作物获后杂草种子控制的机遇与挑战

筱 禾 编译

(上海市农药研究所，上海 200032)

某些一年生杂草在成熟时保留的生物学特性使其在粮食作物收获期能够收集(收获)较多的种子。在澳大利亚大田作物中，一年生黑麦草(Lolium spp.)(约 80%)、野萝卜(Raphanus raphanistrum L.)(99%)、雀麦草(Bromus spp.) (77%)和野燕麦(Avena spp.)(84%)可在粮食作物收获期间混入收割机。同样，在几个世界主要产区，已有记录粮食作物收获期间的多种杂草种子收集：西班牙的野燕麦和一年生黑麦草，英国的野燕麦和雀麦草，加拿大的野燕麦，阿根廷的多刺曼陀罗(Datura ferox L.)，意大利的稗草(Echinochloa spp.)、野燕麦和野萝卜等几种，以及瑞典的蓼属(Polygonum spp.)、鼬瓣花属(Galeopsis spp.)、猪殃殃(Galium aparine)、藜(Chenopodium album)和繁缕(Stellaria media)等多种杂草。因此，在全球许多种植系统中，几十年来人们已经充分认识到在作物收获期间通过防止种子库输入来防除靶标杂草的可能。然而，这一可能还未实现，但导致了在作物收获期间防除杂草种子的系统的广泛引入。本文主要论述获后杂草种子控制(HWSC)的发展方向和方式，并重点讨论在全球种植系统中引入HWSC的机遇和途径。

1 HWSC系统的形成发展

20世纪 80年代，留存了作物收获期间所收集绝大多数杂草种子(如，＞95%的硬直黑麦草)的谷糠成为澳大利亚开发HWSC系统的热点。谷糠车是第一个引入的系统，它原为加拿大连接于收割机后部收集糠料的谷糠车箱。拖在收割机后部的谷糠收集车是第一个商业HWSC应用。由于谷糠的饲料价值高于全作物残茬或秸秆，它是20世纪70年代和80年代加拿大畜牧业的热点。当时人们认识到收集和清理谷糠可以减少杂草量，但主要关注点不是除草剂抗性问题，这一做法的重点仍然是收集牲畜饲料。加拿大种植户对这种方法的采用有限。收集谷糠的主要目的是作为牲畜饲料的来源，对这种物质的需求取决于替代饲料源的价格和可用性。在澳大利亚，由于需要采用替代杂草防除策略来控制对除草剂高抗的一年生黑麦草种群的大面积发生，因此销毁杂草种子是收集谷糠的主要目的。随后，对缓解除草剂抗性杂草种群影响的关注，更多地推动了澳大利亚HWSC系统的发展。下文介绍澳大利亚目前在用的HWSC系统的开发和引进。

1.1 谷糠车

相对简单的HWSC系统由连接于收割机上的一个谷糠收集和传递装置组成，将混有杂草种子的谷糠传送到一个大容量收集箱中，通常为一拖车。谷糠收集系统首先在澳大利亚得到商业化应用，其已被证明能收集和清理较大数量的一年生黑麦草、野萝卜和野燕麦种子。所收集大量谷糠的处理比较困难，这是这种方法选择和应用较少的主要原因。

1.2 窄列焚烧

在收割机尾部连接了一个溜槽，将谷糠和秸秆聚拢为较窄的干草列(宽50～60 cm)。在适当的环境条件下，这些干草列随后会被焚烧，以销毁混入的杂草种子。已知以窄列焚烧处理小麦、油菜(Brassica napus L.)和羽扇豆(Lupinus angustifolius L.)作物残茬，对一年生黑麦草和野萝卜杂草种子的杀灭率均可达99%。此法所具有的高效、低成本优势使其成为澳大利亚目前最常用的HWSC系统。

1.3 直接打捆系统(Bale Direct System)

直接打捆系统是在收割机上直接连接一个大型方形打捆机，将从收割机中排出的谷糠和秸秆残茬打捆。该系统既可用于截获杂草种子，也可打捆作物残茬作为牲畜饲料。研究(表1)发现，有极高比例(95%)的一年生黑麦草种子被收集和清除。但由于缺乏适宜的打捆材料市场，限制了澳大利亚生产商对这一系统的选择。

