馬鋼　侯憲東　張陽陽

摘要 研究了農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)中農(nóng)業(yè)、物理、機(jī)械、生物等生態(tài)控草思路，展望了生態(tài)方法控制農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)雜草的前景，以期為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和土地工程上選用合適的除草策略提供一定參考。

關(guān)鍵詞 農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)；雜草；生態(tài)控制；土地工程；土體有機(jī)重構(gòu)

中圖分類號 X171.3 文獻(xiàn)標(biāo)識碼 A 文章編號 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

雜草是農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)生產(chǎn)力的重要制約因素之一，在長期的進(jìn)化過程中，雜草適應(yīng)了所在農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)的作物、栽培、耕作、氣候、土壤等生態(tài)因子。由于雜草繁殖和再生力強(qiáng)、抗逆性強(qiáng)、光合作用效益高、繁殖方式復(fù)雜多樣、傳播方式多樣，而種子具有休眠性、壽命長、成熟期參差不齊的特點，因此雜草可以從不同的方面侵害農(nóng)作物，給農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)生產(chǎn)力造成巨大損失[1-2]。

雜草在生長過程中會占用農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)大量的水分、肥料、光照、空氣以及空間等各生態(tài)要素，導(dǎo)致農(nóng)作物“營養(yǎng)不良”，妨礙農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)的通風(fēng)和透光，升高局部小氣候溫度，侵占農(nóng)作物生長的地上和地下空間，影響農(nóng)作物的光合作用，降低土地的利用價值。有的雜草可通過根系分泌物及植株殘體等產(chǎn)生抑制物質(zhì)，抑制農(nóng)作物的生長并降低農(nóng)作物的產(chǎn)量和品質(zhì)[3-4]。此外，雜草可傳播和誘發(fā)病蟲害，可作為農(nóng)作物病菌和蟲害的中間寄主，一些大規(guī)模根系雜草會破壞農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)水利設(shè)施及農(nóng)機(jī)等，有毒的雜草還影響人、畜和家禽的健康和安全。據(jù)聯(lián)合國糧農(nóng)組織（FAO）估計，全世界每年因病蟲草害造成農(nóng)作物的損失約占糧食總量的1/3，其中因草害損失占11%。有文獻(xiàn)表明，我國每年因雜草導(dǎo)致的農(nóng)作物產(chǎn)量損失占10%以上，每年因除草投入的人力數(shù)億次[5]。鑒于此，筆者研究了農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)中農(nóng)業(yè)、物理、機(jī)械、生物等生態(tài)控草思路，展望了生態(tài)方法控制農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)雜草的前景，以期為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和土地工程上選用合適的除草策略提供一定參考。

1 使用除草劑控制雜草存在的問題

傳統(tǒng)上，主要使用化學(xué)方法控制雜草，即使用除草劑，如2，4-D等引起雜草生理異常，導(dǎo)致雜草死亡，以達(dá)到控制雜草的目的。從1942年開始使用除草劑控制雜草，至今已經(jīng)有76年歷史。除草劑對雜草的有效控制使農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)生產(chǎn)力得到了大幅提高。但是，化學(xué)除草劑淋溶性、殘效性均較大，在長期大量不合理使用的情況下，已經(jīng)出現(xiàn)諸多問題，如造成土壤及地下水污染，使人類的生活環(huán)境受到污染等，并且化學(xué)除草劑的使用也會對當(dāng)茬及下茬作物產(chǎn)生藥害作用，降低農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)生產(chǎn)力。長期使用化學(xué)除草劑導(dǎo)致出現(xiàn)了抗藥性強(qiáng)的變異雜草品種，也使得雜草抗藥性越來越強(qiáng)，除草劑的效果也越來越不明顯。此外，如果土壤處于干旱、洪澇等狀態(tài)，或者噴施化學(xué)除草劑后出現(xiàn)下雨天氣時均達(dá)不到控制雜草的效果，造成經(jīng)濟(jì)損失。已有各種研究表明，化學(xué)除草劑的殘留毒性能夠給作物品質(zhì)和產(chǎn)量造成不良影響，且不合理使用化學(xué)除草劑已經(jīng)對農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)和人居環(huán)境造成了各種化學(xué)污染，因此使用化學(xué)除草劑控制雜草有悖于農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的宗旨[6]。

