Методика учета. Сорняки

Оценка засорённости сельскохозяйственных угодий зависит от поставленных целей, а выбор методов учёта сорных растений базируется на общих методологических подходах [1-3].

Представляем основные способы определения засоренности посевов для агрономов и технических специалистов компаний – производителей пестицидов.

1.1. Оперативное обследования полей на засоренность

Основная цель:

·         принятие решения о сроках проведения гербицидных обработок на конкретном поле.

·         Выбор препаратов в соответствии с критериями антирезистентных программ, а также особенностями агротехники возделывания культуры, краткосрочного прогноза погоды.

·         Оценка эффективности использования гербицидов.

Сроки обследования зависят от биологических особенностей развития культуры и сорняков, чувствительности культурных растений к проявлению фитотоксических свойств гербицидов.

Сроки проведения оперативного учета засоренности:

Группа культур	Фаза развития культурных растений
озимые зерновые	в конце осенней вегетации (ВВСН 20)
	после весеннего отрастания (ВВСН 25-27)
яровые зерновые колосовые	начало — середина кущения (ВВСН 21-25)
рис	начало — середина кущения (ВВСН 21-25)
овес	всходы
зернобобовые	от всходов до фазы 2-4 листьев (при высоте культурных растений до 8 см)
сахарная свекла	от всходов до 8 настоящих листьев
кормовые корнеплоды (морковь, свекла, брюква, турнепс)	2-3 пары настоящих листьев
пропашные	перед проведением первой междурядной обработки
кукуруза на зерно	2-3 листьев
лен	«ёлочка» (при высоте растений 3-10 см)
подсолнечник	от всходов до 4-5 настоящих листьев
рапс, горчица	от 3-4 листьев до появления бутонов
многолетние травы	кущение злаковых трав, фаза первого тройчатого листа или в начале отрастания бобовых
чистые пары	массовое прорастание яровых сорняков, многолетние двудольные – в фазе «розетка»; многолетние злаковые (пырей ползучий) – высотой до 10-15 см.

1.2. При учете эффективности использования гербицидов проводят серию обследований.

	Время учета	Цель
1	До обработки	Оценка засоренности, групп и видов сорняков и их развитие.
2	3 - 7 дней после обработки	Оценка влияния гербицидов на культурное растение (фитотоксичность). Оценка эффективности гормональных препаратов.
3	14 дней после обработки	Эффективность гормональных препаратов.
4	28 дней после обработки	Оценка остаточной засоренности.
5	Уборка урожая	В случае однофакторного опыта возможно измерение влияния обработки на урожайность.

1.     Маршрут обследования.

Перед началом учета засоренности полей определяют маршрут обследования в зависимости от формы поля, а также от площади. 

Зависимость направления маршрута обследования от геометрической формы поля.

Форма поля	Маршрут
Ближе к квадрату	Несколько параллельных проходов вдоль поля
Узкий прямоугольник	Один зигзагообразный проход
Неправильная форма	Один зигзагообразный проход

Зависимость количества мест учета (стаций) от площади поля

Площадь, га	Количество мест учета
50	10
50-100	15
Свыше 100	20 или 15 + 1 на каждые дополнительные 50 га

Достоверность полученных результатов по засоренности для поля свыше 100 гектаров. 

Количество проб	Уровень достоверности результатов
15 проб	Минимальное количество проб – для экспресс-анализа обстановки
20 проб	Достоверность – 80 %
25 проб	Достоверность – 90-100 %

При многоэтапных исследованиях учетные делянки оставляют неизменные, отмечая их геометками и колышками.

Места учёта выбирают на равном расстоянии друг от друга, в шахматном порядке относительно соседнего прохода.

Для учета количества сорняков используются полевые учетные рамки. Форма рамки для конкретных посевов может изменяться. Внутри рамки подсчитывают количество сорных растений каждого вида и определяют их среднее количество в расчете на 1 м².

Наиболее удобны рамки квадратной (для зерновых) или прямоугольной форм при отношении ширины к длине от 1:1 до 1:3 (для пропашных).

