Забур’яненість агрофітоценозів, як екологічна проблема землеробства

Xanthium albinum (Widder) Scholz & Sukopp
у посівах пшениці озимої

Найважливішою проблемою сучасного сільського господарства залишається виробництво зерна та якісних продуктів харчування.

У той же час у розвинутих державах підвищення продуктивності посівів не є першочерговим завданням.

Центр ваги досліджень перемістився в сторону екологічних і соціальних проблем [10].



В Україні ж найважливішим напрямком сучасного землеробства є перехід сільськогосподарського виробництва на різноманітні форми ведення господарства з урахуванням біологізації та екологізації виробництва, а головним елементом системи землеробства є захист посівів від бур’янів, рівень якого й визначає врожайність культурних рослин [2, 7, 12, 15].

Боротьба з бур’янами є найважливішою технологічною операцією, яка викликає зміну зовнішнього середовища.  Вона необхідна як для безпечного, ефективного, економічно доцільного вирощування продовольчих культур, так і охорони навколишнього середовища та здоров’я людини.

Обсяг можливої шкоди від бур’янів змінюється залежно від їх видового складу, рівня  присутності та тривалості конкурентних відносин між ними та культурними рослинами [8].
Відомо, що в Україні є близько 5 тис. видів вищих рослин з яких третина потенційно можуть бути конкурентами культурних рослин за фактори життя, тобто бур’янами.
Та найпоширенішими в посівах різних культур є не більше 130 видів.

Останніми роками забур’яненість частини земель, які не освоюються новими землекористувачами або вивільнюються з інтенсивного господарського використання, збільшилася в 4,2 – 5,1 разів. Щорічний потенційний запас насіння бур’янів в грунті поповнюється тут на 25 – 50 тис. шт./м² і складає сьогодні в орному шарі 1,17 – 2,54 млрд. шт. га. Навіть при щорічному найякіснішому виконанні всього комплексу агротехнічних заходів і застосуванню гербіцидів для зменьшення засміченості грунту до вихідного на таких полях необхідно буде не меньше 30 – 40 років. Роботи по залученню їх у сільськогосподарський оборот вимагають значних витрат на виробництво й обумовлюють зростання екологічного ризику.

Така надмірно висока потенційна засміченість грунту насінням бур’янів є найбільш негативним і сильнодіючим фактором екстенсифікації землеробства, бо при вмісті в орному шарі від 100 до 300 тис./га проростків багаторічних коренепаросткових і 0,5 – 1,0 млрд. шт./га насіння малорічних бур’янів вони виносять з нього непродуктивно за вегетаційний період 60 – 80 кг/га поживних речовин і 800 – 1000 т/га води, через що знижують урожайність зернових культур на 20 – 30 %, просапних на 40 – 50 % і більше, овочів і картоплі – 41 – 88 %, кормових культур – 44 – 48 % істотно погіршуючи якість продукції та фітосанітарний стан довкілля [2, 7, 15].

Значна кількість бур’янів у поля культурних рослин надходить з лісосмуг. Деградація системи полезахисних та меліоративних лісових насаджень перетворила їх у розсадники бур’янів. Тільки в лісосмугах Донбасу їх виявлено понад 300 видів серед яких небезпечні карантинні бур’яни Ambrosia artemisiifolia L., Acroptilon repens L., різні види Cuscuta L., а також заносні види Salvia reflexa Hornem., Anisanta sterilis (L.) Nevski, Hordeum jubatum L. тощо.
Лісосмуги нерідко визначають і видовий склад бур’янів сусідніх з ними полів у зоні їх 20 – 30 кратної висоти. З однієї сторони вони є тривалим екологічним фактором підвищення продуктивності грунту, а з іншої – утворюють депресійну зону в якій створюються несприятливі умови для розвитку сільськогосподарських культур. У цих зонах ми знаходили від 32 до 56 % загальної кількості видів бур’янів, які трапляються в даному полі.
Крім того наявність у породному складі лісосмуг деяких видів родів Acer і Fraxinus призводило до масового забур’янення полів їх сходами. На відстані 20 м від лісосмуги в посівах соняшника й кукурудзи перед першою міжрядною культивацією нараховували від 22 до 57 шт./м², на відстані 50 м – 17 – 38, 100 м – 7 – 9 шт./м² їх сходів.

Ambrosia artemisiifolia L. 

Acer tataricum L.

Одним із факторів, що сприяють зростанню забур’яненості є порушення сівозмін та введення в Степу монокультури соняшника, а в Лісостепу – буряків, якими зайнято кожне 2 – 3 поле, тоді як за агротехнічними нормами – кожне 7 – 8 поле.

