Анотація до роботи:

Тихонова О.М. Структура і динаміка популяцій сегетальних рослин в зернових сівозмінах на північному сході України (Сумська область) - Рукопис.

Дисертація на здобуття вченого ступеня кандидата біологічних наук за фахом 03.00.05 – ботаніка – Інститут ботаніки ім. М.Г. Холодного НАН України, Київ, 2008.

Дисертація присвячена вивченню популяційної структури і динаміки, продукційного процесу, росту, формоутворенню, репродукції 7 видів сегетальних рослин, характерних для зернових сівозмін Лісостепової зони східної частини України. З урахуванням діагностичних видів і результатів синтаксономічного аналізу для району дослідження виділено 10 агротипів і проведено їх порівняння з асоціаціями і дериватними угрупованнями флористчної класифікації. Найбільш активно йде накопичення надземної фітомаси у Cirsium arvense. Наближені до нього по цьому показнику Chenopodium album і Sonchus arvensis. Повільним темпами накопичення фітомаси і меншими розмірами особин відрізняються Setaria glauca і Stachys annua. Здатність бур'янів підтримувати високий рівень продукційного процесу в умовах посушливих вегетаційних періодів є одним з механізмів їх адаптації до життя в агрофітоценозах. Найбільш стійкі до пригнічення пологом культурної рослини бур'яни з добре розвиненими підземними органами, негативна дія культурної рослини на однорічні бур'яни виражена сильніше. Встановлена висока індивідуальність і гнучкість процесів алокації і формоутворення у бур’янів. Коефіцієнти канонічної кореляції і характер еліпсів розсіювання в сукупності свідчать про високу взаємообумовленість у формуванні вегетативної і генеративної сфер даної групи рослин. Гнучка синхронізація ростових процесів бур’янів з темпами розвитку культурних рослин посіву, що досягається шляхом швидкої переорієнтації потоків органічних речовин від вегетативних органів до репродуктивних, є додатковим механізмом їх адаптації до існування в агрофітоценозах. Для різних видів бур'янів був характерний мономодальний, або бімодальний тип гістограм появи сходів. В роки типового зволоження для більшості видів бур’янів характерні нормальні вікові спектри популяцій, за виключенням інвазійних у Fallopia convolvulus у посівах гречки. В посушливий вегетаційний період у більшості випадків в озимих культурах спостерігалась зміна нормальних популяцій бур’янів на інвазійні. У всіх однорічних бур'янів онтогенетична структура популяцій більш рухома і більшою мірою залежить від виду культурної рослини, ніж у багаторічних бур'янів.

Встановлено трансформації онтогенетичної структури популяцій бур'янів залежно від погодних умов вегетаційного періоду, типу попередника і норм внесених гербіцидів. Показана видова специфічність віталітетних спектрів і їх залежність від культурної рослини, що формує агрофітоценоз. Найбільшою мірою знижують віталітет популяцій Cirsium arvense і Setaria glauca – озимі зернові культури, Sonchus arvensis і Melandrium album – озиме жито, Fallopia convolvulus і Stachys annua – гречка, Chenopodium album – ячмінь, жито. Обговорюються теоретичні і практичні аспекти управління популяціями сегетальних рослин у посівах.

На основі комплексного підходу з використанням широкого арсеналу сучасних методів морфометрії і популяційної біології вивчено сім видів бур’янів, характерних для Лісостепової зони України, у посівах зернових, бобових і круп'яних культур. Встановлені основні закономірності росту, формоутворення, репродукції і формування популяцій згаданих бур'янів; сформульовано наступні висновки.

1. У Лівобережному Лісостепу України на території Сумської області основними засмічувачами посівів у польових сівозмінах виступають 146 видів сегетальних рослин з 38 родин. Переважають представники родин Asteraceae, Brassicaceae і Fabaсеae. Сегетальна флора утворює достатньо самостійний блок: із загального списку видів статистично достовірно спорідненими з культурними рослинами виявились 9 видів, що вказує на континуальний характер агрофітоценозів. З урахуванням діагностичних видів, результатів синтаксономічного аналізу для району дослідження як показник -різноманіття виділено 10 агротипів і проведено їх порівняння з асоціаціями і дериватними угрупованнями флористичної класифікації.

2. Ростові та формоутворюючі процеси у бур’янів статистично достовірно змінювались в залежності від виду культурних рослин і щільності посіву. Найактивніший ріст і формоутворення Cirsium arvense – в посівах гороху і гречки, Sonchus arvensis, Setaria glauca і Melandrium album – гороху, Fallopia convolvulus, Chenopodium album, Stachys annua – озимої пшениці і гороху.