化學(xué)除草劑在農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)中的廣泛應(yīng)用，不僅增強(qiáng)了雜草的抗藥性，而且殺死了農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)中維持生態(tài)系統(tǒng)平衡的其他小動物和微生物群落，進(jìn)而破壞了農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)食物鏈的完整性，導(dǎo)致農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)力穩(wěn)定性和抵抗力穩(wěn)定性持續(xù)下降，嚴(yán)重影響了系統(tǒng)能量的輸出，不利于農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定發(fā)揮作用。近年來，少耕、免耕等耕作方式的推廣應(yīng)用也使農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)雜草群落中雜草種類和群落演替規(guī)律有了較大的變化，雜草群落物種更為復(fù)雜、抗性增加，也加劇了雜草的蔓延。

因此，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中迫切需要探索雜草的生態(tài)控制方法，把雜草制約在一定的閾值范圍內(nèi)，使雜草的生長不影響作物的產(chǎn)量和質(zhì)量，以達(dá)到最有效的除草目的，同時把對農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)的影響降到最低。

2 農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)中雜草的生態(tài)控制策略

化學(xué)除草的興起不可避免地破壞農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)中的生物群落，污染自然和人居環(huán)境，不同程度地危及人類的自身健康與生存。鑒于此，使用非化學(xué)方法控制雜草日益引起人們的重視，不同學(xué)者從不同角度研究了農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)中雜草的生態(tài)控制策略。

2.1 農(nóng)業(yè)除草策略

2.1.1 減少來源，嚴(yán)選良種。

雜草種子千差萬別，大小、輕重、是否有芒、光滑（粗糙）程度、浮力等物理特征都有不同。利用雜草種子這些物理特征，借助手工、機(jī)械、風(fēng)力、過篩、水選等方法除去作物種子中混雜的雜草種子，可大幅減輕雜草的傳播和危害。陸莉等[7]和盧娟等[8]研究了小麥中野燕麥種子的物理特征，發(fā)現(xiàn)通過過篩和風(fēng)選即可去除小麥種子中混雜的大部分野燕麥種子，對于阻止野燕麥的蔓延和危害起到很大的作用。

2.1.2 合理安排種植結(jié)構(gòu)，科學(xué)輪作倒茬。

農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)中有時生長著優(yōu)勢雜草種群，在原來的耕作制度下長勢良好，但一旦通過科學(xué)合理的輪作倒茬，改變了農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)，就會不利于這些優(yōu)勢雜草種群的生長，從而達(dá)到控制雜草的目的。Schreiber[9]分別研究了玉米連作田、大豆-玉米輪作田、大豆-小麥-玉米輪作田中大狗尾草數(shù)量，發(fā)現(xiàn)2種輪作田大狗尾草數(shù)量差異不明顯，玉米連作田大狗尾草數(shù)量顯著高于2塊輪作田中大狗尾草的數(shù)量。Cardina 等[10]對玉米-燕麥-甘草輪作田和玉米連作田中大狗尾草的相對重要值（relative importance value）進(jìn)行了研究，得到了與Schreiber的研究相似的結(jié)論。相關(guān)研究還表明，在農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)中只要實行輪作制度，均可大大減少大狗尾草數(shù)量。因此，在農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)中實行合理的輪作制度可以有效控制若干種主要雜草的滋生，從而減少雜草危害、提高農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)生產(chǎn)力。

2.1.3 其他農(nóng)業(yè)除草方法。

農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)中施用的有機(jī)肥是雜草的一個重要來源，原因是許多有機(jī)肥是農(nóng)村常見的枯草、秸稈、河塘淤泥、人畜糞便等腐熟而來的，這些有機(jī)肥原料中大部分含有很多雜草種子，常用的有機(jī)肥基本都是常溫腐熟而成，有機(jī)肥中混雜的雜草種子在腐熟過程中并沒有失去活性，一旦進(jìn)入農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)即可生長并蔓延。因此，有機(jī)肥原料必須經(jīng)過充分的高溫堆漚使混雜的雜草種子失去活性，同時也可提高有機(jī)肥肥力[11-12]。另外，通過控制水源或者通過早植、覆膜等手段及早提高作物的高度、密度和蓋度等，也可以達(dá)到生態(tài)控草的目的。

