佩德羅.雅各布.克里斯托福列蒂(Pedro Jacob Christoffoleti)向AgriBrasilis撰寫了有關(guān)雜草對除草劑的抗性以及農(nóng)民如何應(yīng)對的文章。

Christoffoleti是“Luiz de Queiroz”- USP農(nóng)業(yè)學(xué)院的農(nóng)學(xué)家,雜草科學(xué)博士,ESALQ-USP教授,PJC農(nóng)藝咨詢公司研究員、推廣員和顧問。

巴西雜草管理的目標(biāo)是減少對作物潛在產(chǎn)量的負(fù)面干擾。為此,我們采取了綜合管理措施,例如文化、機(jī)械和物理手段。除草劑由于其方便性和適宜的成本,是傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)的主要工具。然而,該工具必須有效使用,并具有廣泛的雜草種類控制、選擇性,并考慮經(jīng)濟(jì)和環(huán)境可持續(xù)性。

2019年,巴西共消耗除草劑技術(shù)產(chǎn)品369,578.94噸(IBAMA,2020年),占全國植物檢疫產(chǎn)品銷售總量的59.56%。在銷量最多的品種中,草甘膦排名第一,總量為217,592.24噸,其次是2,4-滴,總量為52,426.92噸。排在第5位的除草劑是莠去津,2019年使用量為23,429.38噸。

相反,巴西的農(nóng)業(yè)食品產(chǎn)量也出現(xiàn)了驚人的增長。巴西農(nóng)業(yè)發(fā)展的兩個(gè)最有說服力的指標(biāo)是產(chǎn)量和產(chǎn)量。從1975年到2017年,谷物產(chǎn)量從3800萬噸增加到2.36億噸,增長了六倍多,而種植面積僅增加了一倍。通過水稻,豆類,玉米,大豆和小麥的平均產(chǎn)量的變化可以看出,與面積增長相比,產(chǎn)量增長更大。

在巴西的農(nóng)業(yè)環(huán)境中,幾乎整個(gè)地區(qū)都使用抗草甘膦的轉(zhuǎn)基因作物,雜草對除草劑的抗性已成為其管理的主要挑戰(zhàn)。巴西已經(jīng)記錄了53例前所未有的雜草對ACCase、ALS、EPSPS、photosystem Ⅰ和Ⅱ、Protox(PPO)和合成生長素的抗性。最令人擔(dān)憂的無疑是19例抗草甘膦案例,其中9例是多重抗藥性。在抗草甘膦的雜草種類中,我們重點(diǎn)介紹了莧菜、紫莖澤蘭、龍眼草、康乃馨、加拿大一枝黃花、蘇門答臘、島葉地黃、棘球絳蟲、印度香茅、大戟和黑麥草(Heap,2021)。

巴西抗除草劑雜草的相關(guān)案例

2003年在巴西南里奧格蘭德州的多年生黑麥草中發(fā)現(xiàn)了第一例抗草甘膦的案例,其次是2005年的康乃馨。

第一個(gè)多重耐藥性病例也是在2010年發(fā)現(xiàn)的,ACCase和草甘膦抑制劑都有耐藥性的黑麥草。最令人擔(dān)憂的案例發(fā)生在2017年,對5種作用機(jī)制產(chǎn)生了抗藥性,即蘇門答臘草,對草甘膦、敵草隆、百草枯、2,4-滴和紅花滅草靈除草劑產(chǎn)生抗藥性。(Heap,2021年)

但是,目前最困擾種糧農(nóng)民的,除了莧屬、野莧屬3種雜草外,還有島葉決明的抗藥性。

雜草對抑制ALS的除草劑的抗性可追溯到1993年,當(dāng)時(shí)我有機(jī)會(huì)證實(shí)鬼針草對這種作用機(jī)制的抗性,后來在白苞猩猩草的研究中也有報(bào)道。然而,轉(zhuǎn)基因抗草甘膦的引入解決了這個(gè)問題。同樣,自1992年以來在車前草(Urocholoa plantaginea)中檢測到的草對ACCase抑制劑的抗性(這是過去的一個(gè)主要問題)也被GMOs解決了。

 然而,目前抗草甘膦已成為一個(gè)問題,特別是當(dāng)與ALS和ACCase抑制劑結(jié)合使用時(shí)。在這種情況下,推薦控制方案更為復(fù)雜。甚至在對敵草隆、紅花酸、草甘膦、氯嘧磺隆和百草枯有抗藥性的蘇門答臘種群中也發(fā)現(xiàn)了這5種作用機(jī)制。對草甘膦有抗性的莧菜也對ALS抑制劑有抗性。很明顯,用草甘膦都難以控制的雜草肯定很難控制。

此外,馬托格羅索州還受到了巴西的一種外來雜草A. palmeri的入侵,由于該州農(nóng)業(yè)部采取了有效的遏制措施,其擴(kuò)散得以推遲。

另一方面,莧菜在巴西已經(jīng)適應(yīng)生長了,南部抗藥性種群的存在也讓農(nóng)民擔(dān)憂。自2009年以來,印度鵝草(牛筋草)被檢測出ACCase抑制劑具有抗藥性,最近又被檢測出對草甘膦具有種群抗藥性。