3. Порівняння ростових і формоутворюючих процесів бур'янів у роки з типовими умовами зволоження і в посушливі показало: і в культурних рослин, і у бур’янів посушливі умови пригнічували продукційний процес. Урожай культурних рослин в посушливий рік в середньому складав 78,4%, а продукційний процес - 97,4 - 29,4% від показників у роки з типовими умовами зволоження. З обстежених видів найбільш стійкими до посухи виявились Fallopia convolvulus і багаторічні коренепаросткові бур'яни Cirsium arvense та Sonchus arvensis.

4. В залежності від виду культури і щільності посіву в бур’янів виявлено здатність перенаправляти алокацію речовин на ріст у висоту як основний механізм конкуренції за світло. Поглиблене дослідження алометричних співвідношень у бур’янів показало, що в їх формоутворенні між основними структурними частинами тіла спостерігається позитивна, негативна алометрія, а також ізометрія. Коефіцієнти алометрії бур’янів змінювалися залежно від виду культурної рослини, в посівах якої вони росли. Багатовимірна алометрія і обчислення коефіцієнтів канонічної кореляції для вегетативних і генеративних структур бур'янів показали, що у формоутворенні особин бур'янів у різних умовах зберігається високий рівень цілісності, зокрема, розвиток вегетативних структур пропорційний розвитку генеративних: коефіцієнти канонічної кореляції «вегетативні структури – генеративні структури» лежать в амплітуді від 0,89 до 0,98. Такий тип формоутворення є найважливішим механізмом забезпечення стійкості бур'янів в умовах агрофітоценозів.

5. Алокація органічних речовин в генеративні структури у бур’янів залежала від виду культури і статистично достовірно змінювалась залежно від щільності посіву і погодних умов вегетаційного періоду. У всіх видів бур'янів із збільшенням розміру особини зростала маса генеративних структур. У посушливих умовах репродуктивне зусилля у бур'янів знижувалося на 50 – 60%. Встановлено, що у всіх видів компоненти репродукції і особливо фітомаса генеративних органів знижуються при збільшенні щільності посіву, що необхідно враховувати в агрономічній практиці.

6. Для семи видів бур'янів уточнена система виділення онтогенетичних станів з урахуванням особливостей їх життєвої форми і тривалості онтогенезу, що дозволило встановити особливості онтогенетичної структури їх популяцій і її трансформацїї. В роки типового зволоження для видів, що вивчалися, характерні нормальні популяції, за виключенням інвазійних у Fallopia convolvulus в посівах гречки. У посушливий вегетаційний період у більшості випадків в посівах озимих культур спостерігалось зростання частки догенеративних особин бур’янів, а значення індексу генеративності зменшувалось, спостерігалась зміна нормальних онтогенетичних спектрів на інвазійні. Зміни в онтогенетичній структурі популяцій бур’янів пов’язані також з технологією вирощування культур (сорт, попередник, система захисту, особливості агротехніки тощо). Лабільний характер онтогенетичних спектрів і здатність формувати популяції сукцесійного типу підвищує рівень витривалості бур’янів. У всіх однорічних бур'янів онтогенетична структура популяцій більш рухома і в більшою мірою залежить від виду культурної рослини, ніж у багаторічних бур'янів.

7. Віталітетна структура популяцій бур’янів більш рухома, ніж онтогенетична, вона висвітлює умови агрофітоценотичного середовища. В різних культуроценозах для кожного з видів бур’янів вона змінювалась від депресивної до процвітаючої, а індекс якості популяцій – від 0 до 0,5. Внутрішньопопуляційна неоднорідність життєвого стану особин бур'янів є не лише механізмом їх виживання в умовах агрофітоценозів, в яких кількість вільних екологічних ніш набагато менша, ніж у природному рослинному покриві, а і способом ефективного розселення. Це дозволяє встановлювати еколого-ценотичні оптимуми і песимуми сегетальних видів.

8. На основі комплексного підходу з урахуванням активності продукційного процесу, маси генеративних структур, репродуктивного зусилля, індексу відновлювання, індексу генеративності і індексу якості популяції встановлені рівні пригнічення популяцій бур’янів у різних видах агрофітоценозів. Найбільше пригнічуються особини і популяції Cirsium arvense і Setaria glauca – озимими зерновими культурами, Sonchus arvensis і Melandrium album – озимим житом, Fallopia convolvulus і Stachys annua – гречкою, Chenopodium album – ячменем, житом. Включення в сівозміни цих сільськогосподарських культур з метою запобігання масового розростання того або іншого виду бур'яну дозволить загальмувати розвиток небажаних рослин без додаткових гербіцидних навантажень на посів і навколишнє середовище.

