научная статья по теме МЕТОДИЧЕСКИЕ ПОДХОДЫ К ИЗУЧЕНИЮ СТРУКТУРЫ ПРОСТРАНСТВЕННОЙ ИЗМЕНЧИВОСТИ ЗАСОРЕННОСТИ ЕДИНИЧНОГО СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННОГО УГОДЬЯ Сельское и лесное хозяйство

Текст научной статьи на тему «МЕТОДИЧЕСКИЕ ПОДХОДЫ К ИЗУЧЕНИЮ СТРУКТУРЫ ПРОСТРАНСТВЕННОЙ ИЗМЕНЧИВОСТИ ЗАСОРЕННОСТИ ЕДИНИЧНОГО СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННОГО УГОДЬЯ»

АГРОХИМИЯ, 2010, № 2, с. 74-81

МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ

УДК 632.51:519.2

МЕТОДИЧЕСКИЕ ПОДХОДЫ К ИЗУЧЕНИЮ СТРУКТУРЫ ПРОСТРАНСТВЕННОЙ ИЗМЕНЧИВОСТИ ЗАСОРЕННОСТИ ЕДИНИЧНОГО СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННОГО УГОДЬЯ

© 2010 г. В.П. Самсонова, М.И. Кондрашкина, П.В. Мелиховская

Московский государственный университет им. М.В.Ломоносова, факультет почвоведения 119991 Москва, Ленинские горы, Россия Е-та11: vkbun@mail.ru

Поступила в редакцию 16.04. 2009 г.

Изучали неоднородность засоренности единичного сельскохозяйственного угодья на примере посева овса. Показано, что недостаточное применение средств борьбы с сорняками привело как к увеличению числа сорных видов, так и к увеличению их численности. Неравномерное распределение отдельных видов в пространстве отражено в высоких коэффициентах вариации их численности. Показано, что современные технологии построения картограмм применительно к столь сильно варьирующим показателям приводят к недостоверным показателям точности. Обсуждается проблема числа точек опробования, расстояния между ними и точности картограмм для целей точного земледелия. Ключевые слова: пространственная изменчивость, засоренность посева, единичное угодье, построение картограмм, методические подходы.

ВВЕДЕНИЕ

До последнего времени сельскохозяйственное угодье рассматривали как целостный объект, на котором для борьбы с сорными растениями проводили единообразные обработки гербицидами. При таком подходе неизбежно возникают ситуации, когда в местах скопления сорняков обработки будут недостаточными, а в местах их отсутствия - избыточными. Последствия этого - загрязнение среды избыточными количествами гербицидов и стимулирование резистентности сорных растений в местах с недостаточной обработкой. Концепция точного (координатного) земледелия, возникшая в конце ХХ в. [1-3], предполагает учет пространственной изменчивости факторов природной среды в пределах угодья и целенаправленное их изменение. В случае засоренности угодья сорными растениями это означает переход от фронтальных обработок к дифференцированным с учетом видового состава и их численности в каждом конкретном месте.

Засоренность посевов может быть охарактеризована с разных сторон - важно знать и видовой состав сорных растений, и их обилие. Существующие методики обследования засоренности посевов основаны на подсчете числа побегов отдельных видов сорных растений в пределах учетных рамок фиксированного размера, чаще всего 50*50 см [4-6] или баллов проективного покрытия [7, 8]. При этом

повторность определений такова, что одна рамка в зависимости от размеров поля характеризует площадь от 1-го до нескольких десятков га. В лучшем случае отношение размера пробы к характеризуемой площади составляет 1 : 40 000. При таком опробовании в выборку попадают лишь те сорные растения, встречаемость которых достаточно велика. Даже если теоретическая встречаемость сорного растения р = 0.1 (при бесконечно большом числе учетных рамок примерно в 10% случаев это растение встретится), то в конкретной выборке из 10 рамок вероятность не встретить это растение, рассчитанная на основании биномиального закона, составляет р = 0.35; т.е. если растение расположено на угодье случайно, то в серии из 10 определений засоренности есть риск не встретить его более чем в Уз аналогичных испытаний. При этом не учитывается контагиозность сорняков, которые, как показано многими исследователями [9, 10], могут образовывать в пространстве угодья участки с повышенной встречаемостью, тогда как на остальной территории их встречаемость может быть близка к нулю. Таким образом, для адекватной характеристики угодья число повторностей должно быть увеличено, по крайней мере, на порядок, а то и более.

В настоящее время разрабатываются электронные системы распознавания отдельных сорных растений, однако стоимость таких систем пока весьма велика [11]. Поэтому разработка быстрых и надеж-

ных схем оценки пространственной изменчивости засоренности угодий при имеющемся техническом уровне представляет актуальную задачу.

С другой стороны, подробное знание особенностей засоренности на угодье скорее научная, чем производственная задача. В производственных условиях, по-видимому, вполне достаточно сведений о преобладающих видах сорных растений, и в этом случае можно использовать шкалу баллов засоренности, которую определяют глазомерно [8]. При этом следует принимать во внимание, что многие препараты действуют сразу против многих видов сорняков, поэтому быстрая оценка засоренности может ограничиваться баллами для их наиболее распространенных групп.

Определение величины баллов обилия отдельных групп может сочетаться с определением уровня экономических порогов вредоносности отдельных наиболее вредоносных видов или групп, определяемых как минимальное количество сорных растений, полное уничтожение которых обеспечивает получение прибавки урожая, окупающей затраты на истребительные мероприятия и уборку дополнительной продукции [12]. В настоящее время определены экономические пороги вредоносности видов сорных растений в посевах большинства культур. Например, экономический порог вредоносности для озимых - 10-20 малолетних или

2-5 многолетних на 1 м2; в посевах яровых - 10-40 малолетних, 2-3 многолетних; в сахарной свекле -

3-5 малолетних, 1-3 многолетних; картофеля -5-12 малолетних, 2-4 многолетних; льна - 10-20 малолетних, 1-3 многолетних и т.п. [13, 14].

