《Weed Technology》：Electrical weed control of herbicide-resistant Italian ryegrass (Lolium multiflorum) in orchard systems
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意大利黑麦草是俄勒冈州一种重要的杂草，其对多种作用位点的除草剂抗性已广泛分布。在果园系统中，亟需非化学工具来改善对意大利黑麦草的管理。研究人员在俄勒冈州开展了田间试验，评估了在两个电压范围（3.9 kV和>5.0 kV）及由不同行进速度产生的多个能量速率
意大利黑麦草是俄勒冈州一种重要的杂草，其对多种作用位点的除草剂抗性已广泛分布。在果园系统中，亟需非化学工具来改善对意大利黑麦草的管理。研究人员在俄勒冈州开展了田间试验，评估了在两个电压范围（3.9 kV和>5.0 kV）及由不同行进速度产生的多个能量速率下的电控杂草（EWC）效果。能量是影响EWC efficacy的主要因素。防效随操作能量速率的增加而提高；在两项目标意大利黑麦草处于分蘖至茎伸长阶段的研究中，当能量速率为67.5至168.8 kJ m-2（对应行进速度为0.8至0.32 km h-1）时，目测防效达到70%至80%。第三项研究中，当植株处于更晚的生长阶段时，防效较低。植株密度并未持续降低，表明单次EWC施用抑制了生长，但未能持续杀死意大利黑麦草植株。当能量增加时，植株地上部与花序干重以及花序数量均减少，表明存活植株的繁殖产出降低。电压效应在各研究间有限且不一致。这些结果表明，EWC可以抑制抗除草剂的意大利黑麦草并降低其在果园系统中的繁殖产出，但单次处理无法提供完全防效。种植者可能需要重复施用EWC或将其与其他杂草防控策略相结合，以提高抑制效果并减少繁殖产出。
论文解读：电控杂草技术在果园抗除草剂多花黑麦草管理中的应用
一、研究背景与目的
多花黑麦草（Italian ryegrass，Lolium multiflorum）是一种生命力旺盛、繁殖力极强的冷季型禾本科杂草，在美国太平洋西北地区的作物系统中常作为一年生或冬性一年生杂草进行管理。其广泛的分布得益于漫长的萌发期、高繁殖力、异花授粉特性以及高度的遗传多样性，这些特征使其能够快速演化出适应性性状，尤其是除草剂抗性。截至2026年，全球已报道了78例涉及九种不同作用机制的多花黑麦草抗药性案例，包括乙酰辅酶A羧化酶（ACCase）、乙酰乳酸合酶（ALS）、5-烯醇丙酮酰莽草酸-3-磷酸合酶（EPSPS）等多种靶标位点的抑制剂。在俄勒冈州的威拉米特河谷，多花黑麦草是谷类作物、草种田以及榛子等多年生园艺系统中的优势杂草。该地区温和湿润的冬季和适中的夏季温度有利于杂草的长期萌发和定植，而果园中延长的土壤水分可用性和有限的土壤扰动则促进了密集种群的形成。多种抗性的广泛存在限制了有效的化学防治选项，增加了管理复杂性。因此，迫切需要整合非化学方法来应对抗药性问题。
在果园系统中，非化学防控手段较为有限。耕作不适用于传统榛子园，因为它会损害土壤健康、损伤根系并增加根蘖。割草可以抑制多花黑麦草的生长和种子生产，但需要重复作业，且单独使用时无法提供充分的控制。因此，需要额外的非化学杂草控制工具来减少对除草剂的依赖并支持果园系统中抗除草剂多花黑麦草的管理。电控杂草（Electrical weed control, EWC）作为一种非化学选择，可能适用于果园作物生产。EWC通过向植物地上组织施加高压电流，利用电流通过植物组织时的电阻产生热量，破坏细胞膜并使组织脱水，最终导致植物死亡。本研究旨在表征EWC的操作参数，包括能量速率、电压和电极接触位置，对多花黑麦草的防效、生物量和种子产量的影响。
二、关键技术方法