9. Різностороння біолого-екологічна інформація про сегетальні рослини в рамках стійкого і екологічно безпечного сільського господарства допомагає перейти від стратегії тотального знищення бур'янів до стратегії управління сегетальною рослинністю в агрофітоценозах, яка повинна включати короткостроковий і довгостроковий моніторинг з оцінкою стану особин, онтогенетичної і віталітетної структури популяцій та урахуванням біологічних і економічних порогів шкодочинності бур'янів і критичних періодів розвитку культурних рослин.

Публікації автора:

1. Злобін Ю.А. Взаємообумовленість формування вегетативної та генеративної сфер рослин: метод канонічних кореляцій / Ю.А. Злобін, К.С. Кирильчук, О.М. Тихонова, Т.І. Мельник // Український ботанічний журнал. – 2007. – Т. 64, № 2. – С. 206 – 218.

2. Тихонова О.М. Типологія агрофітоценозів зернових культур Лівобережного Лісостепу (Сумська область) / О.М. Тихонова // Український ботанічний журнал – 2007. – Т. 64, № 6. – С. 840 – 849.

3. Злобін Ю.А. Формоутворення у трав’янистих рослин: алометрія і алокація / А.Ю. Злобін, К.С. Кирильчук, О.М. Тихонова. // Український ботанічний журнал. – 2008. – Т. 65, № 6. – С. 849 – 862.

4. Тихонова О.М. Залежність розвитку загальної фітомаси бур’янів від еколого-ценотичних умов існування / О.М. Тихонова // Вісник Сумського НАУ. – Суми: ВТД «Університетська книга», 2004. № 1(8). – С. 164 – 169.

5. Тихонова О.М. Формування популяцій Sonchus arvensis та Circium arvense в різних агрофітоценозах / О.М. Тихонова // Вісник Сумського НАУ. – Суми: ВТД «Університетська книга», 2004. – № 6. – С. 156 – 159.

6. Тихонова О.М. Морфологічні особливості Chenopodium album в різних фітоценозах / О.М. Тихонова // Вісник Сумського НАУ. – Суми: ВТД «Університетська книга», 2004. – № 12 (10). – С. 151 – 154.

7. Злобін Ю.А. Біологічні та економічні критерії контролю бур’янів./ Ю.А. Злобін, О.М. Тихонова, І.М. Кутузова-Удовенко // Вісник Сумського НАУ. – Суми: ВТД «Університетська книга», 2006. – № 11 – 12 (12 – 13). – С.195 – 200.

8. Тихонова О.М. Віталітетний аналіз популяцій Сhenopodium album у посівах зернових / О.М. Тихонова // Вісник Сумського НАУ. – Суми: ВТД «Університетська книга», 2007. – № 10 – 11 (14 – 15). – С. 176 – 179.

9. Тихонова О.М. Дослідження популяцій бур’янів у посівах сільськогосподарських культур / Дослідницька робота школярів з біології: навч.-метод. посіб. // під заг. ред. С.М. Панченко. – Суми: ВТД «Університетська книга», 2008. – С. 314 – 321.

10. Корнієнко О.П.,Тихонова О.М. Способи впливу на забур’яненість посівів сільськогосподарських культур // Матеріали наук.-практ. конф. викл., аспір. та студентів СНАУ. (Суми, 2 – 18 квіт. 2003 р.) / М-во аграр. політ., Сумський НАУ – Суми: Козацький вал, 2003. С. 14.

11. Зайченко Н.А.,Тихонова О.М. Бур’яни як компонент агрофітоценозів // Матеріали н.-пр. конференції викл., аспір. та студентів СНАУ, (Суми, 2 – 18 квіт. 2003 р.) / М-во аграр. політ., Сумський НАУ – Суми: Козацький вал, 2003. С. 15.

12. Тихонова О.М., Корнієнко О.П. Флористичний склад деяких агрофітоценозів Лісостепу // Матеріали н.-пр. конференції викл., аспір. та студентів СНАУ, (Суми, 2 – 18 квіт. 2003 р.) / М-во аграр. політ., Сумський НАУ Суми: Козацький вал, 2004. С. 29 – 30.