灌木狀假紐扣草(Permacoce verticillata L.)一直是對種糧農(nóng)民的主要挑戰(zhàn),尤其是在北部/東北部和塞拉多地區(qū)(巴西薩瓦納)。這種雜草的分類很難,許多研究人員將其歸類為植物學(xué)垂直草。有跡象表明,其他物種更難控制。除對草甘膦的耐受性外,2,4-滴類除草劑也不能控制這種雜草,其甚至對草甘膦有拮抗作用。

農(nóng)民們所面臨的另一個(gè)問題是禁止在大豆收獲前施用百草枯,這反映了對雜草抗性的管理和預(yù)防。此措施負(fù)責(zé)清除后期的侵染雜草。替代品要么是市場上的低可用性,要么是具有不同作用機(jī)制的其他除草劑。

它還涉及從以前作物的自生植物的控制。大豆之后是玉米或棉花,而這3種作物通常都應(yīng)用為抗草甘膦的品種,這使得大豆的管理復(fù)雜化。 

雜草抗性的防治

采取積極主動(dòng)的策略無疑是避免雜草抗性問題進(jìn)一步演變?yōu)樯a(chǎn)系統(tǒng)的最佳方法。盡管如此,這個(gè)問題已經(jīng)對許多農(nóng)民的財(cái)產(chǎn)產(chǎn)生了影響,需要采取應(yīng)對措施。

在最佳戰(zhàn)略中,必須有多樣化的作物和除草劑。這一策略減少了被迫抵抗雜草種群的選擇壓力。

巴西的一些地區(qū)有種植的可能性,每年最多可收獲2.5季,這可以實(shí)現(xiàn)作物多樣化,這當(dāng)然是主動(dòng)預(yù)防措施和抗除草劑雜草管理的基礎(chǔ)。

然而,這一系統(tǒng)最重要的方面是在第2次收獲后的冬季淡季留下覆蓋物,就像在巴西中部和北部那樣,在巴西中部和北部,臂形草可以在這一過程中發(fā)揮基本作用。

另一種有助于農(nóng)民抑制抗除草劑雜草的管理方法是將2次收獲的玉米與烏龍草混合,這有利于在休耕期間在土壤表面形成秸稈。因此,在一個(gè)防止與其他植物競爭的系統(tǒng)中種植臂形草和玉米,同樣在玉米收獲后,臂形草可以保持植被,直到形成足夠的生物量,之后在秸稈干燥后,它抑制了對除草劑具有抗性的雜草。

巴西采用的第2種做法有助于減緩甚至有效地控制抗除草劑雜草,即便用與抗草甘膦的轉(zhuǎn)基因生物相關(guān)的苗前/苗后除草劑也是有效的。當(dāng)除草劑應(yīng)用于雜草發(fā)生前的雜草時(shí),除草劑可以控制種子,促進(jìn)作物的競爭優(yōu)勢,在雜草之前出現(xiàn),避免早期競爭(甚至于雜草會(huì)出現(xiàn)在作物生長之前)。除使選擇性除草劑在苗后的應(yīng)用更加靈活外,苗前除草劑還提供了多樣化的作用機(jī)制。

然而,在這種實(shí)踐中,農(nóng)民必須了解在免耕制度下除草劑在土壤和秸稈上的某些行為,否則可能會(huì)面臨除草劑選擇性和效率問題。這就是為什么目前這種做法的普及率仍然很低的原因。我們需要在現(xiàn)有技術(shù)中提出新技術(shù)或創(chuàng)新,主要是關(guān)于除草劑聯(lián)用和配方的新技術(shù)或創(chuàng)新,以便使用殘留除草劑逐漸成為管理抗藥性雜草的有效工具。

巴西也引進(jìn)了新的轉(zhuǎn)基因生物,比如抗生長素除草劑。從農(nóng)業(yè)的角度來看,這無疑將有助于管理系統(tǒng)中的雙子葉植物抗性雜草,然而,我們需要克服這些技術(shù)帶來的挑戰(zhàn),包括應(yīng)用技術(shù)的最佳實(shí)踐以及漂移和揮發(fā)問題。

防止產(chǎn)生抗除草劑的雜草種子當(dāng)然是農(nóng)民考慮的一項(xiàng)措施,盡管這很難執(zhí)行。農(nóng)田邊緣或道路可作為抗雜草擴(kuò)散的來源。此外,考慮到巴西是一個(gè)具有大陸規(guī)模的國家,在全國范圍內(nèi)運(yùn)輸機(jī)械和設(shè)備需要更好的規(guī)劃,以避免抗藥性雜草的擴(kuò)散。同樣,與巴拉圭和阿根廷等其他糧食生產(chǎn)國的邊境一直是該國抗藥性雜草進(jìn)入的重點(diǎn)。例如,引進(jìn)的兩耳草(馬唐屬草)和綠莧(綠穗莧)。對于抗除草劑雜草的預(yù)防和管理的生產(chǎn)系統(tǒng)的建議很簡單：系統(tǒng)多樣性。多樣性意味著除草劑的使用不僅具有不同的作用機(jī)理,而且作物也不同,單一栽培并不能很好地實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)。遵循最佳耕作實(shí)踐有助于產(chǎn)量的可持續(xù)性。

“農(nóng)民朋友們,實(shí)行輪作,使用不同作用機(jī)制的除草劑,遵循推薦劑量,并在收獲后進(jìn)行控制,以避免豐富雜草種子的抗性庫。采取預(yù)防措施。”