文化实践与减量除草剂通过杂草防控实现节水：交互效应与农艺权衡

《Plants》：Interaction of Some Cultural Practices and Reduced Herbicide Rates Used for Water Conservation Through Weed Control

　　

在农业植物生产力与作物产量不断提升的背景下，杂草导致的水分损失构成显著制约因素。因此，本综述旨在考察杂草诱导的水分损失，并评估多种文化实践（覆盖、绿肥、覆盖作物、作物轮作与间作）与减量除草剂（herbicide）用量相结合，通过有效杂草管理实现可持续土壤水分保持的潜力。已发表文献表明，地表覆盖物（塑料与有机层）及覆盖作物残茬在同时抑制杂草与直接减少蒸发方面具有最强的实证支持。杂草控制持续时间在很大程度上取决于生物量组成，与快速降解的低木质素组织相比，高木质素生物量可延长物理抑制的有效窗口期。将这些文化实践与低投入除草剂方案整合，使苗前（PRE）与苗后（POST）除草剂用量减少30%至50%在田间条件下具有高度现实性，且不损害作物产量。最后，本综述亦探讨了关键的农艺权衡，如残茬对除草剂的物理截留，并展望了将这些综合文化策略与先进精准杂草管理技术相结合的未来方向，以保障长期农业生态系统韧性与土壤水分保持。

引言部分指出，水分管理是农业面临的最大挑战之一，在干旱与半干旱环境中尤为突出。杂草与作物直接竞争水分，限制作物可用水量并加剧作物水分胁迫；在水分短缺年份，仅因水分竞争杂草即可使作物减产50%以上。文章列举了藜（Chenopodium album L.）、地肤（Kochia scoparia L.）和俄罗斯刺沙蓬（Salsola tragus L.）等对水分亏缺耐受性较强的杂草，并指出部分杂草根系发育速度快于竞争作物，可优先获取深层土壤水分。节水被定义为最大限度减少水分损失或浪费、保护水资源并高效用水，而有效杂草控制是节水途径之一。文章逐一概述了覆盖的主要目标是节水与除草，覆盖可减少径流、增加入渗、遮阴抑草并阻隔水汽损失；绿肥覆盖地表、改变地表温度与湿度并可产生化感作用（allelopathy）；覆盖作物与作物残茬可保护地表、保持土壤水分、抑制杂草并为土壤生物提供栖息与食物；作物轮作对土壤肥力、水分保持及降低杂草竞争具有作用；混作（多作、间作）系统通过多样化生长需求与不同根、叶、种子发育期提供产量缓冲能力，并在水光竞争中抑制杂草；除草剂可阻止部分杂草种子萌发，从而减少此类杂草的耗水。据此，本综述聚焦杂草所致水分损失的削减，并展示若干文化实践与减量除草剂交互作用通过杂草控制实现节水的潜力。

材料与方法部分说明，本综述基于2024年12月开展并于2026年9月更新的结构化文献检索，使用Google Scholar、Scopus与Web of Science等主要科学数据库，以特定关键词与布尔运算符连接综述主题：杂草竞争与水分动态方面采用（“water loss” OR “moisture competition”）AND（“weed control”）AND“water conservation”；文化实践方面采用（“mulching” OR “green manure” OR “cover crops” OR “crop rotation” OR “intercropping”）AND“reduced herbicide rates”AND“weed suppression”。纳入标准为：（i）经同行评议的原创研究与综述论文；（ii）聚焦文化实践、减量除草剂与土壤水分保持相结合的研究；（iii）1975至2026年间以英文发表的论文。排除标准为：（i）未经同行评议的会议摘要、技术报告与灰色文献；（ii）仅测试全量除草剂而未整合任何文化方法的研究。文献筛选遵循逐步流程：初始数据库检索共识别540篇文献，导入Zotero文献管理软件（7.0版，Corporation for Digital Scholarship）后去除85条重复记录，剩余455篇独特文献依据标题与摘要筛选，排除215篇与土壤水分或减量处理无直接关系的论文，最终对剩余241篇文献全文仔细审阅，选定191篇纳入本综述的定性整合。