2.2 機(jī)械除草策略

機(jī)械除草策略是指通過耕、翻、耙、中耕松土等耕作措施在作物播種前或其他生長期使用機(jī)械方式控制農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)雜草的生長，它是旱作農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的一項關(guān)鍵性生產(chǎn)技術(shù)。通過耖耙與覆土來破壞雜草的根系生長環(huán)境，或?qū)⒙裼谕寥乐率芡寥辣Ｗo(hù)的雜草根莖翻至地表使其干死或凍死，或?qū)⑽窗l(fā)芽的雜草種子深埋使其不能發(fā)芽，以達(dá)到控制農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)雜草發(fā)生的目的。有研究表明，用土壤將雜草植株深埋入地面下，或者去除雜草地上部分植株是最有效的機(jī)械除草策略[13]。其原理是將雜草深埋入地面下以后，雜草不能見光發(fā)生光合作用，也不能發(fā)生蒸騰作用，從而缺少營養(yǎng)和生長動力，延緩雜草生長速度或直接導(dǎo)致其死亡。掩埋策略對雜草的控制效果與掩埋深度、雜草高度、雜草柔韌性、雜草葉子形狀、機(jī)械工作深度和速度、土壤含水率以及地面平整度等因素均有密切關(guān)系。

在我國東北地區(qū)，農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)應(yīng)用的機(jī)械除草技術(shù)主要是：整地誘草、封閉除草、耙地除草、蒙頭土、苗耙、三桿尺深松及窄苗帶中耕培土等技術(shù)，特別是從美國引進(jìn)的旋轉(zhuǎn)鋤滅草技術(shù)能夠更有效控制雜草。機(jī)械除草效率高、勞動強(qiáng)度小，但不能用于控制間種、套作、密植等農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)，也難以清除夾雜在作物苗之間的雜草。

2.3 生物除草策略

生物除草策略即利用雜草的“天敵”生物作用來降低雜草密度，將農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)中雜草數(shù)量控制在經(jīng)濟(jì)允許或者其他特殊允許的范圍之內(nèi)，使之不能超過泛濫成災(zāi)的閾值，從而減少或消除對生態(tài)系統(tǒng)生產(chǎn)力的不良影響。生物除草策略通常是利用真菌、細(xì)菌、病毒、昆蟲、動物、線蟲控制雜草，或利用以草克草和異株作物除草，降低雜草密度，保持農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)和自然界的生態(tài)平衡[14]。生物除草策略可保持農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)的生態(tài)平衡，促進(jìn)農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展，該策略經(jīng)濟(jì)可靠，一般不會降低作物產(chǎn)量和品質(zhì)，也不會對生態(tài)環(huán)境造成污染。生物除草劑低毒、高效、易吸收、易降解、作用對象專一，可減輕農(nóng)業(yè)生產(chǎn)活動對環(huán)境的壓力，減少農(nóng)產(chǎn)品中化學(xué)藥品殘留量，有助于發(fā)展生態(tài)農(nóng)業(yè)。

目前，生物除草策略仍處于研究階段，實踐應(yīng)用案例還不是很多，但國際上已有若干種生物除草劑被商業(yè)化推廣并大面積應(yīng)用，因此生物除草劑的研發(fā)速度將越來越快，前景十分廣闊。

2.3.1 禽、魚除草策略。

在我國浙江、江蘇、湖北、四川、安徽等地廣泛推廣應(yīng)用的稻田養(yǎng)魚技術(shù)就是典型的用養(yǎng)殖的魚類控制稻田雜草的生態(tài)策略。水田生態(tài)系統(tǒng)常用禽類、魚類等動物來控制雜草，這是一種一舉兩得的雜草生態(tài)控制策略，禽類、魚類以雜草為食減少了養(yǎng)殖成本，還控制了雜草生長，提高了水田生態(tài)系統(tǒng)生產(chǎn)力。萬方浩等[15]研究了在稻田養(yǎng)魚對稻田雜草的抑制作用，發(fā)現(xiàn)稻田養(yǎng)魚可將稻田雜草抑制到很低的水平，還發(fā)現(xiàn)僅草魚、鯉魚、鰱魚3種魚類混養(yǎng)就可以抑制稻田中的15科22種雜草[15]。與萬方浩等[15]的研究相似，魏守輝等[16]研究了稻田養(yǎng)鴨模式，結(jié)果表明稻鴨共作可逐漸降低稻田生態(tài)系統(tǒng)中雜草群落物種多樣性和雜草群落相似性，提高雜草群落均勻度。陳瑞[17]進(jìn)一步研究了稻鴨共作模式，同樣發(fā)現(xiàn)該模式能夠顯著降低稻田雜草的物種豐富度指數(shù)、雜草多樣性指數(shù)，并且減少了種子庫中優(yōu)勢種的密度，指出稻鴨共作模式正是由于改變了這3個方面，因而改變了雜草種子在稻田中的分布，從而控制住了稻田生態(tài)系統(tǒng)中的雜草。

