摘要 研究了农田生态系统中农业、物理、机械、生物等生态控草思路，展望了生态方法控制农田生态系统杂草的前景，以期为农业生产和土地工程上选用合适的除草策略提供一定参考。
关键词 农田生态系统；杂草；生态控制；土地工程；土体有机重构
中图分类号 X171.3 文献标识码 A 文章编号 0517-6611（2018）17-0037-04
Key words We studied the ideas of ecological control of agriculture， physics， machinery and biology in farmland ecosystems， outlooked the prospects of ecological methods to control weed in farmland， in order to provide some references for selecting suitable weeding strategies in agricultural production and in the land engineering.
Abstract Farmland ecosystem；Weed；Ecological control；Land engineering；Land organic reconstruction
雜草是农田生态系统生产力的重要制约因素之一，在长期的进化过程中，杂草适应了所在农田生态系统的作物、栽培、耕作、气候、土壤等生态因子。由于杂草繁殖和再生力强、抗逆性强、光合作用效益高、繁殖方式复杂多样、传播方式多样，而种子具有休眠性、寿命长、成熟期参差不齐的特点，因此杂草可以从不同的方面侵害农作物，给农田生态系统生产力造成巨大损失[1-2]。
杂草在生长过程中会占用农田生态系统大量的水分、肥料、光照、空气以及空间等各生态要素，导致农作物“营养不良”，妨碍农田生态系统的通风和透光，升高局部小气候温度，侵占农作物生长的地上和地下空间，影响农作物的光合作用，降低土地的利用价值。有的杂草可通过根系分泌物及植株残体等产生抑制物质，抑制农作物的生长并降低农作物的产量和品质[3-4]。此外，杂草可传播和诱发病虫害，可作为农作物病菌和虫害的中间寄主，一些大规模根系杂草会破坏农田生态系统水利设施及农机等，有毒的杂草还影响人、畜和家禽的健康和安全。据联合国粮农组织（FAO）估计，全世界每年因病虫草害造成农作物的损失约占粮食总量的1/3，其中因草害损失占11%。有文献表明，我国每年因杂草导致的农作物产量损失占10%以上，每年因除草投入的人力数亿次[5]。鉴于此，笔者研究了农田生态系统中农业、物理、机械、生物等生态控草思路，展望了生态方法控制农田生态系统杂草的前景，以期为农业生产和土地工程上选用合适的除草策略提供一定参考。
1 使用除草剂控制杂草存在的问题
传统上，主要使用化学方法控制杂草，即使用除草剂，如2，4-D等引起杂草生理异常，导致杂草死亡，以达到控制杂草的目的。从1942年开始使用除草剂控制杂草，至今已经有76年历史。除草剂对杂草的有效控制使农田生态系统生产力得到了大幅提高。但是，化学除草剂淋溶性、残效性均较大，在长期大量不合理使用的情况下，已经出现诸多问题，如造成土壤及地下水污染，使人类的生活环境受到污染等，并且化学除草剂的使用也会对当茬及下茬作物产生药害作用，降低农田生态系统生产力。长期使用化学除草剂导致出现了抗药性强的变异杂草品种，也使得杂草抗药性越来越强，除草剂的效果也越来越不明显。此外，如果土壤处于干旱、洪涝等状态，或者喷施化学除草剂后出现下雨天气时均达不到控制杂草的效果，造成经济损失。已有各种研究表明，化学除草剂的残留毒性能够给作物品质和产量造成不良影响，且不合理使用化学除草剂已经对农田生态系统和人居环境造成了各种化学污染，因此使用化学除草剂控制杂草有悖于农业可持续发展的宗旨[6]。
化学除草剂在农田生态系统中的广泛应用，不仅增强了杂草的抗药性，而且杀死了农田生态系统中维持生态系统平衡的其他小动物和微生物群落，进而破坏了农田生态系统食物链的完整性，导致农田生态系统恢复力稳定性和抵抗力稳定性持续下降，严重影响了系统能量的输出，不利于农田生态系统稳定发挥作用。近年来，少耕、免耕等耕作方式的推广应用也使农田生态系统杂草群落中杂草种类和群落演替规律有了较大的变化，杂草群落物种更为复杂、抗性增加，也加剧了杂草的蔓延。
因此，农业生产中迫切需要探索杂草的生态控制方法，把杂草制约在一定的阈值范围内，使杂草的生长不影响作物的产量和质量，以达到最有效的除草目的，同时把对农田生态系统的影响降到最低。
2 农田生态系统中杂草的生态控制策略
化学除草的兴起不可避免地破坏农田生态系统中的生物群落，污染自然和人居环境，不同程度地危及人类的自身健康与生存。鉴于此，使用非化学方法控制杂草日益引起人们的重视，不同学者从不同角度研究了农田生态系统中杂草的生态控制策略。
2.1 农业除草策略
2.1.1 减少来源，严选良种。
杂草种子千差万别，大小、轻重、是否有芒、光滑（粗糙）程度、浮力等物理特征都有不同。利用杂草种子这些物理特征，借助手工、机械、风力、过筛、水选等方法除去作物种子中混杂的杂草种子，可大幅减轻杂草的传播和危害。陆莉等[7]和卢娟等[8]研究了小麦中野燕麦种子的物理特征，发现通过过筛和风选即可去除小麦种子中混杂的大部分野燕麦种子，对于阻止野燕麦的蔓延和危害起到很大的作用。
2.1.2 合理安排种植结构，科学轮作倒茬。
农田生态系统中有时生长着优势杂草种群，在原来的耕作制度下长势良好，但一旦通过科学合理的轮作倒茬，改变了农田生态系统，就会不利于这些优势杂草种群的生长，从而达到控制杂草的目的。Schreiber[9]分别研究了玉米连作田、大豆-玉米轮作田、大豆-小麦-玉米轮作田中大狗尾草数量，发现2种轮作田大狗尾草数量差异不明显，玉米连作田大狗尾草数量显著高于2块轮作田中大狗尾草的数量。Cardina 等[10]对玉米-燕麦-甘草轮作田和玉米连作田中大狗尾草的相对重要值（relative importance value）进行了研究，得到了与Schreiber的研究相似的结论。相关研究还表明，在农田生态系统中只要实行轮作制度，均可大大减少大狗尾草数量。因此，在农田生态系统中实行合理的轮作制度可以有效控制若干种主要杂草的滋生，从而减少杂草危害、提高农田生态系统生产力。
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