生物物理机制部分强调，优势杂草卓越的生理与形态可塑性是作物—杂草水分竞争的决定性因素。与作物不同，主要农田杂草具有灵活的蒸腾机制，即使在严重水分胁迫下仍能维持较高生物量生产。文章指出，为恰当评估文化实践与减量除草剂如何改变这种竞争并保持水分，需明确各项水分指标的农业与生态学含义：杂草耗水量指杂草用于生物量生产而直接利用的土壤水分，对作物形成即时亏缺；通过抑制杂草实现土壤水分保持，即通过减少裸土蒸发（尤其在地表覆盖物或覆盖作物残茬存在时）将更多水分保留在土壤剖面中；这直接提高作物可用水量，使主作物在关键生育期更易获取土壤水分；更高的土壤水分保持可带来显著灌溉节水，降低田间总施水量与频次；在植株水平上，降低杂草压力可优化作物蒸散（ET）并改善水分利用效率（WUE）；这些相互作用最终决定单位用水量的产量。相关实践通过若干相互关联的途径发挥作用：光截获与物理出苗屏障，活体覆盖与死亡覆盖物阻挡阳光到达地表，限制杂草种子萌发所需的光穿透，并作为物理屏障延迟或阻止幼苗出土；土壤温度与蒸发调控，覆盖调节土壤温度波动，夏季降低温度并保持稳定，该物理屏障大幅减少水汽形式的水分损失与裸土直接蒸发；改善入渗与改变土壤结构，翻压绿肥与有机残茬改善土壤结构、减少压实并增加土壤有机质，从而提高雨水滞留、加速入渗并防止地表径流；水分竞争与化感作用，抑制杂草可消除对水分的直接竞争，使可用土壤水分严格转向作物，此外许多覆盖作物与绿肥通过根系或分解释放天然化学物质（化感作用），在无化学投入情况下安全阻碍杂草萌发。理解这些机制可解释最大化作物可用水量如何改善水分利用效率并提高单位用水量的最终产量。

覆盖与杂草控制部分分为除草效果与土壤水分保持两方面。除草效果方面，杂草与作物竞争养分、空气与水分，而城市化与全球气候变化可能持续导致部分地区可用水量受限；覆盖可同时应对这两个问题，因为在地表施用覆盖物可减少甚至消除杂草并降低灌溉频次。覆盖通过限制光进入土壤、抑制萌发从而抑制杂草生长来控制杂草。多项研究记录了秸秆覆盖可有效减少杂草出苗与生长、保持土壤水分、减少侵蚀并提高土壤生物活性。Jodaugien?等发现秸秆在初夏对杂草萌发的限制最强，达3.5至14.1倍；Mohtisham等报道秸秆覆盖使萌发杂草数量较无覆盖对照减半；Sinkevi?ien?等发现秸秆覆盖小区杂草密度较无覆盖小区低2.8至6.4倍，并认为在所用几种有机覆盖物中秸秆除草效果最佳；Din等在玉米栽培中以小麦秸秆覆盖使杂草质量平均下降27.1%；小麦秸秆与油菜秸秆覆盖分别使杂草密度下降84%与79%、杂草生物量下降16%与18%；Fisk等发现植物覆盖使一年生杂草数量减少41%至78%、杂草生物量减少26%至80%；Barberi与Mazzoncini表明黑麦使杂草生物量减少54%至99%，且覆盖作物生物量较高的年份抑制效果通常更强；Dhima等报道在甜菜作物中施用大麦、小黑麦与黑麦秸秆覆盖使稗（Echinochloa crus-galli (L.) Beauv.）萌发减少69%；在沙漠辣椒生产中，豇豆覆盖在两年中分别使杂草种群较对照减少80%与90%，同期杂草干重分别减少67%与90%；Shen与Zheng研究了生物基液体覆盖对抑草与保水的效果，结论为所有液体覆盖处理杂草数量较对照至少减少61%，1.25与2.0 kg/m²用量比低用量（0.5 kg/m²）除草更有效，而不同粘结剂负载类型（AMP753含3.5%粘结剂或AMP153含7%粘结剂）之间无差异。