根系切割机：低土壤侵蚀和养分淋失风险的多年生杂草防控新策略

《Agronomy for Sustainable Development》：Root cutters: perennial weed control with a low risk of soil erosion and nutrient leaching

本刊推荐：为解决农药和耕作过度使用导致的生态环境问题，研究人员开展了一项关于根系切割机防控多年生杂草的综合性研究。通过三年田间试验证实，水平根系切割机（HRC）对田蓟（Cirsium arvense）、匍匐冰草（Elymus repens）和苣荬菜（Sonchus arvensis）的防控效果与旋转锄等集约耕作方式相当，且使土壤流失量降低60%、磷淋失量减少52%。该研究为有机农业和保护性农业提供了兼具高效控草与环境保护的农艺解决方案。

　　

在可持续农业发展的道路上，多年生杂草犹如顽固的路障，长期制约着农药减量和免耕技术的推广。匍匐冰草（Elymus repens）、田蓟（Cirsium arvense）和苣荬菜（Sonchus arvensis）等凭借其发达的地下贮藏器官，既能抵抗常规除草剂，又能在土壤扰动后快速再生。传统解决方案陷入两难境地：有机农业依赖频繁耕作但加剧土壤退化，保护性农业则过度使用草甘膦导致抗性风险攀升。这种“治草伤土”的困境，激发了挪威与瑞典科研团队对创新农机具的探索。

在《Agronomy for Sustainable Development》最新发表的研究中，由Bjorn Ringselle领衔的国际团队首次系统评估了两种根系切割机在犁耕系统中的综合效能。通过2016-2019年在挪威阿斯和瑞典乌普萨拉的三项平行试验，研究人员采用随机区组设计，对比了水平根系切割机（HRC）、垂直根系切割机（VRC）与圆盘耙、旋转锄等传统工具的控草效果。试验同时监测了土壤流失量和氮磷淋失情况，采用线性混合模型进行统计分析，并利用Tukey-Kramer法进行多重比较。

关键技术方法包括：使用HRC（最大作业深度30cm）和VRC（深度12cm）进行根系片段化处理；通过径流收集系统测定土壤、磷（P）、磷酸盐（PO₄-P）和氮（N）的流失量；采用0.25-1m²样方统计杂草生物量和植株数；运用SAS 9.4的proc glimmix程序进行数据建模。

HRC控草效果与传统耕作相当

在挪威试验点，HRC（7cm和15cm深度）使谷物产量提升26-28%，总多年生杂草生物量降低46-51%，效果与圆盘耙处理（增产30%，杂草生物量减51%）无显著差异。旋转锄虽表现最佳（增产40%，杂草生物量减67%），但能耗和土壤扰动更大。值得注意的是，HRC对苣荬菜的控效呈现物种特异性：7cm深度处理使其生物量减少52%，而对匍匐冰草的最佳抑制效果出现在15cm深度处理（生物量减80%）。

VRC增强集成防控策略

VRC与HRC或圆盘耙的联合使用展现出协同效应。HRC+VRC处理使总杂草生物量减少66%，谷物增产33%，效果接近旋转锄。对比分析显示，含VRC的处理比无VRC处理多减少21%杂草生物量，其中对匍匐冰草生物量的抑制效果提升40%。这种“浅层切割+深层片段化”的组合策略，为降低耕作强度提供了新思路。

作业深度未显著影响控效

与传统假设相反，HRC的7cm与15cm作业深度对三种主要杂草的防控效果无显著差异。研究人员认为，在犁耕系统中杂草根系已随耕作层重新分布，导致浅层处理仍能有效片段化深层根系。这一发现简化了农机操作参数设置，提升了技术适用性。

HRC显著降低环境风险

在13%坡度的试验地上，HRC处理区的土壤流失量（183kg ha^-1）较圆盘耙处理（449kg ha^-1）降低60%，磷淋失量也呈现减少趋势（p=0.06）。更重要的是，HRC的各项环境指标与未耕作对照无显著差异，证实其“控草不扰土”的技术优势。

这项研究首次在犁耕系统内验证了根系切割机的双赢价值：HRC在维持与传统耕作相当控草效果的同时，将土壤侵蚀风险降至未耕作水平；VRC则作为增效模块提升集成策略的可靠性。研究者特别指出，该技术对沼泽斯塔基（Stachys palustris）等耐耕作杂草的局限性，提示未来需开发物种特异性方案。随着凯斯纽荷兰集团（Kverneland Group）原型机的商业化推进，这种“手术刀式”的杂草防控工具有望在有机农业和保护性农业中发挥关键作用，为减少农业碳足迹提供工程学解决方案。