二、雜草在農業系統中扮演的角色

(一) 雜草存在的缺點

      農田存在的雜草會對作物造成直接與間接的損失，直接的損失就如降低產量、品質及操作效率等，而間接損失則包括產生人、畜的過敏源，如豬草、銀膠菊及大花咸豐草的花粉；另部分雜草存在會造成病蟲草害的族群分佈。在農業生態系中雜草為害蟲與病源之重要寄主，且在蟲害與植物病害之傳染途徑中亦擔任了將染病作物之病源傳至鄰近作物之媒介。

         某些特定的禾草 (如雀麥屬、狐草屬及黑麥草等) 為穀類害蟲 (Sitobium avenae及 Rhopalosiphum padi) 的寄主而傳染大豆黃色矮化病毒(yellow dwarf virus, BYDV)，一般利用低刈處理來避免禾草抽穗而成為病毒之寄主，但上述經低刈處理之禾草在穀物收穫後，還是有可能成為病蟲害之生物廊道 (green bridge) 進而傳播至後期作物。

 

(二) 雜草存在的優點

      雜草存在主要有覆蓋表土具水土保持的功能，雜草透過根系可以使土壤養分循環利用，並增加土壤有機質含量，即「養草肥田」的觀念；多數雜草也可當成野菜或開發成青香藥草；提供放牧；開發成生物農藥如除蟲菊等；具有耐逆境與抗病蟲草的遺傳資源；調節微氣候提供綠色的視覺享受等。除此之外雜草還有下列不容忽視的功能：

 

1. 可增加土壤有機碳庫貯量

       土壤有機碳庫是全球碳循環的重要組成部分，並且直接影響全球的碳素平衡。雜草的存在可以從地上部生質量的累積與根圈衍生碳素，大幅增加農田土壤固碳量，如五節芒根圈釋入土壤碳庫能力較慣行法栽培之水稻、玉米與或狼尾草大，適合作為田籬植物。

 

2. 雜草提供對農田生態系動態平衡有益之昆蟲棲息

      某些雜草(如刺蕁麻 Urtica dioica、墨西哥臭杏 Chenopodium ambrosides等 ) 可提供對生態系動態平衡有益之昆蟲棲息，並供應花粉、花蜜等食物來源，而在毫無雜草之作物田中，天敵無法生存。

      近三十年來研究報告中，發現作物田區內含有多種雜草者較不含雜草者其蟲害發生比率較低，可能是由於害蟲被天敵殺死的比率增加；且覆蓋多種雜草之田區中，其肉食性節肢動物的密度亦較高。例如：在夏威夷發現甘蔗象鼻虫之天敵 Lixophaga sphenophori 主要是以乳仔草 (Euphorbia hirta) 為食物。在果園中栽植覆蓋作物菊葉蜈蚣花（Phacelia spp.）可使天敵寄生發生率由5% 提高至75%。雜草花朵亦為許多肉食性昆蟲的重要食物來源，其中草蜻蛉特別喜歡菊科花朵，因其富含花蜜可充分供應糖分來源。部分蟲媒昆蟲只被特定雜草所吸引，例如小繭蜂科(Braconidae)的寄生蜂Peristenus pseudopallipes 特別喜歡菊科之野塘篙及加拿大蓬。

 

3. 在耕作制度中雜草多樣化可明顯降低病源族群

      在田間，適度雜草多樣性管理為耕作系統之重點，且可明顯降低病源族群。其中作物田間或行間的雜草可藉由吸引病源昆蟲而降低作物病害的發生，如甲蟲（Phyllotreta cruciferae）較喜歡混雜在芥藍菜田間的小油菜， 因小油菜含有異硫氰酸烯丙酯 (allyl isothiocyanate) 的濃度較芥藍菜為高，而此種化合物對甲蟲吸引力很強，因此促使甲蟲遷離作物植株。同樣的，在抽穗的玉米田間若混雜有已開花的豆科雜草 (如魯冰)，則可吸引聖甲蟲 (Macrodactylus sp.) 自玉米雌穗遷移至魯冰花上。