此外，覆盖与苗前除草剂（即覆盖膜下施用）的益处已有充分文献记载，尤其在防治某些难治杂草方面。例如莎草属（Cyperus）是许多州蔬菜生产中最难治理的杂草之一，因其易穿透塑料覆盖膜，整合于低密度聚乙烯（LDPE）覆盖—熏蒸系统（厚度通常为25至32 μm）中的除草剂必须能控制这些物种。氟磺胺草醚（halosulfuron）、磺酰草吡唑（sulfentrazone）与异丙甲草胺（metolachlor）对辣椒与番茄中的莎草属均具活性。Johnson与Mullinix报道，塑料覆盖膜下苗前施用氟磺胺草醚36 g ai/ha对铁荸荠（Cyperus esculentus L.）防效达88%；据Adcock等，苗前施用氟磺胺草醚使铁荸荠干重减少90%所需浓度（GR₉₀）为19.2 g ai/ha。Johnson与Mullinix在聚乙烯覆盖苗床上评价西瓜与甜瓜除草方案，包括威百亩（metham sodium）土壤熏蒸及苗前单用乙丁氟灵（ethalfluralin，0.8 kg ai/ha）或乙丁氟灵加氟磺胺草醚（分别为0.8 kg ai/ha与37 g ai/ha），结果表明威百亩熏蒸后苗前施用乙丁氟灵加氟磺胺草醚对铁荸荠防效至少89%。Santos等报道，异丙甲草胺播前混土（PPI）施用，随后注射施用1,3-二氯丙烯加氯化苦，再苗后（POST）施用三氟啶磺隆，对莎草属防效>90%。与此一致，Gilreath与Santos研究塑料覆盖番茄中铁荸荠防效，报道高用量异丙甲草胺较高1,3-二氯丙烯（83%）或氯化苦（17%）防效提高。土壤水分保持方面，除物理抑草外，地表覆盖作为关键屏障直接保护土壤剖面；秸秆与有机覆盖遮蔽地表免受太阳辐射，显著减少蒸发损失、增加水分入渗并减少地表径流；通过最小化裸土蒸发与杂草耗水，覆盖在关键干旱期维持较高作物可用水量，降低灌溉频次，这种水分保持直接改善作物水分利用效率；因此，在覆盖层下结合减量除草剂可确保所保持的土壤水分专用于优化作物蒸散，从而提高单位用水量的最终产量。

绿肥与杂草控制部分同样分为除草效果与土壤水分保持。除草效果方面，绿肥在不同农业系统中用于通过化感作用、限制生长空间及对水、光、氧与养分的竞争协助消除杂草并抑制再侵染。绿肥通常生长缓慢，但一旦建成，某些绿肥兼具窒息作物之效，有效竞争并剥夺杂草的阳光、水分与养分等必需资源。Severino与Christoffoleti评价绿肥生物量对抑草的影响，观察到绿肥用量与杂草密度及干物质生产下降之间存在交互作用，一般而言随绿肥生物量增加杂草侵染减少。蚕豆（faba bean）作为绿肥以占土壤干重1%与2%的浓度施用，在蚕豆翻压时播种可使稗与反枝苋（Amaranthus retroflexus L.）的萌发、根与茎伸长及地上生物量减少约70%。在两项有玉米种植历史的田间试验中，将6700与12,100 kg/ha蚕豆生物量翻入土壤，观察到残体介导的自然发生优势双子叶杂草（反枝苋、藜与龙葵Solanum nigrum L.）及单子叶杂草（马唐Digitaria sanguinalis (L.) Scop. 与香附子Cyperus rotundus L.）密度与生物量下降；出苗时相对对照小区的平均差异为密度?14.8%至?69.8%、生物量?46.9%至?78.5%。二年生或多年生绿肥较春季萌发杂草具竞争优势，也可有效抑制某些多年生杂草，例如包含多年生紫花苜蓿已被证明可降低加拿大蓟（Cirsium arvense (L.) Scop.）种群，尤其在苜蓿刈割作饲草时。此前研究表明，与施用合成氮肥但无有机改良的甜玉米相比，在施用红三叶草（Trifolium pratense L.）