我国农田杂草文献计量分析及相关研究进展

杂草是农田生态系统的重要组成部分,农田杂草研究对于提高作物经济产量和保护农田生态系统意义重大。为客观评述农田杂草研究进展,利用CiteSpace软件进行文献的分布分析(年度分布、学科分布、机构与作者分布)和研究热点分析,并从4个方面(农田杂草防除、保护性耕作、农田杂草种子库、农田杂草群落)归纳了研究进展。最后对该研究未来的发展做出展望,以期对未来农田杂草控制的研究提供方向和理论依据。

黄河三角洲盐碱地棉田杂草防除研究

为验证播后苗前和苗后除草剂对黄河三角洲盐碱地棉田杂草的防除效果,在山东省东营市鲁棉532棉田调查研究了5种除草剂配合使用对禾本科和阔叶杂草的防除效果及其对棉花农艺性状和单产的影响。药效试验结果显示:盐碱地棉田阔叶杂草种类和数量多;在本研究条件下,所选用的土壤处理除草剂和苗后除草剂对阔叶杂草的防除效果明显低于禾本科杂草,且随着施药后时间的延长而降低;48%仲丁灵乳油(EC)1800 g·hm^(-2)(有效成分用量,下同)+10%精喹禾灵EC 75 g·hm^(-2)+10%乙羧氟草醚EC 105 g·hm^(-2)处理(D处理)的禾本科和阔叶类杂草数量低于其他处理,防除效果最好,8月8日对禾本科杂草的株防效为94.42%,9月5日对阔叶杂草的株防效为67.86%;地上部鲜物质质量防效表现为D处理>B处理(48%仲丁灵EC 1800 g·hm^(-2)+108 g·L^(-1)高效氟吡甲禾灵EC 48.6 g·hm^(-2)+10%乙羧氟草醚EC105 g·hm^(-2))>C处理(35%甲戊·扑草净EC 1312.5 g·hm^(-2)+10%精喹禾灵EC 75 g·hm^(-2)+10%乙羧氟草醚EC 105 g·hm^(-2))>A处理(35%甲戊·扑草净EC 1312.5 g·hm^(-2)+108 g·L^(-1)高效氟吡甲禾灵EC 48.6 g·hm^(-2)+10%乙羧氟草醚EC 105 g·hm^(-2))。不同处理的棉花农艺性状调查结果显示,仅B处理8月8日株高和9月15日单株果枝数,A、B、C处理9月15日单株结铃数,显著高于常规处理;各测验处理的籽棉单产与常规处理差异不显著,其中B处理最高,D处理其次。上述结果表明播后苗前除草剂甲戊·扑草净搭配苗后阔叶杂草除草剂乙羧氟草醚处理在本试验剂量下对阔叶杂草的防除效果不理想,而播后苗前广谱除草剂仲丁灵搭配乙羧氟草醚和禾本科杂草除草剂高效氟吡甲禾灵或是精喹禾灵处理对阔叶杂草和禾本科杂草的防除效果较好,且对棉花安全。

洁田稻稻田杂草防控及杂草稻种群耐药性研究

为探索咪唑啉酮类除草剂对洁田稻稻田常规杂草和杂草稻的防治效果及不同杂草稻种群对咪唑乙烟酸的耐药性,采用大田试验在不同时期喷施不同浓度的咪唑乙烟酸水剂防治田间不同杂草及室内盆栽试验鉴定杂草稻耐药性。结果表明:咪唑乙烟酸在水稻播后20 d施用,对田间杂草稻具有较好的防效,1 200 mL·hm^(-2)咪唑乙烟酸对田间杂草稻的防效达92.8%。过早施药对杂草稻防效普遍低于90%,过晚施药需加大剂量才能达到较好的防效。咪唑乙烟酸供试中、高浓度对稗草和千金子具有较好的防效,而对多花水苋和丁香蓼等阔叶杂草防效较差。耐药性鉴定结果表明,不同区域的杂草稻种子对咪唑乙烟酸较敏感,未产生明显的耐药性。