      另外在作物田區四周邊緣允許雜草生長，可明顯降低病源族群。例如在大豆田區邊緣 0.25~1公尺條帶，額外撒播牛筋草及畔芒等雜草種子，則可有效降低葉蟬的群落與繁殖量；若將雜草葉片萃取液噴施於大豆田間，葉蟬的成蟲也會受影響，連續噴施就會抑制葉蟬的繁殖，進而減少蛹的數目。另在花椰菜移植後一星期播種野芥菜種子，結果並不會影響花椰菜之產量且又可有效增加捕食蚜蟲卵之天敵數目。

 

 

三、永續農業系統中之雜草管理的方法

作物栽培過程中，雜草的問題一直存在，然而在永續農業逐步減少使用化學除草劑的前提下，必須善用預防性、物理性、生物性或是栽培管理的綜合防治方法來防除雜草，幾種常用的方法說明如下：

 

（一）減少農田雜草種子庫

      避免農田雜草種子的產生可降低雜草的壓力，並能減少往後雜草防除的成本，所採用措施是不允許雜草生長至開花結籽，若讓雜草產生種子，會加劇往後數十年的雜草問題。例如，馬齒莧（common purslane）種子已被證明能在土壤存活超過 20年，黑芥菜（black mustard）籽可存活超過 40年。雜草種子的長久壽命，再加上單株雜草即能產生大量的種子（如馬齒莧或稗草，100,000粒/株），導致長期積累在土壤中，形成龐大的雜草種子庫。

      此外，可利用適度栽培管理來避免雜草種子產生，如輪作短期作物，如萵苣類，生育期短，能提供頻繁耕犁機會，農作物快速更替，從而減少雜草成熟和種子繁衍的機會，並可減少雜草對下期作所造成的壓力。

 

（二）敷蓋栽培法

利用地膜敷蓋是常見的雜草控制方法。敷蓋可阻隔光線，防止雜草萌發和生長。可作為敷蓋物材質種類繁多，包括：

 

1. 有機材料：如庭院廢物，木塊，稻穀或稻桿，乾草，鋸木屑和再生紙紙蓆。為了有效控制雜草，敷蓋需要盡量阻隔所有光，敷蓋材料以3~5公分厚度為宜，因為厚度若不足，雜草容易出土或突出，無法有效抑制雜草的生長。有機敷蓋物會隨著時間而分解，原有的厚度通常在一年後會減少了60％，因此較粗質的有機廢棄物會是較佳的敷蓋材料。 目前有機敷蓋物主要是用於長期作物、環境美化與非耕作區，有機敷蓋物可以就地生產，包括禾穀類、三葉草、苕子和蠶豆等皆為可生產有機敷蓋物的作物。這些敷蓋物（或覆蓋作物）必須在作物種植前或種植後不久即死亡或被防除，以避免過度與作物競爭養分。

 

2. 塑膠材料：一般塑料敷蓋物的厚度0.04mm~ 0.1mm。雜草防除用塑膠覆膜最常見的顏色是黑色的，因為它能完全阻隔光線。最近紅外線可穿透（infrared-transmitting ，IRT）的塑料已被開發。 IRT的塑料阻絕某些波長的光，允許部分波長的光通過，在早春作物生育初期能更有效提升土壤溫度。

 

(三) 草生栽培利用

       草生栽培是利用一些覆蓋作物如百喜草、地毯草、奧古斯丁草等的草坪植物，或金錢薄荷、普列薄荷、科西嘉薄荷、艾草、頭花蓼等匍匐性的香藥草植物，以及滿江紅、鴨舌草、慈菰等的水生植物，其他如具自播型綠肥大豆臺南7號、四瓣馬齒莧（Portulaca quadrifida L.）與匍根大戟（Chamaesyce serpens (H. B. &K.) Small）等，利用其生長優勢，迅速將地表覆蓋，除了防除雜草外，亦能對土壤具有水土保持與固碳的功能，增加農產品的生態附加價值。