绿肥与堆肥牛粪改良的土壤中生长的甜玉米中，野芥（Brassica kaber (DC.) L.C.）生长受抑并出现干扰；生物测定显示随改良翻压后时间延长抑草作用减弱，表明耕作时机可改变土壤改良对杂草的影响。黄花草木樨（Melilotus officinalis (L.) Lam.）终止生长后残留的残体持续提供优良抑草效果；在种植后茬小麦前的4月，黄花草木樨处理杂草密度较未处理休耕低75%至97%；黄花草木樨控制了多年生杂草蒲公英（Taraxacum officinale F.H. Wigg.）与田苦苣菜（Sonchus arvensis L.），以及地肤、播娘蒿（Descurainia sophia (L.) Webb ex Prantl）、俄罗斯刺沙蓬与雀麦（Bromus tectorum L.）；由于残体留田或移除时抑草效果无差异，作者推测生长和/或根系分解期间释放的异黄酮类与酚类物质可能解释部分抑制作用。Dyck等发现绛三叶（Trifolium incarnatum L.）残体在出苗后2周使藜生物量下降幅度大于玉米（分别减少72%与31%）；至最终收获，绛三叶后玉米生物量已恢复至化肥处理水平，而藜相对常规施肥处理仍低39%。温室试验中，白芥（Brassica alba (L.) Rabenh.）作绿肥以每400 g风干土20 g加入土壤，使荠（Capsella bursa-pastoris (L.) Medik.）、地肤与狗尾草（Setaria viridis (L.) P. Beauv.）出苗分别减少97%、54%与49%；油菜使荠、地肤与狗尾草出苗分别减少76%、25%与25%。在施用芳香植物作翻压绿肥的小区，稗、马齿苋（Portulaca oleracea L.）、蒺藜（Tribulus terrestris L.）或藜的出苗较无绿肥小区分别减少11%至50%、12%至59%、26%至79%或58%至83%。土壤水分保持方面，将绿肥生物量翻入土层不仅如前述抑制杂草密度，还改变关键土壤水力性质；绿肥残体分解时显著提高土壤有机质含量并改善土壤结构，从而增加雨水滞留、提高入渗速率并减少地表径流；此外，在终止前密集绿肥作物通过遮蔽地表作为屏障减少水汽形式的直接水分损失；通过抑制优势耗水杂草，绿肥消除不必要的杂草耗水，从而提高后续主作物阶段的整体作物可用水量与土壤湿度。

覆盖作物与杂草控制部分中，除草效果方面指出覆盖作物（活体覆盖）种植于玉米、大豆等主作物行间，并在主作物生长季维持为活体地被。覆盖作物有潜力成为农业生态系统的重要组成部分，并可作为可持续农业系统中抑草的有用工具；其通过竞争、化感作用、种子库中杂草种子衰败及残体增殖控制杂草，水分竞争是覆盖作物抑制杂草的另一机制，因其早期快速建成与广泛营养生长，覆盖作物有效耗竭上层土壤剖面可用水分，从而限制杂草种子萌发与早期幼苗发育所需水分。使用覆盖作物时的杂草控制取决于地表生物量及翻入土壤的生物量。利用覆盖作物已成功抑制苋属（Amaranthus spp.）、狗尾草属（Setaria spp.）、番薯属（Ipomoea spp.）与铁荸荠。Barnes与Putnam及Weston报道，黑麦、大麦与小麦等覆盖作物使多种杂草早季生物量较无覆盖作物对照减少48%至98%。在无除草剂情况下，黑麦与绛三叶覆盖作物残体在大豆种植后7周降低了稗、阔叶臂形草（Brachiaria platyphylla (Griseb.) Nash）、多枝臂形草（Brachiaria ramosa (L.) Stapf）、全叶裂叶牵牛（Ipomoea hederacea var. integriuscula A. Gray）与细叶大戟（Euphorbia hyssopifolia L.）密度，但未影响铁荸荠。