Биологические особенности сорных растений.
Высокая плодовитость.Большинство сорных растений обладает повышенной способностью к воспроизводству. По данным акад. А.И. Мальцева [37] некоторые сорняки способны дать огромное количество семян. Если в посевах одно растение озимой ржи способно образовать 120â?”200 зерен, льна-долгунца â?” 60â?”100 семян, то одно растение костра ржаного может дать 1420 семян, василька синего â?” 6820, осота полевого â?” 19 тыс., ромашки непахучей â?” 54 тыс., мари белой до 100 тысяч семян, курая до 200, а одно хорошо развитое растение щирицы запрокинутой может дать до 500, гулявника струйчатого до 730 тысяч. По семенной продуктивности все малолетние сорняки делятся на 3 группы. К первой группе относятся сорные растения, которые образуют в среднем от 50 до 600, максимум до 15 тысяч семян. Это куколь обыкновенный, щетинник сизый, редька дикая, горец вьюнковый и др. По высоте они являются растениями среднего яруса. Вторую группу составляют сорняки, дающие в среднем от 600 до 1500 семян с максимальной продуктивностью до 100 тысяч семян. К ним относятся ярутка полевая, горчица полевая, пастушья сумка, икотник серый и др. В третью группу входят сорные растения, средняя плодовитость которых составляет от 1,5 до 5 тыс. семян, а максимальная до 1 млн. семян. Сюда входят белена черная, марь белая, щирица запрокинутая, мелколепестник канадский и др.
Однако плодовитость их зависит от условий произрастания. Наибольшей плодовитости сорные растения достигают на плодородных землях в посевах пропашных культур, у дорог, оросительных каналов, на необрабатываемых землях при хорошей обеспеченности влагой, освещенности, температурном и пищевом режимах.Хорошее развитие пролучают поздние сорняки в посевах пропашных культур.
Недружное прорастание семян и неравномерное их созревание. Всходы сорняков появляются, начиная с ранней весны и до поздней осени. Этому способствуют различные температурные и световые условия, разная степень увлажненности почвы, разноплодие семян (явление гетерокарии). Такие сорняки, как овсюг обыкновенный, марь белая, герчишка вьюнковая и др. при ранней весне дают всходы в начале мая, а при холодной затяжной весне - во второй половине мая. Всходы более теплолюбивых сорняков (куриное просо, щирица запрокинутая, щетинник сизый) появляются в конце мая - начале июня, а семена озимых сорняков прорастают лишь во второй половине лета. Растянутость сроков прорастания семян объясняется не только различным отношением их к внешним условиям, но и полиморфностью семян. Например, на одном растении мари белой имеются три вида семян: крупные, средние и мелкие. Одни из них (крупные) прорастают в год созревания, другие (средние) - на второй год, а мелкие на третий год и позже.
Акад. А.И. Мальцев на основе обзора раÂбот ряда авторов заключает, что для семян большинства видов сорных растений оптимальная глубина для прорасÂтания семян 0-5см, для некоторых видов - до 10см. Свыше 10 см больÂшинство видов всходов не дают, так как они имеют, как правило, мелÂкие семена.
В.П. Томилов установил, что наибольшее количество всходов овсюга получено при глубине заделки семян 5-10см. Всходы из семян, заделанных глубже 20 см на поверхность не пробились.
Очень сильно зависит от глубины заделки полевая всхожесть мелкосемянных сорняков. По данным Н.З. Милащенко и И.Н. Кузина с глубины 3-5 см дали всходы 67,2-66,5 % семян щетинника, с глубины более 5 см проростки не достигли поверхности и все погибли. Всходы сорняков с глубины 10-15 см появляются с большим опазданием и выглядят более ослабленными, угнетенными.
