Changes in weed infestation of spring barley depending on variable pluvio-thermal conditions

Roman Krawczyk, Roman Kierzek, Kazimierz Adamczewski

Abstract


The aim of the study was to analyze segetal weeds present in spring barley against the background of changes in pluvio-thermal conditions observed over the last 20 years (1993–2012) at the Field Experimental Station of the Institute of Plant Protection – National Research Institute in Winna Góra, Poland. Based on the mean value of the Sielianinov hydrothermal coefficient for the three months of spring vegetation, i.e., April, May, and June, three classes of pluvio-thermal conditions (very dry, moderately dry, humid) were distinguished. The phytosociological stability of weed species analyzed during the study period was assessed and the Shannon–Wiener index of species diversity in the communities and the Simpson dominance index were calculated for segetal weeds present in spring barley.

In the 20-year period analyzed, Chenopodium album and Viola arvensis exhibited the highest phytosociological stability and the highest abundance in the spring barley crop. Over the years analyzed, the dry spring vegetation periods were characterized by significant precipitation deficiency between late April and mid-June. In the years with favorable meteorological conditions, the weed species diversity measured by the Shannon–Wiener diversity index was higher than in the years with precipitation deficiency. In the very dry years, the species dominance index in the spring vegetation period was higher than in the wet years. The yield loss caused by weed infestation in the very dry years was higher by 6% as compared to moderately dry and wet years.


Keywords


weeds; phytosociological stability; spring barley; pluvio-thermal conditions; 20-year period

Full Text:

PDF

References


Central Statistical Office of Poland. Statistical yearbook of agriculture, Warsaw: Central Statistical Office of Poland; 2004–2014.

Budzyński W, Szemplński W. Jęczmień. In: Jasińska Z, Kotecki A, editors. Szczegółowa uprawa roślin. Wrocław: Wydawnictwo Akademii Rolniczej; 2003. p. 195–233.

Buczyński G, Marks M. Spring barley weed infestation and yield in crop rotation and monoculture. Zesz Probl Postępów Nauk Rol. 2003;490:41–47.

Monaco TJ, Weller SC, Ashton FM. Weed science principles and practices. New York, NY: John Wiley & Sons, Inc.; 2002.

Paradowski A. Integrowana metoda ograniczania zachwaszczenia. In: Korbas M, Mrówczyński M, editors. Integrowana produkcja jęczmienia ozimego i jarego. Poznań: Instytut Ochrony Roślin – Państwowy Instytut Badawczy; 2010. p. 46–74.

Adamczewski K, Dobrzański A. Przyszłość herbologii w zmieniającym się rolnictwie. Prog Plant Prot Post Ochr Roślin. 2012;52(4):867–878.

Albrecht H. Changes in the arable weed flora of Germany during the last five decades. In: Proceedings of the 9th EWRS (European Weed Research Society) Symposium “Challenges for Weed Science in a Changing Europe”; 1995 Jul 10–12; Budapest, Hungary. Budapest: EWRS; 1995. p. 41–48.

Andersson NT, Milberg P. Weed flora and the relative importance of site, crop, crop rotation and nitrogen. Weed Sci. 1998;46:30–38.

Barberi P, Silvestri N, Bonami E. Weed communities of winter wheat as influenced by input level and rotation. Weed Res. 1997;37:301–313. http://dx.doi.org/10.1046/j.1365-3180.1997.d01-53.x

Chancellor RJ. Changes in the weed flora of arable field cultivated for 20 years. J Appl Ecol. 1985;22:491–501. http://dx.doi.org/10.2307/2403180

Falińska K. Ekologia roślin. Warszawa: Wydawnictwo Naukowe PWN; 2012.

Korniak T, Hołdyński C. Charakterystyka flory segetalnej północno-wschodniej części Polski. In: Conference proceedings: “Przyczyny i źródła zachwaszczenia pól uprawnych”; 1994 Jun 28–29; Olsztyn-Bęsia, Poland. Olsztyn: Akademia Rolniczo-Techniczna; 1995. p. 7–12.

Krawczyk R, Matysiak K, Kierzek R, Kaczmarek S, Horoszkiewicz-Janka J. Kształtowanie zachwaszczenia w uprawie pszenicy ozimej w okresie konwersji gruntów ornych na metodę ekologiczną. J Res Appl Agric Engng. 2010;55(3):195–199.