Mehring等报道，在灌溉马铃薯中，所有覆盖作物处理（黑麦/油菜与小黑麦、毛叶苕子及毛叶苕子/黑麦）及终止处理在三个评价时间（种植后14、29与51天）杂草控制至少90%。在温带地区使用毛叶苕子（Vicia villosa Roth）作覆盖作物较休耕处理使杂草密度与生物量分别减少70%至78%与52%至70%。此外，Teasdale与Mohler表明仅当毛叶苕子覆盖生物量与厚度超过8000 kg/ha时才能持续实现>75%的杂草出苗抑制。据Mohammadi，毛叶苕子以25与50 kg/ha间作于玉米时杂草干重分别减少34%与50.9%。Oliver等也报道，在大豆中建立的毛叶苕子亚种活体覆盖较杂草对照使白牵牛（Ipomoea lacunosa L.）与斑地锦（Euphorbia maculata L.）生物量减少约90%，并使平滑马唐（Digitaria ischaemum (Schreb. ex Schweig.) Schreb. ex Muhl.）生物量减少约70%。另一项研究中，Fujii报道直接将毛叶苕子施用于稻田可实现完全除草，而Johnson等观察到毛叶苕子在免耕系统下完全抑制杂草。Kunz等发现白芥（Sinapis alba L.）、黑萝卜（Raphanus sativus var. niger (Mill.) J.Kern.）与箭筈豌豆（Vicia sativa L.）作覆盖作物使藜、母菊（Matricaria chamomilla L.）与繁缕（Stellaria media (L.) Vill.）抑制60%。在常规系统中，使用黑麦覆盖作物较作物残体处理使种子库密度更低（?25%），而在低投入系统中，地三叶（Trifolium subterraneum L.）覆盖作物较其他覆盖作物（绛三叶与黑麦）及作物残体处理降低杂草种子库密度（平均?22%）。在所评价的五种覆盖作物系统（1年持续时间）中，夏季休耕与黄芥/荞麦/冬油菜混合物持续降低杂草种子库；这些高扰动系统中下降幅度达到狗尾草属可萌发种子库完全耗竭，藜与苘麻（Abutilon theophrasti Medik.）分别减少85%与80%。耕作与覆盖作物结合导致极高种子库耗竭速率，显著高于更常规管理下。Teasdale等报道在大豆商品作物中杂草管理良好年份可萌发反枝苋（Amaranthus hybridus L.）种子库减少>50%。另一项涵盖美国玉米带八个地点的研究中，藜、大狗尾草（Setaria faberi Herrm.）与苘麻种子库在1年内分别下降40%至47%、78%与42%。覆盖作物的化感特性也可用于控制杂草，例如黑麦（Secale cereale L.）、黑麦草属（Lolium spp.）与地三叶的化感特性可用于甜玉米与食荚菜豆除草。Al-Khatib等、Petersen等与O’Reilly等强调了冬油菜及其他芸薹属植物的特殊除草特性，这与其分泌对某些杂草有毒的异硫氰酸酯有关；已证明冬油菜分泌物质阻碍苦苣菜（Sonchus asper (L.) Hill）、无香母菊（Matricaria inodora L.）、反枝苋、稗与黑麦草（Alopecurus myosuroides Huds.）种子发芽。多数情况下，利用化感覆盖作物涉及将其残体作地表覆盖或将其提取物作苗后喷雾并结合减量除草剂用量。在阿肯色州田间试验中，黑麦覆盖作物配合推荐量一半的莠去津加异丙甲草胺在甜玉米中极好地控制了反枝苋与铁荸荠。Wallace与Bellinder报道，免耕黑麦覆盖作物结合减量的利谷隆、异丙甲草胺与嗪草酮在甜玉米、食荚菜豆、马铃薯与番茄中提供>90%反枝苋防效与>93%藜防效。野萝卜或黑麦覆盖作物结合半量或全量莠去津与S-异丙甲草胺在甜玉米中控制>95%的糙叶墨苜蓿（Richardia scabra L.）