川西平原五种水旱轮作模式旱作季杂草群落特征

为明确不同水旱轮作模式对川西平原旱作季杂草群落特征的影响,从而为旱作季杂草的高效防控提供理论依据。基于大蒜-水稻(GR)、小麦-水稻(WR)、蚕豆-水稻(BR)、油菜-水稻(RR)和马铃薯-水稻(PR)五种水旱轮作的长期定位试验,在2022年旱季采用生态学方法探究了不同水旱轮作模式下旱作季农田杂草种类、密度、株高、生物量等杂草群落结构和物种多样性特征。结果表明:(1)五种轮作模式下杂草田间密度表现为WR>BR>RR>GR>PR,生物量表现为WR>BR>GR>RR>PR,物种多样性表现为GR>BR>RR>PR>WR,物种均匀度表现为GR>PR>BR>RR>WR,群落优势度表现为WR>PR>RR>BR>GR,表明GR杂草群落稳定性最高,WR杂草群落稳定性最低且优势物种发生危害的程度最高,RR的杂草种类数少且不易发生危害;(2)五种水旱轮作模式杂草群落相似性较高,相似性指数在0.69—0.84之间,WR杂草生活型以一年生单子叶杂草为主,其余四种模式以一年生双子叶杂草为主;(3)WR优势杂草种类最少,为禾本科棒头草(Polypogon fugax Nees ex Steud),其重要值为59.53%;BR优势杂草种类最多,为棒头草、蔊菜(Rorippa indica(L.)Hiern)、毛茛(Ranunculus japonicus Thunb)和通泉草(Mazus japonicus(Thunb.)O.Kuntze);GR优势杂草为苣荬菜(Sonchus wightianus DC)和猪殃殃(Galium spurium L);RR和PR优势杂草均为三种,都包括为棒头草和蔊菜。因此,以确保旱作季杂草能得到有效控制,不同水旱轮作模式应制定不同的杂草防控措施。GR和PR应重点控制以猪殃殃为代表的双子叶杂草,WR应着重控制以棒头草等为代表的单子叶杂草,BR和RR应注重繁殖力强的单双子叶杂草的综合防治。

整合分析秸秆还田对农田杂草多度和多样性的影响

整合分析不同环境条件下秸秆还田对农田杂草多度和多样性的影响,可为秸秆还田利用情景下的草害防控提供科学依据。本研究基于2000-2022年间发表的41篇关于秸秆还田对草害影响的论文,整理得到426组杂草多度和多样性数据,并运用整合分析方法,探讨作物类型、秸秆还田量、土壤质地、气候条件等因素对秸秆还田抑草效应的影响。结果表明:1)与秸秆不还田相比,秸秆还田总体上可显著降低农田杂草多度和多样性,抑制效应分别为-42.4%和-8.5%。2)不同条件下秸秆还田的抑草效应存在差异。其中,作物类型是影响秸秆还田对杂草多度抑制效应的关键因子,将秸秆还于稻田、玉米田或油菜田可显著降低杂草多度,抑制效应分别为-62.3%、-34.6%和-56.9%,而将秸秆还于小麦田时的抑制效应(-7.1%)不显著;秸秆还田量是影响秸秆还田对杂草多样性抑制效应的关键因子,回归分析结果显示:随着秸秆还田量的增加,秸秆还田对杂草多样性的抑制效应显著增强(R2=0.021, P<0.05)。因此,秸秆还田可有效抑制农田草害的发生,而在不同条件下其对杂草多度和多样性的抑制效应存在差异。综合来看,在亚热带季风气候区将秸秆以>7000 kg·hm^(-2)的量还于稻田对杂草多度的抑制效果最好,而在温带季风气候区以同等量的秸秆还于油菜田时可以更好地抑制杂草多样性。