Weber R, Hryńczuk B, Hryńczuk-Runowska B. Effect of long-term fallow tillage method on weed abundance in the first three years of fallow being brought into cultivation. EJPAU. 2004;7(2):23–37.

Rola H, Rola J. Pozytywne i negatywne aspekty stosowania herbicydów w uprawach rolniczych w Polsce w latach 1950–2000. Prog Plant Prot Post Ochr Roślin. 2001;41:47–57.

Stupnicka-Rodzynkiewicz E, Stępnik K, Lepiarczyk A. Wpływ zmianowania, sposobu uprawy roli i herbicydów na bioróżnorodność zbiorowisk chwastów. Acta Sci Pol Agric. 2004;3(2):235–245.

Sienkiewicz J. Koncepcje bioróżnorodności – ich wymiary i miary w świetle literatury. Ochrona Środowiska i Zasobów Naturalnych. 2010;45:7–29.

Gołębiowska H, Snopczyński T. Wzrost zagrożenia zachwaszczeniem wtórnym na plantacji kukurydzy na tle zróżnicowanego przebiegu pogody. Prog Plant Prot Post Ochr Roślin. 2008;48(2):602–611.

Kierzek R, Miklaszewska K, Krawczyk R, Matysiak K. Wpływ terminu nalistnego stosowania w kukurydzy mieszanin herbicydów na ich efektywność chwastobójczą. Prog Plant Prot Post Ochr Roślin. 2011;51(4):1836–1841.

Adamczewski K, Praczyk T, Stachecki S. Wpływ opadów atmosferycznych i temperatury powietrza na występowanie niektórych gatunków chwastów oraz ich konkurencyjność w stosunku do roślin uprawnych. In: Conference proceedings: “Przyczyny i źródła zachwaszczenia pól uprawnych”; 1994 Jun 28–29; Olsztyn-Bęsia, Poland. Olsztyn: Akademia Rolniczo-Techniczna; 1995. p. 109–116.

Dobrzański A. Wpływ niektórych czynników środowiska, ze szczególnym uwzględnieniem wilgotności, na zachwaszczenie upraw warzyw. In: Conference proceedings: “Przyczyny i źródła zachwaszczenia pól uprawnych”; 1994 Jun 28–29; Olsztyn-Bęsia, Poland. Olsztyn: Akademia Rolniczo-Techniczna; 1995. p. 117–124.

Heller K, Adamczewski K. Wpływ wybranych warunków pogodowych na stan i stopień zachwaszczenia łanu lnu włóknistego. Frag Agron. 2010;27(3):63–69.

Rola J, Radziszewski J, Badowski M, Rola H. Wpływ powodzi w 1997 roku na zachwaszczenie pól uprawnych. Pamięt Puł. 1999;115:17–24.

Ziernicka-Wojtaszek A, Zawora T. Zróżnicowanie pluwiotermiczne Polski w świetle współczesnych zmian klimatu. Acta Agrophys. 2008;12(1):289–297.

Żmudzka E. Współczesne zmiany klimatu Polski. Acta Agrophys. 2009;13(2):555–568.

Krawczyk R. Kierunki zmian zachwaszczenia – szanse i zagrożenia. Prog Plant Prot Post Ochr Roślin. 2005;45(1):233–241.

Mirek Z, Piękoś-Mirkowa H, Zając A, Zając M, editors. Flowering plants and pteridophytes of Poland – a checklist. Kraków: W. Szafer Institute of Botany, Polish Academy of Sciences; 2002. (Biodiversity of Poland; vol 1).

Matuszkiewicz W. Przewodnik do oznaczania zbiorowisk roślinnych Polski. Warszawa: Wydawnictwo Naukowe PWN; 2012.

Wanic M, Jastrzębska M, Kostrzewska MK, Nowicki J. Analiza zbiorowisk chwastów za pomocą wybranych wskaźników biologicznych. Acta Agrobot. 2005;58(1):227–242. http://dx.doi.org/10.5586/aa.2005.026

Krebs CJ. Ekologia. Eksperymentalna analiza rozmieszczenia i liczebności. Warszawa: Wydawnictwo Naukowe PWN; 2011.