、裂叶牵牛与马唐。包含毛叶苕子残体二次响应与异丙甲草胺对数—逻辑斯蒂响应的乘性模型有效表明，反枝苋、藜、大狗尾草与苘麻的出苗及反枝苋与藜的早期生长呈协同减少；例如反枝苋出苗仅由500 g/m毛叶苕子残体减少13%、仅由10 g/ha异丙甲草胺减少16%，但二者共同作用使反枝苋出苗减少86%。土壤水分保持方面，活体覆盖作物通过激烈资源竞争抑制杂草，其残体对土壤水分保持发挥重要保护功能；一旦终止，留于地表的密集覆盖作物残体形成稳定地表覆盖，该物理屏障保护地表免受天气侵害与水蚀，同时降低土壤温度并减少蒸发造成的水分损失；通过大幅耗竭杂草种子库并最小化早期杂草竞争，覆盖作物系统结合减量除草剂确保所节约水分完全转向作物可用水量，最大化最终水分生产力。

作物轮作与杂草控制部分中，除草效果方面指出作物轮作可能是控制严重杂草的有效实践，因其引入影响杂草生长与繁殖的条件，可大幅降低杂草密度。具有不同管理方式的相异作物物种施加广泛胁迫与死亡因子，形成杂草群落持续适应的不可预测环境。此外，已表明轮作下杂草多样性较单作增加，也有建议轮作系统杂草密度低于单作。例如连续冬小麦小区杂草种群中90%为禾本科与莎草科杂草，而在糖用甜菜—小麦轮作中仅占总杂草密度的43%；阔叶杂草在连续冬小麦中占总杂草密度的55.2%，但在糖用甜菜—冬小麦中仅占9.4%。此外，已表明作物轮作维持或降低土壤中杂草种子数量。Forcella与Lindstrom报道，经7至8年杂草管理后，连续玉米生产杂草种子数量约为玉米—大豆轮作系统的6倍。大豆—玉米轮作在第三与第四生长年较连续大豆降低田间与种子库中小蓬草（Conyza canadensis (L.) Cronquist.）密度。同样，Covarelli与Tei发现连续玉米小区种子库种子数量为小麦—玉米轮作小区的3倍。在甜玉米—豌豆—小麦轮作中整合红三叶草使冬季一年生植物种子库密度降低96%。太平洋西北部冬小麦中控制节节麦（Aegilops cylindrica Host）的建议包括在轮作中种植春小麦以降低土壤种子库。过去，涉及春播或夏播作物的轮作是内布拉斯加冬小麦中控制雀麦的最佳方案。内布拉斯加的进一步研究表明，包含夏季作物的3年冬小麦—休耕轮作降低了雀麦、节节麦与野黑麦。通过在播种夏季作物前以清洁冬季休耕接续小麦，可实现野燕麦（Avena fatua L.）幼苗几乎完全控制，从而消除种子生产。因此，如Philpotts所发现，通过冬季休耕结合小麦与高粱轮作，野燕麦与冬野燕麦（Avena sterilis ssp. ludoviciana (Durieu) Nyman）种群可大幅降低；一次冬季休耕使种群降低96.6%，两次冬季休耕使其降低99.8%。同样，Martin与Felton表明小麦与高粱轮作允许两个冬季通过耕作或除草剂控制野燕麦，导致土壤中野燕麦种子数量指数下降至低水平。据Stone等，南部大平原的雀麦（Bromus secalinus L.）管理方案在冬小麦收获后启动，包括常规耕作、复种粒用高粱后接大豆；结果表明雀麦圆锥花序及后茬小麦中因雀麦造成的杂质最多降低87%，而通过一个生长季退出冬小麦轮作使雀麦圆锥花序与杂质分别最多降低78%与87%。同样，Anderson等研究替代作物轮作以替代半干旱大平原冬小麦—休耕，结果表明杂草幼苗数量最少的轮作为冬小麦—休耕与春小麦—冬小麦—玉米—向日葵；相比之下，冬小麦—黍轮作杂草密度高6倍。雀麦与地肤密度在冬小麦—黍轮作中较其他轮作最高，而画眉草（Eragrostis cilianensis (All.) Vignolo ex Janch.）与狗尾草在冬小麦—黍及冬小麦—玉米—黍轮作的黍中突出。在稻—麦种植系统中以埃及三叶草（Trifolium alexandrinum L.）