Самая распространенная и удобная рамка со стороной 0,5 м, - 0, 25 м². 

При использовании такой рамки количество сорняков необходимо умножить на 4. Например, количество сорняков на фото в посеве гороха в рамке 40 шт, 3 доминирующих малолетних вида. То есть 160 сорняков на м ². Засоренность сорняками - средняя. Хорошее время для обработки. Норма расхода препарата – средняя.

2. Методические подходы и методы оценки засоренности посевов.

При выборе методов учета необходимо уделить внимание на

·       точность оценки засоренности и воспроизводимость результатов,

·       требования к оборудованию и дополнительным навыкам исследователя,

·       а также времени, потраченному на оценку одной делянки.

Основными методами оценки засоренности посевов являются визуальный метод (с модификациями) [4, 5, 6], количественный и количественно-весовой, а также методы дистанционного обследования.

3. Визуальные методы.

3.1. Оценка степени засоренности посевов в баллах. Метод А.И. Мальцева.

Характеристики метода: 

Особенности метода	Самая простая методика. Проведение анализа в поле. Экспресс-оценка общей засоренности посева. Подходит для дистанционного анализа фото снимков. Не отражает группу сорняков и их развитие.
Затраты времени	Время на анализ засоренности в разных точках поля в зависимости от его площади. Затраты времени – средние.
Точность результатов	Достаточная для принятия решения о проведении обработки гербицидами и уточнения нормы расхода препаратов.

Самый простой метод. Основан на оценке относительной численности сорняков в сравнении с густотой стеблестоя культуры по бальной шкале.

Практически не учитывает развитие сорняков.

Учет проводят в несколько сроков, засоренность выражают в баллах в соответствии со шкалой степени засоренности (табл. 1).

Таблица 1. Шкала степени засоренности посевов в баллах.

Балл	Характеристика распространения сорняков в посеве	Степень засоренности
1	Сорняки практически отсутствуют	Очень слабая
2	Встречаются единичные представители сорняков	Слабая
3	Сорняки встречаются в незначительном количестве; видовое разнообразие невысокое	Средняя
4	Сорняки встречаются обильно, но плотность их распространения ниже, чем культурных растений	Сильная
5	Сорные растения преобладают над культурными	Очень сильная

Примеры Визуальной оценки по баллам:

3.2. Глазомерно – численный метод. Метод А.М. Туликова.

Относительно быстрый и точный метод.

Особенности метода	Кроме определения общей засоренности учитывает распространение по группам сорняков и видам. Позволяет выделить злостные виды сорняков и использовать их в качестве реперных. Недостаточно четко учитывает развитие разных видов сорняков.
Требования к дополнительным навыкам	Прост в выполнении. Требует знание видов сорных растений, возможность работы с определителем сорных растений
Затраты времени	Анализ засоренности в разных точках поля по группам сорняков и реперным видам. Затраты времени – средние.
Точность	Достаточная для определения д. в. и норму расхода гербицида против целевых (доминирующих) видов сорняков. Ориентир на борьбу со злостными видами приводит автоматически к уничтожению других видов сорняков

Метод пригоден для более тщательной оценки засоренности посева, когда необходимо определить балл встречаемости каждого вида или вредоносной морфологической группы сорняков.

Основан на оценке обилия сорняков (у, шт./м²) по их абсолютной численности на единице площади, охватывающий наиболее вероятный диапазон изменения уровня засоренности полей (табл. 2) [5-7].

Таблица 2. Шкала глазомерной оценки численности сорняков.

При оценка злаковых сорняков показатель оценки численности сорняков необходимо умножить на 3. 

Для перехода как от балловой оценки засоренности к абсолютной величине численности сорняков (у, шт./м²), так и обратно расчет проводят по формуле:  y = a _* x²,

где: а - среднее числовое значение балла 1 (для малолетних сорняков 16 шт./м², для многолетних 0,5 шт./м²); х - оценка засоренности, баллы (целые или дробные).