 

(四) 高溫防除法

      永續農業可使用或自然產生的高溫源，進行土壤消毒及雜草防除，目前已開發方法如下：

 

1. 蒸汽滅菌法：將蒸汽注入到土壤中，以殺死雜草種子。但因成本較昂貴，目前僅限於小面積的溫網室或造園採用。

 

2. 土壤曝曬法：乃利用太陽能的原理，在已耕犁且土壤潮濕農地上覆蓋一層塑料薄膜(0.05 mm)，藉太陽曝曬加熱土壤，以抑制雜草種子的發芽及生長。而曝曬法應該在夏季和秋季期間進行，此時有最大太陽輻射，成效最佳。

 

3. 由遙感探測技術所研發出來的 WeedSeeker 雜草識別系統：WeedSeeker 應用紅外波段光譜實現對雜草的識別，並只對雜草區域進行特定點噴射火焰、噴射高溫菜籽油或以LED_UV-C光束照射等處理，藉由瞬間提高了雜草植株的溫度超過約60℃，導致雜草葉片的胞液擴大、細胞壁破裂而枯死。一般3葉齡以下的闊葉雜草防除效果最佳，禾本科雜草效果稍差。可用於一些發芽緩慢的有機蔬菜田區，如辣椒、胡蘿蔔、洋蔥和芹菜等。

 

(五) 利用動物防治：在雜草防治上，運用草食性家禽或家畜的食用特性，使雜草無法生長繁密高大，進而達到控制雜草數量的方式。如在水田中，放養鴨類或食草性魚類。在果樹、葡萄園和行栽作物中放養鵝以控制雜草。鵝較喜歡吃禾草，除非禾草已被吃完且餓了，才會吃其他種類的雜草或作物。但必須避免讓鵝靠近任何禾穀類作物，如玉米、高粱、小穀類作物或會結果實的蔬菜（如番茄），因為這是他們的首選食品。另一種合鴨體型小於鵝，更適合行栽作物，而且往往微妙游走在作物行間，而不會踩踏他們。再生稻田區生育初期可先利用福壽螺防治雜草，等齊膝期時再放入合鴨把福壽螺吃掉，並能接續除草工作。

 

（六）人力及機器除草：

      在永續農業中使用最廣泛的雜草防除方法就是耕作措施。小面積的防除還是以人力為主，在大面積則需要以機械來控制雜草生長。利用畜力或農機帶動各式犁具，可鏟除或翻埋雜草。在乾、溼農耕區，有「深耕除草，淺耕保水」的特性。降雨多的地區雜草生長繁茂，採深耕翻埋雜草；在乾燥農業區則採淺耕措施，可使雜草被犁除，並使表土約2~5㎝的土壤是乾燥的，形成薄土層覆蓋，可降低水份的蒸發量。

      若在雜草剛剛發芽就淺耕也稱為盲耕（blind cultivation），利用耙子或馬鐙鋤（stirrup hoe）在土壤表面（約1英吋）進行淺耕，此時看不到明顯雜草但可使已發芽雜草受傷死亡。當又發現有剛出土小雜草時就要再淺耕一次。它們很容易執行，雖然較費勞力，但是他們很可能是唯一最有效的方式。但若表層土壤過於乾燥使得雜草種子無法發芽時，盲耕對於生育後期雜草壓力的減低效果就不大。

      利用機械除草是在不干擾作物生長下盡量鏟除貼近植行的雜草。在大多數情況下，可以耕除80%以上的雜草，剩餘的雜草必須人力除草或使用其它機械手段。當其他的管理方法已經失敗，或仍有少數漏除的雜草，為防止雜草種子產生時，人力拔除雜草是最後的手段。