、马铃薯与油料油菜替代小麦2至3年显著降低小籽虉草（Phalaris minor Retz.）种群。另一项研究中，轮作序列中加入紫花苜蓿显著降低后续作物中杂草干扰。Ominski等在加拿大曼尼托巴117块田调查发现，与紫花苜蓿轮作可有效降低后续谷类作物中野燕麦、加拿大蓟、野芥与猪殃殃（Galium aparine L.）的干扰。作物轮作对稗、慈姑（Sagittaria sagittifolia L.）与泽泻（Alisma plantago-aquatica L.）生长有显著影响；据Filizadeh等，连续水稻种植这些杂草密度最高，而稻—大豆—稻轮作杂草密度与生物量分别较连续水稻降低62.5%与80%。轮作的另一益处可能与降低筛选难治杂草的机会有关，因为轮作序列也决定除草剂使用，轮作与除草剂使用可交互影响杂草物种；因此，轮作作物与除草剂已被证明可成功影响杂草种群并提高作物生产，且鉴于对农业生态系统生物多样性关注增加，可鼓励采用促进杂草物种多样性的杂草管理策略。在玉米、大豆与小麦试验中，Doucet等报道作物轮作与除草剂管理联合使用较单用轮作或除草剂处理除草更有效。Heggenstaller与Liebman研究结果表明，包含小黑麦与紫花苜蓿并配合减量除草剂的轮作可促进苘麻抑制。包含紫花苜蓿的轮作在该作物幼苗死亡率充足时可抑制大狗尾草种群增长；玉米与大豆中平均杂草生物量<25 kg>。土壤水分保持方面，除为杂草群落创造不可预测选择压力外，具有多样根系结构的交替作物优化土壤水分保持。轮作序列改变根系从土壤剖面提取水分的深度与强度，防止持续局部水分耗竭。纳入特定轮作选择，如深根多年生紫花苜蓿或清洁冬季休耕，显著改善水分入渗并打破杂草繁殖周期。通过维持低杂草幼苗密度，作物轮作减少杂草种群浪费的总水量。多样作物周期与低投入除草剂方案之间的协同相互作用最终保障长期作物可用水量与产量稳定性。作物轮作还通过若干独特生物物理机制在土壤水分保持中发挥基础作用：第一，交替不同根深作物物种优化整个土壤剖面的水分提取，深根作物（如紫花苜蓿）从下层取水，防止局部耗竭并打开土壤孔隙改善底土毛细作用；第二，作物物候与生长期改变转移冠层覆盖与峰值需水时间，最小化高辐射月份直接土壤水分蒸发；第三，多样作物周期通过减少土壤压实并形成连续大孔隙显著改善土壤结构，加速雨水入渗并减少地表径流；第四，多样化植物残体的系统积累提高土壤有机质，粘结土壤团聚体并指数级增加土壤持水能力。通过维持低杂草幼苗密度，作物轮作减少杂草蒸腾损失的总水量；土壤物理改善与杂草压力降低的综合最终提高作物水分利用效率并保障长期产量稳定性。

间作与杂草控制部分中，除草效果方面指出间作在生产、土壤健康、水分保持与系统生产力方面具有一定益处；此外，间作因增强竞争、物理优势、空间占据与化感影响对杂草控制有显著帮助。行间增加另一作物物种可导致对杂草的窒息与更大竞争，最小化其对所栽培主作物的影响。小麦—油菜与小麦—油菜—豌豆等间作处理较各组分作物单作往往提供更大抑草效果，表明间作内作物间在抑草方面存在某种协同作用。Naeem等发现小麦+油菜混作较小麦单作使小籽虉草、藜、齿果酸模（Rumex dentatus L.）与臭荠（Coronopus didymus (L.) Sm.）干重分别抑制94%、77.2%、77.4%与92%；其他间作处理如一行小麦+一行油菜、两行小麦+两行油菜与四行小麦+四行油菜一般使杂草总干重分别抑制81%、74%与76%。Banik等发现小麦/鹰嘴豆间作较小麦单作与鹰嘴豆单作均显著降低杂草密度与生物量。玉米、普通菜豆与春小麦条带间作显著降低单位面积牛膝菊（Galinsoga parviflora Cav.）、稗、藜与反枝苋数量（减少50%）及其地上部干重。豌豆与亚麻荠以加成配置混作较豌豆单作对杂草覆盖度有强抑制作用，第一年63%、第二年52%。