Вирощування низькорослих сортів зернових культур призвело до послаблення конкурентноздатності їх по відношенню до бур’янів. В агрофітоценозах низькостеблевих сортів особливо небезпечними є високі бур’яни верхніх ярусів Cirsium arvense (L.) Scop., Sinapis arvensis L., Ambrosia artemisifolia L., Sisymbrium loeselii L., Xanthium albinum L. тощо.
 Особливу набезпеку для степового землеробства становить  поширення бур’янів-алергенів: Ambrosia artemisifolia L., Iva xanthiifolia Nutt., Atriplex tatarica L. тощо. Всього біля 50 видів, які не тільки знижують продуктивність сільськогосподарських культур і погіршують якість продукції, а й викликають захворювання людей на полінози.

Максимальна тривалість їх цвітіння – від 45 до 60 днів. Квітки цих видів навіть на одній рослині зацвітали неодночасно, протягом 10 – 12 днів. До того ж рослини ці росли в різних екологічних умовах тому мали дуже розтягнутий період цвітіння й високу пилкоутворюючу здатність. На одній добре розвинутій рослині Iva xanthiifolia Nutt. утворювалося 50 – 55, Artemisia absinthium L. – 17 – 23, Ambrosia artemisifolia L. – 11 – 14, Chenopodium vulvaria L. – 1,3 – 1,4, Conium maculatum L. – 1,2 – 1,6 млн. шт. пилкових зерен. Концентрація пилку в повітрі під час їх цвітіння у великих і середніх містах Сходу України протягом доби досягала в середньому 7 – 11 шт./м³ повітря, з максимумами до 23 – 27 шт./м³ повітря.   
    
Неоднаковий рівень впливу на продуктивність сільськогосподарських культур мали бур’яни різних біологічних груп і навіть класів.

Зокрема в посівах кукурудзи особливо небезпечними є багаторічні коренепаросткові бур’яни. При слабкій забур’яненості посівів урожайність знижувалася на 20 – 30 %, середній –  35 – 40 %, високій – 50 – 55 % і більше. При масі бур’янів 5 кг/м² кукурудза не утворювала генеративних органів.

У посівах озимої пшениці наявність на 1 м² лише однієї рослини Cirsium arvense (L.) Scop. зменшувала врожайність цієї культури на 0,68 ц/га, а Sonchus arvensis L.– на 0,37 ц/га [14].

Cirsium arvense (L.) Scop. у посівах пшениці озимої

Cirsium arvense (L.) Scop. 

Не меньшу проблему  для зернових колосових культур складали й малорічні однодольні бур’яни: Apera spica-venti (L.) P. Beauv., Avena fatua L. та інші, цикл розвитку яких близький до життєвого циклу даних культур. Наявність у посівах озимої пшениці 5 шт./м²  Apera spica-venti зумовлювала втрату 35 кг/га, 10 шт./м ² – 211 кг/га, 50 шт./м² – 950 кг/га врожаю [9].
Великим ступенем шкідливості відзначаються бур’яни – паразити, які  механічно втручаються в організм культурної рослини, пригнічуючи її ріст і розвиток. Втрати врожаю зеленої маси люцерни від середнього ураження Cuscuta campestris Yunck. складають 1,1 ц/га в розрахунку на 1 стебло бур’яну /м², або 1,4 ц/га на 1 г/м² маси Cuscuta campestris Yunck. При сильному ураженні втрати врожаю  сягають 61 – 81% [8].

Та найбільшої шкоди у посівах усіх культур завдає змішаний тип забур’яненостi [3, 7, 8, 13, 15].

У наших дослідах при змішаному типі забур’яненостi втрати врожаю озимої пшениці при наявності 5 шт./м² різних видів бур’янів складали 0,21 т/га, а при 20 шт./м² – 0,8 т/га. Для кукурудзи критичним періодом одночасного зростання з бур’янами є період від утворення 4 – 5 листків до 11 – 12 листків. Достовірне погіршення умов зростання й зниження врожайності на 21 – 22 % спостерігалося при наявності  на 1 м² 6 шт. бур’янів.

Забур’яненiсть посівів цукрових буряків протягом  30 днів призводила до зниження врожаю коренеплодів на 2,9 т/га;  50 днів – на 13 т/га; 80 днів – 19 т/га; 140 днів – 24,4 т/га [1].
Бур’яни істотно зменьшують не тільки урожайність, а й погіршують його якість. Так, наявність у посівах озимої пшениці, кукурудзи, ячменю ярого упродовж критичного періоду розвитку 10 – 15 шт./м² бур’янів різних біогруп зумовлювало втрати 3 – 5 ц/га зерна, зниження вмісту білка в борошні на 0,5 – 1, сирої клейковини – на 1,5 – 2 % [15].