表1 作物获后主要杂草种子留存

1.4 谷糠tramlining和谷糠lining

在作物收获期间，在专用轮轨(谷糠tramlining)上或在残茬行(谷糠lining)间仅将谷糠材料限制为窄行，借助覆盖效应来防止杂草种子发芽和出苗。这些谷糠行即是收割机尾部附件收集谷糠并形成的窄行(约20～30 cm)。集中的谷糠材料将杂草种子置于一个不适宜于其萌发和出苗的环境中。为了有效地发挥作用，需保持谷糠线不受耕作或其他田间作业的破坏，因为任何对谷糠层的破坏都会为杂草出苗提供机会。尽管这是澳大利亚种植户使用的第二大热门HWSC系统，但还没有研究证实这种方法的有效性。

1.5 销毁杂草种子

在粮食作物收获期间有效处理混有杂草种子的谷糠材料是全球粮食种植户的长期目标。人们需要开发一种能在粮食作物收获期间控制杂草种子的HWSC系统，既无需后续操作，还能向田间返还所有收获残茬以保持土壤水分和养分。为了开发一种能在收获期间处理谷糠材料以有效控制存在杂草种子的系统，澳大利亚和其他地区已经进行了大量努力。2005年，澳大利亚作物生产商Ray Harrington开始评估笼式粉碎机处理谷糠的潜力。随后的测试证实了该粉碎机能够充分处理小麦谷糠，对一年生黑麦草种子的灭除率≥90%(表2)。这些可喜的结果促成了Harrington种子销毁器(HSD)的研发，这是一种以柴油发动机作为动力源的、具谷糠和秸秆传送系统的拖车式笼式粉碎机。研发谷糠处理HWSC系统的下一个阶段是将冲击式粉碎机(集成HSD，称为iHSD)集成到收割机尾部。iHSD粉碎机由收割机提供动力，预计功率需求为54 kW，目前限用于较大的收割机。对该系统的测试证实了其对杂草种子销毁水平较高，与拖曳式HSD装置相当(表2)。

2 澳大利亚HWSC的作用和选用

由于HWSC系统旨在防除混杂在谷糠中的杂草种子，当其有效运转时，对作物收获期间的靶标杂草种子同样有效。在适宜收割机设置和操作下，杂草种子将主要以谷糠形式排出收割机，这在理论上是HWSC系统的重点。2010年和2011年，在澳大利亚旱地种植区就3种HWSC系统(谷糠车、窄列焚烧和HSD)对一年生黑麦草的效果进行了大面积评估。评估了在收获期间进行的这些处理防治当年秋天出苗的一年生黑麦草的效果。在25个试验点，与对照处理相比，谷糠车、窄列焚烧和HSD处理对黑麦草出苗的效果相当(P＜0.05)，平均防除率为60%。

表2 冲击式粉碎机处理主要种植区域典型作物谷糠对常见杂草种子的作用

2014年的一项调查表明，43%的澳大利亚作物生产者现在常用HWSC在粮食收获期间防除杂草种子。对窄列焚烧(30%)的采用远远多于谷糠tramlining(7%)、谷糠车(3%)、直接打捆系统(3%)和HSD(＜1%)等其他目前有效的技术。当被问及将来对这些系统的使用时，82%的种植户表示他们将在5年内使用某种形式的HWSC。未来种植户HWSC使用主要偏好为窄列焚烧(42%)或HSD(29%)。HWSC系统已在澳大利亚以很低的使用率(＜10%的种植户)使用了30多年，但目前极高水平的HWSC采用率意味着其现在被澳大利亚种植户视为一项公认的杂草控制措施。

3 HWSC在全球种植系统的机遇

全球种植系统中的重要杂草的除草剂抗性问题继续增加。为了解决这个问题并保护化学除草的未来，需要在目前化学除草之外增加其他杂草防除技术。在澳大利亚，种植户长期面临着世界上最难处理的抗性杂草问题，HWSC现在是一种常规使用的杂草控制措施。因此，明智之举是对这种杂草控制方法的潜力进行评估，以用于世界其他地区的种植系统。HWSC在澳大利亚的成功明显为这些方法被全球生产者作为一种新策略纳入控制重要杂草问题的杂草治理项目提供了前提。

