Культурні і сміттєві рослини конкурують один з одним за воду, світло, поживні речовини. Але є ще один цікавий аспект цієї конкуренції. Виявляється, рослини відчувають один одного, впливають один на одного без фізичного контакту. Просто будучи присутнім поруч, один вид рослин може пригнічувати інший, відчутно впливати на його розвиток. Наскільки сильно такий вплив і як це відбувається – намагалися з’ясувати канадські вчені в лабораторних і польових випробуваннях (Опубліковано в № 08.2011 р.)
Коли сонячні промені потрапляють на листову поверхню, частина інфрачервоного випромінювання адсорбується рослиною і використовується у фотосинтезі, а частина відбивається. Випромінювання, відбите від бур’янів, потрапляє на культуру. Його можна порівняти з тенісним м’ячиком, який відскакує від стіни під різними кутами. І, як виявилося, зовсім невеликі бур’яни, які вирощувалися в невеликих горщиках поблизу культури і безпосередньо не контактували з нею, тобто між ними не було конкуренції за вологу і харчування, впливали на процес фотосинтезу в культурних рослинах і навіть зупиняли його!
Важливість чистоти посівів у фазі 3-4 листків
Як ми прийшли до розуміння нового механізму конкуренції? Абсолютно точно відомо, що бур’яни дуже шкідливі для посівів культури і більш конкурентоспроможні. Ми виключили такі фактори конкуренції, як волога і харчування, забезпечили нормальним мінеральним фоном і культури, і бур’яни, висадивши культури при достатній кількості вологи в грунті. За що вони можуть ще конкурувати? І як в такому випадку бур’яни впливають на врожайність? На графіку 1 показана встановлена в ході наших досліджень залежність врожайності від наявності в посівах бур’янів. Пунктирна лінія врожайності, якщо немає бур’янів в посівах з 3 по 10 лист кукурудзи, весь час зростає і досягає свого максимуму. Ще одне важливе спостереження: навіть якщо бур’яни з’являються після 10 аркуша, вони не впливають на врожайність.
Ми також хотіли з’ясувати, до якої стадії розвитку культури присутність бур’янів нешкідливо і коли саме вони найбільше впливають на врожайність. Якщо бур’яни були в посівах до появи 3-4 листа, врожайність різко падала.
У нас в Онтаріо втрата врожайності в таких випадках досягала 3,5-10% в день. Дивно, наскільки швидко і рано це відбувається. Якщо ми прибирали бур’яни трохи пізніше стадії 3-4 листа, то врожайність трохи збільшувалася, але все одно ніколи не досягала свого максимуму. Втрата була в кожному разі. Виходить, навіть прибравши бур’яни, урожайність не можна врятувати стовідсотково, втрата безповоротно? Ми почали замислюватися над тим, що напевно щось відбувається ще на росткової стадії розвитку культури, в цей період щось дуже сильно впливає на рослину. Дійшли висновку, що ступінь зниження врожайності залежить від трьох чинників: часу появи бур’янів порівняно зі стадією розвитку культури (найбільш важливий фактор), густоти бур’янів і їх асортименту в посівах.
Подальші дослідження були спрямовані на пошук так званої «точки неповернення». Ми спостерігали за розвитком бур’янів (злакових) на різних стадіях розвитку культури. При появі бур’янів разом з культурою залежно від їх густоти втрата врожайності становила до 20%. При появі бур’янів пізніше, на стадії 4 аркуша, при постійній їх густоті падіння врожайності було стабільним, але не таким значним і різким (графік 2). Різниця в часі появи бур’янів всього лише в три листа мала величезний вплив на урожай.
Чи може проросток культури (в даному випадку кукурудзи) визначити, в якому оточенні він знаходиться? Чи може він підлаштується під це оточення? І чи може рослина спілкуватися з іншими рослинами і залежно від цього міняти свою поведінку? Як зазначалося вище, маленький паросток кукурудзи завбільшки з мізинець, як якийсь радар, може визначити наявність бур’янів навколо нього. Цю інформацію він отримує за допомогою світла, відбитого від листової поверхні бур’янів. І розуміє це рослина дуже швидко. На фото (1, 2) посіви кукурудзи в фермерському господарстві штату Небраска, де проводяться наші дослідження. На першому з них посіви чисті, без бур’янів. Листя кукурудзи розташовані перпендикулярно рядам, як по лінієчці, розкриті, немов крила. На фото 2 невеликі паростки бур’янів. Подивіться, що відбувається з кукурудзою! Листя вже не перпендикулярні, вони повернулись, викрутилися … Задумайтесь, якою силою володіють невеликі паростки бур’янів, якщо вони змогли розгорнути кукурудзу. І подібні зміни – не рідкість. В даному випадку також дотримувалася умова, щоб не було конкуренції за воду і поживні речовини.