Пример расчета: если глазомерная оценка засоренности составляет 3 балла, то количество малолетних сорняков можно рассчитывают как: y = 16 * 3² = 144 шт./м², а многолетних: y = 0,5 * 3² = 4,5 шт./м².

3.3. Оценка степени засоренности по площади проективного покрытия сорняками. Метод Л.Г. Раменского.

Быстрый и точный метод. Требует дополнительные навыки оценки. 

Особенности метода	Быстрый в выполнении. Кроме группы сорняков учитывает степень развития. Величина проективного покрытия служит показателем количества сорняков, их развития и, как следствие, конкурентоспособности растений за свет, воду и питание.
Требования к дополнительным навыкам	Требует отработки навыков проекционной оценки засоренности. Требует хорошее знание видов сорных растений.
Затраты времени	Затраты времени – среднее. Важно при большом количестве учетных делянок.
Точность	Подходит для корректировки регламентов применения: уточнения группы препаратов, нормы расхода препаратов, сроков обработки. Позволяет прогнозировать эффективность гербицидов. При большой выборке может быть использован в научных целях. Оптимальный при анализе эффективности препаратов.

Учет проводят в несколько этапов, учитывается общая площадь, занятая проекциями надземных частей сорных растений (без учета просвета между листьями и стеблями сорняков) по соответствующей шкале (табл. 3).

При определении общего проективного покрытия на посев накладывают или визуально представляют рамку определенного размера.

Затем, (1) глядя вертикально вниз на ограниченную площадку, (2) мысленно сдвигают проекции надземных органов сорняков к одной стороне площадки и (3) определяют «на глаз» долю покрываемой ими площади.

Таблица 3. Соотношение балловой, шкалы степени засоренности и площади проективного покрытия малолетними сорняками.

Балл засоренности	Степень засоренности	Проективное покрытие
		%	как доля общей площади
1	Слабая	<10	до 1/10
2	Средняя	11-25	до 1/4
3	Выше средней	26-35	до 1/3
4	Сильная	36-50	до 1/2
5	Очень сильная	>50	>1/2

      

При изучении распространенности отдельных видов сорняков в динамике развития культуры различают несколько видов проективного покрытия:

·       частное покрытие (отдельными вредоносно-морфологическими группами или видами растений),

·       ярусное покрытие (каждого яруса)

·       ярусное перекрытие (доля проекции нижнего яруса, перекрытая более высшим).

 

В этом случае общее проективное покрытие (в %), особенно для многовидовых и хорошо сомкнутых сообществ, суммарно может быть выше 100 %.

 

Таблица 4. Шкала глазомерной оценки численности малолетних сорняков с учетом ярусности покрытия.

Балл по ступеням засоренности	Проективное покрытие, %	Степень засоренности
1	0,1-10,0	Очень слабая
2	10,1-30,0	Слабая
3	30,1-60,0	Средняя
4	60,1-100	Сильная
5	100,1-150,0 и более	Очень сильная

3.4. Количественно-весовой метод оценки засоренности посевов.

Особенности метода	Максимальная точность. Особенно важно при оценке эффективности препаратов.
Требования к дополнительным навыкам	Требует отработки навыков метода, хорошее знание видов сорных растений. Важны методичность, аккуратность и терпение от исследователя.
Затраты времени	Максимальный по затратам времени.
Точность	Максимальная точность при анализе эффективности препаратов. Излишняя точность при уточнении нормы расхода препаратов.

Оценка относительной численности сорняков и их развития с использование инструментальных методов считается наиболее точным методом.

Под численностью (плотностью) — А, шт./м² — сорняков (вредоносных морфологических групп, отдельных видов или их совокупности) понимают количество растений (а, шт.), приходящееся на единицу площади S (1 м²): A = a/S,

Показатель массы (M) сорняков выражают в г/м².

При определении сырой массы малолетних и многолетних сорняков (находящихся внутри учетной рамки), их срезают на уровне корневой шейки и взвешивают (по видам, группам или все вместе) на технических весах.

Воздушно-сухая масса – собранные в пучки растения подсушивают в тени течение нескольких часов и взвешивают на лабораторных весах.