2.3.2 昆蟲除草策略。

昆蟲除草策略指運(yùn)用雜草的天敵遏制農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)中雜草的蔓延，使雜草與昆蟲之間形成一種制約關(guān)系。Capeivy（一種雜草）在18世紀(jì)從南非傳入美國后，迅速在加利福尼亞的沿海地區(qū)蔓延并延伸至俄勒岡州，而在南非很難發(fā)現(xiàn)Capeivy，因為它有幾種自然的天敵。美國農(nóng)業(yè)部和比勒陀利亞植物保護(hù)研究會證實有一種蒼蠅和一種小蛾子能降低Capeivy與環(huán)境的抗?fàn)幜?，從而減少Capeivy的危害。闊葉大戟是美國另外一種外來雜草，1827年被引入美國后侵襲了美國35個州220萬hm2土地，USDA-ARS的科學(xué)家引進(jìn)了一種跳蚤甲蟲結(jié)合放牧羊群，對闊葉大戟泛濫起到了很好地效果，但是這種跳蚤甲蟲具有局限性，無法在沙中或潮濕的地域中生存[18]。

通過大量研究，學(xué)者還發(fā)現(xiàn)尖翅小卷蛾喜食扁桿雜草且是香附子的天敵，褐小黃葉甲專食蓼科雜草，斑水螟取食眼子菜，尖翅筒喙象嗜食黃花蒿，稗草螟專食稗草，角脛葉蟲甲喜食扁蓄，活負(fù)泥蟲專食鴨趾草等[19]?？梢姡ハx除草是生態(tài)控制農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)雜草的一種有效策略，探索昆蟲控草策略具有極大的科學(xué)價值以及開發(fā)潛力。

2.3.3 菌類除草策略 。

利用菌類來控制農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)雜草也是一種重要的生物除草策略。我國自行研制成功的“魯保一號”生物除草劑就是利用真菌控制雜草菟絲子，還有F793病菌型生物除草劑常被用來控制農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)中的瓜類列當(dāng)[20]。真菌中有許多具有寄生性，它所引發(fā)的某些病害對農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)的一些雜草可產(chǎn)生毀滅性影響，但對作物生長影響不大，如苣莢菜、紅矢車菊、田旋花等頑固性雜草就很容易因感染銹病和白粉病而不能正常生長，大薊一旦感染銹病，莖、葉就會變形直至停止生長等。因此，有專家預(yù)測農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)中常見的30多種雜草都將會被對應(yīng)的真菌除草劑控制。

2.4 植物除草策略

利用植物的異株克生特性來控制農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)中雜草的生長，也是學(xué)者們研究的重點。有研究發(fā)現(xiàn)蕎麥秸稈制作的粒狀肥料可控制水田生態(tài)系統(tǒng)中的雜草，對雜草的控制效果達(dá)到了除草劑的效果，據(jù)此推斷蕎麥秸稈中可能含有某種抑制雜草生長的物質(zhì)，后續(xù)研究證明蕎麥秸稈中確實含有植物相克物質(zhì)，如阿魏酸和咖啡酸等物質(zhì)可以很好的控制雜草的生長，并且不會對水稻的生長造成任何影響。此外還有美國農(nóng)業(yè)部開展的“植化相克”除草法是將黑麥與其他作物輪作和施用化學(xué)除草劑等常規(guī)除草方法進(jìn)行對比研究，旨在找出黑麥與其他作物輪作可控制農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)雜草的作用機(jī)理。

