Straipsnis Pasėlių produktyvumo dėsnis teoriniam-abstrahuotam agrofitocenozės vertinimui vietoj tradicinio emp…

    • Bibliografinis aprašas: Petras Algimantas Lazauskas, „Pasėlių produktyvumo dėsnis teoriniam-abstrahuotam agrofitocenozės vertinimui vietoj tradicinio empirinio“, @eitis (lt), 2016, t. 721, ISSN 2424-421X.
    • Ankstesnis leidimas: Petras Lazauskas, „Pasėlių produktyvumo dėsnis teoriniam-abstrahuotam agrofitocenozės vertinimui vietoj tradicinio empirinio“, Žemės ūkio mokslai, 2013, t. 20, nr. 4. p. 308–321, ISSN 1392-0200.
    • Institucinė prieskyra: Aleksandro Stulginskio universitetas.
    Santrauka: žemdirbystės disciplinoje nesant savų dėsnių ir kitokių teorinių pagrindų jos teiginiai grindžiami jutiminiu, empiriniu patyrimu, todėl tarp vadovėlinių postulatų ir praktikos neišvengiama prieštaravimų. Vienas jų – nemotyvuotai sureikšminamas netiesiogiai derlių lemiantis dirvožemio purenimas ir kartu nepagrįstai nuvertinamas tiesioginis veiksnys – piktžolių žala. Siekiant paversti žemdirbystės discipliną tradiciniu mokslu buvo būtina išrasti objektyvius, abstrakčius dėsnius ir jais remiantis, kurti teorinius žemdirbystės mokslo pagrindus. Straipsnyje aprašomas originalus žemės ūkio augalų pasėlių (agrofitocenozės) produktyvumo dėsnis, kuris turėtų tapti teoriniu žemdirbystės mokslo pagrindu. Jo esmė nusakoma taip: tipingo žemės ūkio augalų pasėlio – kultūrinių augalų ir piktžolių bendrijos (agrofitocenozės) produktyvumas, išreikštas bendra kultūrinių augalų ir piktžolių mase ploto vienete, esant vienodoms augalų augimo sąlygoms, yra reliatyviai pastovus dydis. Mažėjant piktžolių masei pasėlyje – dėsningai didėja derlius, o didėjant piktžolių masei pasėlyje derlius mažėja. Bendriausia forma pasėlių produktyvumo dėsnis užrašomas atvirkštinės tiesinės regresijos lygtimi: A = Y + Xb arba Y = A – Xb; čia: A – bendras viso pasėlio bendrijos – agrofitocenozės, kultūrinių augalų ir jame augančių piktžolių masės produktyvumas esamomis sąlygomis; Y – kultūrinių augalų derlius esamo piktžolėtumo sąlygomis; X – piktžolių masė; b – derliaus depresijos koeficientas, rodantis, kaip pasikeis derlius pakitus piktžolių masei bendrijoje vienu vienetu.

    Aprašomo originalaus pasėlių (agrofitocenozių) produktyvumo dėsnio taikymas atveria naujas abstraktaus teorinio pažinimo metodo taikymo galimybes būsimam žemdirbystės mokslui, būtinas kuriant jos naujus mokslinius-teorinius pagrindus bei projektuojant naujas žemdirbystės technologijas ir mechanizmus joms įgyvendinti.

    Pagrindiniai žodžiai: pasėlių produktyvumo dėsnis, piktžolių kontrolė, piktžolės, agrofitocenozė, konkurencija, piktžolių kontrolė.
     
  1. Įvadas

    Žemdirbystė, nežiūrint į jos svarbą, visose žmonijos vystymosi epochose buvo ir yra mažiausias pajamas gaunančių gyventojų verslo sritis. Žemdirbiai niekada neturėjo ir neturi galimybių užsakyti ar finansuoti žemdirbystės mokslinių tyrimų. Todėl, skirtingai nuo kitų veiklos sričių, žemdirbystės disciplina iki pat XXl a. netapo pripažintu mokslu. Žemdirbystės disciplina iki šiol grindžiama ne abstrakčiais moksliniais-teoriniais dėsniais, o remiasi tik jutiminiu arba empiriniu patyrimu. Dėl to šiandieninėje žemdirbystėje prieš atliekant tyrimus nėra galimybės kelti teoriškai pagrįstų hipotezių. Atliekamuose tyrimuose kaupiami tik jutiminiai, svėrimų ir kitokių matavimų duomenys, apskaičiuojamas jų tikslumas, skirtumų esmingumas ir jais remiantis daromos išvados. Vien patyrimu įgyjamos žinios kaupiamos lėtai, kainuoja brangiai, o gauti duomenys dažnai yra tik lokalios reikšmės. Nesant teorinių žemdirbystės pagrindų, nėra ir mokslinių prielaidų perspektyviam žemdirbystės disciplinos vystymui, technologijų ir padargų tobulinimui. Dėl to tarp žemdirbystės vadovėliuose skelbiamų postulatų ir realios praktikos neišvengiama rimtų prieštaravimų, kurių mokslu grįstose disciplinose nėra. Akivaizdžiausias prieštaravimas tarp tradicinių žemdirbystės disciplinos vadovėlinių postulatų ir nūdienės praktikos sutinkamas aptariant žemės dirbimo (purenimo) tikslus ir uždavinius. Daugelio pasaulio autorių žemdirbystės vadovėliuose ir monografijose be motyvuotų įrodymų teigiama, kad svarbiausiu žemės dirbimo uždaviniu yra paviršinio dirvožemio sluoksnio purenimas, kad didėtų jame aeracija, susidarytų palankus oro, drėgmės ir šilumos režimas, aktyvėtų mikrofloros veikla. Taip intensyvinamas dirvožemio organinės medžiagos irimas bei tuo esą netiesiogiai gerinamas žemės ūkio augalų aprūpinimas maisto medžiagomis. Panašia tvarka žemės dirbimo uždavinius aprašė: P. Vasinauskas
    Žr. Petras Vasinauskas, Bendroji agrotechnika, 1989.
    ; A. I. Puponin (2004); I. P. Makarov
    Žr. I. P. Makarov, Zemledelie obrabotka pochvy, 1991.
    ; P. R. Gajri, S. S. Prihar
    Žr. Pushap R. Gajri Jr., Vijay K. Arora, Sohan S. Prihar, Tillage for Sustainable Croping, 2002.
    ; N. Lampkin (1990); D. C. Clautier
    Žr. Daniel C. Cloutier, Rommie Y. van der Weide, Andrea Peruzzi, Maryse L. Leblanc, “Mechanical Weed Managemen,” 2007.
    ir daugelis kitų įvairių pasaulio šalių autorių. Toks žemės dirbimo proceso efektyvumo aiškinimas tapo visuotinai pripažintu, netgi „klasikiniu“ postulatu, nors motyvuotų tyrimų duomenų ir nepateikiama. Tuo pat metu tiesioginis veiksnys – kultūrinių augalų konkurentų dėl maisto medžiagų – piktžolių šalinimas iš pasėlio, kaip žemės dirbimo uždavinys, dažniausiai nustumiamas į antrą ar net trečią vietą, nors piktžolių šalinimo ir stelbimo efektyvumas, kaip tiesioginis žemės ūkio augalų aprūpinimas maisto medžiagomis, seniai įrodytas.
     