На наступних трьох фото з університету штату Мічиган (фото 3, 4, 5) видно, що відходить з кукурудзою в разі застосування гліфосату на різних стадіях розвитку бур’янів. Зверніть увагу, як змінюється крона кукурудзи в залежності від часу знищення бур’янів. Різниця в бур’янах, за якими проводили обробку, всього лише 5 см, але як змінюється крона кукурудзи! А коли бур’яни видаляються ще пізніше, то результати ще більш вражаючі. Агрономи знають, наскільки важливо змикання крони кукурудзи, і чим раніше ми досягнемо цього стану, тим краще наш менеджмент (винищування) бур’янів.
Дослідження продовжили в лабораторних умовах. За відсутності конкуренції за воду, харчування та світло (обов’язкова умова) кукурудза висаджувалася в ємностях посередині, а бур’яни – по краях, але без фізичного контакту. Густота посівів відповідала 80 тис. Рослин на 1 га. Кукурудза росла, а ми, прибираючи бур’яни в різних фазах, спостерігали за рослиною і його кореневою системою. Найбільш важливі фази знаходяться між 3 і 10 листом кукурудзи. Наявність бур’янів (без контакту і конкуренції за харчування і вологу) змінювало темпи росту культури, ступінь розвитку кореневої маси, швидкість накопичення біомаси, а також впливало на врожайність. Якщо змінювалися темпи зростання, то, природно, змінювалася і функціональність, тобто зменшувалася здатність культури протистояти стресам і досягати потенційної врожайності.
Вплив на кореневу систему
На графіку 3 відображена залежність розвитку листя, кореневої системи і біомаси рослини від засміченості посівів. Посіви з бур’янами були більш високими, але відмінності за кількістю листя на кожній рослині і площі листової поверхні, безумовно, були на користь чи
стих посівів. Загальна біомаса рослин в чистих посівах була на 10% більше, ніж на засмічених. І що ще важливо, коренева система на засмічених посівах була на 8% менше. Коренева система кукурудзи, як відомо, складається з різних типів коренів – основного, бічних, побічних і повітряних, або опорних. В процесі розвитку вони змінюються, і ступінь їх зміни впливає на врожайність культури. Наші досліди підтвердили, що прісутність бур’янів істотно впливає як на обсяг, так і на довжину коренів. На фото 6 навіть неозброєним оком видно, наскільки відрізняється коренева система в одному і в іншому випадку (кукурудза у фазі 4 листа).
Напевно, нескладно уявити, яке рослина буде в більш вигідному положенні у разі посухи. Абсолютно різним була кількість повітряних коренів і обсяги кореневої маси в цілому. Все це відображено на графіках 4, 5, 6 Ми хотіли подивитися, вийдуть чи подібні результати в польових умовах, і досліджували рослини в полі також на стадії розвитку 4 аркуша, вирощених як в чистих посівах, так і в засмічених. Польові досліди повністю підтвердили лабораторні дослідження.
Вплив на репродуктивність і зерно
І ще одна важлива річ, яку слід добре запам’ятати. Те, на яких стадіях розвитку культури і яким чином ви контролюєте бур’яни, може вплинути на час виникнення репродуктивної стадії культури. Подумайте, яку силу має біологія бур’янів, якщо вони можуть зрушити початок репродуктивного періоду сусідній з ними культури! Наші дані говорять про те, що присутність бур’янів відсуває настання репродуктивного періоду як мінімум на 1,5 дня. Професіонали-аграрії знають, що це дуже значимий проміжок часу. Крім того, настання репродуктивного періоду дуже індивідуально для кожної культури. Ми спостерігали практично за кожним своїм рослиною і записували, коли вони викидали волоть і проходили репродуктивну стадію.