 

（七）利用栽培措施管理雜草

      耕作制度中適時掌握作物在農田不同時空的佈局，善用輪作、間作、混作與農林間作 ( Agroforestry) 等耕作制度，皆能有效的控制雜草生長。

      作物栽培過程能有效管理水分，也是控制雜草的關鍵因素。有許多灌溉管理策略可以減少農田的雜草壓力。如作物在種植前藉由灌溉或降雨可促使雜草種子的萌芽。這些剛萌芽的雜草可利用淺耕或火燄來防除。另將滴灌帶埋在畦床下層，僅供給作物水分，但減少地表水分，於乾旱時期，可明顯的控制雜草萌發。

      雜草與作物間的交互作用包括競爭與相剋。作物若能適時適地栽種，會迅速生長，並覆蓋地面，因而更有競爭力。如利用減少行株距而增加作物密度，也會改善作物的競爭力，減少了雜草競爭的能力。目前有機栽培大多採用育苗移植，使作物對雜草具有早期的競爭優勢。

      利用相剋作用（Allelopathy）抑制雜草生長，作物在生育代謝過程中會釋放二次代謝物質，有些會抑制本身或其鄰近植物種子的發芽、根生長、植株的發育、開花及結果等，如向日葵植體之抽出物，可用來防治野莧(pigweed)、苘麻（velvetleaf）、蔓陀羅 (Jimson weed) 等雜草。

 

 

四、雜草管理的固碳潛能

      近年來在京都議定書的規範下，各先進國家無不設法限制溫室氣體排放量，其中日本與歐盟首先於2005 年透過立法徵收碳稅。台灣近年也制定「溫室氣體減量法」草案以規範溫室氣體排放量，值得注意的是訂定所分配之二氧化碳配額可視為有價物交易，若有欠缺或剩餘，都可與其他的排放戶進行買賣。簡單的說，無法達到減量之生產單位可向有效減量之生產單位購買配額。溫室氣體減量在農業生產應用上，未來可制定各作物標準化生產過程，在維持固定產量下亦可達到最大二氧化碳減量目的。經由以上方式，除了達到生產更具優勢之生質能原料以及農業產品，讓農民能有額外的收益，對於環境也有更多的貢獻。

      談到雜草管理就應先瞭解雜草生物學，雜草是環境中生物多樣性（biodiversity）的一環，因此當某一雜草被納入農業生產體系時，其又將是農業生物多樣系統（agrobiodiversity system）中的一份子。因此在雜草防治上亟需鼓勵以「雜草管理」的觀念取代傳統的「根除」，意即在作物產量品質與雜草生存間取得一個平衡點，於作物敏感生育期間，結合田間操作及配合適當的永續農法，長期持續的控制雜草，使其生長量不致影響作物生產，如此不但可維持作物較佳之生長空間，同時亦可維持農田生物多樣性，對環境生態有明顯的助益，且可投入農田有機質，改善土壤品質，促進作物生長。而透過草類根部碳素釋出，亦增加耕地土壤有機碳，可有效的將碳固定於土壤中。

 

（一）土壤碳庫介紹

      土壤有機碳庫（soil organic carbon pool）所代表的是土壤有機碳的含量或儲存量，對生物圈而言扮演重要角色，與土壤許多物理、化學與生物性質有密不可分的關係，影響土壤之生產力，對於作物生長與發育而言是相當重要的部份，而對陸域生態系更是不能忽略的一環。