Концепция точного земледелия, основывающаяся на учете пространственного разнообразия факторов плодородия на угодье, в сочетании с концепцией экологических (или экономических) порогов вредоносности сорных растений, позволяет разрабатывать оптимальные меры борьбы с засорением на конкретном угодье. Цель настоящей работы -продемонстрировать на конкретном примере многообразие засоренности и возможные способы ее оценки.

МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЯ

Исследование проводили 10-12 июня 2007 г. на одном из производственных полей Брянской государственной сельскохозяйственной академии. Площадь поля 12 га. Культура - овес. Число побегов отдельных видов растений подсчитывали в рамках размером 50*50 см. Обследование проводили маршрутным методом, опробование - через приблизительно равные расстояния, определяемые равным

числом шагов. Общее число точек опробования -151. Их координаты фиксировали при помощи приемника GPS Garmin Legend. Точность привязки составляла 2-4 м на местности.

Статистическую обработку результатов проводили с использованием статистического пакета STATISTICA 6, закономерности пространственной изменчивости исследовали при помощи геостатистических методов, реализованных в модуле Geostatistcal Analyst пакета ArcMap 6.

РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ

Видовой состав. На угодье обнаружено 30 "посторонних" видов, среди них 2 вида-засорителя -гречиха посевная и горчица белая, появление которых было обусловлено тем, что в предыдущий вегетационный период на этом поле выращивали именно эти культуры. Остальные 28 видов - обычные сорные виды, широко распространенные на территории Нечерноземной зоны [15] (табл.1). Отметим, что растения щетинников и пикульников были определены только до рода, поскольку в момент обследования они находились на начальных стадиях вегетации.

Встречаемость отдельных видов сорных растений. Ранжирование данных засоренности по уменьшению встречаемости показало, что наибольшей встречаемостью обладали 3 вида: щетинник sp. - Setaria ssp. (L.) Beauv., осот полевой -Sonchus arvénsis L., пикульник sp. - Galeopsis spp. L. (рис. 1). Щетинник относится к поздним яровым сорнякам, поэтому на момент обследования еще не все потенциально возможные семена проросли, и в дальнейшем можно было ожидать увеличения и встречаемости растений данного вида, и их численности. Обращает внимание его максимально возможное количество: до 300 шт./м2 (табл. 1). Существовала потенциальная возможность появления новых растений осота полевого, поскольку возможно, что не из всех почек возобновления, расположенных на хрупких корнях осота, появились розетки новых растений. Пи-кульники относятся к ранним яровым сорнякам, поэтому, скорее всего, новых растений до конца вегетации уже не появилось.

Для следующей группы видов, показатели встречаемости были очень близкими: среди них - пырей ползучий Elytrigia repens (L.) Nevski., звездчатка средняя Stellaria media(L.) Will., хвощ полевой Equisetum arvense L., подмаренник цепкий Galium aparine L. Встречаемость этих видов была несколько больше 50%.

Таблица 1. Статистические характеристики численности отдельных видов, шт./м2

№ п/п Вид Среднее Коэффициент вариации, % Минимум Нижний квартиль Медиана Верхний квартиль Максимум

1 Щетинник sp. - Setaria ssp. (L.) Beauv. 67 100 0 20 40 100 340

2 Осот полевой - Sonchus arvensis L. 37 90 0 8 28 60 140

3 Пикульник sp. - Galeopsis spp. L. 25 120 0 8 16 32 200

4 Пырей ползучий - Elytrigia repens (L.) 14 110 0 0 20 20 80

Nevski.

5 Звездчатка средняя - Stellaria media 8.2 100 0 0 8 12 48

(L.) Will.

6 Хвощ полевой - Equisetum arvense L. 5.7 200 0 0 0 6 60

7 Подмаренник цепкий - Galium 4.5 140 0 0 4 8 32

aparine L.

8 Горец вьюнковый - Polygonum 3.8 160 0 0 0 4 28

convolvulus L.

9 Фиалка полевая - Viola arvensis Murr. 3.8 230 0 0 0 4 60

10 Гречиха посевная - Fagopyrum escu- 2.8 250 0 0 0 0 36

lentum Moench.

11 Марь белая - Chenopodium album L. 2.4 240 0 0 0 4 40

12 Горчица белая - Sinapis alba L. 2.2 200 0 0 0 4 28

13 Ромашник непахучий - Tripleuros-per- 2.0 260 0 0 0 0 28

mum inodorum (L.) Sch. Bip nom. illegit

14 Дымянка лекарственная - Fumaria of- 1.4 340 0 0 0 0 40

ficinalis L.

15 Мята полевая - Mentha arvensis L. 0.79 500 0 0 0 0 40

16 Вьюнок полевой - Convolvulus arven- 0.77 270 0 0 0 0 12

sis L.

17 Чистец болотный - Stachys palustris L. 0.61 430 0 0 0 0 24

18 Бодяк полевой - Cirsium arvense (L.) 0.56 450 0 0 0 0 20

Scop.

19 Горец птичий - Polygonum aviculare 0.40 450 0 0 0 0 12

L. s. str.

20 Пастушья сумка - Capsella bursa- 0.32 470 0 0 0 0 12

pastoris (L.) Medic.

21 Тростник обыкновенный - Phragmites 0.26 620

Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.

Показать целиком