  2. Kitas svarbus žemdirbystės empirinių tyrimų metodinis trūkumas, kad bandymuose paprastai tiriamas ne visas pasėlis – augalų bendrija (agrofitocenozė), joje užaugusi augalų masė, o dažnai tik mažesnioji jos dalis – derlius: grūdai, sėklos, gumbai, šaknys, pluoštas. Kitos tame pat pasėlyje užaugusios augalinės produkcijos dalies – šiaudų, pelų, lapų masės nustatymas nėra privalomas. Netgi tais išimtinais atvejais, kai nustatoma antrinė produkcija ar pasėlio piktžolių masė, taikomi kiti tyrimo, apskaitos ir vertinimo metodai nei vertinant derlių. Nustatant pasėlio piktžolėtumą apskaitos duomenys pateikiami kaip atskiras reiškinys ir nesiejamas su pasėlio produktyvumu. Blogiausia, kad piktžolių, kaip fitocenotinio veiksnio, ignoravimas žemdirbystėje (ir pirmiausiai dirbant žemę) yra vos ne visuotinai paplitęs žemdirbystės tyrimuose. Netgi plačiai žinomas, pasaulyje specializuotas mokslinis žurnalas „Soil and Tillage Research“ išskirtinai akcentuoja žemės dirbimo išprovokuotus fizikinius, cheminius ir biologinius pakitimus ir visiškai nėra tiriami fitocenotiniai struktūriniai pasėlio pakitimai. Piktžolės kartu su augalų ligomis ir kenkėjais žurnale aptariamos atskirai nuo kultūrinių augalų. Toks pasėlio vertinimas, kai skirtingai vertinami vienos bendrijos augalai, yra neobjektyvus ir nepriimtinas moksliniu-geobotaniniu požiūriu.
     
  3. Objektyviai vertinant mechaninio žemės dirbimo pasekmes dirvožemiui ir pasėliui, visuotinai pripažįstama, kad mechaniškai įdirbus žemę, dirvožemyje ir po to augančiame pasėlyje vyksta daug procesų, kuriuos galima skirti bent į keturias stambias grupes. Pirma – purenimas keičia dirvožemio tankį, aeraciją, drėgmę ir temperatūrą. Antra – jame kinta cheminiai procesai. Trečia – dirvožemyje kinta mikrobiologiniai procesai, kurie irstant dirvožemio organinėms medžiagoms netiesiogiai veikia aukštesniųjų augalų aprūpinimą dirvožemio maisto medžiagomis. Ir, pagaliau, ketvirtoji grupė – tai iki šiol nepakankamai vertinamas fitocenotinis veiksnys, t. y. skirtingu būdu įdirbus žemę, kinta būsimo pasėlio augalų bendrijos rūšinė struktūra, jos piktžolėtumas. Jeigu trijų pirmųjų grupių procesai netiesiogiai veikia kultūrinius augalus ir jų derlių, tai kintant pasėlio struktūrai, mažėjant ar didėjant pasėlio piktžolėtumui tiesiogiai veikiama ir kultūrinių augalų mityba. Taip pat didėja ar mažėja tiesioginė piktžolių konkurencija dėl drėgmės, saulės radiacijos, augalų, maisto medžiagų, pakinta biocheminė-alelopatinė bendrijos sąveika. Rūšinės struktūros pokyčiai bendrijoje, mūsų tyrimų duomenimis, yra lygiaverčiai ar net aktualesni už fizinių ir cheminių veiksnių sukeltus pokyčius dirvožemyje
    Žr. Petras Lazauskas, Agrotechnika prieš piktžoles: pasėlių produktyvumo dėsnio taikymas žemdirbystei intensyvinti, 1990.
    .
    Šiame straipsnyje aprašomuose tyrimuose daugiausia dėmesio skiriama dėsningiems agrofitocenozės rūšinės struktūros kitimams bei jų teoriniam ir praktiniam vertinimui žemdirbystės disciplinoje.
     