     一般而言，作物透過光合作用將大氣CO2 固定於植株內，經呼吸作用將固定下來的碳再轉化成CO2 回歸到大氣；而植物自身的代謝與分配，配合生長所需，會將光合作用所固定的碳送到各個組織與器官，做進一步代謝或儲存。在這過程中部分代謝物（大多為二次代謝物）會透過揮發、淋洗等作用，釋出、回歸至生長環境，也會透過根部將代謝物釋入土壤，此過程稱為根圈沉降（rhizodeposition），而收穫後之根部殘株也會殘留在土壤。作物光合作用與生長對土壤之直接影響，主要透過：(1) 根圈沉降釋入之碳素，(2) 收穫後於土壤中作物根部殘株分解之碳素，以上兩者合稱為根部衍生碳素。由於不同作物生長特性不同，對於土壤碳庫之影響也有不同反應。

      作物因應外在因素的變化，如輪作、連作等不同耕作制度，如肥料用量與肥料種類等肥培管理，對於土壤碳庫有不同影響。其中連作會降低土壤碳庫的含量，必須以適當的輪作才能維持土壤肥力。亦有研究發現，長年不施肥的農地土壤，其土壤有機成分(soil organic matter; SOM) 會逐年下降，合理的化學氮肥用量則可以維持SOM 含量水準（約90 ton ha-1）；然而過度施用化學肥，將導致土壤微生物作用過於旺盛，結果反而使土壤總碳量驟減。而有機堆肥的施用（20 ton ha-1 yr-1）對於SOM的恢復效果非常良好。除了堆肥本身貢獻之碳素之外，更促進作物生長，乾物重增加，相對根部衍生碳素也釋入較多。

      土壤有機碳素(soil organic carbon; SOC) 增加與碳素釋入量(包含有機肥與未收穫之地上部、地下部殘株之碳素總和) 呈正相關。有機肥除了本身之碳素貢獻之外，更可以增加土壤生產力而促進作物生長，使作物產量增加。

 

（二）雜草管理的固碳潛能

       因此合宜的雜草管理可增加土壤有機碳庫的貯量，主要來自於：(1)農田生物的生質量；(2) 採用草生栽培、保育邊行、田籬與草畦、耕地休閒、輪作等永續農田佈局之耕作制度等，均有節能減碳的功效。以下就以草類資源的利用對固碳效果作說明：

 

（一）敷蓋栽培法：

      利用地膜敷蓋是常見的雜草控制方法。敷蓋可阻隔光線，防止雜草萌發和生長。可作為敷蓋物材質種類一般分成有機材料與塑膠材料二大類，。其中有機敷蓋材料的利用，具有碳封存的功能。常見有機敷蓋材料如庭院廢料，木塊，稻穀或稻桿，乾草，鋸木屑和再生紙紙蓆。為了有效控制雜草，敷蓋需要盡量阻隔所有光，敷蓋材料以3~5公分厚度為宜，因為厚度若不足，雜草容易出土或突出，無法有效抑制雜草的生長。有機敷蓋物會隨著時間而分解，原有的厚度通常在一年後會減少了60％，因此較粗質的有機廢棄物會是較佳的敷蓋材料。 目前有機敷蓋物主要是用於長期作物、環境美化與非耕作區，有機敷蓋物可以就地生產，包括禾穀類、三葉草、苕子和蠶豆等皆為可生產有機敷蓋物的作物。這些敷蓋物（或覆蓋作物）必須在作物種植前或種植後不久即死亡或被防除，以避免過度與作物競爭養分。

 

(二) 草生栽培利用：

      草生栽培是利用一些覆蓋作物如百喜草、地毯草、奧古斯丁草等的草坪植物，或金錢薄荷、普列薄荷、科西嘉薄荷、艾草、頭花蓼等匍匐性的香藥草植物，以及滿江紅、鴨舌草、慈菰等的水生植物，其他如具自播型綠肥大豆臺南7號、四瓣馬齒莧（Portulaca quadrifida L.）與匍根大戟（Chamaesyce serpens (H. B. &K.) Small）等，利用其生長優勢，迅速將地表覆蓋，除了防除雜草外，亦能對土壤具有水土保持與固碳的功能，增加農產品的生態附加價值。

 

