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雑草防除は害虫防除の一種で、雑草、特に有害雑草の成長を阻止または抑制し、栽培植物や家畜を含む望ましい動植物との競合を減らし、自然環境では外来種が在来種と競合するのを防ぐことを目的としています。[ 1 ]
農業において雑草防除は重要である。その方法には、鍬を使った手耕、耕うん機を使った動力耕、マルチングによる窒息、高温による枯死処理、焼却、除草剤（除草剤）による化学的防除などがある。
雑草は、生産性の高い作物や牧草地と競合します。また、有毒であったり、不快な味がしたり、イガや棘を生じさせたり、収穫物を汚染したり家畜に悪影響を与えたりすることで、望ましい植物の利用や管理を妨げる可能性があります。
雑草は作物とスペース、栄養分、水、光をめぐって競合します。小さくて成長の遅い苗は、大きくて勢いのある苗よりも影響を受けやすいです。タマネギは発芽が遅く、細くて直立した茎を生やすため、最も影響を受けやすい作物の1つです。[ 2 ]対照的に、ソラマメは大きな苗を生やし、莢が成熟する重要な時期に水不足になる期間を除いて、はるかに影響が少ないです。無菌土壌または鉢植え用堆肥で育てられた移植作物は、発芽した雑草よりも有利なスタートを切ります。
雑草の競争力は、生育環境や季節によっても異なります。アカザ（Chenopodium album）のような背が高く生育旺盛な雑草は、隣接する作物に最も顕著な影響を与える可能性がありますが、晩夏に現れるアカザの苗は小さな植物にしかなりません。背の低いハコベ（Stellaria media）は、夏の間は背の高い作物と共存できますが、越冬した株は早春に急速に成長し、タマネギや春野菜などの作物を覆い尽くしてしまう可能性があります。
雑草が存在するからといって、必ずしも作物に害を与えているとは限りません。特に、雑草と作物が干渉を受けずに成長できる生育初期段階ではそうです。しかし、成長が進むにつれて、それぞれがより多くの水と栄養分を必要とするようになります。雑草と作物は、競争が顕著になるまで約3週間は調和して共存できると推定されています。ある研究では、競争が始まってから、タマネギの球根の最終収量が1日あたりほぼ4%減少したことがわかりました。[ 3 ]
ヒメキンポウゲやカタバミなどの鱗茎を持つ多年生雑草、あるいはオオムギクサ（Agropyron repens）やキンポウゲ（Ranunculus repens ）などの地下茎が持続する多年生雑草は、養分を蓄えているため、干ばつや冬を越して生き延びることができる。オオムギクサなどの一部の多年生植物は、近くの他の植物の成長を阻害するアレロパシー物質を分泌する。[ 4 ]
雑草は、栽培作物に広がる可能性のある害虫や病気の宿主となることもあります。例えば、アブラナ科の植物であるカラマツソウやナズナは根こぶ病を媒介する可能性があり、ハコベ、アカザ、ナズナは線虫を媒介することがあります。また、ウリ科植物に壊滅的な被害を与えるキュウリモザイクウイルスは、ハコベやキオンなど、さまざまな雑草によって媒介されます。
ヨトウムシなどの害虫は、最初は雑草を攻撃するが、その後、栽培作物に移動する可能性がある。
ある植物は、農家によっては雑草とみなされ、別の農家にとっては作物とみなされる。アメリカ南東部でよく見られる雑草であるアブラナは、畑作農家にとっては雑草だが、養蜂家にとっては貴重な存在だ。養蜂家は、アブラナが冬の間ずっと花を咲かせ、ミツバチなどの受粉昆虫に花粉を提供する場所を探し求める。アブラナの花は、よほどの厳しい霜以外には耐え、霜が降りなくなるとすぐに回復する。
ハコベ、一年生メドウグラス、ナズナ、キオン、アカザ、ヤエムグラ、クワガタム、タネツケバナなどの一年生および二年生雑草は、種子によって繁殖します。多くは1シーズンに数回、中には1年中種子を生産するものもあります。キオンは1000個の種子を生産し、温暖な冬でも生産を続けることができます。一方、カヤツリグサは1株あたり3万個以上の種子を生産します。これらの種子はすべて一度に発芽するわけではなく、数シーズンにわたって土壌中で休眠し、光にさらされるまで何年も休眠状態になることがあります。ケシの種子は80～100年、ドックは50年以上生き延びることができます。1平方フィートまたは1平方メートルの地面には数千個の種子が存在するため、土壌を少しでもかき混ぜると、大量の雑草の苗が生えてきます。