13. Долгов Р.В., Тихонова О.М. Дослідження фактичної забур’яненості посівів в господарстві району // Матеріали н.-пр. конференції викл., аспір. та студентів СНАУ, (Суми, 6 – 22 квітня 2004 р.) / М-во аграр. політики, Сумський НАУ. – Суми: Козацький вал, 2004. С. 82 – 83.

14. Злобин Ю.А., Тихонова Е.М. Уровни и формы биоразнообразия в агросфере // Матер. Всеукр. наук.-практ. конф. [«Наукова спадщина академіка М.М. Гришка – видатного селекціонера, генетика, ботаніка та громадського діяча»], (Глухів, 13 – 14 квітня 2005 р.) / Мін. освіти, Глух. держ. пед. ун-т. – Глухів: ГДПУ, 2005. – С. 62 – 64.

15. Тихонова О.М. Дослідження пластичності морфопараметрів Chenopodium Album в різних фітоценозах // Матер. наук.-практ. конф. викл., аспір. та студентів СНАУ, (Суми, 5 – 21 квіт. 2005 р.) / М-во аграр. політики, Сумський НАУ. – Суми: ВТД «Університетська книга», 2005. – С. 5 – 6.

16. Тихонова О.М. Ценотична різноманітність сегетальної рослинності в агрофітоценозах Лівобережного Лісостепу // Матеріали конференції молодих учених-ботаніків, (Умань, 6 – 9 верес. 2005 р.) / НАН України, Нац. дендр. парк «Софіївка» – Київ: Фітосоціоцентр, 2005. – С. 107 – 108.

17. Тихонова О.М. Морфологічні особливості Cirsium arvense в різних фітоценозах // Матер. Міжнар. наук. конф. студ. та аспірантів [„Екологічні проблеми сталого розвитку агросфери в умовах реформування земельних відносин та шляхи раціонального використання і охорони земель”], (Харків, 4 – 7 жовт. 2005 р.) М-во аграр. політики, Харк. держ. аграр. ун-т ім. В.В. Докучаєва. – Х.: Харк. держ. аграр. ун-т ім. В.В. Докучаєва, 2005. – С. 41 – 42.

18. Тихонова О.М. Фенотипічна пластичність Setaria viridis P. Beauv. в різних агрофітоценозах // Матеріали XІІ з’їзду Українського ботанічного товариства, (Одеса, 15 – 18 травня 2006 р.) / НАН України, Укр. ботан. товариство. – Одеса, 2006. – С. 169.

19. Тихонова О.М. Оцінка цілісності флористичних комплексів агрофітоценозів // Матеріали конференції [“Синантропізація рослинного покриву України”], (Переяслав-Хмельницький, 27 – 28 квітн. 2006 р.) / М-во освіти і науки України, ДПУ ім. Г.Сковороди. Переяслав-Хмельницький, 2006. – С. 188 – 190.

20. Тихонова О.М. Ростові особливості Cirsium arvense в посівах зернових // Матер. Міжн. наук.-практ. конф. молодих вчених, присв. 30-й річниці заснування СНАУ (Суми, 4 – 6 квітня 2007 р.) / М-во аграр. політики, Сумський НАУ.– Суми: ВТД «Університетська книга», 2007. – С. 92 – 93.

21. Тихонова О.М. Віталітетна спроможність Fallopia convolvulus в зернових агрофітоценозах // Маt. IV Міedzynar. nauk.-prakt. konf. [«Nauka: teoria i praktyka – 2007»], (Przemysl, 16 – 31 sierpnia 2007 r.). – Przemysl, z.о.о. “Nauka і studia”, 2007. – С. 34 – 36.

22. Тихонова О.М. Формоутворення і ріст сегетальних рослин в різних умовах зволоженості // Маt. IV Міedzynar. nauk.-prakt. konf. [«Strategiczne pytania swiatowej nauki – 2008»], (Przemysl, 15 – 28 lutego 2008 r.). – Przemysl, z.о.о. “Nauka і studia”, 2008. – С. 32 – 36.

23. Тихонова О.М. Інтегральна оцінка стану популяцій Sonchus arvensis в зернових агрофітоценозах // Мат. Міжнар. наук.- практ. конф.[ «Аграрний форум – 2008»], (Суми, 15 – 18 жовт. 2008 р.) / М-во аграр. політики, Сумський НАУ.– Суми: ВТД «Університетська книга», 2008. – С. 72 – 73.