(三) 禾草類資源的利用：

       蘆葦(Phragmites communis (L.) Trin)為禾本科多年生草本植物，常為溼地主要植物族群，具有汙水處理、維持溼地生物多樣性、藥用、造紙纖維及生質能源作物等功能。生育盛期蘆葦光飽和點之光合速率為11.61 μmolCO2 m-2 s-1，產草量達1.68kg m-2，株高300 cm。將0 - 50 cm之土壤以每10 cm為分層，發現土壤有機碳(SOC)含量，由上而下依序為31.3、36.3、27.7、11.2與4.68 g kg-1，顯示蘆葦藉由根圈沉降釋放之酸性物質可將大氣中CO2固定於土壤中。因此蘆葦可成為土壤保育、生質能源原料、生態環境改良與土壤有機碳蓄積功能之優良草種。

      五節芒（Miscanthus flavidus）分佈於台灣各地，從低海拔海邊、廢耕的農地、山坡地、到公路兩旁的新生地丘陵地、台地等、以及高海拔3,000公尺均有其大規模族群。遺傳岐異度非常高，除有護坡及水土保持的功能外，並兼具生態系的穩定功能。培地茅(Vetiveria zizanioides (L.) Nash) 在台灣目前僅供護坡及水土保持的功能，在大多數的環境下均會開花，但不會產生有效的種子，必須利用無性的營養繁殖，是目前可以安全地應用於水土保持之先鋒植物，由於無法種子繁殖而不至於擴散成為雜草，進而危害當地生態造成環境問題。

      不同的管理與氣候環境會影響到五節芒與培地茅固定CO2效率或N2O釋放量。在氣候變遷CO2濃度上升趨勢下，五節芒與培地茅能利用根圈沉積作用從空氣中固定更多的碳素於土壤中。種植1年後之五節芒與培地茅，地上部生質量總碳含量約為40%以上。而土壤方面，越表層土壤所測得總碳含量越高，在土壤上層30cm，來自於五節芒與培地茅土壤總碳含量平均而言分別為1~1.5%。因此，五節芒與培地茅根系衍生碳素對於土壤碳庫確實具有蓄積能力。 若與慣行農法連作之試驗田比較，在水稻田區之表層土壤總碳含量為1.2%，而玉米(0.8%)、狼尾草(1.0%)。顯示五節芒與培地茅等宿根栽培的耕作方式，除可成為土壤保育、生物質原料、生態環境改良，並可達到CO2減量目的，而能成為有機農業管理的參考。

 

五、結 論

      毫無疑問的雜草存在對作物仍是一種壓力，但很多證據均支持作物田中雜草不能立刻判定其有害並且立即防除，事實上在考慮植物種類、環境因素及管理上，雜草與作物之相互關係是不容忽視的。因此永續農業中雜草管理的策略，除了整合利用上述雜草防除技術，應以促進農田生物多樣性的維持和保護為準則。由這些生態環境間認知後，就可以進行雜草管理而非雜草防治，長時間防治雜草並保持田區僅剩單一作物而毫無雜草之管理方式，並不能使作物達到最佳產量。作物田間改變雜草群落的組成可提供有益昆蟲族群之棲息，並調控特定的蟲害。多樣且複雜的雜草相可以下列方法形成，如利用草生栽培、保育邊行、田籬與草畦等農田佈局，除可增加土壤有機碳庫貯量，並能提高農田生物多樣性，進而改善對農田生態系之動態平衡有益的生物相。

      同時若能利用台灣禾草多樣性資源，進行已破壞生態區的復育工作或導入休耕地生態農業，不僅可直接對生存的生態系產生貢獻，更可以兼具能源作物來生產能源，在未來碳稅交易實施時，由農業部門提供工業部門生存與發展的基礎，也因此發展生物能源除了消極的生產替代能源之外，更可積極的降低CO2，協助減輕未來《京都議定書》對我國工業及外貿所帯來的壓力，更能逐步恢復台灣生態系。

 

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