植物的異株克生作用又叫化感作用，可作為控制農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)中雜草的一種有效的天然生態(tài)機(jī)制。植物化感作用（allelopathy）的概念是Molisch在1937年首先提出的，并定義為所有類型植物（含微生物）之間生物化學(xué)物質(zhì)的相互作用，這種相互作用包括有害和有益2個方面。1984年Rice在《Allelopathy》中將其較完整的定義為：植物或微生物的代謝分泌物對環(huán)境中其他植物或微生物的有利或不利的作用[21]。以水稻為代表的利用植物之間的化感作用控制農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)雜草的技術(shù)在傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)中已得到了一定的應(yīng)用[22]。作物與作物、作物與雜草、雜草與雜草之間均可能產(chǎn)生化感作用。埃及科學(xué)家Hassan等[23]用了3年時間研究水稻與稗草的異株克生關(guān)系，發(fā)現(xiàn)約30份材料可以控制田間稗草50 %～90 %的生長。

利用化感作用控制農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)雜草的研究主要集中在殘株覆蓋、輪作、伴生植物、化感除草劑等。殘株覆蓋是將植物殘株覆蓋在土壤表面，通過爭奪光照、水分、養(yǎng)分等生態(tài)因子或者依靠植物殘體釋放抑制物質(zhì)控制雜草種子發(fā)芽的一種生態(tài)控制方法。有學(xué)者證實，具有化感作用的植物殘體覆蓋大田后能有效地防治雜草[24]。合理輪作可達(dá)到競爭營養(yǎng)物質(zhì)、釋放化感物質(zhì)、土壤擾動、機(jī)械損傷等目的，從而控制雜草的發(fā)芽和生長。將向日葵和燕麥輪作進(jìn)行研究，發(fā)現(xiàn)輪作區(qū)雜草密度顯著小于各單作區(qū)，說明合理輪作確實能夠起到控制雜草的作用[25]。有些植物有選擇性化感作用，通過提取、分離、鑒定來模擬化感物質(zhì)結(jié)構(gòu)，合成擬天然選擇性新型除草劑，可大大減少化學(xué)除草劑的使用量[26]。用于控制稻田中鼠尾草的除草劑艾割（環(huán)庚草醚，cinmethylin）就是國外從桉樹的次生代謝物中提取分離仿生的先導(dǎo)化合物，因為桉樹中含有的1，8-桉樹腦是鼠尾草等植物的主要克生植物[27]。

2.5 物理除草策略

物理除草策略主要是利用光、熱、水等生態(tài)因子控制農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)中的雜草，如火燎墾荒除草、水淹控制旱生雜草、覆深色塑料膜遮光增溫控制雜草等[28]。另外，也有使用熱、電和激光等控制雜草的方式，操作方法就是用噴嘴或探頭靠近雜草，依靠火焰、紅外線、液氮、蒸汽、熱水等能量高溫?zé)阑虻蜏貎鏊离s草，這種方法對環(huán)境友好，但在經(jīng)濟(jì)上不可行。

覆蓋方法控制雜草是農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)中較為廣泛應(yīng)用的雜草物理控制策略，其原理是通過覆蓋遮光抑制光合作用，使雜草種子無法發(fā)芽或者造成雜草幼苗死亡防止光的照射，抑制雜草的光合作用，造成雜草幼苗死亡或阻礙雜草。研究表明，覆蓋可以起到控制雜草的作用，還能提高土壤有機(jī)質(zhì)，改善土壤物理性質(zhì)，保護(hù)土壤[29]。常用覆蓋物主要有植物殘體、干草、秸稈、有機(jī)肥、其他人造材料等。針對不同農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)，覆蓋不同顏色和材料制成的塑料薄膜不但能控制雜草，還能增溫保水。根據(jù)種植分區(qū)的不同，一塊農(nóng)田里也可以采用多種覆蓋物有針對性地控制雜草，比如種床可用塑料薄膜覆蓋，而行間可用秸稈覆蓋。覆蓋法可以長達(dá)幾年對雜草起到抑制作用，因此多年生作物，如藥材等用覆蓋法控制雜草經(jīng)濟(jì)實惠。植株矮小、生長密集的植物通常被用作覆蓋物，一年生雜草有時也可用作覆蓋植物[30]。Ellis等[31]的研究表明，葡萄園里的馬唐和椰菜地里的馬齒莧都可以用作覆蓋物以抑制其他雜草的生長。

