Рослини, що вегетують на просторах суші, використовують різну стратегію органогенезу, яка забезпечує їм можливість успішно виживати і здійснювати процеси саморегуляції природних фітоценозів. Закономірності такої саморегуляції природа поширює і на орні землі, де землероб вирощує культурні рослини. Одним із таких пристосувань рослин, що мають стратегію експлерентів, є їхня здатність формувати велику кількість плодів і насіння, що може тривалий період зберігати здатність до проростання. Саме такі види бур’янів формують банк насіння в орному горизонті ґрунту.
ЗАСМІЧЕНІСТЬ ЗЕМЕЛЬ БУР’ЯНАМИ
Орні землі практично в усіх регіонах країни мають високий рівень потенційної засміченості орного шару ґрунту. За результатами проведених різними науковцями досліджень кількість живого насіння бур’янів, що може проростати лише у верхньому шарі ґрунту (0–10 см), становить 4,8–8,9%. З огляду на той факт, що понад 80% всіх рослин бур’янів, присутніх у посівах сільськогосподарських культур, проростають з насіння, розміщеного саме в такому шарі ґрунту, питання досліджень обсягів присутності, видового складу та особливостей насіння є важливим напрямом досліджень гербологів.
Видовий склад бур’янів на орних землях країни досить різноманітний: він становить понад 840 видів трав’янистих рослин. Ще понад 700 видів потенційно можуть стати бур’янами на орних землях за відповідних екологічних умов. Отже, загалом понад 1600 видів трав’янистих рослин здатні активно заселяти і заселяють орні землі та є потужними конкурентами за чинники життя для посівів культурних рослин, які вирощують аграрії.
Серед бур’янів це види терофіти, для яких основним способом розмноження і поширення є плоди та насіння. Це, зокрема, всім відомі масові однорічні види бур’янів: просо півняче Echinochloa crus-galli (L.) Pal. Beauv., лобода біла Chenopodium album L., щириця звичайна (загнута) Amaranthus retroflexus L., гірчиця польова Sinapis arvensis L., паслін чорний Solanum nigrum L. та інші.
Загальні запаси насіння бур’янів залежно від зони вирощування (Полісся, Лісостеп, Степ) становлять 49–57 тис. шт./м2. Із них впродовж 20 діб пророщування дають сходи в середньому 5,9–8,2% загальних запасів насіння. Відповідно в теплий період року на 1 м2 площі орних земель здатні прорости і формувати сходи залежно від зони 1887–4674 шт/м2 рослин бур’янів різних видів.
ПРИСТОСУВАННЯ БУР’ЯНІВ ДО ВИЖИВАННЯ
Відомо, що бур’яни – це спеціалізовані ботанічні види, які у процесі свого філогенезу сформували стратегію рослин – піонерів-експлерентів, тобто видів, рослини яких здатні активно і швидко освоювати наявні вільні екологічні ніші. Такими фактично вільними екологічними нішами є орні землі, навіть за умови, що землероб на них висіває насіння культурних рослин.
Одним із важливих пристосувань для реалізації такої стратегії органогенезу у видів бур’янів є здатність рослин формувати велику кількість плодів і насіння. За цими показниками вони далеко випереджають можливості культурних рослин. Для порівняння: одна рослина проса півнячого в посівах формує в середньому 5500 плодів зернівок, а одна рослина пшениці озимої, в результаті кропіткої роботи цілих поколінь селекціонерів різних країн, здатна формувати в посівах до 280–300 плодів-зернівок. За оптимальних умов вегетації (окрема рослина, що має вільний простір і повне освітлення) просо півняче формує понад 20 тис. зернівок, а пшениця озима – відповідно до 5 тисяч. Рослина лободи білої формує від 10 тис. до 600 тис. насінин, а рослина буряків цукрових – до 3 тис.
Насіння рослин бур’янів тероітів вирізняється здатністю тривалий час перебувати у стані біологічного спокою і не проростати. Така особливість дає змогу цим видам рослин формувати у верхньому шарі ґрунту значний банк насіння, що здатне проростати, і гарантує присутність рослин відповідного виду на території незалежно від екологічної ситуації, яка склалась впродовж конкретного вегетаційного періоду (механічне знищення рослин, повінь, фронт вогню чи застосування гербіцидів). Можливе періодичне знищення конкретних рослин бур’янів у посівах на орних землях, проте присутність ботанічного виду на території забезпечена наявністю потужного банку його насіння у ґрунті. На наступний вегетаційний період проростуть нові насінини й нові рослини виду поповнять надходження насіння у ґрунт.