  4. Pasėlių produktyvumo dėsningumų tyrimų agrofitocenozėse hipotezė

    Dingstis tirti fitocenotinius kitimus pasėliuose kilo dar XX a. vid. pradėjus naudoti labai veiksmingus herbicidus ir jų dėka esmingai sumažinus pasėlių piktžolėtumą, pasaulyje pradėjo plisti bandymų duomenys, kad sunaikinus piktžoles herbicidais gali būti paprastinamas žemės dirbimas, ar net visiškai jo atsisakoma. Deja, šio fenomenalaus reiškinio motyvuoto teorinio pagrindimo iki šiol neteko sutikti.
    Aiškindamiesi mechaninio žemės dirbimo efektyvumo problemą, dar 1961–1962 m. tuometinės Lietuvos žemės ūkio akademijos (LŽŪA) bandymų lauke tyrėme augindami kukurūzus. Prieš kukurūzų sėją nupurškus dirvą herbicidu simazinu (2 kg/ha) ir taip sunaikinus absoliučią daugumą piktžolių, paaiškėjo, kad kukurūzų tarpueilių purenimo intensyvinimas tapo visai neefektyvus ir nedidino derliaus, o labai intensyvus tarpueilių purenimas (4 kartai per vegetaciją) netgi patikimai sumažino kukurūzų sausų medžiagų derlių
    Žr. Petras Lazauskas, „Simazino ir atrazino naudojimas kovai su piktžolėmis kukurūzų pasėliuose“, 1963.
    . Kad lauko sąlygomis mechaninis žemės dirbimas nėra būtinas veiksnys auginant cukrinius runkelius, patvirtino naujausi Aleksandro Stulginskio universitete (ASU) atlikti bandymai
    Žr. Kęstutis Romaneckas, Vytautas Pilipavičius, Kostas Trečiokas, Egidijus Šarauskis, Vytautas Liakas, Agronomijos pagrindai, 2011.
    , kuriais įrodyta, jog sunaikinus piktžoles herbicidais, netgi visiškas žemės dirbimo atsisakymas neturėjo esminės įtakos cukrinių runkelių šaknų derliui. Pasaulyje išplitus labai efektyviems herbicidams įsitikinta, kad, sunaikinus piktžoles, žemės dirbimo intensyvumą (be žalos derliui) galima sumažinti iki minimumo ar net visiškai jo atsisakyti. Deja, motyvuoto minimalaus žemės dirbimo teorinio išaiškinimo žemdirbystės literatūroje neteko rasti.
     
  5. Palyginus tyrimų duomenis apie mechaninio žemės dirbimo proceso vaidmenį žemdirbystėje ir jo įtaką kultūriniams augalams, aiškėja, kad specializuotus tyrimus šiuo klausimu tikslinga atlikinėti ne su daugiarūše kultūrinių augalų ir piktžolių bendrija (kaip paprastai daroma lauko bandymuose), bet tiriant atskirai paimtą vieną bendrijos augalų rūšį tiksliai kontroliuojamomis vegetacinių bandymų sąlygomis.
    Klasikiniais tyrimų su viena augalų rūšimi pavyzdžiais gali būti anksčiau aprašyti lauko bandymai su kukurūzais, kai simazinu sunaikinus piktžoles ir vegetacijos pradžioje likus vien kukurūzams, tarpueilių purenimas derliaus nedidino, o keturių kartų purenimas iš esmės sumažino kukurūzų sausų medžiagų derlių
    Žr. Petras Lazauskas, „Simazino ir atrazino naudojimas kovai su piktžolėmis kukurūzų pasėliuose“, 1963.
    . Tiriant vieną augalų rūšį – miežius – labai vertingų tyrimų duomenų pateikė G. Kadžiulienė
    Žr. G. Kadžiulienė, „Dirvos tankumo įtaka kai kurioms dirvos fizinėms savybėms bei miežių derliui“, 1971.
    bei A. Zimkuvienė ir A. Tindžiulis
    Žr. Apolonija Zimkuvienė, A. Tindžiulis, „Drėgmės ir tręšimo įtaka optimaliam dirvos tankumui, auginant miežius“, 1974.
    . Jie Lietuvos žemdirbystės institute, lauko laboratoriniuose ir vegetaciniuose bandymuose Dotnuvoje, tyrė dirvožemio tankio įtaką miežiams auginant juos pasėlyje be piktžolių ir gavo labai vertingų rezultatų.
     
