Конкуренція рослин кукурудзи та бур’янів

362
КОНКУРЕНЦІЯ РОСЛИН КУКУРУДЗИ ТА БУР’ЯНІВ

Конкуренція за воду, світло, поживні речовини між культурами і бур’янами – це той чинник, який є визначальним для застосування заходів контролю останніх. Разом з тим, вчені дослідили ще один важливий аспект такої конкуренції. Встановлено, що рослини відчувають сусідство одна одної, а також можуть проявляти взаємний вплив без фізичного контакту.

Властивість рослин впливати одна на одну без фізичного контакту може відчутно позначатися на рості та розвитку культури, спричинити її пригнічення, що в кінцевому підсумку впливає і на врожайність.

Дослідження цього окремого аспекту конкуренції вивчали канадські вчені в лабораторних і польових умовах.

В результаті цих досліджень було встановлено, що частина сонячних променів, потрапляючи на листкову поверхню, а саме: інфрачервоне випромінювання адсорбується рослиною і використовується для фотосинтезу, а частина – відбивається від поверхні. Так, випромінювання, що відбивається від листя бур’янів, потрапляє на культуру, причому під різними кутами. У лабораторних умовах встановлено, що навіть невеликі бур’яни, які вирощувалися в горщиках неподалік культури і безпосередньо не контактували з нею, тобто не були конкурентами за вологу та поживні речовини, впливали на процес фотосинтезу в культурних рослинах і могли зупиняти його.

Таким чином, було визначено новий механізм конкуренції, який потребував підтвердження. З огляду на те, що бур’яни шкідливі для посівів кукурудзи, канадські вчені запланували під час досліджень виключити такі чинники конкуренції, як волога та поживні речовини. Для культури та для бур’янів було створено однакові умови росту й розвитку з оптимальним мінеральним підживленням, забезпечивши висаджену культуру достатньою кількістю вологи у ґрунті. Дослідження були спрямовані на з’ясування рівня конкуренції, зокрема, впливу бур’янів на продуктивність культури.

Під час досліджень, спрямованих на з’ясування залежності врожаю культури від наявності в посівах бур’янів, науковці встановили, що за відсутності у посівах бур’янів на етапі розвитку з 3 по 10 листок кукурудзи вегетація культури не відчуває конкуренції, тому її потенціал росту та розвитку реалізується максимально. Важливим результатом цих досліджень стало також встановлення того факту, що бур’яни, які з’являлися після етапу розвитку в культури 10 листка, не впливали на її врожайність. Відповідно під час досліджень важливим було уточнення етапу розвитку культури, на якому починається негативний вплив бур’янів на її врожайність і на якому вони найбільше на неї впливають.

Дослідженнями встановлено, що за наявності бур’янів у посівах до появи 3–4 листка культури її врожайність різко знижувалася. Під час дослідів, які проводили в Онтаріо, було встановлено, що втрата врожайності культури за таких умов досягала 3,5–10% за день. Вчені були стурбовані тим, що це відбувається надто швидко і передчасно. Тому впродовж досліджень проводилися експерименти, які передбачали видалення бур’янів на різних етапах розвитку культури. За умов видалення бур’янів після етапу 3–4 листки культури врожайність дещо збільшувалася, але не досягала максимальних показників. Втрати врожайності спостерігалися за будь-яких умов. Було встановлено, що навіть видаливши бур’яни, показники врожайності не можна компенсувати стовідсотково – втрати були невідворотними.

Особливу увагу вчені приділили вивченню початкового етапу розвитку культури: що саме відбувається під час цього етапу, які чинники впливають на рослину в цей період. За результатами досліджень науковці зробили висновок, що ступінь зниження врожайності кукурудзи залежить від трьох чинників, а саме: від часу появи бур’янів порівняно з етапом розвитку культури (найбільш важливий чинник), густоти бур’янів і їх видового складу в посівах.