研究人员在俄勒冈州威拉米特河谷于2021年和2022年4月至6月期间开展了三项田间研究。研究地点选自在试验时有多花黑麦草高密度侵染（>10株 m-2）的商业榛子园（研究1和研究2）以及俄勒冈州立大学Lewis Brown研究农场（研究3）。EWC采用一台由77 kW拖拉机通过动力输出轴驱动的Zasso公司EH-30型Thor系统进行。该系统包含一台30 kW的交流发电机，连接三相升压变压器。名义单位面积能量通过发电机功率、行进速度、处理宽度和一个制造商提供的校正系数（0.6）计算得出。试验设计包括两个电压范围（高电压：5.0-7.6 kV；低电压：3.9-4.5 kV）和六个能量速率（0, 8.4, 16.9, 33.8, 67.5和168.8 kJ m-2），通过改变拖拉机速度（6.4至0.32 km h-1）实现。此外，还进行了第四项研究以评估电极接触位置（全接触与部分接触）的影响。数据收集包括在施药后（DAT）3至42天进行目测防效评估、使用Canopeo软件分析数字图像获取绿色覆盖率、统计存活植株密度、花序数，并采集地上部生物量测定干重。对于电极接触位置研究，还收集了成熟种子进行发芽率、幼苗长度和干重的测定。统计分析采用R软件进行方差分析（ANOVA），并使用三参数对数-逻辑斯蒂回归模型描述剂量-响应关系。
三、研究结果
电压与能量的影响
EWC在所有研究中对多花黑麦草均表现出一致的抑制作用。处理效果受能量速率、评价时间和试验地点的强烈影响。能量速率和施药后天数在三个研究中对可见防效均有显著影响（P ≤ 0.001）。电压仅在研究1中对防效有影响（P = 0.007），在研究2和3中无显著影响。能量与电压的交互作用在任何研究中均不显著。在施药后42天（42 DAT），能量速率是影响防效和绿色覆盖率的主要因素。通过降低行进速度来增加能量可提高可见防效。在最低能量速率（8.4 kJ m-2）下，防效低于60%。在共同最高能量速率67.5 kJ m-2下，研究1、2和3的平均防效分别为78.8%、71.3%和41.9%。将能量提高到168.8 kJ m-2进一步改善了防效。研究3中较低的防效可能与处理时多花黑麦草处于更晚的生殖生长阶段有关。
随着能量增加，多花黑麦草地上部和花序干重显著降低（P ≤ 0.001），生物量减少最高可达93%。在中等等能量速率（20-35 kJ m-2）下观察到显著的生物量减少，而最高能量速率（168 kJ m-2）导致近乎完全的抑制。然而，植株密度在42 DAT时并未因EWC而显著降低，表明单次施用主要抑制了生长而非减少植株存活。相反，花序数量随能量增加而减少，表明存活植株的繁殖产出降低。电压效应在各研究间有限且不一致。
电极接触位置的影响
电极接触位置显著影响了多花黑麦草对EWC的响应。在所有能量速率下，全接触（电极接触土壤表面、下部冠层和植株基部近冠区）比部分接触（电极主要接触上部冠层）导致了更大的生物量减少。在中等能量速率（约15-35 kJ m-2）下，部分接触处理的植株生物量是全接触处理的2到3倍。在更高能量速率（>50 kJ m-2）下，两种接触位置的差异减小，但全接触始终导致更低的生物量。能量显著降低了植株生物量和种子重量（P ≤ 0.001），而电极接触位置仅显著影响植株生物量。能量与接触位置的交互作用对植株生物量显著，表明接触位置效应的程度取决于所施加的能量速率。
EWC通过显著减少花序生物量来降低种子生产潜力。种子重量随能量增加而降低，在较低至中等能量速率下即出现减少，并在约17 kJ m-2处达到平台期。然而，14天后的最终发芽率、幼苗长度和幼苗生物量不受能量速率或电极接触位置的影响。这表明，虽然电处理减少了种子产量，但存活多花黑麦草植株所产种子的发芽和早期活力并未受到影响。
四、讨论与结论总结
研究表明，EWC可以作为一种非化学策略整合到榛子园的果园地面管理中，用于抑制抗除草剂的多花黑麦草并降低其繁殖产出。然而，EWC不应被视为一次通过即可独立完成完全控制的处理方法。单次施用减少了地上部生物量、花序生物量和花序数量，但未能持续降低植株密度。因此，存活植株仍可能与作物竞争，并可能向土壤种子库贡献有活力的种子。EWC在果园系统中的实用价值很可能主要体现在抑制和降低繁殖力的工具上，尤其是在种子成熟前施用。要实现对抗除草剂多花黑麦草更彻底的管理，很可能需要重复进行EWC处理，或将其与割草、除草剂、覆盖作物或其他果园地面管理策略相结合。
从可持续性角度看，EWC提供了一种非化学手段，可以减少对除草剂的依赖并有助于抗药性管理，同时避免了耕作带来的土壤扰动。然而，商业可行性将取决于设备成本、作业速度、所需处理次数、能源消耗、劳动力需求、作物安全性以及在商业化果园条件下防效的一致性。未来的研究应将重复的EWC应用与标准除草剂方案、割草以及综合果园地面管理实践进行比较，并进行经济分析和环境评估，以估算每单位处理面积的成本和整体可持续性。