  6. Minėtuose G. Kadžiulienės
    Žr. G. Kadžiulienė, „Dirvos tankumo įtaka kai kurioms dirvos fizinėms savybėms bei miežių derliui“, 1971.
    bandymuose buvo tirta, kaip į skirtingai suslėgtą dirvožemį reaguoja vasariniai miežiai, auginti puriame – 1 g/cm–3 ir suslėgtame – 1,2 g/cm–3, 1,4 g/cm–3 ir 1,6 g/cm–3 tankio dirvožemyje. G. Kadžiulienė, apibendrinusi trejus metus vykdytų vegetacinių tyrimų duomenis, nustatė, kad palankiausios augimo ir derėjimo sąlygos miežiams pasėlyje be piktžolių buvo ne purus – 1 g/cm–3, o saikingai (nuo 1,2 g/cm–3 iki 1,4 g/cm–3 tankumu) suslėgtas dirvožemis. Jis buvo šiltesnis, palyginti su puriu, mikroorganizmų aktyvumas jame buvo intensyvesnis – išsiskyrė pastebimai daugiau CO2. Tankesniame dirvožemyje buvo ir didesni augalams prieinamo P2O5 ir K2O kiekiai. Svarbu, kad 1,2 g/cm–3 – 1,4 g/cm–3 tankumu suslėgtame dirvožemyje buvo daugiau azoto NO3 ir NH4, o svarbiausia – saikingai suslėgtame dirvožemyje gautas didžiausias miežių grūdų derlius. G. Kadžiulienės
    Žr. ten pat.
    tyrimų duomenis esmingai papildė A. Zimkuvienės ir A. Tindžiulio
    Žr. Apolonija Zimkuvienė, A. Tindžiulis, „Drėgmės ir tręšimo įtaka optimaliam dirvos tankumui, auginant miežius“, 1974.
    vegetacinių bandymų rezultatai, kuriuose didinant dirvožemio tankumą nuo 1,0 g/cm–3 iki 1,4 g/cm–3 ir dirvožemyje esant 20 ir 25 % drėgmės, pagerėjo mineralinių trąšų veikimas ir dėsningai didėjo miežių grūdų derlius.
     
  7. Unikalūs G. Kadžiulienės
    Žr. G. Kadžiulienė, „Dirvos tankumo įtaka kai kurioms dirvos fizinėms savybėms bei miežių derliui“, 1971.
    bei A. Zimkuvienės ir A. Tindžiulio
    Žr. Apolonija Zimkuvienė, A. Tindžiulis, „Drėgmės ir tręšimo įtaka optimaliam dirvos tankumui, auginant miežius“, 1974.
    tyrimų duomenys liudijo tuo metu žemdirbystės vadovėliuose skelbiamų „teorinių“ postulatų apie puraus dirvožemio pranašumo nepagrįstumą. Deja, to meto sąlygomis minėti šie unikalūs tyrimų duomenys liko reikiamai neįvertinti. Tik daug vėliau, atsiradus labai efektyviems herbicidams ir esmingai sumažinus pasėlių piktžolėtumą, pasaulyje išplito supaprastinto žemės dirbimo ir net nulinio žemės dirbimo sistemos. Išaiškėjo ir kiti suslūgusio dirvožemio pranašumai. Nustatyta, kad neįdirbtame ar suslūgusiame dirvožemyje mažiau žalos daro erozija, kultūriniai augalai geriau aprūpinami augalų maisto medžiagomis ir netgi mažiau pažeidžiami verticilioze
    Žr. Tomáš M. Šimon, Miloslav Javůrek, Olga Mikanová, Milan Vach, “The Influence of Tillage System on Soil Organic Matter and Soil Hydrophobicity,” 2009.
    . Neįdirbtoje žemėje, pagal J. Pigne, M. Cannvaciuolo, Y. Gautronneau, A. Aveline, J. L. Giteau, D. Gluzeau
    Žr. Joséphine Peigné, Mario Cannavaccuiolo, Yvan Gautronneau, Anne Aveline, Jean-Luc Giteau, Daniel Cluzeau, “Earthworm Populations under Different Tillage Systems in Organic Farming,” 2009.
    , randama daugiau sliekų, o jų masė didesnė, negu ariant ar kitaip įdirbant žemę.
    Apibendrinant naujausių supaprastinto bei nulinio žemės dirbimo sistemų tyrimo duomenis galima teigti, kad klaidingi žemės purenimą sureikšminę, patekę į žemdirbystės vadovėlius teiginiai atsirado ne mokslinių tyrimų pagrindu, o kilo iš praktinio patyrimo dar tada, kai nežinota apie piktžolių ir kultūrinių augalų konkurencijos žalą, todėl nebuvo suvokta, kad žemės dirbimo intensyvinimas mažina pasėlių piktžolėtumą ir taip didina derlių.
     
  8. Šie prieštaravimai gali būti motyvuotai paaiškinami vertinant pasėlius iš agrofitocenologijos pozicijų ir pripažinus žemės ūkio augalų pasėlius kartu su juose augančiomis piktžolėmis, augalų bendrijomis – agrofitocenoze.
    Iš tikrųjų žemės ūkio augalų pasėliuose – agrofitocenozėje augantys visi aukštesnieji augalai, tarp jų ir piktžolės, yra kilę iš tų pačių aukštesniųjų augalų, yra vienodi ir lygiaverčiai tų bendrijų nariai. Visi jie pagal savo galimybes dalinasi pasėlio gyvybinę erdvę, konkuruoja dėl augalų maisto medžiagų, saulės radiacijos, drėgmės ir dėl kitų aplinkos veiksnių. Pasėliuose, kaip ir natūraliose augalų bendrijose, vyksta dėsningi biologiniai procesai. Bandymais ir kitais tyrimais įrodyta, kad kryptingas piktžolių masės mažinimas pasėliuose – ravėjimu, herbicidais ar kitomis priemonėmis – mažina piktžolių konkurenciją pasėlyje. Tada kultūriniams augalams tenka daugiau dirvožemio maisto medžiagų, drėgmės, saulės radiacijos, ir dėsningai didėja derliai. Tuo paremta visa herbicidų industrijos ekonomika. Išplitus efektyvių herbicidų naudojimui, paaiškėjo, kad žemės dirbimo intensyvumą nemažinant derliaus galima sumažinti ar net visiškai jo atsisakyti. Taip paplito „minimalaus“ ir net „nulinio“ žemės dirbimo sistemos, aptariamos G. Kant
    Žr. Günter Kahnt, Ackerbau ohne Pflug: Voraussetzungen, Verfahren u. Grenzen d. Direktsaat im Körnerfruchtanbau, 1976.
    , S. Hakansson
    Žr. Sigurd Håkansson, Weeds and Weed Management on Arable Land: An Ecological Approach, 2003.
    , J. R. Teasdalle, L. O. Bransaeter, A. Calegari, F. Skora Neto
    Žr. John R. Teasdale, Lars Olav Brandsæter, Ademir Calegari, Francisco Skora Neto, “Cover Crops and Weed Management,” 2007.
    , O. V. Erenstein, V. Laxmi
    Žr. Olaf Erenstein, Vijay Laxmi, “Zero Tillage Impacts in Indias Rice-Weat Systems,” 2008.
    ir kituose tyrimuose.
     
