

Положительную реакцию на азотные удобрения показывают: марь белая (Chenopodium album), марь многосеменная (Chenopodium polyspermum), лебеда раскидистая (Atriplex patula), редька дикая (Raphanus raphanistrum), горчица полевая (Sinapis arvensis), горец шероховатый (Persicaria lapathifolia), пикульник заметный (Galeopsis speciosa), пикульник двухрасщепленный (Galeopsis bifida), ежовник петушье просо (Echinochloa crus-galli), мятлик однолетний (Poa annua), паслен черный (Solanum nigrum), щавель малый (Rumex acetosella), бодяк полевой (Cirsium arvense).

На фосфорные удобрения — крестовник обыкновенный (Senecio vulgaris), крапива жгучая (Urtica urens), фиалка полевая (Viola arvensis), торичник красный (Spergularia rubra), торица полевая (Spergula arvensis), дымянка аптечная (Fumaria officinalis), яснотка стеблеобъемлющая (Lamium amplexicaule), горец шероховатый (Persicaria lapathifolia), осот полевой (Sonchus arvensis).

На калиевые удобрения положительно отзываются марь белая (Chenopodium album), подмаренник цепкий (Galium aparine), ярутка полевая (Thlaspi arvense), осот полевой (Sonchus arvensis), ромашка непахучая (Tripleurospermum inodorum) и др.

Таким образом, несбалансированное применение удобрений может способствовать накоплению сорняков одного вида.

Несмотря на условность приведенной группировки, она позволяет выстраивать систему удобрений таким образом, чтобы не дать сорным растениям преимущества в распространении и в последствии выстраивать комплексную систему мер борьбы.

Сорняки оказывают влияние на эффективность удобрений. Увеличение норм внесения удобрений может как положительно сказываться на конкурентных способностях культуры, так и отрицательно.

Исследования, проведенные в Ленинградской области, в посевах ячменя с запланированной урожайностью 3,5-4,5 т/га и засоренностью 100 сорняков на 1 м2 приводили к снижению урожая на 10%, при засоренности 300 сорняков — на 28%. На фоне удобрений, с запланированной урожайностью 5,2-6,4 т/га, такие уровни засоренности не влияли на урожай. Только при количестве сорняков 700 шт. на 1 м2, потери урожая ячменя составили 12,6%, а 1000 растений на 31,6%.1

Аналогичные исследования проводились в Тверской области: при запланированной урожайности овса и ячменя 2,0 и 4,0 т/га на фоне удобрений. При повышенном фоне удобрений из-за биологического угнетения численность сорняков в посевах ячменя уменьшалась на 30-35%, овса — на 23-27% в сравнении с низкими фонами удобрений.2

Длительные опыты ТСХА показали влияние плодородия почвы на засоренность посевов: в севооборотах улучшенное питание растений сдерживало рост засоренности, тогда как, бессменное возделывание культур приводило к её росту.3

Таблица. Влияние сорных растений на эффективность минеральных удобрений9

Культура
Снижение прибавки от 1 т удобрений в зависимости от засоренности, %
слабая
средняя
высокая
Зерновые
3,4
6,4
12,0
Лен-долгунец
0,96
1,8
3,4
Корнеплоды
14,6
29,2
58,4
Картофель
13,3
26,6
53,2
Овощные
21,3
42,6
85,2
Плодовые и ягодные
4,2
8,4
16,8

Известкование почв

Известкование почв снижает количество сорняков в 2 раза, однако увеличивает и видовой состав в 1,5-2 раза, что создает потенциальную опасность усиления засоренности в последующие периоды.

Реакция сорных растений на известкование различна. Почвы с реакцией среды от сильно- до слабокислой положительно влияют на рост щавеля малого (Rumex acetosella), торицы полевой (Spergula arvensis), торичника красного (Spergularia rubra), метлицы обыкновенной (Apera spica-venti), ромашки непахучей (Tripleurospermum inodorum), мышехвостика маленького (Myosurus minimus), редьки дикой (Raphanus raphanistrum), качима постенного (Psammophiliella muralis) и др.

На почвах с близкой к нейтральной реакцией среды (от слабокислой до слабощелочной) растут овсюг (Avena fatua), лебеда раскидистая (Atriplex patula), желтушник левкойный (Erysimum cheiranthoides), молочай прутьевидный (Euphorbia virgata), белена черная (Hyoscyamus niger), льнянка обыкновенная (Linaria vulgaris), лапчатка гусиная (Potentilla anserina), осот полевой (Sonchus arvensis), чистец болотный (Stachys palustris), ярутка полевая (Thlaspi arvense).

Сорняки с маловыраженным отношением к реакции почвенной среды: марь белая (Chenopodium album), пастушья сумка обыкновенная (Capsella bursa-pastoris), куколь посевной (Agrostemma githago), мелколепестник канадский (Erigeron canadensis), виды пикульника (Galeopsis), короставник полевой (Knautia arvensis), тысячелистник (Achillea).

Известкование почвы меняет не только кислотность почвы, но и изменяет условия минерального питания растений, а также воздушный, водный и тепловой режимы. Следовательно, известкование почв влияет на видовой состав и численность сорных растений в совокупности изменяющихся факторов условий жизнедеятельности растений.

[INSERT_ELEMENTOR id="2563"]

Литература

Земледелие. Учебник для вузов/Г.И. Баздырев, В.Г. Лошаков, А.И. Пупонин и др. — М.: Издательство «Колос», 2000. — 551 с.

Баздырев Г.И. Сорные растения и меры борьбы с ними в современном земледелии: Учебное пособие для вузов. М.: Изд-во МСХА, 1993. — с. 242. ISBN 5-7230-0196-5.

Основы технологии сельскохозяйственного производства. Земледелие и растениеводство. Под ред. В.С. Никляева. — М.: «Былина», 2000. — 555 с.

Ссылки

  1. Актуальные вопросы борьбы с сорными растениями. - М.: Колос, 1980.
  2. Захаренко В.А. Гербициды. - М.: Агропромиздат, 1990.
  3. Безуглов В.Г. Применение гербицидов в интенсивном земледелии. - М.: Росагропромиздат, 1988.
  4. Éléments de biologie des mauvaises herbes - Les leviers de gestion de la flore adventice, Agri-Réseau ("Элементы биологии сорняков", перевод с франц. UniversityAgro.ru)
  5. Éléments de biologie des mauvaises herbes — Les leviers de gestion de la flore adventice, Agri-Réseau («Элементы биологии сорняков», перевод с франц. UniversityAgro.ru)
  6. Éléments de biologie des mauvaises herbes - Les leviers de gestion de la flore adventice, Agri-Réseau ("Элементы биологии сорняков", перевод с франц. UniversityAgro.ru)
  7. Земледелие. Учебник для вузов/Г.И. Баздырев, В.Г. Лошаков, А.И. Пупонин и др. — М.: Издательство «Колос», 2000. — 551 с.
  8. Земледелие. Учебник для вузов/Г.И. Баздырев, В.Г. Лошаков, А.И. Пупонин и др. — М.: Издательство «Колос», 2000. — 551 с.
  9. Баздырев Г.И., Смирнов Б.А. Сорные растения и борьба с ними. - М.: Московский рабочий, 1986.