林芝河谷区苹果园间作牧草对杂草群落组成及多样性的影响

以林芝市巴宜区苹果园杂草群落为研究对象,以清耕后自然生长植物为对照,研究了一年生箭筈豌豆(Avena sativa L.)、燕麦(Vicia sativa L.)和多年生紫花苜蓿(Medicago sativa L.)、鸭茅(Dactylis glomerata L.)牧草单播或混播对苹果园杂草群落组成和多样性的影响。结果显示:(1)调查期间共发现杂草17科31属33种,其中优势科为禾本科、豆科、蓼科和菊科,优势种为白草(Pennisetum flaccidum Griseb.)、画眉草(Eragrostis pilosa(L.)Beauv.)、小头蓼(Persicaria microcephala(D.Don)H.Gross.)、牛膝菊(Galinsoga parviflora Cav.)和蒲公英(Taraxacum mongolicum Hand.-Mazz.);(2)牧草种植可以减少果园中杂草种类,降低优势杂草重要值,改变杂草群落结构,不同类型牧草在不同种植年限对杂草群落的影响存在差异;(3)不同间作牧草模式下杂草群落物种多样性有显著差异,但整体上较对照有所降低,种植年限与种植模式对群落多样性和优势度均有显著影响;(4)间作牧草有良好的杂草抑制效果,其中禾本科牧草的杂草防控效果优于豆科牧草,混播处理的杂草防控效果优于单播处理。研究结果表明,人工牧草的选择应考虑牧草生长年限,一年生牧草在短期内杂草防控效果较好,多年生牧草适宜长期种草的果园。

我国芝麻田杂草防控现状及建议

本研究对我国主要芝麻产区杂草发生情况和防控现状进行了调查。结果显示,我国芝麻田杂草共计31科86种,使用的除草剂共15种,普遍存在阔叶杂草难防控等问题。芝麻田杂草防控难与科研基础薄弱和可用除草剂品种严重不足有关。针对上述情况,提出加大基础研究力度、重视除草剂筛选登记工作、加强抗除草剂育种、加速植保机械的研发及产业化、研究和推广注重芝麻田生态系统保护的标准化防控技术等建议。

杂草对9类常用不同作用机制除草剂的非靶标抗性机制研究进展

除草剂的应用为农业生产带来便利,但长期、单一使用某一种或相同机制的除草剂也引发了杂草对除草剂的抗性问题。抗性杂草种类逐渐增加,抗性形成机制复杂,导致农田杂草的治理难度增加。杂草对除草剂的抗性机制主要分为两种,一种是除草剂靶标位点基因的突变或过量表达导致的靶标抗性,另一种是杂草对除草剂吸收、转运、固存和代谢等一个或多个生理过程发生变化导致的非靶标抗性。本文综述了杂草对9类不同作用方式除草剂的非靶标抗性机制的生理、生化和分子基础的研究进展,以期为抗性杂草综合治理提供参考。

激光控制杂草:为什么种植者需要给它时间

许多研究除杂草的专家都认为,涉及机器人、激光和人工智能(AI)的创造性措施最终将减轻杂草控制带来的痛苦。在那一天到来之前,需要有一点耐心甚至谨慎来缓和他们的热情。“无论是激光除草方法,还是训练有素的机器人,在留下作物的同时拔除杂草,这在科学上都是令人兴奋的”。

大理大白芸豆种植区田间杂草发生与化学防除研究

通过对大理市大白芸豆种植区田间杂草发生与化学防除进行调查研究,结果显示,田间发生的一年生杂草以马唐、辣子草为主的8种“跟雨发生”的杂草,以黄花为主的14种主要“跟温发生”的多年生杂草,4种主要为害群落。通过用乙草胺防除一年生杂草,草甘膦防除多年生杂草进行了田间小区试验。乙草胺对白芸豆田间杂草的控制效果达到95%,需要注意的是,如果用药时间不对,不仅影响除草效果,甚至可能出现药害,需谨慎使用。草甘膦防除多年生杂草效果达98%,需进行人为的定向喷雾。

玉米田杂草防控技术措施

一、防除目标重点防控马唐属、稗属等禾本科杂草,反枝苋、鸭跖草、田旋花等阔叶杂草。玉米田杂草防治处置率达90%以上,防治效果达90%以上,杂草危害损失控制在5%以下。二、防控原则1.综合除草坚持“播后苗前土壤处理为主、苗后茎叶处理为辅”的除草策略,推广深耕深翻、地膜覆盖等农业措施,降低出草基数。

秋播麦田杂草防除意见

近年来,小麦由于简化种植、秸秆全量还田、杂草抗药性增加等因素,小麦田杂草危害逐年加重,对秋播作物安全生产构成严重威胁,为切实做好今年秋播化除,提升绿色防控水平,保障夏熟作物优质生产,务必高度重视,抢抓有利时机,开展秋播作物田间杂草防除。