Орні землі за 2–4 роки здійснення цілеспрямованих агротехнічних та хімічних заходів цілком можливо звільнити від присутності рослин багаторічних видів бур’янів: пирію повзучого Elymus repens (L можливо.) Pal. Beauv., осоту жовтого Sonchus arvensisi L., осоту рожевого Cirsium arvense L., березки польової Convolvulus arvensis L. та інших. Проте за такий часовий період неможливо звільнити поля і ґрунт від присутності та небезпеки появи у посівах сільськогосподарських культур нових сходів лободи білої або щириці звичайної та інших видів однорічних бур’янів, що мають значні банки насіння в орному шарі ґрунту.
Системні наукові дослідження видів бур’янів доводять, що їх насіння має не один, а кілька принципово різних механізмів гальмування процесів проростання, які взаємно доповнюють і дублюють один одного. Доцільно згадати кілька з них. Насамперед, плоди і насіння у багатьох видів рослин, що формуються на одній рослині, можуть мати різні розміри й форму та стратегію проростання. Ці особливості називаються відповідно гетерокарпією і гетероспермією (від лат. слів: гетерос – різний, карпус – плід, сперма – насіння).
Здатність до гетерокарпії та гетероспермії властива рослинам різних видів гірчаків, лободи, щириць, злаків та інших. Наприклад, рослини лободи білої формують три різні форми насіння, що не проростає навіть за наявності сприятливих умов середовища через різну тривалість перебування у стані біологічного спокою. Зелене (недостигле насіння) здатне проростати відразу. Достигле відносно велике і більш пласке та світліше насіння проростає після перезимівлі на наступну весну. Насіння більш дрібне, з товстою зеленувато-чорною оболонкою – через 2 роки перебування у ґрунті. Дуже дрібне, округло-овальне, чорне насіння проростає не раніше як після трьох років перебування у ґрунті в стані біологічного спокою.
У ґрунті насіння лободи білої може залишатись живим і здатним до проростання до 40–80 років. Тому навіть ретельне дотримання всіх агротехнічних і хімічних прийомів контролювання бур’янів у посівах сільськогосподарських культур впродовж ротації сівозміни (8–10 років) здатне знизити запаси насіння лободи білої в орному шарі в межах 25–34% від їх початкових обсягів.
Читати по темі: Азотні добрива як ад’юванти
У стані біологічного спокою насіння бур’янів достатньо захищене від впливу чинників зовнішнього середовища. Це важливе біологічне пристосування вищі рослини створили в процесі тривалого еволюційного періоду освоєння і заселення просторів суші. Вегетація в умовах вологих тропіків не потребувала наявності пристосувань гальмування біологічних процесів у насінні рослин. Проте поширення рослин у кліматичні зони дефіциту води (пустелі) і особливо у субтропічні та помірні широти вимагало створення пристосувань, завдяки яким рослини могли б пережити несприятливі для вегетації періоди року (посуха, зниження температури, морози).
Одним із важливих пристосувань було створення механізмів гальмування активних процесів життєдіяльності в несприятливий період року. Набутий біохімічний і фізіологічний механізм був удосконалений видами рослин, що мають стратегію органогенезу рослин–експлерентів. Системи гальмування процесів проростання насіння у таких видів стали дубльованими і різноманітними: від обмеження інтенсивності газообміну зародка насінини з атмосферою, обмеження обсягів надходження води в насінину до біохімічних механізмів впливу на клітини меристеми сполук абсцизової кислоти (АБК) та інших.
Для таких рослин наявні механізми гальмування і здатність перебувати у стані біологічного спокою зародка насінини стали цінним пристосуванням, що забезпечує можливість виду бути постійно присутнім у природних і, відповідно, штучних фітоценозах (агроценозах) та займати то провідні, то приховані позиції у системі відносин між рослинами компонентами.
ЗАХИСТ РОСЛИН НА ПОЧАТКОВОМУ ЕТАПІ РОЗВИТКУ
Посіви культурних рослин, особливо широкорядні, тривалий період на початку вегетації мають вільні екологічні ніші, які освоюють сходи рослин бур’янів. Такий період традиційно триває від 50 до 60 діб і більше від часу появи у посівах сходів буряків цукрових, кукурудзи, соняшнику, сої та інших. Саме у такий період вегетації наявне у верхньому шарі ґрунту насіння різних видів бур’янів активно розпочинає процеси проростання і освоєння наявних вільних екологічних ніш. У цей час посіви культурних рослин потребують ефективного і надійного захисту від сходів рослин бур’янів, що мають стратегію рослин-експлерентів. Для них характерна здатність швидко освоювати наявний у посівах вільний простір, формувати оптично щільне проективне покриття листками, завойовувати висоту над поверхнею ґрунту і доступ до енергії світла і тим самим не лише затінювати культурні рослини, а й позбавляти їх можливості використовувати інші наявні важливі чинники середовища: запаси мінерального живлення і воду з ґрунту.