Способы распространения сорняковСорняки распространяются чаще всего семенами и реже-вегетативными органами. Созревшие семена разбрасываются во время раскачивания растений ветром, при скашивании, резком растрескивании плодов, перемещении скошенной массы сорняков. Оторванные от земли после созревания семян шарообразные кусты некоторых сорняков (солянка, рогач, щирица белая, синеголовник) перекатываются по полю ветром, семена прилипают вместе с грязью к обуви, копытам животных, колесам транспортных средств. Расселение сорняков может происходить и при нетщательной очистке рабочих органов машин, с плохо очищенным семенным материалом, неперепревшим навозом и птичьим пометом. Наличие у семян различных приспособлений позволяет им распространяться на значительные расстояния (рис.4). Распространение семян и плодов сорняков осуществляется или с помощью специальных приспособлений у растений â?” автохорно,или же с помощью различных агентов â?” аплохорно. У автохорных растений дисперсия семенных зачатков происходит с помощью различных приспособлений, приводимых в действие механическими силами. Так, у горчицы полевой, капусты полевой, редьки дикой, желтушника левкойного, ромашки непахучей семена и плоды рассеиваются вокруг материнских растений под действием силы тяжести â?” автобарохорно. Механическое разбрасывание семян, обусловливаемое возникающим напряжением в высыхающих покровных тканях плодов, наблюдается у аистника цикутного, фиалки полевой, горошка узколистного и других сорняков.С помощью ветра â?” анемохорно â?” распространяются семена одуванчика лекарственного, бодяка полевого, крестовника обыкновенного, мелколепестника канадского и многих других сорняков из семейства сложноцветных. Они снабжены перистыми летучками, благодаря которым могут переноситься на окружающие поля и дальние территории даже при слабом ветре (рис. 4).Семена осотов, одуванчика снабжены летучками, с помощью которых они разносятся ветром. Семена и ягоды многих сорных растений распространяются с помощью животных, птиц, насекомых, т. е. зоохорно .Плоды или соцветия липучки ежевидной, с помощью которых они цепляются к шерсти животных, одежде человека, перьям птиц и переносятся на соседние поля и на новые местообитания .
Вегетативное размножение многолетних сорняков. В почве наряду с семенными зачатками находятся и корни многолетних сорняков (корневища, луковицы, клубеньки и др.), способные к вегетативному размножению и называемые корнями размножения. Высокая экологическая пластичность этих сорняков определяется как количественным обилием, так и высокой регенерирующей способностью корней размножения . У многих из них значительная часть таких корней располагается и в подпахотном слое, проникая нередко на глубину до 1 â?”2 м и более. Вследствие этого большая часть корневой системы оказывается недосягаемой для почвообрабатывающих орудий, глубина работы которых обычно не превышает мощность пахотного слоя. В корнях размножения запасаются пластические вещества в форме углеводов, содержание которых в зависимости от вида растения и времени вегетации колеблется от 5â?”12 до 35â?”54 %. На них образуется большое количество адвентивных (придаточных) почек. При повреждении корней почвообрабатывающими орудиями часть этих почек пробуждается и формирует взамен уничтоженных новые растения. При обработке находящиеся в пахотном слое корни размножения разрываются и дробятся на обломки различной длины. В благоприятных условиях эти отрезки способны приживаться и даже образовывать самостоятельные растения. Высокой приживаемостью характеризуются корни размножения осота полевого, пырея ползучего, латука татарского, хвоща полевого, тогда как приживаемость таких корней у горчака ползучего, бодяка полевого, вьюнка полевого выражена очень слабо.
С уменьшением величины отрезков корней их способность к регенерации убывает. Тем не менее корни размножения ряда многолетних сорняков (осот полевой, пырей ползучий и др.) способны к регенерации даже при длине обломков 1â?”5 см.
Более того, сильное измельчение корней многолетних сорняков стимулирует пробуждение на их отрезках большого количества адвентивных почек. В результате регенерационная способность (определяемая по количеству образовавшихся побегов на 1 м) корней размножения возрастает в 1,5â?”2 раза и более.
Поэтому изредка проводимые в чистом пару обработки почвы или небрежные междурядные культивации пропашных приводят к сильному зарастанию этих полей сорняками.
С уменьшением длины корней размножения, а следовательно, и с сокращением запасов пластических веществ приживаемость их резко убывает. Поэтому измельчение корней и последующая их заделка в почву на глубину не менее 20â?”25 см практически полностью исключают регенерацию многолетних сорняков из пахотного слоя от отрезков их корней размножения. На этом и строится механическое уничтожение многолетних сорняков, называемое методом удушения .При минимальной и нулевой технологиях для уничтожения таких сорняков приходится прибегать к химическим методам борьбы.
Приживаемость обломков корней размножения резко снижается при увеличении плотности (свыше 1,1 г/см3), снижении влажности (ниже 15â?”20 %) и температуры (ниже 5â?”10 °С) почвы.
Высокая экологическая пластичность наблюдается у многолетних сорняков и в неблагоприятные периоды их жизни. При глубоком механическом повреждении корней, чрезмерном уплотнении почвы, длительной засухе корневая система горчака ползучего, бодяка полевого, осота полевого, латука татарского, хвоща полевого впадает в состояние покоя на 2â?”3 года. С наступлением благоприятных условий сохранившаяся часть корневой системы возобновляет регенерацию подземных отпрысков, из которых затем формируются полноценные растения. Этим и объясняется нередко неожиданно обильное появление на вспаханных полях многолетников, присутствие которых в посевах в предшествующие годы практически не наблюдалось.
Все это обусловливает высокую жизнеспособность и устойчивость многолетних сорняков, если борьбу с ними ведут без учета их биологических и экологических особенностей.