Шкідлива дія бур’янів розпочинається ще в період проростання культурних рослин, коли основною формою відносин між рослинами є алелопатичні взаємовідносини. Бур’яни через кореневу систему виділяють у ґрунт фітотоксини, які негативно впливають на формування паростків культурних рослин. Кореневі виділення Cirsium arvense та Convolvulus arvensis L. затримують ріст озимої пшениці, кукурудзи та інших культур; Sonchus arvensis – соняшнику; Elytrigia repens (L.) Nevski.– озимої пшениці та жита; Xanthium strumarium L.– кукурудзи [2, 8].
Виносячи з ґрунту значну кількість поживних речовин, бур’яни зменшують ефективність добрив. Рослини кукурудзи за врожаю 450 ц зеленої маси з кожного гектара виносять 360 кг, а бур’яни при цьому – 528 кг поживних речовин [4].

Крім того, бур’яни   затінюють  культурні рослини, що призводить до зниження температури ґрунту на 2-4 °С й пригнічення життєдіяльності ґрунтових мікроорганізмів, затримує процес фотосинтезу, спричиняє вилягання зернових культур [2].

Добре засвоюючи поживні речовини та воду з ґрунту, бур’яни швидко збільшують лінійні розміри та масу. Так, у наших дослідах рослини Setaria glauca та Echinochloa crus-galli L. на неудобрених ділянках у період кущіння утворюють по 1 – 3 продуктивних стебла, а на удобрених – до 30 шт. При цьому маса бур’янів вища за культурні рослини в 5 – 12 разів, а засвоєння сполук азоту з добрив відбувається інтенсивніше культурних рослин у 7 – 14 разів.  

Окремі види бур’янів на кормових угіддях можуть викликати отруєння тварин: Aristolochia clematitis L.; уражати центральну нервову систему: Hyoscyamus niger L., Datura stramonium L., Papaver rhoeas L., Tanacetum vulgare L., Chelidonium majus L., Ranunculus acris L.; порушувати серцеву діяльність: Consolida regalis S.F.Gray, Linaria vulgaris Mill. [3].

Бур’яни сприяють поширенню хвороб культурних рослин і є місцем накопичення цілого ряду шкідників. Масовому поширенню гусениць озимої совки сприяє Convolvulus arvensis. Резервантом для хвороб борошнистої роси та іржи, які вражають майже всі злаки, є Elytrigia repens тощо.

Висока забур’яненість сільськогосподарських угідь перешкоджає проведенню агротехнічних заходів. Бур’яни не тільки знижують урожайність та якість сільськогосподарської продукції, а й впливають на підвищення її собівартості. Частка затрат на контролювання бур’янів становить близько 60 % загальної суми витрат на захист рослин та близько 50 % часу агронома [3].

Для недопущення чи зменьшення втрат сільськогосподарської продукції ставка робиться на широке використання гербіцидів, що негативно впливає на навколишне середовище й здоров’я людей і, як свідчить світовий та вітчизняний досвід, до істотного підвищення врожайності сільськогосподарських культур не призвело. У той же час більше половини гербіцидів, що застосовуються сьогодні відносяться до мутагенів і канцерогенів. Використання їх за оцінкою ВООЗ щорічно викликало отруєння 3 млн. людей, з яких понад 200 тис. помирало; до 25 млн. робочих, зайнятих у сільському господарстві піддаються дії хімічних речовин з ризиком для життя [5].

У наслідок порушень технологій застосування гербіцидів, оббрискування робочими розчинами низької концентрації в бур’янів проявляється стійкість до препаратів, які застосовуються найчастіше. У наші дні достовірно підтверджено наявність у Степу і Лісостепу України резистентних популяцій Amaranthus retroflexus L., Echinochloa crus-galli, Chenopodium album L. тощо. У країнах Центральної і Західної Європи виявлено біля 150 видів бур’янів резистентних до трьох найпоширеніших механізмів дії гербіцидів.

До того ж глобальне потепління та часті посухи послаблюють детоксикацію шкідливих речовин у грунті, які накопичуються на забур’янених полях. Зокрема період розкладу в грунті сполук свинцю, міді, мишь’яку, ртуті – 10 – 30 років, триазинових гербіцидів – 1 – 2 роки, гербіцидів бензойної природи – до 1 року, групи 2,4 Д – до 0,4 року [1].