3.1 杂草种子留存研究

HWSC系统利用作物成熟时的杂草种子留存，作物收获高度上方的杂草植株保留的种子的数量限定了HWSC系统的潜在有效性。设计使用HWSC的关键步骤是在重要杂草侵袭的特定生产系统的作物成熟时，对杂草种子留存进行评估。总的来说，评估杂草种子留存的方法有实地调查和定期监测2种。

实地调查法包括作物成熟时随机调查田地。该调查方法用于估计杂草的种子留存，通过采集收获高度上方的杂草种子及该高度下方的杂草种子(包括土壤表面的杂草种子)对已知杂草进行取样。采集的样品随后用于测定种子留存，即留存于作物收获高度上方的总种子量的比例。该值表示HWSC的潜在作用。

定期监测用于评估杂草种子留存随时间变化情况。这种方法的重点是监测放置在植物树冠下收集种子和植物结籽部分的收集盘或种子收集框中个别杂草的种子雨。在整个收获期间，定期将采集到的种子移出确定种子留存。在研究结束时，收获剩余的种子以确定种子总产量和种子留存随时间变化情况。

3.2 HWSC作用评估

通过先测定收获前位于作物收割高度上方的杂草种子数量，再统计收获残茬中的杂草种子数量，对商业田间试验中 HWSC(如谷糠车和直接打捆)所具有的作用进行了初步研究。这些残茬被收集于收割机下方卷轴负载的塑料膜上，在收割时被拆解。在焚烧前，将已知数量的杂草种子置入装有土的铝制托盘中，并仔细地将其置于下风口，测定窄列焚烧对杂草种子的灭除效果。为了确定焚烧所需的温度以杀死除杂草种子，还研究了暴露于短期高温下的杂草种子存活情况。Broster等人采用适当的收割机操作测定发现，较高比例(＞95%)的杂草种子随谷糠排出收割机。因此，最近研究的重点是将已知数量的一年生黑麦草种子用食用色素染色，在HWSC处理前直接导入谷糠材料中。例如，冲击式粉碎机(iHSD和HSD)的固定装置和商业采收测试都需要在染色的杂草种子进入粉碎机时将其导入谷糠流。对谷糠tramlining和谷糠lining的作用进行了初步研究，调查了置于谷糠行下方土壤表面的网袋中杂草种子的存活情况。定期提取这些种子袋，对种子生活力进行评估。

粮食收获过程中产生的谷糠量对HWSC系统的实用性及效果具有重要影响。在澳大利亚，每收获1 t小麦通常会产生200～300 kg谷糠。作业率40 t/h的典型收割机可产生需收集、加工或聚拢即部分HWSC处理的谷糠物质达 12 t/h。因此，谷糠生产依旧在HWSC系统的发展中发挥着重要作用，并使其作用最大化。到目前为止，对当前小麦商业采收期间产生的谷糠量已有记载，考虑到该物质对 HWSC系统的影响，显然有必要对其他作物品种的谷糠生产进行测定。

通过监测后茬杂草出苗来评估HWSC处理的作用的准确性有待于进一步提高，但确实是生产系统中的一项效果指标。据该方法所得结果会受待评价物种土壤种子库动态变化的严重影响。正如 Walsh等人对多个试验点HWSC处理的对比研究发现，在HWSC处理当季，一年生黑麦草大型种子库的出现实际上抵消了这些处理的作用。同样地，当以后续出苗统计来评估HWSC的作用时，也会因杂草高生活力种子库的存在而被弱化。因此，在考虑用这种方法评估HWSC处理的作用时，需要考虑杂草种子库的大小和休眠程度。

4 北美大豆种植区

大豆[Glycine max (L.) Merr.)]是美国第二大种植作物，占耕地面积的25%。抗除草剂杂草种群现在大豆产区流行，对该作物的生存具有很大威胁。美国大豆产区现有抗除草剂杂草25种，多抗性杂草屡见不鲜。由于化学除草有效性的降低，正在考虑HWSC等其他杂草治理策略。