Кількість сходів бур’янів на одиниці площі посівів залежить насамперед від величини потенційного запасу (банку) насіння у верхньому шарі ґрунту. Контролювати сходи рослин бур’янів у посівах значно простіше за умови, що їх кількість становить лише кілька штук на 1 м2 порівняно з кількістю, що переважає сотні (до тисячі) штук на 1 м2 і більше. Для їх успішного контролювання необхідно отримати різний рівень біологічної ефективності дії гербіцидів. Чим менша кількість сходів бур’янів зафіксована в посівах, тим нижчий рівень біологічної ефективності може бути достатнім для їх успішного контролювання. Відповідно землероб економічно зацікавлений у максимальному зменшенні величини потенційних запасів насіння бур’янів у орному шарі ґрунту.
ДЖЕРЕЛА ПОПОВНЕННЯ БАНКУ НАСІННЯ БУР’ЯНІВ
Логічним є запитання: які джерела поповнення банку насіння бур’янів, присутніх у орному шарі ґрунту? Такі джерела добре відомі. Передусім це рослини бур’янів, які зустрічалися в посівах сільськогосподарських культур у попередні роки вегетації. Їх успішна вегетація завершилась свого часу формуванням і осипанням насіння, яке потрапило у орний шар ґрунту. Другим потужним джерелом є транслокація насіння бур’янів на орні землі пото-ками повітря з інших територій, насамперед це плоди і насіння видів, здатних до анемохорії. Серед них доцільно згадати пушняк канадський – Erigeron Canadensis L., види осотів Sonchus, латуків Lactuca та інші. Занесення (транслокація) насіння і плодів бур’янів на орні землі потенційно може бути здійснена з органічними добривами (гній і компости та торф за неправильного їх приготування і зберігання).
Джерелом надходження плодів і насіння бур’янів у ґрунт орних земель може бути і посівний матеріал, особливо багаторічних трав. Наприклад, насамперед така небезпека стає реальною за ігнорування прийомів очищення партій насіння люцерни або конюшини магнітними сепараторами від насіння паразитичних видів повитиць (рід Cuscuta).
ШЛЯХИ КОНТРОЛЮВАННЯ ПРОРОСТАННЯ БУР’ЯНІВ
Науковою і важливою прикладною проблемою є пошук реальних шляхів активного впливу на насіння бур’янів у стані біологічного спокою. Можливі два альтернативних шляхи: перший – посилити системи гальмування процесів проростання насіння або активізувати такі процеси і надалі знищити проростки чи сходи бур’янів цілеспрямованими агротехнічними чи хімічними заходами. Розкривати таємниці природи непросто. Це потребує часу і відповідних можливостей.
Є й інший шлях впливу на ситуацію з банком насіння у орному шарі ґрунту. Це всемірне зниження величини таких запасів у орних землях. Для досягнення результатів необхідно істотно підвищити рівень культури ведення землеробства на орних землях. Досягти цього непросто, проте можливо, що призведе до зниження антропного тиску на орні землі й дасть відчутну економію матеріальних затрат на захист посівів сільськогосподарських культур від бур’янів. Головною причиною гостроти проблеми значної присутності бур’янів у посівах і необхідності вести з ними постійне протистояння є великий банк їх насіння у орному шарі ґрунту.
Маємо про це пам’ятати і робити все, щоб цей банк насіння бур’янів був якомога меншим.
ВИСНОВКИ
Обсяги потенційних запасів насіння бур’янів у орному шарі ґрунту в головних ґрунтово-кліматичних зонах країни дуже великі, тож гарантовано забезпечують масову появу сходів бур’янів і небезпеку значної забур’яненості посівів сільськогосподарських культур.
Сучасні запаси насіння бур’янів у ґрунті здатні забезпечити появу впродовж теплого періоду року від 1887 до 4674 шт. сходів на 1 м2 орних земель, що створює гострі проблеми їх надійного контролювання у посівах сільськогосподарських культур.
Зниження затрат на системи захисту посівів сільськогосподарських культур від бур’янів можливе насамперед за умови зниження обсягів депо їх насіння у орному шарі ґрунту.
С. О. Ременюк, канд. с.-г. наук, Інститут біоенергетичних культур і цукрових буряків НААН, О. О. Іващенко, д-р с.-г. наук, Інститут захисту рослин НААН
Опубліковано в журналі “Агроном”, 2023