Нині зрозуміло, що таким шляхом не можна вирішити проблему захисту рослин від бур’янів, що стало приводом до відмови від хімічних засобів боротьби з бур’янами. Сьогодні в Україні на 1 га посівів вноситься меньше 1 кг пестицидів, тобто в 10 разів меньше, ніж у західних державах. Поряд з цим, порівняно з 1990 р. зменьшилися в 10 разів і обсяги застосування біологічних препаратів, що й стало причиною щорічних втрат до 30 % врожаю зернових культур, до 50 % і більше овочевих та плодових і небаченого до сьогодні забур’янення посівів і засміченості грунту [6, 14].

Застосування ж окремих заходів механічного, хімічного, біологічного характеру не дає бажаних результатів. Очевидно, що при потенційній засміченості орного шару 1,0 млрд. шт./га насінин і більше боротьбу з бур’янами окремими заходами вести неможливо.
Найрадікальнішим виходом щодо екологізації захисних заходів є застосування інтегрованих методів боротьби з бур’янами, які запезпечують найвищій рівень контролю забур’яненості.

Отже, бур’яни суттєво знижують врожайність; якість продукції; викликають отруєння тварин і захворювання людей на полінози; можуть виступати проміжними господарями для паразитів культурних рослин. Рівень можливої шкоди від бур’янів визначається умовами вирощування культурних рослин у даному районі, часом і рівнем присутності їх в агрофітоценозі, що потрібно враховувати під час прогнозування негативного впливу бур’янового угрупування як на продуктивність окремих  агрофітоценозів, так і на природне середовище.

Список літератури

1. Бомба М. Я. Біологічне землеробство: стан і перспективи розвитку / М. Я. Бомба., М. І. Бомба // Екологічний вісник. – 2008. - № 1 (47). – С. 5 – 9.
2. Безручко О. І. Шкодочинність бур’янів у посівах сільськогосподарських культур / О. І. Безручко // Агроінком. – 1998. – № 1 – 2. – С. 18 – 20.
3. Бур’яни в землеробстві України : прикладна гербологія / [І. Д. Примак, Ю. П. Манько, С. П. Танчик та ін.]. – Біла Церква, 2005. – 664 с.
4. Бур’яни в посівах / А. О. Бабич, В. П. Борона, В. С. Задорожний,  В. В. Карасевич // Захист рослин. – 1997. – № 2. – С. 4 – 5.
5. Глазко В. И. Генетически модифицированные организмы от бактерий до человека. – К.: Квіц, 2002. – 209 с.
6. Довгань С. Не може бути органічного аграрного виробництва без біологічного захисту рослин // Зерно і хліб. – 2008. - № 2. – С. 44 – 45.
7. Іващенко О. О. Бур’яни в агрофітоценозах. Проблеми практичної гербології. – К.: Світ, 2001. – 235 с.
8. Косолап М. П. Гербологія: Навчальний посібник /  М. П. Косолап. – К. : Арістей, 2004. – 364 с.
9. Косолап М. П. Проблема злакових бур’янів / М. П. Косолап, І. Л. Бондарчук. В. В. Гайбура  // Пропозиція. – 2007. – № 4.
10.  Малиенко А. М. Проблема аграрных реформ в Украине / А. М. Малиенко. – К.: Институт земледелия УААН, 1999. – 86 с.
11.  Матюха Л. П. Бур’яни в зерновиробництві Степу / С. Й. Хейлик, В. Л. Матюха // Захист рослин. – 2005. – № 1. – С. 26 – 27.
12.  Матюха Л. П. Бур’яни – алергени / Л. П. Матюха, В. Л. Матюха, В. В. Рябоволенко // Захист рослин. – 2003. – № 6. – С. 14 – 17.
13.  Николаева Н. Г.Вредоносность сорняков / Н. Г. Николаева, С. С. Ладан // Земледелие. – 1998. – № 1. – С. 20 – 22.
14.  Северин Д. Допинг для урожая // Агросвіт. – 2006. - № 11 (131). – С. 22 – 24.
15.  Циков В. С. Бур’яни: шкодочинність і система захисту. – Дніпропетровськ. – ЕНЕМ, 2006. – 86 с.

Джерело: Конопля М. І. Забур’яненість агрофітоценозів як екологічна проблема землеробства / М. І. Конопля, О. М. Курдюкова, Н. О. Мельник // Фальцфейнівські читання : міжнар. наук.-практ. конф., 21–23 травня 2009 р. : матеріали конференції. – Херсон, 2009. – С. 157–161.