最も繁殖力の強い多年生植物は、小さな断片から再生できる地下を這う根茎によって広がります。これには、スギナ、ヒルガオ、ニワトコ、イラクサ、ヤナギラン、イタドリ、トクサ、ワラビ、そして主根から側根を出すことができるクリーピングシスルが含まれます。他の多年生植物は、土壌表面に沿って広がるランナーを出します。這いながら根を張り、裸地を非常に速くコロニー化することができます。これには、クリーピングバターカップやカキドオシが含まれます。さらに別のグループの多年生植物は、ストロン（地面にアーチ状に伸びて根を張る茎）によって繁殖します。最もよく知られているのはブラックベリーです。
雑草防除計画は通常、生物的防除、化学的防除、耕種的防除、物理的/機械的防除に分類される多くの方法から構成される。[ 5 ]
家庭菜園における雑草対策の一つとして、雑草の生育に適さない環境を作り出す素材で地面を覆う方法があり、これは「雑草マット」と呼ばれています。例えば、濡らした新聞紙を何枚か重ねて敷くと、下の植物に光が届かなくなり、枯れてしまいます。
黒色のビニールシートの場合、温室効果によって植物が枯れてしまいます。黒色のビニールシートは覆った部分の雑草を防ぐのに効果的ですが、完全に覆うのは困難です。しつこい多年生植物を根絶するには、シートを少なくとも2シーズンはそのままにしておく必要があるかもしれません。
植物の中には、草本雑草を抑制する根分泌物を生成するものがあると言われています。マリーゴールド（ Tagetes minuta ）は、スギナやニワトコに効果があるとされています[ 6 ]。また、コンフリーの縁取りは、スギナを含むいくつかの雑草の侵入に対する障壁として機能するとも言われています。5 ～10センチメートル（2.0～3.9インチ）のウッドチップマルチの層は、一部の雑草の発芽を防ぎます。
砂利は無機質のマルチング材として利用できる。
庭師は雑草を手で地面から引き抜くことで除去できますが、根っこごと引き抜くように注意する必要があります。そうしないと、一部の雑草が再び芽を出す可能性があるからです。
雑草の葉や茎が生えたらすぐに鍬で取り除くことで、多年生植物を弱らせて枯らすことができますが、ヒルガオのような植物の場合は根気強く続ける必要があります。イラクサの蔓延は、少なくとも年に3回刈り込み、それを3年間繰り返すことで対処できます。ブラックベリーも同様の方法で対処できます。
タスマニアのシー・スパーグ遠隔地チームによる、自然の低木地帯における雑草防除の非常に成功した、主に手作業による除去プログラムが、シー・スパーグの防除である。[ 7 ]
耕作には、土壌の耕うん、中耕、夏耕が含まれます。耕作は雑草を根こそぎ抜き取り、枯死させます。夏耕は害虫駆除にも役立ちます。
様々な種類の耕うん機を用いた機械耕起は、作物の生育過程の様々な段階で、作物の周囲の雑草を除去することができる。
水生雑草除去機であるアクアモグは、水域を覆う雑草を除去するために使用できます。[ 8 ]
雑草を駆除するには、いくつかの熱処理法が有効である。
火炎除草は、雑草から数センチメートル/インチ離れたところに炎を当てて、雑草を焦がし、急激かつ激しい熱を与えます。 [ 9 ]火炎除草の目的は、必ずしも植物を燃やすことではなく、雑草のタンパク質を変性させて致命的な萎凋を引き起こすことです。同様に、熱風除草機は種子を加熱して破壊することができます。火炎除草機は、休眠種床（種床を早めに準備して水をやり、そこから生えてきた雑草を枯らしてから作物の種をまく）や発芽前火炎処理（作物の種をまいた後、雑草の苗が土から出てくる前に火炎処理を行う。この期間は数日から数週間になることがある）などの技術と組み合わせることができます。
高温の泡は細胞壁を破壊し、植物を枯死させる。除草バーナーは土壌を急速に加熱し、植物の表面部分を破壊する。雑草の種子は耐熱性を持つことが多く、乾燥した熱によって成長が促進されることさえある。
19世紀以来、土壌蒸気殺菌は土壌から雑草を完全に除去するために使用されてきました。いくつかの研究結果は、湿熱が雑草とその種子に対して高い効果を発揮することを裏付けています。[ 10 ]