Долговечность семян.Если у культурных растений, в частности злаков, семена при хранении сохраняют всхожесть до 5... 10 лет, то у большинства сорняков, попав в почву, они бывают жизнеспособными на протяжении нескольких десятилетий. Благодаря твердой оболочке семена длительное время остаются жизнеспособными, независимо от влажности почвы. Твердость оболочки является биологическим свойством, которое передается по наследству. Это свойство наиболее характерно для некоторых видов семейств Бобовых и Просвирниковых. При механическом повреждении водонепроницаемой оболочки прорастание семян ускоряется.
. Долговечность семян объясняют также наличием покоя. Например, семена овсюга обыкновенного сохраняют жизнеспособность в течение 4-5 лет, мари белой - 20, горчицы полевой - 7 лет, мокрицы - 10-15 лет.
Различают глубокий и вынужденный покой. Первый связан с физиологическим состоянием семени и строением оболочки. Второй обуславливается неблагоприятными внешними условиями (недостатком влаги, воздуха, тепла, света). Разрушение оболочек семян способствует более быстрому выходу их из состояния покоя.
Биологический и вынужденный покой семян. Одна изхарактерных особенностей болышинства сорных растений â?” недружность прорастания семян. Если бы их семена прорастали так дружно, как у культурных растений, то бороться с ними было бы значительно легче. Основная причина недружного прорастания â?” наличие периода биологического покоя, когда физиолого-биохимические процессы ослаблены. Такой период в жизненном цикле семян обусловливают ряд причин: водо- и воздухонепроницаемость оболочек семян, высокое осмотическое давление клеточного сока в оболочках семени; физиологическая недозрелость зародыша; наличие в разных частях семени тормозящих веществ, так называемых ингибиторов, которые задерживают его прорастание; обособленность протоплазмы, элементы которой еще не включились в метаболизм всего организма. С общебиологической точки зрения период покоя семян сорных растений представляет собой способ приспособления организма сохранять жизнеспособность в неблагоприятных условиях, один из путей саморегуляции жизненных процессов в организме. Длительный период покоя у семян сорных растений имеет особенно большое значение для сохранения вида.
Период покоя может быть нарушен под влиянием света, переменных температур, токов высокой частоты, механического или химического разрушения оболочки. Чтобы вывести жизнеспособные семена сорных растений из периода покоя, необходимо в первую очередь обеспечить доступ воздуха, тепла и воды к зародышу и запасным питательным веществам. Некоторые факторы (мороз, периодическая смена температуры и изменение влажности среды) открывают доступ воздуха, тепла и воды, так как под их влиянием повышается проницаемость оболочки семени. Мороз оказывает действие лишь на влажную оболочку, потому что при этом повышается активность ферментативных процессов в набухших семенах. Благоприятное влияние чередования морозов и оттепелей в зимний период â?” одна из важнейших причин высокой энергии прорастания весной зимовавших в почве семян сорных растений. На сухие семена мороз действует слабо, поэтому весной они прорастают медленно и в меньшем количестве.
Кроме того, различают вынужденный покой. Вынужденный (вторичный или экологический) покой у семян и плодов обычно вызывается отсутствием благоприятного сочетания внешних экологических факторов, которое способствует их прорастанию (недостаток влаги, избыток тепла, отсутствие света, наличие растительных ингибиторов, продуцируемых другими видами, ит. д.). В отличие от культурных растений, семена которых должны обладать высокой дружностью прорастания, семена сорняков имеют очень растянутый период прорастания. Растянутость периода всхожести сохраняется и у семян сорняков, постоянно пребывающих в почве.
Многие из попавших в почву плодов сорняков оказываются в неблагоприятных условиях и погибают. Значительная же часть из оставшихся плодов способна сохранять жизнеспособность в почве длительное время и этим обусловливает засорение посевов последующих культур на несколько лет вперед.
Семена большинства культурных растений сохраняют жизнеспособность обычно не более 4â?”7 лет и при условии хранения их в помещениях в оптимальных условиях. Семена же и плоды многих сорняков не теряют жизнеспособности даже после многих лет пребывания в почве.
О необычной долговечности семян сорняков свидетельствуют данные опыта, заложенного У. Биллом еще в 1879г. в Мичиганском колледже (США). Установлено, что семена звездчатки средней, горчицы полевой, пастушьей сумки, щирицы запрокинутой, донника желтого сохраняли жизнеспособность после 30-летнего погребения в почве, а семена вьюнка полевого, щавеля курчавого, горчицы черной в этих условиях не теряли всхожести даже через 50 лет.