4.1 优势杂草种群的种子留存

长芒苋[Amaranthus palmeri (S.) Wats.]和稗草是目前危害美国大豆种植最严重的2种杂草，对多种除草剂具有抗性。用于防除这些杂草的除草剂品种有限。在阿肯色州进行的种子留存研究表明，在大豆作物成熟期，长芒苋种子的留存较多，达98%，1个月后为95%(表1)。稗草种子留存相对较少且不太一致，在收获时留存为41%，1个月后留存32%。一项对5个州(阿肯色州、伊利诺伊州、密苏里州、内布拉斯加州和田纳西州)的大豆作物进行的调查也报道了长芒苋种子具有较高的留存，在大豆成熟时，平均达95%～99%。在明尼苏达州的大豆收获季，豚草(Ambrosia trifida L.)的种子留存也较多(80%)。

4.2 HWSC对优势杂草种群的效果研究

2016年，利用冲击式粉粹机(iHSD)有效处理大豆谷糠防除大豆种植系统中优势杂草种群种子的潜力得到了证实。该试验测定了种子大小为0.5～7.6 mm的12种阔叶杂草和禾本科杂草。在这12种杂草中，冲击式粉碎机对其中 11种杂草的种子具有较高的灭杀效果(＜1%的存活率)，苍耳(Xanthium strumarium L.)种子存活率略高，为 3%。这些研究突出了在大豆收获过程中使用冲击式粉碎机灭除疑难杂草种子的潜力。

为了验证HWSC技术在田间的效果，Norsworthy等人开展了为期3年的大田试验，测定了化学除草结合HWSC策略对大豆田长芒苋数量的影响。总之，一个高效除草剂与HWSC结合应用可逐步灭除长芒苋。窄列焚烧被认为比谷糠车处理更有效，类似于标准耕作措施。该研究表明，控制长芒苋的最有效方法是采用多重有效防除措施，包括一个具有多作用位点的高效除草剂措施和非化学除草治理措施。

5 大平原和太平洋西北旱地种植区

美国和加拿大的大平原和太平洋西北地区以旱地(旱作)农业区为主，包括加拿大草原三省和美国西部。该地区主要种植小麦，每年种植约5 200万hm2。南部和中部大平原以冬小麦为主，而北部大平原则以春小麦为主。在早熟玉米(Zea mays L.)和大豆育种成功后，现在湿润地区夏熟作物更为普遍。在大平原的许多地区，这些作物正在取代小麦。

5.1 优势杂草种群种子留存

野生黑麦草(Secale cerale L.)、旱雀麦(Bromus tectorum L.)和柱穗山羊草(Aegilops cylindrica Host.)等冬季一年生禾本科杂草是美国西部的冬小麦产区的难点。这3种杂草与冬小麦都有竞争，在中等密度时，任一种都会造成冬小麦大幅减产。野生黑麦草、旱雀麦和柱穗山羊草的生长发育特点与冬小麦相似，故作物和杂草同时成熟。根据科罗拉多州东部一项田间调查的原始数据，这些杂草在作物成熟时留存的种子超过75% (表1)。小麦成熟时杂草种子的高留存率表明，HWSC可在野生黑麦草、旱雀麦和柱穗山羊草的治理中发挥作用(表1)。

意大利黑麦草(Lolium perenne ssp. multiflorum)是在太平洋西北部和大平原南部部分地区的小麦产区蔓延的一种兼性冬季一年生禾本科杂草。2013年，在邻近美国华盛顿州Pullman的冬小麦田进行的初步田间调查发现，在小麦收割时位于距土壤表面15 cm上方的意大利黑麦草种子平均留存率为58%。尽管Lyon等人的研究发现，窄列焚烧是意大利黑麦草综合治理策略中的一种有效手段，但这种杂草种子的留存水平表明，使用HWSC治理意大利黑麦草面临挑战。

野燕麦是北部大平原和加拿大草原三省主要危害春季作物的一种疑难杂草。这种一年生禾本科杂草具有中等种子休眠性和在作物生长季多次出苗的特性，有利于土壤种子库的持久性。在加拿大西部种植区进行的野燕麦种子留存研究发现，小麦成熟时野燕麦种子留存率较低，平均仅为39% (表1)，表明HWSC应用可行性较低。但在不同研究中野燕麦种子留存率平均值差异较大(4%～74%)，说明有必要就HWSC对野燕麦种群的效果进行田间验证。虽然HWSC系统可能不会明显减少野生燕麦种群的数量，但在作物收获期至少会减少杂草种子的传播。

