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将杂草生物多样性效益整合至经济阈值模型：基于德国冬小麦田的生态经济学创新研究
【字体： 大 中 小 】 时间：2025年05月25日 来源：Journal of Crop Health
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本研究针对传统杂草治理中忽视生态效益的痛点，创新性地将杂草生物多样性效益（包括支持天敌/传粉者等使用价值和非使用价值）整合至经济阈值（WET）模型。通过德国冬小麦田案例，运用CeBrUs工具量化杂草竞争效应，首次证明考虑存在价值（EVsum）可使WET提升30%-78%，为农业生态化管理提供量化决策框架。
在现代化农业实践中，杂草一直被视为作物的死敌。德国统计数据显示，化学除草剂的过度使用已导致中欧地区可耕地杂草物种数量锐减，359种常见杂草中许多正面临生存危机。这种"除草至上"的理念背后，隐藏着一个被长期忽视的生态悖论：这些不受欢迎的植物实际上是农田生态系统的基石，为传粉昆虫提供蜜源，为害虫天敌提供栖息地，甚至通过种子滋养鸟类和小型哺乳动物。传统经济阈值模型（WET）仅计算杂草造成的产量损失与防治成本，却对这类生态服务价值视而不见。
来自德国罗斯托克大学的研究团队在《Journal of Crop Health》发表创新研究，首次将杂草生物多样性效益量化为经济参数。通过构建包含存在价值（EV）的新型阈值模型，分析三种杂草侵染情景（常见物种-贫乏/丰富组合与严重危害物种-丰富组合），发现整合生态价值可使WET提升35-48株/m2，较传统阈值最高增加78%。特别值得注意的是，当田间存在10种常见杂草时，其累计生态价值（约100�/ha）甚至可能使除草措施失去经济合理性。这项研究为欧盟"农场到餐桌"战略中的农药减量目标提供了科学工具，标志着杂草管理从单纯生产导向转向生态-经济协同优化的新范式。
研究采用德国植物保护局开发的CeBrUs决策系统，该系统通过物种特异性产量损失参数（YLP）和非线性竞争函数计算杂草密度与产量损失关系。针对存在价值的量化，创新性采用对数逻辑函数模拟密度依赖性价值衰减，设定单种杂草最大存在价值为10�/ha。案例数据基于德国冬小麦标准生产参数：潜在产量7.54t/ha，市场价格296.30�/t，除草成本73.79�/ha。
【背景与方法】研究首先系统梳理了杂草的双重角色：一方面通过资源竞争导致小麦平均5.7%的产量损失，另一方面提供四大生态服务：（1）支持天敌种群（如通过Myosotis arvensis降低蚜虫传播病毒风险）；（2）维持传粉网络（即便花色暗淡的杂草也能补充油料作物的授粉）；（3）滋养植食性动物食物链；（4）种子供给granivores（种子捕食者）。这些使用价值与存在价值共同构成杂草生物多样性效益的理论框架。
【模型构建】传统WET模型（WET=C/VU）被扩展为WET=[C+f(B)]/VU，其中f(B)代表杂草生物多样性效益函数。针对存在价值，建立EVsum=∑Evi的累加模型，单个物种价值采用Evi=d+[-d/(1+exp(0.3x(log(densityi)-9)))]函数，确保首株杂草价值最高且随密度增加边际效益递减。
【案例验证】在35.5株/m2的相同密度下，三种情景呈现显著差异：（1）4种常见杂草组合使WET从27株升至35株；（2）10种常见杂草组合阈值增幅达78%，且总EVsum(1.86%)超过3.3%的基准阈值；（3）10种高危害杂草因YLPs较高，阈值增幅仍达68%。这表明物种丰富度对阈值调整具有乘数效应。
研究结论颠覆了传统杂草管理认知：当考虑生态价值时，部分杂草侵染反而可能提升农田系统净效益。该模型特别适用于欧盟生态重点区（EFA）的政策评估，为农民提供兼顾生产与生态的决策工具。讨论部分指出，未来研究需完善不同控制方法（如机械除草）的K值（防治效果系数），并开发多语言版决策支持系统。正如作者Johanna Bensch强调的："这不是要放纵杂草生长，而是用经济学语言重新定义'有害'的生态边界。"这项研究为农业可持续发展提供了可量化的解决方案，其方法论框架可扩展至其他作物系统和区域政策评估。
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