  9. Pažymėtina, kad aprašant minimalaus žemės dirbimo tyrimus dažniausiai teorinių prielaidų nepateikiama, o apie jų prieštaravimus tradiciniams žemdirbystės vadovėlių postulatams nutylima. Paprastai apsiribojama vien empirinių – fizikinių, cheminių, biologinių – dirvožemio savybių duomenų registravimu arba tiesiog teigiama, kad neįdirbamoje žemėje gerėja dirvožemio struktūra, biologinės savybės, todėl didėja derlius
    Žr. ten pat.
    . Pagal M. J. Lindstrom, T. E. Schumacher, M. L. Blecha
    Žr. Michael J. Lindstrom, Thomas E. Schumacher, Martin L. Blecha, “Tillage Effects on Water Runoff and Soil Erosion after Sod,” 1998.
    , minimaliai dirbamas dirvožemis tampa atsparesnis erozijai. F. Borio, R. Rubio, J. L. Rountatel
    Žr. Fernando Borie, Rosa Rubio, J. L. Rouanet, “Effects of Tillage Systems on Soil Characteristics, Glomalin and Micorrhizae Propagules,” 2006.
    nurodo, kad visiškai neįdirbus bei tausojančiai įdirbus, dirvožemyje susikaupia daugiau mikroorganizmų išskiriamo proteino (glomalino). Pagal G. P. Lafand ir bendraautoris
    Žr. G. P. Lafand, W. E. May, Frank C. Stevenson, D. A. Derksen, “Effects of Tillage Systems and Rotations on Crop Production,” 2006.
    , žemės dirbimo atsisakymas, kaip ir minimalus žemės dirbimas, pagerina dirvožemio vandens veiksmingumą linams, tačiau abstrakčių teorinių motyvų nėra pateikiama. Visa tai leidžia teigti, jog empiriniu patyrimu grįstoje klasikinės žemdirbystės literatūroje (be reikiamo eksperimentais paremto pagrindo, o remiantis vien patyrimu) buvo nemotyvuotai sureikšmintas dirvožemio purenimas, o žemės dirbimo įtaka mažinant pasėlių piktžolių masę ir poveikis derliui nebuvo tyrinėta.
    Šiame straipsnyje aprašomo tyrimo tikslas buvo susieti pasėlių piktžolių masės kitimą su žemės ūkio augalų pasėlių derliaus kitimu. Šią problemą sprendėme pasiremdami žemdirbystei parankiais fitocenologiniais pažinimo metodais. Įvesdami abstrahuotą pasėlių vertinimo metodą, siekėme pažinimą žemdirbystėje nuo primityvaus empirinio pakelti į aukštesnį mokslinio pažinimo lygmenį.
     
  10. Tyrimų metodai ir sąlygos

    Aprašomi agrofitocenozės struktūros ir produktyvumo priklausomybių tyrimai buvo atliekami 1960–2010 m. laikotarpiu Lietuvos žemės ūkio akademijos, dabar – Aleksandro Stulginskio universiteto, bandymų stoties laukuose, vegetaciniuose nameliuose, laboratorijose, skaičiavimo centruose ir ekspedicijose.
    Lauko bandymuose apskaitinis laukelių plotas dažniausiai buvo apie 40 m2. Bandymai atliekami keturiais–penkiais pakartojimais, variantai pakartojimuose išdėstomi rendomizuotai.
    Vegetaciniai bandymai vykdyti specialiuose Vagnerio induose penkiais–šešiais pakartojimais. Alelopatinių piktžolių išskyrų tyrimai – laboratorijose, standartinėse Petri lėkštutėse, remiantis A. M. Grodzinskio
    Žr. Andrej Mihajlovič Grodzinskiy, Allelopatiya v zhizni rasteniy i ikh soobshchestvakh, 1965.
    metodika.
    Piktžolių apskaita pasėliuose buvo atliekama mažų rėmelių (20 × 30 cm) metodu, variante imant 40–80 piktžolių ėminių. Išdžiuvusios piktžolės buvo analizuojamos nustatant rūšį, skaičių ir jų orasausę masę.
    Atliekant kultūrinių augalų derliaus priklausomybės nuo piktžolių masės skaičiavimus buvo remiamasi autoriaus, o taip pat ir kitų Lietuvos bei įvairių šalių mokslininkų skelbtais tyrimų duomenimis, kuriuose greta derliaus duomenų buvo pateikti ir tų pačių variantų piktžolių masės duomenys.
    Statistinio tyrimo duomenų apdorojimui naudoti dispersinės analizės bei koreliacijos ir regresijos metodai.
     