土壌太陽熱消毒は、状況によっては芝生を維持しながら雑草を除去するのに非常に効果的です。植えられた芝生は、不要な雑草よりも高温多湿に対する耐性が高い傾向があります。
精密農業では、新しい農業用ロボットや機械がレーザーを使って雑草を防除することができ、「レーザー除草」と呼ばれています。[ 11 ]その利点としては、「作物と土壌の健康状態の向上、除草剤使用量の減少、化学薬品と労働コストの削減」などが挙げられます。 [ 11 ]
1998年、オーストラリア除草剤耐性イニシアチブが発足した。15人の科学者と技術スタッフが集まり、現地調査、種子の収集、耐性のテスト、耐性の生化学的および遺伝的メカニズムの研究を行った。デュポンとの協力により、各作用機序がアルファベットの文字で明確に識別される、義務的な除草剤ラベル表示プログラムが実現した。[ 12 ]
オーストラリア除草剤耐性イニシアチブの重要な革新は、雑草の種子に焦点を当てたことです。ライグラスの種子は土壌中で数年しか生存しないため、農家が新しい種子の侵入を防ぐことができれば、毎年発芽する種子の数は減少します。この新しいアプローチが登場するまで、農家は意図せず種子の繁殖を助けていました。コンバインはライグラスの種子を茎から剥がし、畑に散布します。1980年代半ば、一部の農家はコンバインの後ろに「チャフカート」と呼ばれる覆い付きのトレーラーを連結し、籾殻と雑草の種子を回収しました。回収された材料はその後焼却されます。[ 12 ]
別の方法としては、種子を幅50センチの帯状の列（ウィンドロー）に集め、収穫後にその列を燃やして種子を破壊する方法がある。2003年以降、西オーストラリア州の農家の約70％がウィンドロー焼却を採用している。[ 12 ]
また別の方法として、ハリントン種子破壊装置がある。これは石炭粉砕ケージミルを改良したもので、最大1500rpmで回転する鋼棒を使用する。有機物はすべて畑に残し、燃焼を伴わないが、種子の95%を死滅させる。[ 12 ]
もう一つの手作業による方法は、「休耕地」と呼ばれるもので、土壌を耕した後、1週間ほど休耕させるというものです。最初に雑草が生えてきたら、栽培者は目的の作物を植える前に軽く鍬で取り除きます。しかし、新しく耕したばかりの畑でも、他の場所から飛来する種子や、通りかかる動物の毛皮に付着した種子、あるいは輸入された糞尿に含まれる種子の影響を受けやすいのです。
埋設式点滴灌漑は、点滴チューブを植え付け床近くの地中に埋め込むことで、雑草が水にアクセスできないようにしつつ、作物が水分を得られるようにするものです。乾燥期に最も効果的です。[ 13 ]
麻[ 14 ]ムクナ・プルリエンスなどの雑草を窒息させて枯らす作物と輪作することは、非常に効果的な雑草防除法となり得る。これは除草剤の使用を避け、輪作の利点を得る方法である。
生物的雑草防除対策は、生物的防除剤、生物除草剤、放牧動物の利用、および天敵の保護から構成される。 [ 15 ]散布後、オサムシや小型脊椎動物などの雑草種子捕食者は、土壌表面から雑草種子を除去し、種子バンクのサイズを減少させることで、雑草の抑制に大きく貢献することができる。いくつかの研究は、雑草の生物的防除における無脊椎動物の役割の証拠を提供している[ 16 ] [ 17 ] 。
アメリカ西部では、ヤギを使ってトウダイグサ、ヤグルマギク、その他の有毒雑草を防除・根絶する企業が急増している。[ 18 ]
上記で説明した雑草防除方法は、化学薬品を全く使用しないか、ごく少量しか使用しません。そのため、有機栽培を行う園芸家や農家に好まれています。
雑草防除は除草剤の使用によっても達成できます。選択性除草剤は、特定の雑草だけを枯らし、目的の作物には比較的害を与えません。これらの除草剤の中には、雑草の成長を阻害することで作用するものがあり、多くの場合、植物ホルモンをベースとしています。除草剤は一般的に以下のように分類されます。
農業においては、大規模かつ体系的な手順が通常必要とされ、多くの場合、大型の液体除草剤散布機や空中散布などの機械が用いられる。
これらは、土壌、健康、昆虫などに重大な悪影響を及ぼす可能性が高いと考えられており[ 19 ] [ 20 ] [ 21 ]、これが代替手段の開発の一因となっている可能性がある。また、ロボットや高精度で少量を散布する機械など、影響の少ない除草剤を使用する体系的な手順もある。[ 22 ] [ 23 ]