Наявність бур’янів у посівах кукурудзи навіть без їх контакту і конкуренції за поживні речовини та вологу здатна змінювати темпи росту культури і ступінь розвитку кореневої системи

Подальші дослідження були спрямовані на пошук так званої «точки неповернення». Дослідники вивчали розвиток злакових бур’янів на різних етапах розвитку культури. Під час появи бур’янів одночасно з культурою втрата врожайності, залежно від їх густоти, становила до 20%. При появі бур’янів пізніше, на етапі розвитку 4 листка культури, за умов їх незмінної густоти, втрата врожайності була стабільною, але не такою значною та різкою. Різниця в часі появи бур’янів, порівняно з тим, коли вони з’являлися на етапі розвитку 3 листка в культури, мала величезний вплив на її врожай.

Таким чином, постало питання: як проросток культури (в цьому випадку кукурудзи) визначає, що його оточує, як він підлаштовується під це оточення, а також чи властиво рослині «спілкуватися» з іншими рослинами і залежно від цього змінювати свою поведінку?

Як зазначалося вище, маленький паросток кукурудзи завбільшки з мізинець, як своєрідний радар, може визначати наявність бур’янів навколо нього. Цю інформацію він отримує завдяки світлу, яке відбивається від листкової поверхні бур’янів. І вловлює це рослина дуже швидко, що було підтверджено під час проведення польових досліджень у посівах кукурудзи в фермерському господарстві штату Небраска. Під час вирощування культури було дотримано умов щодо усунення конкуренції за воду та поживні речовини.

У посівах, чистих від бур’янів, листя кукурудзи розміщувалося перпендикулярно рядам, як під лінійку, листки були рівномірно розправленими. За наявності невеликих проростків бур’янів кукурудза вже помітно реагувала на них. Листя втрачало перпендикулярність розміщення, воно поверталося в різні боки, викручувалося. Таким чином, вчені дійшли висновку, що невеликі проростки бур’янів дуже сильні й здатні суттєво впливати на рівномірність росту та розвитку кукурудзи. І подібні зміни – не рідкість.

Під час польових досліджень із вивчення впливу гліфосату на різних етапах розвитку бур’янів у посівах кукурудзи також було виявлено зміни у рості та розвитку культури. Гліфосат вносили під час таких етапів розвитку бур’янів: 10 см, 15 та 23 см. Залежно від строків контролю бур’янів спостерігалися зміни, які негативно впливали на інтенсивність змикання рядків кукурудзи. Різниця в рості бур’янів, які контролювали, становила всього лише 5 см, але змикання рядків кукурудзи відбувалося з відчутними змінами. У разі перенесення строків контролю на більш пізній час результати погіршувалися із вражаючою різницею. Для аграріїв не є секретом важливість етапу змикання рядків кукурудзи, від своєчасності якого залежить отримання високих показників її урожайності, і чим раніше це відбудеться, тим краще це для посіву культури, в якому негативний вплив бур’янів буде обмежений до мінімуму.

В лабораторних умовах за відсутності конкуренції за вологу, поживні речовини та світло (обов’язкова умова) кукурудзу висаджували в ємностях посередині, а бур’яни – по краях, але без фізичного контакту. Густота посівів відповідала 80 тис. рослин на 1 га. На різних етапах росту кукурудзи дослідники видаляли бур’яни, спостерігаючи за культурою та її кореневою системою. Встановлено, що найбільш важливі етапи – між 3 і 10 листком кукурудзи. Наявність бур’янів (без контакту та конкуренції за поживні речовини й вологу) змінювала темпи росту культури, ступінь розвитку кореневої системи, швидкість накопичення біомаси, а також впливала на врожайність. Відповідно, за умов зміни темпів росту природним шляхом змінювалась й функціональність, тобто зменшувалася здатність культури протистояти зовнішнім стресам і досягати потенційної врожайності.