應(yīng)用覆蓋植物的方法控制雜草要考慮很多因素，由于植物生命力頑強(qiáng)、容易繁衍，如果覆蓋植物使用不當(dāng)或?qū)Ω采w植物管理不當(dāng)，不但起不到抑制雜草的作用，還會成為新的雜草災(zāi)害與作物爭水、爭光、爭肥、爭生長空間，反而會降低農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)生產(chǎn)力。Ligneau等[32]經(jīng)過試驗得出了3 cm的覆蓋厚度即可以抑制一年生雜草出苗，太厚或者太薄均不能達(dá)到理想效果。

2.6 轉(zhuǎn)基因技術(shù)除草策略

利用轉(zhuǎn)基因技術(shù)使作物獲得或增強(qiáng)對于優(yōu)良除草劑的抗性，解決除草劑選擇性問題，可保護(hù)作物減輕或避免在使用優(yōu)良除草劑進(jìn)行除草作業(yè)時受到除草劑的毒害作用，同時也可為研制和開發(fā)新除草劑提供更大的空間和機(jī)會[33]。轉(zhuǎn)基因技術(shù)也可改良或者使作物獲得某種異株克生能力，使作物能夠分泌克生物質(zhì)，抑制雜草的生長，相當(dāng)于作物自帶“除草劑”。轉(zhuǎn)基因技術(shù)也可對昆蟲和微生物等進(jìn)行改良或改造，使之具有寄生雜草產(chǎn)生毒害抑制雜草生長的能力。常規(guī)的生物除草劑存在受溫度和濕度變化影響較大、寄主不易控制、毒性低、控草效果不明顯等問題，而利用轉(zhuǎn)基因技術(shù)就可以從基因?qū)用嫣岣呱锍輨┑亩拘砸约芭嘤晕业蛲龅母采w植物等。Amsellem等[34]將鐮孢霉菌編碼植物毒素蛋白NEP1的基因NEP1插入到刺盤孢菌的基因組中，使刺盤孢菌侵染茴麻的毒力明顯提高。為了避免除去覆蓋植物時用到除草劑對農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)和環(huán)境造成污染，Stanilaus等[35]設(shè)計構(gòu)建了一種“基因表達(dá)盒”，這種類似電腦程序的基因程序可使覆蓋植物在夏播作物播種之前自行死亡并分解。

3 存在的問題及前景展望

3.1 存在的問題

物理除草和機(jī)械滅草的管理耗時費力，在作物生長期內(nèi)使用可能損傷作物，因此除草能力有限，不能達(dá)到很好地控制雜草的效果。生物除草方法也存在一些問題，因為農(nóng)作物的自毒現(xiàn)象普遍存在，能產(chǎn)生化感物質(zhì)的作物在用分泌的化感物質(zhì)抑制雜草生長的同時，自身也會受到化感物質(zhì)的毒害作用，這是作物發(fā)揮化感作用的局限性。轉(zhuǎn)基因技術(shù)防除農(nóng)田雜草方法的安全性問題更受到學(xué)者的重點關(guān)注，因為轉(zhuǎn)基因作物可能與近緣雜草植物雜交，導(dǎo)致雜草植物抗藥性增強(qiáng)，使轉(zhuǎn)基因除草劑失去效用。此外，轉(zhuǎn)基因作物產(chǎn)品的品質(zhì)和潛在毒性目前也不可預(yù)測。我國是一個發(fā)展中的農(nóng)業(yè)大國，較早開始開展雜草生物防治。但截至目前，由于利用生物方法控制雜草的工作仍然占比很低，農(nóng)業(yè)成本不斷增加，生態(tài)環(huán)境不斷惡化，雜草對化學(xué)除草劑的抗藥性也在不斷地增強(qiáng)。

