德国西波美拉尼亚典型农场三种杂草管理技术比较研究：经济分析与土壤压实风险模型的综合评估

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《Precision Agriculture》：A comparative study of three weed management technologies on a typical farm in Western Pomerania, Germany: integrating economic analysis and soil compaction risk modeling

【字体：大中小】 时间：2025年11月04日 来源：Precision Agriculture 6.6

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　　本研究针对欧盟农药减量政策下精准杂草管理(SSWM)技术的农场竞争力问题，在德国西波美拉尼亚典型农场开展综合评估。研究人员通过典型农场模型结合土壤压实风险模型(SaSCiA)，对比分析了锄草+带状喷雾、无人机测绘定点喷雾和实时定点喷雾三种SSWM技术的经济可行性。结果表明：特定作物中SSWM技术表现优于传统喷雾，但农场层面因机械成本增加导致竞争力不足；同时发现锄草作业在边缘季节存在显著土壤压实风险。该研究为农场级SSWM技术评估提供了方法论创新，对推动精准农业实践具有重要参考价值。

在欧盟"从农场到餐桌"战略推动农药使用量减半的背景下，精准杂草管理(SSWM)技术被视为实现可持续农业的关键路径。然而，这些技术在实际农场应用中的经济竞争力一直迷雾重重——它们真的能为农民带来实惠吗？德国西波美拉尼亚广袤的农田上，大型农场主们面临着两难抉择：既要满足政策要求减少农药使用，又要确保农场经营的经济可行性。以往的研究多聚焦于单一作物或技术本身，缺乏从整个农场系统角度出发的综合评估，更少关注技术推广可能带来的土壤压实等隐性风险。

正是在这样的背景下，Jannik Aaron Dresemann领衔的研究团队在《Precision Agriculture》上发表了创新性研究成果。研究人员选择德国东北部典型农业区——西波美拉尼亚的一个1100公顷典型农场作为研究对象，这里以大规模型农场和以冬油菜(WOSR)、冬小麦为主的轮作体系著称。研究团队设计了一套综合评估框架，将典型农场方法、详细植保数据与土壤压实风险评估有机融合，对三种接近商业化的SSWM技术（锄草+带状喷雾、基于无人机测绘的定点喷雾、实时定点喷雾）进行了全方位审视。

研究采用了多项关键技术方法：通过agri benchmark典型农场方法构建区域生产系统模型；利用SaSCiA模型进行为期九年（2015-2023）的土壤压实风险日度评估，重点分析车轮载荷承载能力(WLCC)和表层土壤田间持水量；结合区域植保专家意见建立参考杂草防治方案；采用事前情景计算和盈亏平衡评估分析经济可行性。

经济竞争力分析结果

在作物层面，SSWM技术展现出差异化表现。冬油菜(WOSR)中，锄草+带状喷雾技术使杂草管理成本达到213€ ha^-1，较传统广播喷雾增加10%，主要原因是12行锄草机作业效率低（2.7 ha h^-1）。基于无人机测绘的定点喷雾成本略高5%，而实时定点喷雾因机械成本激增导致成本上升31%。蚕豆作物中，锄草+带状喷雾表现出成本优势（降低2%），而青贮玉米中无人机测绘定点喷雾以46%的农药减量优势成为最具竞争力技术。

农场层面效应评估

当扩展到整个农场系统评估时，技术竞争力格局发生显著变化。基于无人机测绘的定点喷雾（136€ ha^-1）接近盈亏平衡，而实时定点喷雾成本增加24%，锄草+带状喷雾成本增加10%。研究显示，行作物在轮作中占比有限（约40%）严重制约了SSWM技术的规模效益。盈亏平衡分析进一步表明，实时定点喷雾需要实现30%的农药成本节约才能具备竞争力，是目前假设节约率（8%）的近四倍。

土壤压实风险与可作业性分析

土壤压实风险评估揭示了技术推广的潜在障碍。通过SaSCiA模型对九年气象数据的分析显示，喷雾作业在2-4月期间车轮载荷频繁超过土壤承载极限，而锄草作业在2月中旬至4月初同样面临压实风险。更为严峻的是，田间可作业性分析表明，10月中旬至4月中旬土壤湿度持续超过机械锄草的适宜阈值（85-90%田间持水量），这直接制约了冬油菜关键生长期的机械除草效果。

研究结论与讨论

这项研究突破了传统技术评估的局限，首次将农场级经济分析与土壤生态风险纳入统一框架，为SSWM技术的实际应用提供了更全面的决策支持。研究发现，单一作物层面的技术优势在农场系统评估中可能被稀释甚至逆转，这强调了农业技术推广必须考虑农场整体结构和区域特性。

研究结果对政策制定和技术研发具有重要启示：一方面，农药价格政策（如税收调节）可能显著改变SSWM技术的经济竞争力；另一方面，技术改进应重点关注机械成本降低和作业效率提升。特别是实时定点喷雾技术，需要大幅降低投资成本或提升农药节约潜力才能实现商业化应用。

该研究的创新之处在于建立了可跨区域比较的标准评估方法，为不同农业生态区的技术适应性研究提供了模板。未来研究可进一步聚焦于杂草压力动态评估、农药节约潜力精细化测算以及机械除草农艺可行性优化等方向，推动精准杂草管理技术从"可能"走向"可行"，最终实现农业生产的经济效益与生态环境效益的双赢。

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