Разом з тим, було встановлено залежність розвитку листя, кореневої системи та біомаси рослин культури від забур’яненості посівів. Хоча забур’янені посіви культури були вищими, на незабур’янених варіантах рослини мали більшу кількість листя із більшою площею поверхні. Загальна біомаса рослин із незасмічених посівів була на 10% більшою, ніж на засмічених. Встановлено, і це дуже важливо, що коренева система на засмічених посівах була на 8% меншою. Коренева система кукурудзи, як відомо, складається з різних типів коренів: основного, бічних, побічних і повітряних, або опорних. У процесі розвитку вони змінюються, і ступінь їх зміни впливає на врожайність культури. Досліди підтвердили, що наявність бур’янів істотно впливала як на обсяг, так і на довжину коренів. Відповідно від впливу бур’янів на кореневу систему істотно залежить ріст і розвиток культури, наприклад, в умовах посухи.

Кількість повітряних коренів, їх діаметр, площа кореневої маси суттєво відрізнялися залежно від наявності бур’янів чи їх відсутності. Лабораторні результати дослідів було підтверджено вченими у польових умовах. Досліджували реагування рослин культури на наявність чи відсутність бур’янів у полі також на етапі розвитку в культури 4-го листка. Польові досліди повністю підтвердили лабораторні результати.

Вчені рекомендують звернути увагу на важливі чинники, які значною мірою впливають на час початку репродуктивного етапу розвитку культури, а саме: на якому етапі розвитку культури і яким чином слід забезпечувати контроль бур’янів. Наведені вище дані свідчать про те, яку велику силу має біологія бур’янів, якщо їм властиво впливати та зміщувати початок репродуктивного етапу розвитку сусідньої з ними культури. Необхідно враховувати, що конкурентоспроможність бур’янів поширюється також на час зміщення початку репродуктивного періоду культури, у посівах якої вони поширені. Згідно з отриманими результатами, встановлено, що наявність бур’янів у посівах змістила настання репродуктивного періоду, як мінімум, на 1,5 доби. Для виробничників відомо, що це досить значимий проміжок часу. Крім того, настання репродуктивного періоду дуже індивідуальне для кожної культури. Всі названі факти підтверджені дослідниками, які під час дослідів фіксували ріст і розвиток кожної рослини і записували, коли вони викидали волоть і проходили репродуктивний етап.

Бур'яни в посівах кукурудзи
Однією з помилок є очікування найбільш масової появи сходів бур’янів, щоб знищити їх однією обробкою. За таких умов урожай культури зменшується щохвилини, і кожен наступний день такого очікування буде ще більш згубним для нього

Вирощуючи культуру, необхідно, щоб забезпечення ефективного контролю бур’янів у її посівах було не тільки аксіомою, а й проводилося в оптимально важливі строки розвитку. Цей захід дасть змогу отримати рівномірну появу сходів кукурудзи, проходження в установлені періоди її етапів росту та розвитку, репродуктивного періоду, під час якого формується майбутній урожай.

Вчені відмітили широку варіабельність початку цвітіння культури, посіви якої були надміру забур’яненими. Встановлено, що на етапі цвітіння загальна листкова поверхня культури у чистих від бур’янів та засмічених посівах була приблизно однаковою, але загальна біомаса рослин із чистих посівів була на 11% більшою, ніж із засмічених. Біомаса коренів виявилась на 13% більшою. Слід зазначити, що етап цвітіння культури є одним з найбільш важливих, і якщо у рослини на цей час коренева система на 13% менша, то, відповідно, вона буде більш схильною до зовнішніх стресів. В умовах постійного підживлювання рослин дослідники отримали приблизно однакову урожайність (і біомасу). Але кількість зернин і їх маса були різними. Отже, контроль бур’янів і особливо час його початку прямо впливає на формування зерен у качані. Після запилення, коли кількість зернин вже зафіксувалася, все залежить від погодних умов, накопичення маси кожною зерниною, а також негативного впливу бур’янів.