地肤[Kochia scoparia (L.) Schrad]是一年生春季阔叶杂草，现已成为大平原地区的优势杂草种群。地肤以类似风滚草的方式传播种子，可中到远距离迅速传播，每株产籽量高达10万粒。在小麦收获时，地肤种子留存率平均为99.8%(表1)。但为了最大限度地收集这种杂草种子，收获高度需要低于目前15～20 cm的割茬高度，留下一部分地肤，预计产籽量为5 400粒/m2。

猪殃殃(Galium spp.)和野芥菜(Sinapis arvensis L.)在豆类作物中问题尤为严重，已被确定为HWSC的良好潜在靶标，其种子留存率分别为74%和70%(表 1)。

自20世纪70年代以来，青狗尾草[Setaria viridis(L.) P. Beauv.]和卷茎蓼(Polygonum convolvulus L.)已成为加拿大草原三省和北部大平原数量位居前3位的杂草。卷茎蓼和青狗尾草可能是适合HWSC的理想靶标，它们的种子留存率分别为82%和94% (表1)。同样，由于栽培油菜种植面积的增加，自生油菜也随之增多，其也被确定为HWSC的一个理想的潜在靶标，种子留存达98% (表1)。

除小麦外，在大平原种植的高粱、油菜和玉米等其他主要旱地作物也有应用HWSC策略的潜力。长芒苋和糙果苋(A.tuberatus L.)是危害粮食作物高粱和玉米的优势杂草种群。此外，野高粱(shattercane)[Sorghum bicolor (L.) Moench ssp. drummondii (Nees ex Steud.) de Wet ex Davidse]和石茅(Sorghum halepense L.)是危害高粱的恶性杂草。Bagavthiannan等在得克萨斯州进行的初步研究表明，石茅、长芒苋和糙果苋的种子留存率分别高达96%、91%和88%。

5.2 HWSC对优势杂草种群的效果

为了确定谷糠处理在收获期间控制疑难杂草种子的适用性，使用HSD笼式粉碎机进行了静态脱粒评价。结果发现，对地肤、青狗尾草、猪殃殃、自生油菜和野燕麦种子的销毁率很高(＞97%)(表2)。在Soni等使用iHSD粉碎机进行的研究中，对野生黑麦草、旱雀麦和柱穗山羊草种子的销毁率同样很高(＞98%)。

6 英国和欧洲种植区

如同上述全球各种植区一样，杂草抗性水平的上升也正在推动欧洲努力发现和/或实施新的非化学杂草治理工具。因为杂草抗药性以及限制除草剂登记的监管压力，用于杂草治理的除草剂选择持续减少，使这些工作变得更加紧迫。欧洲没有登记应用转基因抗除草剂作物。由于缺乏新的杂草治理技术，目前大多数方法都是基于旨在控制杂草生根的农业防除措施，例如通过土壤耕作(深耕)或推迟作物播种，以便在作物生根之前控制早期出现的优势杂草种群。其他方法有通过品种选择、作物选择或调整作物播种密度和播种方式来最大限度地提高作物竞争力。人们日益认识到，少数(通常是禾本科)杂草占主导地位是源于有限的作物轮作导致了适应性强的杂草种群[如欧洲西北部冬季粮食作物田的大穗看麦娘(Alopecurus mysuroides)])扩散，冬春作物交替播种的更多样化作物轮作正在开展。尽管一些突出杂草种子留存率高的研究前景得到了确认，但对应用HWSC防除欧洲种植区疑难杂草的关注相对较少。