75%氯吡嘧磺隆水分散粒剂与除草剂混用防除玉米田杂草的效果试验

75%氯吡嘧磺隆水分散粒剂是黄淮海地区玉米田苗后防治香附子的理想药剂,因其具有较强的内吸传导性,对香附子茎叶和宿根都有较好的致死性,所以目前成为大多数农户玉米田防治香附子的首选药剂。但玉米田杂草的种类较多,不仅有香附子,还有其他多种禾本科杂草和阔叶类杂草,玉米田单独使用氯吡嘧磺隆,不够广谱,会影响其他杂草的防除效果。

我国田间杂草防除的发展探究

人类从原始社会时期便开始从事田间杂草的防除工作,那时的方法较为传统。19—20世纪,社会进入科技发展的新时期,更为先进的杂草防除技术开始出现。20世纪50年代,以李扬汉教授为主的研究团队开始从事田间杂草防除的相关研究,建立了较为完善的防除体系,为消除田间杂草危害作出了巨大贡献。进入21世纪,我国田间杂草防除研究也不断成熟,产生了众多科学高效的防除技术。基于此,探究了我国田间杂草防除技术和手段的发展情况,以期为广大田间杂草科研工作者提供宝贵经验,为我国田间杂草防除工作提供思路和指引。

苗前与苗后除草剂配施对白菜型冬油菜田间杂草防效及产量的影响

针对强抗寒冬油菜生育周期长,人工除草成本高,田间杂草高效防控技术较为欠缺等问题,选用当地主栽强抗寒白菜型冬油菜(天油4号)为试验材料,选用常见苗前除草剂与苗后除草剂,分别设置3个不同处理梯度,以清水为对照,共16个不同配施处理组合,于2017—2018年开展了大田试验,以探究苗前与苗后除草剂对白菜型冬油菜田间杂草防效及产量的影响。结果表明,苗前除草剂单施平均总株防效40.63%,总鲜重防效51.64%,苗后除草剂单施总株防效60.94%,总鲜重防效50.75%,共施的总株防效62.33%,总鲜重防效57.23%,与苗前除草剂单施相比,共施的总株防效与鲜重防效平均提升了21.70和5.59百分点,与苗后除草剂单施相比,共施的总株防效与鲜重防效平均提升了1.39和6.48百分点。产量方面,苗前除草剂单施平均增产642.32 kg/hm^(2),平均增幅61.91%,苗后除草剂单施平均增产616.42 kg/hm^(2),增产幅度59.41%,共施处理平均增产368.52 kg/hm^(2),增产幅度35.52%,产量极显著增高的单施和共施处理为R_(3)O_(0)和R_(3)O_(2),分别增产1122.78和896.78 kg/hm^(2),增幅分别为108.22%及86.43%。因此,可根据冬油菜田间杂草密度选择苗前除草剂R_(3)单施或R_(3)与苗后除草剂O_(2)共施,从而达到最高效的杂草防控效果和最显著的油菜增产目标。

轻简化栽培稻田杂草发生趋势与防控技术

随着水稻轻简化栽培技术的应用与推广,东北稻区、西北稻区、长江流域稻区和华南稻区等水稻主产区的杂草种群演替加快,稗草、千金子和马唐等恶性杂草频繁发生,杂草抗药性水平上升迅速。若杂草防控不及时、不彻底,极易对水稻生产构成严重威胁。为此,对水稻直播、机插和抛秧等轻简化栽培稻田杂草的草相特征、发展趋势和防除方法等进行了概述,以期为制定合理、高效的轻简化栽培稻田杂草综合防控技术、水稻用农药减量增效除草方案,延缓杂草抗药性产生与发展提供借鉴。