Маса зернин і їх кількість – це дві складові врожайності. Швидкість росту рослини під час репродуктивного етапу розвитку впливає на кількість зернин, що формуються. Наявність у посівах бур’янів на ранніх етапах росту культури зменшує темпи і швидкість її розвитку. На рівномірність сходів і ріст культури впливає, окрім негативного впливу стресових чинників у результаті несприятливих умов (відсутність мінеральних речовин, води тощо), безпосередньо також кожне чергове запізнення зі строками обмеження чисельності бур’янів, що призводить до зміни швидкості росту рослин. Така ситуація в кінцевому підсумку призводить до точки неповернення, коли врегулювати негативний вплив від шкідливості бур’янів буде неможливо і в результаті це призведе до зменшення кількості зернин у качані. Ці дані підтверджено результатами дослідів. Наприклад, у качанах, взятих як зразки із доглянутих посівів кукурудзи, без бур’янів, зерна розміщувалися близько одне до одного, навіть щільно, відмічалася їх велика кількість – до 519 штук. У зразках качанів, взятих із забур’янених посівів, на рослині відмічалося всього 483 зернини, самі зерна розміщувалися вже не так близько одне до одного, що дало підстави зробити висновок про наявність відмінностей між рослинами та неоднорідність качанів залежно від умов культивування. Тобто рослини суттєво відрізнялися одна від одної.

За умов, коли одна рослина краща за іншу, більш розвинені рослини домінують над слабшими, і це може призвести до їх пригнічення або загибелі, тобто між ними загострюється внутрішньовидова конкуренція. І навіть тоді, коли культура забезпечувалася необхідною кількістю води і поживних речовин, але наявною була забур’яненість, у дослідах зустрічалися рослини, які взагалі не утворювали зерен і гинули.

Таку ж залежність вчені установили і щодо загальної врожайності кукурудзи. У дослідах без бур’янів врожайність становила 10,7 т/га, кількість зернин – 563 шт. За умов знищення бур’янів на етапі розвитку в культури 4-го листка врожайність була не набагато, але все ж таки меншою – 10,3 т/га, кількість зернин відрізнялася на 6% – 531 шт., що дало підстави вченим зробити висновок про суттєву різницю. В наступному досліді науковці вносили гербіциди на етапі 8 листків. Дані свідчили про те, що урожайність істотно змінилася і становила 8,5 т/га (20%), кількість зернин зменшилася на 13% – до 490 шт.

Вчені зробили висновок, що кількість зернин на рослині залежить від етапу розвитку, на якому починався контроль бур’янів гербіцидами. Відповідно на підставі отриманих результатів аграрії сьогодні мають змогу розрахувати інтенсивність зниження урожайності (кількості зернин) культури залежно від строків знищення бур’янів, що спрощуватиме планування їх контролю.

Доцільно враховувати окремі особливості післясходових гербіцидів, через які може уповільнюватися їх дія, і відповідно через неефективність контролю впродовж певного періоду, що може тривати навіть 8–9 днів, бур’яни негативно впливатимуть на кукурудзу.

На ріст і розвиток кукурудзи впливає багато чинників, серед яких і негативний вплив стресу (відсутність мінеральних речовин, води, наявність бур’янів), що вносить корективи до її розвитку, під час яких і спостерігається втрата врожайності культури. Втім, окремі чинники ефективно піддаються регулюванню, наприклад, шкідливість бур’янів, яку обмежують застосуванням гербіцидів, а деякі, такі як наявність вологи, – ні.

Дані, отримані під час описаних вище досліджень, є переконливим доказом того, що чим раніше починати контроль бур’янів на ранніх етапах розвитку культури, тим пізнішими будуть умови, за яких культура стикнеться зі стресовими чинниками (наприклад, з відсутністю вологи), відповідно, вона буде більш підготовленою та стійкою.

Високий урожай кукурудзи залежить від строку знищення бур’янів у посівах культури. Рішення керуватися результатами наукових досліджень є не тільки правильним, а й таким, що дає можливість виявити помилки, які були допущені раніше, щоб надалі уникати їх. Однією з таких помилок є очікування найбільш масової появи сходів бур’янів, щоб знищити їх однією обробкою. Але необхідно пам’ятати, що за таких умов урожай культури зменшується щохвилини, і кожен наступний день такого очікування буде ще більш згубним для нього.

Науковці переконливо довели, що сходи кукурудзи, тільки-но з’явившись над поверхнею поля, не повинні відчувати небажаного сусідства бур’янів.

І. М. Сторчоус, канд. с.-г. наук

Опубліковано в журналі “Агроном”, 2018