Абсолютно сухая масса – растения подсушивают в сушильном шкафу при температуре 100-105 ⁰С до постоянной массы на аналитических весах.

Полученные данные заносят в таблицу (табл. 5).

Таблица 5.  Количество  (численность) и масса сорняков в посеве сельскохозяйственных культур.

К особенностям учета отдельных видов сорняков относят [8]:

Виды сорняков	Особенности учета
Щетинники, просянки, овсюг	В ранние сроки – не определяют по виду, в фазе кущения – учет ведется по количеству стеблей
Звездчатка средняя, повилика	Определяют только их надземную массу
Корневищные и корнеотпрысковые	Кроме учета стеблей проводят определение массы корневищ и корней этих растений. Если сорняки встречаются в небольшом количестве, то учет проводят количества розеток или стеблей на всей площадке. Если сорняки встречаются куртинами – учет проводят в куртинах.

4. Дистанционные методы учета засоренности 

4.1. Дистанционный мониторинг засоренности посевов ведется с использованием ГИС технологий в качестве усовершенствования методики учета сорных растений при оперативном обследовании культур сплошного сева [6]. 

Особенности метода	Быстрый и точный метод. Возможность обработки с настроенными алгоритмами. Недостаточно учитывает развитие сорняков.
Требования к дополнительным навыкам	Требуется дополнительное сложное оборудование, отработанные алгоритмы учета и анализа, специалисты по обслуживанию.
Затраты времени	После отладки алгоритмов - затраты времени минимальны.
Точность	Подходит для уточнения группы препаратов, нормы расхода препаратов и сроков обработки для больших территорий. Можно использовать для точечного внесения препаратов.

Методы основаны на информации, полученной с аэрофото- (дронов) или спутниковых снимков, фиксирующих размещение сорных растений на поле. Методы особенно важны при высокой пространственной неоднородности распределения сорняков.

 

Для учета используют учетные делянки  размером 0,1 м² - 0,25 м² с помощью фототехники и программ распознавания образов определяется общее проективное покрытие почвы сорняками и тип засоренности.

Минимальное количество учетных проб – стандартное – не менее 15, оптимально 20–25. Для отработки точечного внесения количество делянок кратно увеличивают.

Метод облегчает маршрутизацию обследований полей при картировании, является дополнительным или основным методом учета засоренности.

 

Пример. Учёт сорняков по фото- аэроснимкам осуществляется как с использованием традиционных методов, так и современных технологий на основе машинного обучения и нейронных сетей, используемых для обработки изображений и идентификации сорняков. Определенные типы нейронных сетей могут хорошо различать культурные и сорные растения. Распознавание сорняков проходит в несколько этапов.

4.2. Метод учёта сорняков с использованием индексов NDVI (Normalized Difference Vegetation Index).

Особенности метода	Самый быстрый метод. Не отображает видовой состав сорняков. Недостаточно учитывает развитие сорняков.
Требования к дополнительным навыкам	Требуется дополнительное сложное оборудование, отработанные алгоритмы учета и анализа, специалисты по обслуживанию.
Затраты времени	После отладки алгоритмов - затраты времени минимальны.
Точность	Подходит для решений о сроках обработки на больших территориях. Используется для точечного внесения препаратов.

Метод основан на анализе отражательной способности растений в красном и ближнем инфракрасном спектре.

NDVI — относительный показатель, позволяющий сравнивать развитие биомассы во времени. Здоровые растения поглощают свет в красном диапазоне (для фотосинтеза) и отражают в ближнем инфракрасном.

Чем больше зелёной биомассы, тем выше значение NDVI. Диапазон значений NDVI — от −1 до +1. Положительные значения указывают на растительность.

В период всходов посевов быстрорастущие сорняки, опережающие в развитии культурные растения, хорошо видны на картах NDVI — их индекс вегетации заметно выше.

После массового появления однолетних двудольных сорняков индекс хорошо коррелирует с их численностью.

Это позволяет локализовать засоренность полей и определить проблемные участки для принятия решения о проведении гербицидных обработок.