基于YOLO v5的农田杂草识别轻量化方法研究

针对已有杂草识别模型对复杂农田环境下多种目标杂草的识别率低、模型内存占用量大、参数多、识别速度慢等问题,提出了基于YOLO v5的轻量化杂草识别方法。利用带色彩恢复的多尺度视网膜(Multi-scale retinex with color restoration, MSRCR)增强算法对部分图像数据进行预处理,提高边缘细节模糊的图像清晰度,降低图像中的阴影干扰。使用轻量级网络PP-LCNet重置了识别模型中的特征提取网络,减少模型参数量。采用Ghost卷积模块轻量化特征融合网络,进一步降低计算量。为了弥补轻量化造成的模型性能损耗,在特征融合网络末端添加基于标准化的注意力模块(Normalization-based attention module, NAM),增强模型对杂草和玉米幼苗的特征提取能力。此外,通过优化主干网络注意力机制的激活函数来提高模型的非线性拟合能力。在自建数据集上进行实验,实验结果显示,与当前主流目标检测算法YOLO v5s以及成熟的轻量化目标检测算法MobileNet v3-YOLO v5s、ShuffleNet v2-YOLO v5s比较,轻量化后杂草识别模型内存占用量为6.23 MB,分别缩小54.5%、12%和18%;平均精度均值(Mean average precision, mAP)为97.8%,分别提高1.3、5.1、4.4个百分点。单幅图像检测时间为118.1 ms,达到了轻量化要求。在保持较高模型识别精度的同时大幅降低了模型复杂度,可为采用资源有限的移动端设备进行农田杂草识别提供技术支持。

基于改进DeepLabv3+的轻量化作物杂草识别方法

为在存储资源与计算能力有限的设备上实现田间作物和杂草的识别,本文提出一种基于改进DeepLabv3+的轻量化语义分割网络。首先,以MobileNet v2作为DeepLabv3+的特征提取骨干网络,提出双分支残差模块替换倒残差模块,并删除后两层卷积以降低模型参数量。其次,在空洞空间金字塔池化(Atrous Spatial Pyramid Pooling,ASPP)模块中引入分组逐点卷积,使用深度扩张卷积替换标准卷积,并将卷积后的特征图进行多尺度特征融合增强对作物和杂草深层特征的提取能力。最后,将原有的非线性激活函数替换为Leaky ReLU激活函数来提升分割精度。实验结果表明:改进后网络的mIOU达到86.75%,参数量仅为0.69M,FPS达到了98,与原始DeepLabv3+以及3个典型轻量化语义分割网络的相比,参数量最小,在对比的轻量化网络中具有最高的分割精度。

春播豌豆田杂草综合防控技术

杂草严重影响豌豆产量和品质,制约豌豆产业发展。为加强对豌豆田杂草的规范化防控指导,基于多年的防控技术研发和生产示范,从范围、规范性引用文件、术语与定义、防控对象与原则、防控技术和操作要求等方面提出了春播豌豆田杂草综合防控技术。

不同施肥与耕作方式对高粱-玉米轮作田杂草多样性的影响

为明确改变施肥和耕作方式是否可有效控制高粱-玉米轮作体系中高粱田杂草发生,破解高粱对除草剂敏感、易产生药害和专用除草剂产品匮乏的难题,选择山西农业大学高粱研究所东白试验基地长期定位施肥田和修文试验基地长期不同耕作方式田,于2017-2021年运用群落生态学方法研究5种施肥方式(不施肥、NPK配施、PK配施、NP配施、NK配施)和3种耕作方式(传统耕作方式:秸秆粉碎还田+秋旋耕;秸秆粉碎还田+深松;秸秆粉碎还田+深耕+秋旋耕)对高粱-玉米轮作体系高粱田杂草多样性的影响。结果表明:不同施肥田和不同耕作方式高粱田分别可统计到12种和9种杂草,且均以藜、水稗和反枝苋3种杂草密度较高;不同施肥处理以NPK均衡施肥和NP处理杂草密度最低(同不施肥相比杂草密度分别下降79.18%和76.97%),但对杂草群落多样性指数影响较小同对照相比差异不显著;各施肥处理连续施用3年后的杂草密度大小依次为CK>PK>NK>NP=NPK;3种耕作方式中以秸秆粉碎还田+深耕+秋旋耕处理杂草密度最低(同传统耕作相比杂草密度下降68.48%),且杂草群落构成与其他耕作方式相比相似性较低,但对多样性指数影响较小;较优施肥和耕作方式处理对杂草的强选择压力形成均为连续实施3年后。因此,推荐秸秆粉碎还田+深耕+秋旋耕和NPK(速效钾含量<200 mg/kg地块)或NP(速效钾含量>200 mg/kg地块)为高粱-玉米轮作体系高粱田杂草物理防治较优处理方式。