随着除草剂资源的耗尽，这一领域正在取得一些进展，新资助的研究正开始探索主要禾本科杂草(大穗看麦娘、意大利黑麦草和稗草)的种子留存问题。在欧洲西北部，大穗看麦娘对大多数苗后乙酰辅酶 A羧化酶(ACCase)和乙酰乳酸合成酶(ALS)类除草剂普遍具有多重抗性；这种情况与澳大利亚防除一年生黑麦草促使引进了HWSC系统的经历如出一撤。遗憾的是，大穗看麦娘在作物收获前的种子脱落率较高，这可能会使应用HWSC系统治理该杂草的潜力受限(表1)。至今，很少有系统研究来量化大穗看麦娘在作物收获期的种子留存情况，而据2014年在英国进行的一项田间调查估算，在作物收获前4周以上，大穗看麦娘田间种群的种子留存超过 100。该调查表明，在冬小麦收获时，大穗看麦娘已有80%～90%的种子脱落。7月下旬，英国冬大麦(Hordeum vulgare L.)和油菜作物标准收获期前后，种子留存率约为40%～50%，这表明对早熟作物中大穗看麦娘种子的控制具有一定的可行性。鉴于对大穗看麦娘新防除方法的迫切需求和通过作物和品种选择调控种子掉落相对时间的潜力，HWSC系统值得在大穗看麦娘和在作物收获时可能具有更高的种子留存率的其他杂草中进一步研究。

7 灌溉水稻种植区

当考虑在灌溉种植系统中使用HWSC时，灌溉输送方式(顶喷式喷灌、沟灌或漫灌)增加了另一重复杂性，影响了某些HWSC系统的适用性。灌溉基础设施(沟渠、堤岸、喷灌机等)阻碍了具HSD和谷糠车等牵引式收割机附件的系统的应用。高生物量灌溉水稻作物可能使种植者收割高度不够低而无法收集所有杂草种子，或由于收割效率降低而排除一些HWSC系统。此外，在这些高生物量的作物残茬中采用窄列焚烧的风险较大。尽管生物量水平较高，但专门针对谷糠的HWSC系统可能更为有效，因为每吨稻谷产生的谷糠量远低于旱地小麦作物。根据Broster J的研究，澳大利亚水稻产量9.0 t/hm2，总生物量为19.8 t/hm2，其中谷糠仅占6.0% (1.1 t/hm2)。与之相比，小麦的平均产量(5个试验点)为2.4 t/hm2，总生物量为6.4 t/hm2，其中约20% (1.2 t//hm2)为谷糠。

灌溉水稻种植系统中的许多杂草往往仅在这些作物中发生，而非轮作的其他阶段。在澳大利亚，一些稻田主要杂草为水生植物{例如starfruit [Damasonium minus (R.Br.). Buchenau]和慈姑(Sagittaria montevidensis Cham. & Schlecht.)}，它们在不淹水的季节不发芽，无需在其他轮作期间进行任何农业防除措施。它们大多具有较长寿命的种子库，无论在水稻作物中还是相应的水淹情况下都可多年休眠。

在澳大利亚水稻成熟期有关优势杂草如稗草、异型莎草(Cyperus difformis L.)、starfruit、慈姑和泽泻(Aisma plantago-aquatica L.)种子留存的报道非常有限。据了解，稗草、异型莎草和starfruit种子是在Ricegrowers Mill实验室加工的粮食样品中发现的。初步田间研究发现，在水稻收获时，10%～90%的泽泻种子留存于距地面29 cm以上位置。在水稻收割前，常于水稻作物上方发现稗草和异型莎草的完整种子穗，但种子留存比例不明。

8 HWSC混合耕作区

虽然过去30年来，澳大利亚和其他地区单一种植农场的频次有所增加，但混合耕作制度(即综合种植和畜牧业生产)仍然是澳大利亚旱地农业区的主要生产制度。因此，尽管HWSC系统主要针对农作物杂草，但需要考虑这些系统对畜牧业生产的发展机遇和影响。特别是谷糠物质，它是一个宝贵的畜牧饲料来源，也是谷糠车在加拿大发展的根本原因。这种物质通常包括一些小型瘪谷以及杂草种子，蛋白质含量为10%～15%。集中于谷糠lining上的谷糠材料可以直接饲喂牲畜，而使用谷糠车产生的谷糠堆可用于饲喂牲畜或收集起来用于批量养殖。

除了是淡季畜牧饲料的一个宝贵来源，直接饲喂堆积的谷糠或利用该物质批量养殖减少了牲畜在田间的活动，可最大程度地保留田间植物残茬。最近的研究表明，在有谷糠堆的田间放牧的绵羊比没有谷糠堆的重2～4 kg。放牧不仅减少了谷糠数量，也使剩余物质散开，无需要焚烧即可使播种机轻松碾过它们。

