高粱除草剂方案对高粱-辣椒轮作系统中阔叶杂草防控及经济效益的影响研究

《Weed Technology》：Impacts of Sorghum Herbicide Programs Across Sorghum and Chile Pepper Growing Seasons

本研究针对辣椒生产中长期面临的阔叶杂草防控难题，创新性地评估了在高粱轮作季施用非残留性除草剂对后续辣椒田杂草密度及人工除草成本的调控效果。研究通过对比单次与双次除草剂施用方案，发现双次施用虽能最大程度抑制辣椒季阔叶杂草（减少63%），但单次施用方案因成本更低且净经济效益更高（6,550 vs. 5,894 USD·ha-1），更具推广价值。该成果为半干旱区辣椒-高粱轮作体系提供了兼顾生态与经济效益的杂草治理策略。

　　

在美国西南部新墨西哥州的广袤农田中，辣椒（Capsicum annuum L.）不仅是重要的经济作物，更是当地农业文化的象征。然而，辣椒田间的阔叶杂草如同顽固的“绿色强盗”，严重威胁着作物的生长与农民的收益。尤其是一种名为Wright groundcherry（Physalis acutifolia）的杂草，因其与辣椒亲缘关系相近，化学防控难度极大。传统的依赖人工锄草的方式，虽能精准清除杂草，却需投入大量劳力，成本高昂且效率低下。更棘手的是，现有除草剂选择有限，许多残留性药剂因可能伤害辣椒幼苗而无法在轮作体系中应用。

为了破解这一难题，新墨西哥州立大学的研究团队将目光投向了高粱（Sorghum bicolor）。这种耐旱的禾本科作物不仅能适应半干旱气候，其生长周期还可为杂草萌发创造“陷阱”——通过调整行距延缓冠层封闭，诱使杂草种子发芽，再以非残留除草剂精准扑杀。但关键在于：如何设计高粱季的除草方案，才能以最小成本实现后续辣椒田杂草的最大化抑制？

为此，研究团队在2022至2024年间开展田间试验，对比了四种处理：高粱不除草对照、4叶期单次施用2,4-D+溴苯腈（bromoxynil）+氟氯吡啶乙酸（fluroxypyr）预混剂、4叶期预混剂+6叶期溴苯腈双次施用、以及人工除草无杂草对照。结果显示，除草剂处理均显著降低高粱季阔叶杂草覆盖度（<10%），而双次施用方案使辣椒季阔叶杂草密度较单次施用进一步降低63%。然而经济分析发现，单次施用因成本更低且总产值更高，净收益比双次施用高出11%。

关键研究方法

研究采用随机区组设计，在高粱季通过背负式喷雾器施用除草剂，利用点截法评估杂草覆盖度，并于辣椒季定期监测杂草密度与人工锄草时间。通过负二项分布模型分析杂草数据，结合区域作物预算进行部分经济效益核算。

Sorghum Season结果

高粱收获时，未除草对照区阔叶杂草覆盖度显著高于各处理区（P < 0.05），而除草剂处理与人工除草处理间无显著差异。值得注意的是，双次除草虽有效控草，但可能因溴苯腈的药害导致高粱生物量比人工除草区降低34.7%，暗示除草剂对作物的潜在胁迫。

Chile pepper Season结果

辣椒季累计阔叶杂草密度以未除草对照最高（643.5株·m^-2），双次施用方案最低（162.75株·m^-2）。尽管双次施用较单次施用减少杂草63%，但两者对应的辣椒季人工锄草时间无显著差异，且辣椒产量在各处理间均持平。这表明除草方案主要影响杂草管理成本，而非直接决定作物产出。

Net Economic Benefits for Sorghum Herbicide Programs结果

部分预算分析揭示，单次施用方案的净经济效益（6,550.3 USD·ha^-1）显著高于双次施用（5,893.9 USD·ha^-1）。尽管双次施用降低了辣椒季除草成本，但其额外增加的药剂与机械作业成本抵消了收益优势。

结论与意义

本研究首次量化了高粱-辣椒轮作中非残留除草剂方案的跨季效益。双次施用虽能最大化抑制杂草种子库，但单次施用以更低的投入实现了可观的经济回报，为劳动力紧缺地区提供了实用选项。研究结果强调了将农艺措施与成本效益分析结合的重要性，为可持续杂草治理策略的制定提供了科学依据。尤其在新墨西哥这类风力侵蚀风险高的地区，替代休耕期假苗床的轮作模式，既保障农田覆盖，又提升生产韧性。未来研究可进一步探索抗除草剂高粱品种与土壤肥力协同调控的潜力。