Weiner J. Życie i ewolucja biosfery. Warszawa: Wydawnictwo Naukowe PWN; 2012.

Topham PB, Lawson HM. Measurement of weed species diversity in crop/weed competition studies. Weed Res. 1982;22:285–293. http://dx.doi.org/10.1111/j.1365-3180.1982.tb00174.x

Trzpiot G, editor. XLSTAT w analizie danych. Katowice: Uniwersytet Ekonomiczny w Katowicach; 2014.

ter Braak CJF. Canonical correspondence analysis: a new eigenvector technique for multivariate direct gradients. Ecology. 1986;67:1167–1179. http://dx.doi.org/10.2307/1938672

Skowera B, Puła J. Skrajne warunki pluwiotermiczne w okresie wiosennym na obszarze polski w latach 1971–2000. Acta Agrophys. 2004;3(1):171–177.

Dobrzański A, Adamczewski K. Wpływ walki z chwastami na bioróżnorodność agrofitocenoz. Prog Plant Prot Post Ochr Roślin. 2009;49(3):982–995.

Tymrakiewicz W. Atlas chwastów. Warszawa: Powszechne Wydawnictwo Rolnicze i Leśne; 1959.

Latowski K. Problem pospolitych chwastów segetalnych Polski. Prog Plant Prot Post Ochr Roślin. 2002;42(1):392–399.

Gause GE. Studies on the ecology of the Orthoptera. Ecology. 1930;11:307–325. http://dx.doi.org/10.2307/1930266

Ellenberg H. Unkrautgesellschaften als Mass fur den Sauregrad, die Verdichtung und andere Eigenschaften des Ackerbodens. Ber Landtech. 1948;4:130–146.

ter Braak CJF, Verdonschot PFM. Canonical correspondence analysis and related multivariate methods in aquatic ecology. Aquat Sci. 1995;57(3):255–289. http://dx.doi.org/10.1007/BF00877430

Kapeluszny J. Zachwaszczenie łanu zbóż jarych w warunkach zróżnicowanej gęstości siewu i oszczędnego stosowania herbicydów. Prog Plant Prot Post Ochr Roślin. 2002;42(2):483–485.

Krawczyk R. Produkcja biomasy przez Chenopodium album L. w jęczmieniu jarym odchwaszczanym chemicznie zredukowanymi i zalecanymi dawkami herbicydów. Ann Univ Mariae Curie-Skłodowska E Agric. 2007;62(2):40–47.

Walczak F, Grendowicz L, Jakubowska M, Skorupska A, Strugała N, Tratwal A, et al. Szkodliwość ważniejszych agrofagów roślin uprawianych oraz stan zachwaszczenia w Polsce w 2001 roku. Prog Plant Prot Post Ochr Roślin. 2002;42:262–282.

Rola H. Ekologiczne i produkcyjne aspekty ochrony roślin przed chwastami. Pamiet Puł. 130;2002:636–645.

Wesołowski M, Dąbek M, Stępień A, Kwiatkowski C. Wpływ gęstości wysiewu oraz poziomu agrotechniki pszenicy jarej na strukturę zachwaszczenia jej łanu. Acta Agrophys. 2003;1(4):779–785.

Kwiatkowski C, Wesołowski M, Stępień A. Bioróżnorodność chwastów w trzech odmianach jęczmienia jarego uprawianych w siedmioletniej monokulturze i zmianowaniu. Acta Sci Pol Agric. 3(2);2004:109–117

Feledyn-Szewczyk B, Duer I. Efektywność metod regulacji zachwaszczenia w jęczmieniu jarym uprawianym w różnych systemach produkcji. Prog Plant Prot Post Ochr Roślin. 2006;46(1):45–52.

Rola H, Rola J, Domaradzki K. Przyrodnicza optymalizacja zbiorowisk chwastów w agrocenozach. Prog Plant Prot Post Ochr Roślin. 2009;49(3):1102–1111.

Domaradzki K. Efektywność regulacji zachwaszczenia zbóż w aspekcie ograniczania dawek herbicydów oraz wybranych czynników agroekologicznych. Puławy: Instytut Uprawy Nawożenia i Gleboznawstwa; 2006. (Monografie i Rozprawy Naukowe; vol 17).