  11. Kultūrinių augalų derliaus priklausomybės nuo piktžolių masės pasėlyje – bendrijoje atskleidimo raida

    Įdirbant žemę, kaip buvo minėta, keičiasi ir pasėlio augalinės masės rūšinė struktūra, o kintant piktžolių masei pasėlyje dėsningai kinta ir kultūrinių augalų derlius bendrijoje. Kartu keičiasi ir konkurenciniai bei alelopatiniai santykiai bendrijoje. Siekiant pažinti tų pokyčių esmę tyrimai buvo pradėti nuo kultūrinių augalų ir piktžolių įsavintų augalų maisto medžiagų apskaitos, nes jų kiekiai dirvožemyje yra labiausiai limituoti. Bendrijoje dėl augalų maisto medžiagų vyksta konkurencija tarp kultūrinių augalų ir piktžolių. Jeigu žemės dirbimu, herbicidais, ravėjimu ar kitu būdu piktžolės pašalinamos iš pasėlio, tai pagausėja augalų maisto medžiagų prieinamumas kultūriniams augalams, ir priešingai. Piktžolių šalinimą iš pasėlio sąlyginai galima prilyginti gerėjančiam kultūrinių augalų aprūpinimui maisto medžiagomis.
    Lauko bandymuose tiriant piktžolių ir kukurūzų konkurencinius santykius, atskiruose variantuose buvo palaipsniui didinamas ravėjimų skaičius. Suformuoti keturi skirtingo piktžolėtumo kukurūzų pasėliai – variantai. Vegetacijos pabaigoje kukurūzų ir piktžolių masės ėminiuose nustatyti iš dirvos paimtų azoto (N), fosforo (P2O5) ir kalio (K2O) kiekiai. Laboratorinių analizių duomenys atskleidė, kad kuo mažiau pasėlyje buvo piktžolių, tuo daugiau maisto medžiagų pasisavino kukurūzai ir atitinkamai mažiau jų teko piktžolėms (1 lentelė).
     
  12. 1 lentelė. Pagrindinės augalų maisto medžiagos, paimtos iš dirvožemio, skirtingo piktžolėtumo kukurūzų pasėlyje kg/ha−1 / Table 1. Amount of cumulative nitrogen (N), phosphorus (P2O5) and potassium (K2O) by corn, by weeds and by all community
    Bandymo variantai
    Treatments
    Kukurūzai
    By corn
    Piktžolės
    By weeds
    Kukurūzai ir piktžolės kartu
    By all community
    Paimta azoto
    Cumulative nitrogen (N) kg/ha−1
    Piktžolės pasėlyje nebuvo ravimos
    Without weeding
    79,2845,00124,28
    Ravėtos vieną kartą
    One time weeding
    96,9225,36122,28
    Ravėtos du kartus
    Two time weeding
    121,8010,32132,12
    Ravėtos keturis kartus
    Four time weeding
    126,530,07126,60
    Variacijos koeficientas
    Coefficient of variation %
    20,4096,803,40
    Paimta fosforo
    Cumulative phosphorus (P2O5) kg/ha−1
    Piktžolės pasėlyje nebuvo ravimos
    Without weeding
    26,4013,0339,43
    Ravėtos vieną kartą
    One time weeding
    33,997,4441,43
    Ravėtos du kartus
    Two time weeding
    40,522,9643,48
    Ravėtos keturis kartus
    Four time weeding
    56,540,0356,57
    Variacijos koeficientas
    Coefficient of variation %
    32,5097,607,80
    Paimta kalio
    Cumulative potassium (K2O) kg/ha−1
    Piktžolės pasėlyje nebuvo ravimos
    Without weeding
    51,6248,80100,42
    Ravėtos vieną kartą
    One time weeding
    87,0027,70114,68
    Ravėtos du kartus
    Two time weeding
    111,2620,30131,56
    Ravėtos keturis kartus
    Four time weeding
    135,800,10135,90
    Variacijos koeficientas
    Coefficient of variation %
    37,2083,0013,50
     
  13. Teoriniu pažinimo požiūriu šiame bandyme buvo nustatytas naujas ir originalus reiškinys, tapatus visai bendrijai: kukurūzų ir piktžolių įsisavinto azoto kiekis (kg/ha2) atskiruose bandymo variantuose (nepriklausomai nuo piktžolių masės svyravimo atskiruose bandymo variantuose) išliko sąlyginai tokio pačio dydžio, variacijos koeficientas (VC) siekė vos 3,4 % (1 lentelė). Panaši tendencija išliko ir su fosforu bei kaliu, nors variacijos koeficientai buvo kiek didesni – fosforo siekė 7,8 %, o kalio – 13,5 %. Apskaičiuota koreliacinė-regresinė priklausomybė tarp kukurūzų ir piktžolių iš dirvos paimtų medžiagų – azoto, fosforo ir kalio buvo neigiama, stipri ir esminė: azoto koreliacijos koeficientas – 0,724, kai t = 3,8; fosforo – 0,699, kai t = 3,49 ir kalio – 0,849, kai t = 5,67.
    Analogišką neigiamą koreliacinę priklausomybę įsisavinant azotą mes nustatėme tarp miežių ir piktžolės Holcus molis. H. H. Mann ir T. W. Barnes
    Žr. Harold H. Mann, Tom W. Barnes, “The Competition between Barley and Certain Weeds under Controlled Conditions,” 1945; “The Competition between Barley and Certain Weeds under Controlled Conditions: Competition with Holcus Mollis,” 1947; “The Competition between Barley and Certain Weeds under Controlled Conditions: Competition with Agrostis Gigantea,” 1949.
    vegetacinių bandymų tyrimų rezultatų duomenys bei S. V. Soroka ir L. I. Soroka
    Žr. S. V. Soroka, L. I. Soroka, “Evaluation of Interaction between Weed Infestation and Yield of Oat in Belarus,” 1996.
    lauko bandymuose augintų kukurūzų rezultatai liudija, kad koreliacijos koeficientas azotui – 0,732, kai t = 3,06; fosforui – 0,796, kai t = 3,73 ir kaliui – 0,854, kai t = 5,67. Visų šių tyrimų duomenys leidžia teigti, kad pasėlyje augančių piktžolių daroma žala yra ekvivalentiška piktžolių masei.
     