Разноплодие. У некоторых видов сорняков семена или плоды, сформировавшиеся в одном соцветии, различаются по морфологическим и физиологическим признакам (разномодие, или гетерокарпия). Это увеличивает возможности вида закрепляться на осваиваемой территории и внедряться в новые агрофитоценозы. Так, у мари белой образуются семена трех видов: крупные, плоские, зеленовато-коричневые светлых тонов, которые прорастают осенью в год образования; средние по размеру, округло-выпуклые, с тонкой оболочкой, зеленовато-черные прорастают на второй год; очень мелкие, округло-овальные, густо-черные прорастают обычно на третий год и позднее. В метелке овсюга на концах веточек формируются колоски с разнотипными по биологическим признакам зерновками. В верхней части колоска образуются мелкие темноокрашенные зерновки, легко осыпающиеся, период их покоя до 16â?”22 мес. Они образуют всходы с глубины не более 10â?”12 см и растения по ритмике развития схожи с поздними яровыми. Зерновки из нижней части колоска самые крупные, светлоокрашенные, осыпаются позднее и поэтому засоряют посевной материал культуры. Период покоя этих зерновок около двух-трех месяцев, по окончание которого они в благоприятных условиях дружно всходят, давая проростки с глубины 18â?”25 см, и развиваются как раннеспелые растения. В средней части метелки формируются зерновки промежуточные по морфологическим и биологическим признакам.
У сорняков из семейства астровых (сложноцветных) (крестовник весенний, козлобородник большой и др.) семена, формирующиеся у центра соцветия (корзинки), имеют менее короткий период покоя, чем расположенные у края.
Разновременное созревание семян и плодов. В процессе естественного отбора у малолетних сорняков сформировалась способность заканчивать жизненный цикл несколько раньше, чем у культурных растений. Это приводит к тому, что уже заблаговременно (до оптимального срока уборки культуры) значительная часть образовавшихся на растениях сорняков семян осыпается на почву. Кроме того, исключается возможность непосредственно удалить эти семена с поля, как это легко удается с семенами сорняков, которые попадают, например, в бункер комбайна при обмолоте зерновых культур.
Так, в посевах озимых хлебов за полторы-две недели до их обмолота полностью отмирают растения редьки дикой, пастушьей сумки, ярутки полевой, и большая доля их семян попадает в почву. Несколькими днями позднее начинают осыпаться на почву уже созревшие на отдельных веточках семена ромашки непахучей, василька синего, живокости полевой, костра ржаного, метлы полевой и др.У многих сорных растений периоды созревания и дисперсии сильно растянуты, что не позволяет полностью исключить засорение почвы. Период созревания зерновок у овсюга весьма растянут, а к фазе полной спелости пшеницы, когда приступают к обмолоту урожая, в почву поступала почти половина образовавшихся семян.
В степных районах России некоторые сорняки, такие, как ежовник, петушье просо, щетинник сизый, щирица запрокинутая, солянка русская, в посевах зерновых сильно подавляются и почти не образуют семян. Однако после обмолота зерновых и при благоприятно складывающихся в невзлущенной стерне питательного и водного режимов и короткого светового дня они ускоренно проходят жизненный цикл и через 2â?”3 недели образуют дополнительные 40â?” 60 млн семян на 1 га, пополняя имеющиеся в почве запасы диаспор сорняков. Такие сорняки получили название пожнивных.
Многочисленными исследованиями установлено, что в пахотном слое почвы на отдельных полях находятся семена 10â?”25 различных видов сорняков при их общем количестве от 120 млн до 3â?” 4 млрд на 1 га.
Учитывая громадный по численности потенциальный запас семян и плодов сорняков в почве, необходимо вести систематическую борьбу с сорняками. Это одна из самых актуальных задач в земледелии на ближайшую перспективу.
Другие биологические особенности.У некоторых сорняков семена не теряют жизнеспособность после прохождения через кишечник животных и птиц, например мелкие семена, механически не повреждаемые жвачными животными либо целикомпоедаемые различными птицами. Семена некоторых сорняков не разрушаются после обработки крупяных культур или размола зерна на муку, особенно при крупном помоле.
Есть группа сорных растений, для которых характерно разноплодие (гетерокарпия), причем эта особенность имеет наследственный характер. К ним относятся марь белая, овсюг, лебеда блестящая (имеет три вида семян), амброзия полыннолистная (шесть), одуванчик лекарственный (два), просо куриное, горец птичий, крестовник и др. Эти семена различаются между собой по размеру и окраске, имеют различный период био-логического покоя, всхожесть у них разная, несмотря на то, что они образовались на одном растении или даже соцветии.
Некоторым сорным растениям свойственна мимикрия, т. е. внешнее сходство их или отдельных органов, в частности семян, с культурными растениями. Такая биологическая особенность дает возможность легко распространяться с посевным материалом. Для отделения такой сорной примеси требуется очистка на специальных зерноочистительных машинах.