Для интерпретации данных необходимо учитывать фазу развития культурных растений, тип растения и биологические особенности развития, особенности рельефа и метеоусловия (влияющие на качество съемки) и технологии возделывания.

На основе такого подхода можно оценить эффективность гербицида по степени увядания (прекращение фотосинтеза) сорных растений.

5. После гербицидных обработок проводится обследование полей на засоренность,
обычно с периодичностью в 2-3 года.

• Основная цель: сбор информации о видовом составе, доминантных видах и количестве сорняков в агроценозах разных сельскохозяйственных культур.

• Конечный результат – картирование полей, создание баз данных сорного ценоза в хозяйстве, регионе, зоне возделывания культур.

• Результаты основного обследования особенно важны для обсуждения способов защиты культур в зимний период.

Оптимальными сроками проведения учета засоренности посевов для разных групп культур являются: 

Группа культур:	Фаза развития культурных растений
зерновые	полное колошение (ВВСН по Задоксу 59); молочно-восковая – полная спелость зерна (ВВСН 70-90);
пропашные	середина вегетационного периода
многолетние травы	начало цветения бобовых культур
несельскохозяйственные земли	полное цветение растений семейства крестоцветных

Заключение

Выбор метода учета засоренности зависит от целей исследования (обследования) полей, а точность полученных данных определяется тщательным соблюдением методики.

Методы учета сорняков базируются на отработанных в системе земледелия общих подходах.

Современные инструментальные методы дополняют хорошо проверенные на практике традиционные методы.

Комбинация разных методических подходов позволяет повысить точность мониторинга засоренности, увеличить эффективность гербицидных обработок и снизить риск загрязнения окружающей среды за счет корректного подбора препаратов и норм их расхода.

Использованная при подготовке информационного материала литература:

1. Баздырев Г. И., Лошаков В. Г., Пупонин А. И. и др. Земледелие. Учебник для вузов. М.: Издательство «Колос». 2000. 552 с.

2. Никляев В. С. Основы технологии сельскохозяйственного производства. Земледелие и растениеводство. М.: «Былина». 2000. 555 с.

3. Туликов А.М. Баздырев Г. И.,, Лошаков В.Г. Пупонин А.И. Рассадин А.Я. Сафонов А.Ф.   Земледелие 2002. 277 с. КолосС, 2002. 552 с.

4. Спиридонов Ю.Я., Ларина Г.Е., Шестаков В.Г. Методическое руководство по изучению гербицидов, применяемых в растениеводстве /под редакцией М. С. Соколова М.С. РАСХН, Отделение защиты растений, ВНИИ фитопатологии. Сер. Полевая академия. (Издание 2-е, исправленное и дополненное) Москва, 2009.

5. Методы учета структуры сорного компонента в агрофитоценозах: учебное пособие / сост.: И.В. Фетюхин, А.П. Авдеенко, С.С. Авдеенко, В.В. Черненко, Н.А. Рябцева. – Персиановский: Донской ГАУ, 2018. 76 с.

6. Шпанев А.М., Лекомцев П.В., Новые подходы к методике учета сорных растений// Защита и карантин растений. 2012. № 8. С. 38-41.

7. Туликов А.М. Статистическое обоснование величины пробных площадок при учете сорных растений в агрофитоценозах // Известия ТСХА. выпуск 2. 2005. С. 120-134.

8. Методические указания по регистрационным испытаниям гербицидов в сельском хозяйстве. СПб. .2013. 280 с.

9. Баздырев Г.И., Захаренко А.В. и др. Земледелие. Под ред. проф. Г.И. Баздырева. – М.: КолосС, 2008. 607 с.

10. Земледелие: учеб.- методич. пособие по выполнению лабораторных работ для студентов, обучающихся в бакалавриате по напр. подгот. 35.03.04 Агрономия, 35.03.03 – Агрохимия и агропочвоведение / С. А. Терещенко. – Калининград: Изд-во ФГБОУ ВО «КГТУ», 2022 – 66 с.