3.2 前景展望

耕地占補(bǔ)平衡是我國《土地管理法》中確定的一項基本耕地保護(hù)制度，建設(shè)單位建設(shè)項目占用多少耕地就必須復(fù)墾出多少耕地，以保證我國耕地數(shù)量不減少、質(zhì)量不降低。土地整治是補(bǔ)充耕地的主要渠道，即通過土地平整、農(nóng)田水利工程、田間道路工程、生態(tài)防護(hù)等土地工程措施將未利用地開發(fā)為耕地。隨著易于開發(fā)的耕地后備資源的逐漸枯竭，不得不將開發(fā)目標(biāo)轉(zhuǎn)向難以開發(fā)的土地，或不適宜作物生長的土地，這就需要通過土體有機(jī)重構(gòu)技術(shù)，在不適宜作物生長的土地上復(fù)配出適宜作物生長的土壤，配套其他土地工程措施，以造出耕地。土體有機(jī)重構(gòu)的一個重要環(huán)節(jié)是復(fù)配出適宜作物生長的土壤，也是最容易將雜草種子引入新開發(fā)耕地中的環(huán)節(jié)。新開發(fā)的耕地作物適應(yīng)性不強(qiáng)，相比熟地更容易被雜草侵襲而破壞生態(tài)平衡，降低農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)生產(chǎn)力。在復(fù)配土壤時，有必要通過上述的農(nóng)業(yè)除草策略，篩除復(fù)配材料中混雜的雜草種子以保證復(fù)配土壤的清潔性。另外，還應(yīng)配合生物除草策略，在復(fù)配原材料中直接施用不影響作物生長的生物性除草劑。這樣可使新開發(fā)耕地減輕乃至免除雜草的危害，也為耕地經(jīng)營者節(jié)省了需要投入除草工作中的大量人力、物力等。

綜上所述，農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)雜草的生物防治策略仍是需要重點研究的方向，世界上對雜草的生態(tài)控制策略研究也主要集中在使用生物方法控制雜草生長上。研究農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)中作物能夠正常繁殖生長條件下允許的雜草密度和閾值，運(yùn)用生態(tài)理念使作物與雜草的競爭達(dá)到最小，是研究雜草生態(tài)控制策略的重要前提。在此基礎(chǔ)上，以農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)主要雜草為研究對象，加強(qiáng)雜草的生物控制策略研究，輔助研究其他生態(tài)控制策略以及研制和開發(fā)新型低毒高效化學(xué)除草劑，多方面相結(jié)合才能開辟農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)雜草控制新途徑，為發(fā)展生態(tài)農(nóng)業(yè)、健康農(nóng)業(yè)、綠色農(nóng)業(yè)保駕護(hù)航，并保障農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。

參考文獻(xiàn)

[1] 徐保華.農(nóng)田雜草危害與防除[J].現(xiàn)代農(nóng)業(yè)，2007（10）：16-17.

[2] 金環(huán)宇，田平.農(nóng)田雜草的危害及防除措施[J].種業(yè)導(dǎo)刊，2008（6）：30-31.

[3] MOMOH E J J，ZHOU W J，KRISTIANSSON B.Variation in the development of secondary dormancy in oilseed rape genotypes under conditions of stress[J].Weed research，2002，42（6）： 446-455.

[4] ZHOU W J，YONEYAMA K，TAKEUCHI Y，et al.In vitro infection of host roots by differentiated calli of the parasitic plant Orobanche[J].Journal of experimental botany，2004，55（398）：899-907.

[5] 吳海榮，強(qiáng)勝，林金成.南京市春季外來雜草調(diào)查及生態(tài)位研究[J].西北植物學(xué)報，2004，24（11）：2061-2068.

[6] 蘇少泉.長殘留除草劑對后茬作物安全性問題[J].農(nóng)藥，1998（12）：4-7.

[7] 陸莉，張煥英.淺談北方旱地農(nóng)田雜草的生態(tài)防治[J].河北農(nóng)業(yè)科學(xué)，1999，3（1）：39-40.

[8] 盧娟，肖黎麗.農(nóng)田雜草種子庫與除草策略[J].遼寧農(nóng)業(yè)科學(xué)，2006（02）：57-59.

[9] SCHREIBER M M.Influence of tillage，crop rotation，and weed management on giant foxtail（Setaria faberi）population dynamics and corn yield[J].Weed science，1992，40（4）：645-653.

[10] CARDINA J，HERMS C P，DOOHAN D J.Crop rotation and tillage system effects on weed seedbanks[J].Weed science，2002，50：448-460.

[11] 楊建平.農(nóng)田雜草的農(nóng)業(yè)防除技術(shù)[J].河南農(nóng)業(yè)，2009（11）：28.

[12] 支姍，邊秀杰.談農(nóng)田雜草的農(nóng)業(yè)防除技術(shù)[J].中國新技術(shù)新產(chǎn)品，2009（8）：175.