  14. Kultūrinių augalų derliaus priklausomybė nuo pasėlio piktžolių masės

    Nustačius dėsningas kultūrinių augalų ir piktžolių įsisavintų iš pasėlio dirvožemio maisto medžiagų atvirkštines, koreliacines ir regresines priklausomybes, jomis remiantis buvo padaryta prielaida, kad piktžolių masę sąlyginai galima pripažinti derliaus antipodu, ir šiuo pagrindu skaičiuoti abstrakčias koreliacines-regresines kultūrinių augalų derliaus priklausomybes nuo piktžolių masės. Tokios prielaidos pagrįstumą patvirtino specialūs vegetaciniai ir lauko laboratoriniai tyrimai, atlikti buvusioje LŽUA (dabar – ASU). Tyrimų duomenų skaičiavimams patvirtinti buvo naudoti kitų pasaulio autorių paskelbti tyrimų duomenys.
    Tirdami kultūrinių augalų derliaus priklausomybę nuo piktžolių masės vegetaciniuose Vagnerio tipo induose, analizavome didėjančio miežių pasėlio tankinimo įtaką garstukams (Sinapis arvensis L.). Šešiuose bandymo variantuose buvo auginamas nuosekliai didėjantis – 3, 6, 9, 12, 15, 18 miežių augalų skaičius inde. Kartu su jais kiekviename inde buvo auginama po 6 garstukų augalus.
    Ketverius metus trukusių bandymų duomenys parodė, kad didėjant miežių augalų skaičiui inde dėsningai keitėsi tirtų pasėlių augalinės masės struktūra. Jie tradiciniu empiriniu duomenų pateikimo būdu pavaizduoti 1 pav.
     
  15. 1 pav. Empirinė miežių grūdų ir šiaudų derliaus (a), garstukų orasausės masės (b) ir bendros miežių bei garstukų masės (c) išraiška esant vienodam garstukų skaičiui: po 6 garstukų augalus inde ir didėjančiam nuo 3 iki 18 miežių augalų skaičiui (g–1 inde) / Fig. 1. The empirical change of the barley yield (a), the dry matter of Sinapsis arvensis (b), and the total mass of crops and weeds (c) by increasing the number of barley plants from 3 to 18 per pot (g–1 pot)
    1.png
     
  16. Bandymuose didėjant miežių augalų skaičiui inde nuosekliai didėjo viename inde užaugusių miežių bendra masė ir miežių grūdų derlius. Didžiausias jis buvo šeštajame, tankiausiame, variante (1 pav. a). Atskirų variantų miežių grūdų ir šiaudų masė, palyginti su vidutine jų mase variante, kito esmingai. Pirmajame variante, kuriame augo tik trys miežiai, miežių šiaudų, grūdų masė buvo patikimai mažesnė negu vidurkis. Garstukų masė kito priešingai – didėjant miežių skaičiui inde garstukų masė mažėjo. Pirmajame variante, kuriame augo tik trys miežių augalai ir šeši garstukai, garstukų masė buvo didžiausia. Didėjant miežių augalų skaičiui inde garstukų masė palaipsniui dėsningai mažėjo. Šeštajame variante (kuriame augo 18 miežių ir 6 garstukų augalai) garstukų masė buvo mažiausia (1 pav. b). Tai liudija, kad didėjant miežių augalų skaičiui inde miežiai stipriau stelbė garstukus. Garstukų masės mažėjimas, palyginti su vidutine jų mase bandyme, buvo esminis. Dviejuose pirmuosiuose ir dviejuose paskutiniuose variantuose nukrypimai nuo vidurkio buvo esminiai, didesni už patikimo skirtumo ribą – LSD05.
    Mokslinio pažinimo požiūriu, šio bandymo duomenų naujumas ir originalumas, kad nepriklausomai nuo to, kiek ir kokios rūšies augalų augo viename inde (variante), bendra viso pasėlio miežių ir garstukų užauginta masė inde (atskiruose variantuose) išliko sąlyginai vienoda. Jos kitimai neesminiai, masė buvo iš esmės mažesnė už esminio skirtumo ribą R05 (1 pav. c). Tuo remiantis galima teigti, kad šiame bandyme, nors tiriamasis pasėlis buvo suformuotas dirbtinai ir turėjo varijuojančią rūšinę struktūrą, visuose variantuose užaugusios bendros organinės masės kiekis išliko reliatyviai nekintančio dydžio. Tą patvirtina ir silpnas bendros augalinės masės varijavimas – Cv = 4,9 %.
     