虽然谷糠中留存的某些种子在被牲畜排泄后仍能存活，但一些研究表明，仅有小部分杂草种子(＜10%)在通过牛、羊肠道后仍能存活。即使绵羊的食物中含有非常大比例(20%，约79 000粒/d)的黑麦草种子，也只有不到4%的黑麦草种子能在被绵羊排泄后萌发。

在HWSC系统中，杂草种子和粮食在收获期的任何损失或是被从田间移走(直接打捆)，或是被销毁(iHSD)，这严重影响了植物残茬对放牧牲畜的营养潜力。但是，农民如果使用夏季饲料块来保护地被植物或推迟在新发芽的牧场放牧，那么直接打捆系统将为他们的牲畜提供现成的粗饲料和一些营养来源。

HWSC系统中收获残留物被置于地面排成行，牲畜可能会降低HWSC系统的效果。在谷糠lining或谷糠tramlining系统中，牲畜的活动和放牧破坏这些行使覆盖物的效果降低，从而提高了杂草出苗率。同样，牲畜的放牧和在田间的活动也会破坏在作物收获期间为窄列焚烧而放置的干草列。干草列中出现的缺口妨碍了焚烧操作，造成对杂草种子的控制效果降低。

9 HWSC的长期效果

将HWSC纳入杂草治理项目可能减少杂草种群数量并将其维持在极低密度。在西澳大利亚小麦产区北部地区连续轮作的25处农田中，监测了HWSC对一年生黑麦草种群的长期效果(图1)。每3年在12处试验田(+HWSC处理)应用1次HWSC，其余13处试验田(没有HWSC)不变(每10年1次)。已对17年来每年春季作物中的一年生黑麦草种群密度进行了记录。在所有农田中，一年生黑麦草已由2001年研究开始时的极高种群密度(＞50株/m2)减少到2008年的中等水平(1～10株/m2)。从2008年起，增加HWSC处理的一年生黑麦草种群密度一直低于1.0株/m2，而无HWSC处理的平均密度一直是5～10株/m2。按照小麦作物成熟期时的一年生黑麦草种群每株约有200粒种子估计，由于HWSC处理的常规应用，种子库的投入大幅减少。从2008年起，估计无HWSC处理的种子库输入为1 000～2 000种子/m2，而同期有HWSC处理的种子库输入低于100粒种子/m2(图2)。这些结果清楚地表明，HWSC纳入杂草治理项目有助于将杂草种群数量降到极低水平。

10 HWSC的可持续利用

在全球种植系统中使用HWSC策略进行有效的杂草治理，特别是在延缓除草剂抗性方面具有巨大的潜力。HWSC策略可有效地靶向杂草种子库，为杂草的多样化治理提供有价值的工具。但必须指出的是，过度依赖HWSC进行杂草治理最终可导致这一宝贵工具的损失。正如对任何一种选择性控制技术预期的一样，如果没有足够的治理多样化，杂草种群很可能会迅速适应HWSC系统。预期的杂草主要变化响应有种子提前成熟，种子留存率降低，杂草在低于收获高度位置处结籽等。因此，HWSC策略必须被作为综合杂草治理项目的一个组成部分，以保持该技术和其他治理技术的效用。

图1 单一除草剂处理或除草剂结合HWSC杂草治理项目对一年生黑麦草种群密度的长期效果

图2 一年生黑麦草种群种子库输入预测

11 结 语

HWSC系统在减缓除草剂抗性和降低杂草干扰方面对澳大利亚种植系统的影响清楚地表明需要对这一措施在全球种植系统中的应用加以考虑。目前已有来自其他种植区的证据，如在北美大豆生产区收获期间将长芒苋和糙果苋等主要杂草的种子作为防除靶标，可大大降低种子库的水平。在大豆作物成熟时所观察到这些杂草的极高种子留存率清晰地凸显了HWSC的潜力。在杂草种子留存率较低的其他地区较难实现，如英国的大穗看麦娘，需要采用农业方法(如早播、作物竞争)使杂草与作物成熟期和较高种子留存量期有重叠。随着越来越多的证据表明将HWSC纳入杂草治理项目的优势，今后的研发工作将侧重于在全球种植系统中为HWSC创造更多的机会。