有機的な雑草防除とは、化学薬品を散布する以外のあらゆる方法を指します。通常、複数の方法を組み合わせて効果的な防除を行います。
ブラッドリー式森林再生法は、生態学的プロセスを利用して多くの作業を行う。
多年生雑草は種子によっても繁殖します。タンポポやヤナギランの種子は空中を飛び、遠くまで運ばれます。タンポポやギシギシは深い直根も張ります。これらの根は地下には広がりませんが、地面に残った断片から再生することができます。
個々の戦略の有効性を維持する方法の1つは、全く異なる方法で機能する他の戦略と組み合わせることです。このように、種子ターゲティングは除草剤と組み合わされてきました。オーストラリアでは、種子管理はトリフルラリンとクレトジムと効果的に組み合わされています。[ 12 ]
抵抗性とは、対象となる植物種が、以前はそれを制御するために使用されていた化学物質に反応しなくなったときに発生します。除草剤への過度の依存と、予防やその他の耕種的慣行の欠如が、除草剤耐性雑草の進化と蔓延につながったと主張されています。[ 24 ] [ 25 ]世界中で除草剤耐性雑草の数が増加しているため、同じまたは類似の作用機序を持つ除草剤の頻繁な使用を減らし、化学物質を他の雑草防除方法と組み合わせるように警告が出されています。これは「総合的雑草管理」と呼ばれています。[ 26 ]
1970年代に多くのオーストラリアの羊農家が牧草地で小麦のみを栽培するようになったため、除草剤耐性が深刻な問題となった。小麦畑では、導入されたライグラスの品種は羊の放牧には適しているが、小麦と激しく競合する。ライグラスは非常に多くの種子を生産するため、放置すると畑を完全に覆い尽くしてしまう可能性がある。除草剤は優れた防除効果を発揮し、耕起の必要性が減るため土壌の攪乱も軽減された。しかし、わずか10年余りで、ライグラスや他の雑草が耐性を獲得し始めた。オーストラリアの農家は再び進化し、技術の多様化を始めた。[ 12 ]
1983年、ライグラスの群落が、アセチル補酵素Aカルボキシラーゼと呼ばれる酵素を阻害する除草剤の一種であるホーグラスに対して耐性を持つようになった。[ 12 ]
ライグラスの個体群は大きく、農家が多くの品種を植えていたため、遺伝的多様性も相当高かった。ライグラスは風によって交配されるため、遺伝子は頻繁に入れ替わる。農家は毎年安価なホエグラスを散布し、選択圧をかけたが、費用を節約するために除草剤を希釈していたため、植物の生存率が高まった。ホエグラスは、アセトラクテートシンターゼを阻害する除草剤群にほぼ置き換えられたが、これも不適切な散布方法によって助長された。ライグラスは、さまざまな除草剤を急速に分解できる一種の「交差耐性」を進化させた。オーストラリアの農家は、わずか数年で4種類の除草剤を失った。2013年時点では、光化学系II阻害剤と長鎖脂肪酸阻害剤と呼ばれる2種類の除草剤だけが最後の希望となっていた。[ 12 ]
国際的には、雑草学会は雑草科学と管理における協力を促進しています。北米では、米国雑草科学協会(WSSA) が 1956 年に設立され、Weed Science、Weed Technology、Invasive Plant Science and Management の 3 つのジャーナルを発行しています。英国では、European Weed Research Council が 1958 年に設立され、後に European Weed Research Society という名称で範囲を拡大しました[ 27 ] [ 28 ]この協会の主なジャーナルは Weed Research です。[ 29 ]さらに、オーストラリア雑草学会協議会 (CAWS) [ 30 ] はオーストラリアの雑草に関する情報センターとして機能し、ニュージーランド植物保護協会 (NZPPS) はニュージーランドでの情報共有を促進しています。[ 31 ]
戦略的雑草管理とは、地区、地域、または国レベルで雑草を管理するプロセスです。オーストラリアでは、最初に公表された雑草管理戦略はタスマニア州[ 32 ] 、ニューサウスウェールズ州[ 33 ]、南オーストラリア州1999年に策定され[34]、その後、1999年に国家雑草戦略が策定されました[ 35 ] [ 36 ]。
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