棉花收获期杂草种子管理策略研究：落粒性苋属杂草的命运与冲击式粉碎机防控效果评估

《Weed Technology》：Interventions for Weed Seed Management in Cotton Around the Harvest Time

本研究针对棉花收获期杂草种子管理难题，通过评估采棉机与剥棉机对落粒性苋属杂草种子的捕获效率，并验证冲击式粉碎机对棉田残留物中多种杂草种子的灭活效果。结果表明剥棉机可捕获52%杂草种子，冲击式粉碎机对棉渣和轧花渣的种子灭活率达98%以上，为棉花生产中杂草种子库管理提供了新技术路径。

　　

在广袤的棉田中，一种看似不起眼的植物——落粒性苋属杂草（主要包括长芒苋和水苋菜），正悄然成为棉农们的噩梦。这些杂草不仅生长迅速、繁殖力惊人，更令人头疼的是它们对除草剂产生了抗性。当棉花进入收获季节，这些"漏网之鱼"的杂草已经成熟，数以百万计的种子即将落入田间，为来年的杂草爆发埋下隐患。

传统的杂草防控方法在收获季节显得力不从心，而适用于谷物收割的收获期杂草防控技术（HWSC）又难以直接应用于棉花生产。这主要是因为棉花采收机械的特殊性——采棉机使用带刺纺锤采摘棉铃，而剥棉机则通过刷子和刮板去除整株棉株的棉铃、叶片等部分。这两种采收方式与谷物联合收割机从基部切割植株的工作机理截然不同，导致杂草种子的去向成为一个未知数。

为了解开这个谜团，来自德州农工大学和弗吉尼亚理工大学的研究团队开展了一项创新性研究，成果发表在《Weed Technology》期刊。研究人员通过田间试验和机械验证相结合的方法，系统追踪了落粒性苋属杂草种子在棉花采收过程中的命运，并评估了冲击式粉碎机处理不同棉田残留物的可行性。

研究团队在德州四个试验点开展了为期两年的田间试验，分别使用采棉机和剥棉机进行采收作业。他们在选定的苋属杂草植株周围铺设收集垫，精确量化采收过程中散落地面、残留在植株上、随籽棉进入轧花厂以及被剥棉机田间清理器分离的杂草种子比例。同时，研究人员使用集成式哈林顿种子毁灭器（iHSD）冲击式粉碎机，测试其对七种常见杂草种子的灭活效果，并记录了不同棉渣类型的含水量和粉碎机功率需求等关键参数。

种子命运追踪结果

剥棉机表现出显著的杂草种子捕获能力，52.14%的苋属杂草种子随籽棉被移出田间，为HWSC实施提供了重要机会。种子散落地面、残留在植株上和进入田间清理器的比例分别为19.42%、15.1%和14.66%。这种多途径的种子分布特征提示，可以通过改进采收后处理、田间清理器优化等综合措施实现杂草种子库的有效管控。

相比之下，采棉机的种子捕获率仅为6.14%，绝大多数（85.97%）种子仍残留在植株上。这一发现表明，针对采棉机作业的棉田，应将防控重点放在采收后的植株处理环节，如通过粉碎还田等方式消灭残留杂草种子。

冲击式粉碎机性能评估

三种棉渣的含水量分析显示，茎秆残渣含水量高达29%，而棉渣和轧花渣分别为9%和6.5%。高含水量的茎秆残渣导致粉碎机堵塞，无法正常运转，而低含水量的棉渣和轧花渣则表现出良好的处理适应性。

功率测试结果表明，冲击式粉碎机处理棉渣和轧花渣的峰值功率需求分别为60kW和50kW，平均负载分别为0.085kWh和0.08kWh，与谷物系统相当，显示出良好的能耗效率。

最令人鼓舞的是种子灭活效果：冲击式粉碎机对棉渣和轧花渣中七种杂草种子的灭活率均超过98%，包括长芒苋、稗草、马唐等常见棉田杂草。这一结果与在谷物系统中观察到的效果相当，证明了该技术在棉花生产中的适用性。

这项研究首次系统揭示了棉花收获过程中杂草种子的去向规律，并验证了冲击式粉碎机在棉田杂草种子防控中的应用潜力。研究结果为实现棉花生产全过程的整合杂草管理（IWM）提供了重要技术支撑，特别是为剥棉机作业系统和轧花厂处理环节的杂草种子管理开辟了新途径。

对于采棉机作业的棉田，研究强调了采收后植株处理的重要性。德克萨斯州要求棉田采收后进行茎秆粉碎以防治棉铃象甲等害虫，这一措施可同步用于杂草种子防控，实现"一箭双雕"的效果。

然而，技术推广仍面临挑战。茎秆残渣的高含水量问题需要通过对茎秆粉碎工艺改进或利用自然霜冻促进干燥等方式解决。冲击式粉碎机与剥棉机的集成也需要进一步研究，包括功率匹配、物料流动速率优化等工程问题。

该研究的创新之处在于将HWSC理念成功拓展到棉花这一重要经济作物，为缓解除草剂抗性蔓延、实现农业可持续发展提供了新思路。随着相关技术的不断完善和推广，棉花生产者将有望更有效地管理杂草种子库，降低对化学除草剂的依赖，最终实现经济效益与生态效益的双赢。