Коли ви купуєте хороші, якісні насіння, ви сподіваєтеся, що всі вони зійдуть, причому одночасно. І в репродуктивну стадію рослини також вступлять одночасно. Це і було помічено в умовах чистих посівів, періоди були дуже близькі один до одного. В посівах з бур’янами спостерігалася широка варіабельність початку цвітіння. В період цвітіння загальна листкова поверхня і в першому, і в другому випадку була приблизно однакова, але загальна біомаса рослин на чистих посівах була на 11% вище, ніж на засмічених. І біомаса коренів на 13% більше. А період цвітіння, як відомо, найбільш важливий, і якщо рослина має в цей час кореневу систему на 13% менше, то, відповідно, воно більше схильне стресам. Але так як ми постійно підгодовували рослина, в результаті врожайність (і біомаса) вийшла приблизно однакова. Але от кількість зерен і їх маса були різними. Отже, час початку контролю бур’янів впливає і на розвиток зерен. Після запилення, коли кількість зерен вже зафіксовано, все залежить від погодних умов, накопичення маси кожним зерном і нашого менеджменту бур’янів. Існує дві складові врожаю – маса зерен і їх кількість. Швидкість росту рослини на репродуктивній стадії впливає на кількість сформованих зерен. Наявність в посівах бур’янів на ранніх стадіях культури зменшує темпи і швидкість росту розвитку культури. Ми сподіваємося на однакові сходи і зростання, але з кожним стресом, з кожним запізненням в термінах обробки культур змінюється швидкість росту рослин. І так можна дійти до точки неповернення, коли вже нічого не можна зробити, і кількість зерен зменшиться. В ідеалі точки в кластирі повинні розміщуватися близько один до одного, як це й показано на першому графіку (ліва частина графіка 7), випадок без бур’янів, точки близько-близько, велика кількість зерен – 519 шт. на рослині. Але на другому графіку (права частина графіка 7), випадок забур’янених посівів, на рослині всього 483 зерна, і трикутники вже не так близько один до одного, що говорить про збільшення відмінностей від рослини до рослини і неоднорідності качанів. Іншими словами, рослини сильно відрізняються один від одного. Коли одна рослина краще іншого, то більш розвинене домінує над слабким і може привести до його загибелі, тобто загострюється внутрішньовидова конкуренція. І навіть при тому, що ми давали необхідну кількість води і поживних речовин, у разі засміченості у нас були рослини, які взагалі не давали зерен і гинули. Така ж залежність спостерігалася і по 
загальній врожайності. Без бур’янів урожайність була 10,7 т/га, кількість зерен на рослині – 563. Коли ми прибирали бур’яни на стадії 4 аркуша, врожайність була ненабагато, але все ж менше -10,3 т/га. А от кількість зерен відрізнялося на 6% – 531 шт. Це суттєва різниця. В іншому випадку ми починали обробляти гербіцидами вже на стадії 8 аркуша. Урожайність істотно змінилася -8,5 т/га (20%), кількість зерен зменшилося на 13% – 490 шт. (фото 7). І що дивно, виявилося, що кількість зерен на рослині залежить від стадії, на якій починалася обробка гербіцидом. Можна розрахувати швидкість падіння врожайності (кількості зерен) залежно від знищення бур’янів. Тому думайте про це як кваліфіковані агрономи. На графіку 8 показано дію гербіцидів, які застосовувалися на кукурудзі. Якщо післясходовий гербіцид діє повільно, то наполовину убиті бур’яни ще якийсь час (іноді 8-9 днів!) Як і раніше впливають на кукурудзу. Тому ми застосовували швидкодіючий гербіцид Паракват. Колись в університеті вам, напевно, розповідали, що розвиток кукурудзи можна відобразити якоїсь рівною і красивою дугою, яка тягнеться вгору. Але я вважаю, що це не так. Кукурудза, як і багато інші культури, росте як би по сходинках: все починається з красивою кривої, далі виникає якийсь стрес (відсутність мінеральних речовин, води, наявність бур’янів) і він впливає на культуру. І тоді крива йде вже не вгору, а трохи вбік. Виходить не дуга, а якась сходинка. І кожен раз, коли відбувається такий відступ від ідеального розвитку, ми втрачаємо врожайність. Деякі чинники ми можемо регулювати, наприклад час застосування гербіцидів, а деякі ні, наприклад наявність вологи. Але наведені дані наших досліджень повинні вас переконати в тому, що якщо почати контролювати бур’яни на ранніх стадіях розвитку культури, то пізніше, коли культура зіткнеться зі стресом (наприклад, з тим же відсутністю вологи), вона буде більше підготовлена, більш стійка. І ваш успіх значною мірою залежить від того, коли ви вирішите прибрати бур’яни. У нас в Онтаріо багато фермерів, як, напевно, і в Україні, чекають, коли бур’янів стане побільше, щоб потім прибрати все одним махом. Так, ви можете це зробити. Але пам’ятайте, що при цьому урожай зменшується щохвилини, щодня вашого очікування згубний для нього. Я твердо переконаний у тому, що, коли паросток кукурудзи з’являється над поверхнею поля, він більше не повинен бачити нічого поруч з собою, крім інших паростків кукурудзи.