[13] 白勇，王曉燕，胡光，等.非化學(xué)方法在農(nóng)田雜草防治中的應(yīng)用[J].農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)報，2007，38（4）：191-196.

[14] 林海，王存綱.農(nóng)田系統(tǒng)抑制雜草的生態(tài)學(xué)研究[J].安徽農(nóng)業(yè)科學(xué)，2005，33（7）：1273-1275.

[15] 萬方浩，王韌.世界雜草生防的歷史成就及我國雜草生防的現(xiàn)狀與建議[J].生物防治通報，1991，7（2）：81-87.

[16] 魏守輝，強(qiáng)勝，馬波，等.長期稻鴨共作對稻田雜草群落組成及物種多樣性的影響[J].植物生態(tài)學(xué)報，2006，30（1）：9-16.

[17] 陳瑞.稻鴨共作對稻田雜草種子庫及雜草群落的影響[D].廣州：華南農(nóng)業(yè)大學(xué)，2007.

[18] 丁麗.昆蟲作除草劑[J].新農(nóng)業(yè)，2002（1）：28.

[19] 華繼軍，馮桂林.農(nóng)田雜草的環(huán)保型防除[J].安徽農(nóng)學(xué)通報，2008，14（20）：41，50.

[20] 張旭臣.淺談生物源除草劑的研究概況[J].安徽農(nóng)學(xué)通報，2009，15（13）：150-151.

[21] RICE E L.Allelopathy[M].2 Edition.New York： Academic Press INC，1984： 179-183.

[22] SHIBAYAMA H，MATSUO M.Some studies on allelopathic effects of rice varieties to paddy weeds in wanger pots，plant box and petridish experiments[C].Philippines：IRRI，1996：25-27.

[23] HASSAN S M，RAO A N，BASTAWISI A O，et al.Weed management in broadcast seeded rice in Egypt[C]//Proceedings from an international workshop on： Constaints，opperunities and innovations for wet 2 seeded rice.Bangkok： Thailand，1994.

[24] PUTNAM A R.Allelopathy：Can it be managed to benefit horticulture？[J].HortScience，1986，21（3）：411-413.

[25] 高玲.利用植物它感作用除治雜草[J].天津農(nóng)業(yè)科學(xué)，1995，1（2）：46-47.

[26] 劉迎，王金信，李浙江，等.植物化感作用在農(nóng)田雜草防除中的應(yīng)用[J].雜草科學(xué)，2005（4）：6-9.

[27] 何娜.異株克生現(xiàn)象在雜草防治和農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用[J].現(xiàn)代農(nóng)業(yè)科技，2008（20）：137-139.

[28] 梁巧玲，馬德英.農(nóng)田雜草綜合防治研究進(jìn)展[J].雜草科學(xué)，2007（2）：14-15，26.

[29] 張建國，王森.果園雜草的危害與綜合控制[J].植物醫(yī)生，2003（6）：6-9.

[30] ANAYA A L，GLIESSMAN S R，ORTEGA R C，et al.Effects of allelopathic weeds used as cover crops on the floristic potential of soils[C]//Proceedings 6th International Conference IFOAM 1986，Global Perspectives on Agroecological and Sustainable Agricultural Systems.Santa Cruz，California，USA：[s.n.]，1998.

[31] ELLIS D R，GUILLARDAND K，ADAMS R G.Purslane as a living mulch in broccoli production[J].American journal of alternative agriculture，2000，15（2）：50-59.

[32] LIGNEAU L A M，WATT T A.The effects of domestic compost upon the germination and emergence of barley and six arable weeds[J].Annals of applied biology，1995，126（1）：153-162.

[33] 郭永霞，孔祥清.轉(zhuǎn)基因技術(shù)在雜草防除中的應(yīng)用及展望[J].黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)學(xué)報，2004，16（4）：23-26.

[34] AMSELLEM Z，COHEN B A，GRESSEL J.Engineering hypervirulence in a mycoherbicidal fungus for efficient weed control[J].Nature biotechnology，2002，20（10）：1035-1039.

[35] STANISLAUS M A，CHENG C L.Genetically engineered self-destruction： An alternative to herbicides for cover crop systems[J].Weed science，2002，50（6）：794-801.