以亚麻为目标作物减草时，纯作中不可接受的34%与54%杂草覆盖度在与小麦混合后通过增加作物覆盖显著降低至可接受的10%水平。巴基斯坦田间试验表明，棉花中单行与双行高粱、大豆与芝麻间作使香附子密度降低70%至96%、干物质生产降低71%至97%。棉花+向日葵间作使杂草总生长降低85%，并产生更高棉花当量产量与净收入。高粱与玉米间作显著降低香附子、田旋花（Convolvulus arvensis L.）与假马齿苋（Trianthema portulacastrum L.）密度与生物量。高粱与向日葵与棉花间作分别显著抑制杂草62.4%与59.6%，且与不除草相比显著提高棉花生长与产量性状，尤其籽棉产量。Bilalis等报道玉米与豆科间作较玉米单作显著降低间作内杂草密度，原因在于玉米—豆科间作中杂草可用光减少，导致杂草密度与干物质较单作降低。近期研究表明大豆—玉米间作显著降低反枝苋与曼陀罗（Datura stramonium L.）生物量。含豆科物种的间作系统对受独脚金（Striga asiatica (L.) Kuntze 或 Striga hermonthica (Delile) Benth.）侵染困扰的农民尤为有益：肯尼亚一项7年研究发现，包括猪屎豆与花生在内的几种食用豆科物种使S. hermonthica出苗最多降低35%。Midega等较近期研究表明，耐旱的银叶山蚂蝗（Desmodium uncinatum (Jacq.) DC.）与绿叶山蚂蝗（Desmodium intortum (Mill.) Urb.）在高粱—山蚂蝗间作系统中显著降低独脚金属发生率。木薯与相容作物间作是该作物杂草管理的有效途径之一。Osundare记录木薯—豇豆、木薯—花生、木薯—木豆与木薯—大豆组合杂草密度分别为94、96、97与96株/m²，而木薯单作为132株/m²。Zuofa等报道木薯—玉米间作杂草减少13%，而当花生、豇豆或瓜类等生长缓慢的窒息作物与木薯间作时减少幅度更高，达16%至40%。此外，与木薯单作相比，秋葵—木薯间作使杂草竞争降低约40%至45%，而木薯—南瓜间作使杂草生长降低70%至100%。原则上，间作中抑草常高于单作；例如Liebman与Dyck在广泛文献综述中报道，间作中杂草生物量在50%研究中低于组分作物，在42%研究中介于组分作物之间，在8%研究中高于所有组分作物。因此，间作组分的战略选择对最大化空间冠层覆盖与利用作物特异性状仍至关重要，如谷类—豆科组合（如玉米—菜豆—小麦或小麦—鹰嘴豆）在成功竞争过侵略性一年生杂草方面的高效性所示。土壤水分保持方面，间作系统的物理优势与快速空间占据建立高效冠层用于水分保持；行间栽培互补作物物种导致更快地面覆盖，最小化地表直接光截获并减少土壤水分蒸发；这种空间生态位分化使混合根系优化从不同土壤深度的水分吸收，避免直接水分胁迫；通过共同作为对侵略性耗水杂草的协同过滤，间作保护现有土壤水分库；由此导致的杂草生物量总体降低确保作物蒸散保持高效，从而提高单位用水量的系统生产力。

权衡与实践局限部分指出，虽然将文化实践与减量除草剂整合对杂草控制与土壤水分保持有明显益处，但必须考虑若干实践权衡与局限。第一，财务与劳动力成本是主要制约；撒施覆盖物、建立覆盖作物或转向复杂作物轮作等实践较标准仅除草剂方案需要显著初始投资、专用农机与更高管理劳动。第二，活体覆盖作物与绿肥有时会造成资源直接冲突；在严格干旱或旱地条件下极端缺水年份，活体覆盖作物在终止前可消耗本用于主经济作物的有限土壤水分剖面，导致早季作物水分胁迫。此外，作物残体高度积累可降低早春土壤温度，可能延迟玉米或棉花等暖季作物种子萌发与早期发育。再者，厚重残体层可显著降低苗前除草剂药效；这些除草剂常与残体有机质强烈结合，阻止其到达土壤表面形成有效除草剂