  17. Remiantis pateiktais empiriniais tyrimų duomenimis, galima teigti, kad šiuose vegetaciniuose bandymuose tarp kultūrinių augalų derliaus ir garstuko masės buvo nustatyta originali, iki šiol nei žemdirbystėje, nei herbologijoje neaprašyta, dėsningai pasireiškianti atvirkščia derliaus priklausomybė nuo piktžolių masės. Siekiant tą priklausomybę įvertinti abstrakčiai, buvo pasitelktas netradicinis žemdirbystės tyrimams metodas, koreliacinės-regresinės miežių grūdų ir šiaudų priklausomybės nuo garstuko masės nustatymas. Atlikti skaičiavimai (2 pav.) parodė, kad visais bandymų metais miežių antžeminės grūdų ir šiaudų masės derliaus priklausomybė nuo garstukų masės buvo neigiama, stipri ir esminė.
    2 pav. Abstrahuota miežių grūdų ir šiaudų derliaus (Y) priklausomybė nuo garstukų augalinės masės (x) bendrijoje didėjant miežių augalų skaičiui inde (g–1 inde) / Fig. 2. The abstract view of the relationship between the barley grain and straw yield Y, and the mass of Sinapis arvensis x by increasing the number of barley plants in the pot (g–1 pot)
    2.png
     
  18. Pagal juos, bet kurio iš pasėlio komponentų – miežių, garstukų – masės didėjimas ar mažėjimas sąlygoja dėsningą atvirkščiai proporcingą kito pasėlio komponento masės kitimą priešinga linkme. Siekiant patikrinti aptartos priklausomybės universalumą buvo vykdomas kitas bandymas su priešinga tyrimo schema. Jame visais variantais buvo augintas vienodas miežių augalų skaičius – po šešis miežių augalus inde ir didėjantis garstukų augalų skaičius inde – 3, 6, 9,12, 15 ir 18. Nors bandymo schema buvo diametraliai priešinga anksčiau aprašytam vegetaciniam bandymui, tačiau ir šiame, dvejus metus vykdytame bandyme, miežių masės derliaus koreliacinė regresinė priklausomybė nuo didėjančios garstukų masės buvo analogiška, kaip ir anksčiau aprašytame vegetaciniame bandyme. Miežių derliaus priklausomybė nuo garstukų masės buvo praktiškai tokia pati: pirmaisiais metais: Y = 17,78 – 0,90; R = – 0,728; t – 6,55. Antraisiais metais: Y = 15,95–1,54x; R = – 0,968; t – 23,1.
    Remiantis šešerių metų vegetacinių bandymų duomenimis, galima teigti, kad nepriklausomai, kurio iš bendrijos komponentų – miežių, garstukų – skaičius inde didėjo ar mažėjo, miežių derliaus priklausomybė nuo garstukų masės išliko tokia pati, atvirkščiai proporcinga garstuko masei, o miežių derliaus priklausomybės nuo garstukų masės forma vienodai neigiama, stipri ir esminė.
    Praktišku ūkiniu požiūriu vegetaciniai bandymai nėra analogiški lauko bandymams, nes aprašytuose tyrimuose piktžolėms atstovavo tik viena piktžolių rūšis – garstukai, o lauko kultūrų pasėliuose sutinkama daug įvairių piktžolių rūšių. Siekiant patikrinti aprašytos kultūrinių augalų derliaus priklausomybę nuo piktžolių masės buvo atliekami specialūs lauko bandymai. Juose skirtingas pasėlių piktžolėtumas buvo formuojamas ravint pagal tokią schemą: pirmajame, kontroliniame variante, pasėlis nebuvo ravimas; 2, 3 ir 4 variantuose pasėliai buvo ravimi atitinkamai vieną, du ir tris kartus. Bandyme su kukurūzais (4 variantas) pasėlis buvo ravimas keturis kartus.
     
  19. Trejų metų lauko bandymų derliaus duomenys patvirtino anksčiau aprašytą dėsningą miežių grūdų derliaus priklausomybę nuo įvairių rūšių pasėlio piktžolių masės: 1969 m.: Y = 49,3–0,0211x; R = – 0,722; t = 3,14; 1970 m.: Y = 35,86–0,0132x; R = – 0,809; t = 5,06; 1971 m.: Y = 50,93–0,030x; R = – 0,866; t = 4,67. Čia: Y – miežių grūdų derlius ct/ha–1; x – miežių pasėlio piktžolių masė g/m–2.
    Pagal analogišką schemą atliktame bandyme su kukurūzais, jų žaliosios masės derliaus priklausomybė nuo pasėlio piktžolių masės įvairiai ravėtame pasėlyje buvo analogiška anksčiau aprašytai miežių grūdų derliaus priklausomybei nuo piktžolių masės – 1969 m.: Y = 560,0–0,809x; R = – 0,999; t = 59,1; 1970 m.: Y = 703,5–0,868x; R = – 0,709; t = 3,5; 1971 m.: Y = 425,2–0,527x; R = – 0,855; t = 5,2. Y – kukurūzų žaliosios masės derlius ct/ ha–1; x – kukurūzų pasėlio piktžolių masė g/m–2.
    Tiriant aprašytosios pasėlių priklausomybės pasireiškimą skirtingų kultūrinių augalų pasėliuose Lietuvoje ir kitose pasaulio šalyse, buvo analizuojami įvairių autorių tyrimų duomenys, paskelbti mokslinėje literatūroje (2 ir 3 lentelės).