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       本文主要介紹了南美洲、亞洲和大洋洲的部分國(guó)家的除草劑使用現(xiàn)狀和雜草抗性演化的現(xiàn)狀以及對(duì)雜草抗性治理的建議。 

1  除草劑使用現(xiàn)狀

1.1  南美洲

       (1)巴西

       關(guān)于巴西從使用選擇性除草劑向抗草甘膦大豆種植過(guò)渡及其他農(nóng)藥的使用情況,其歷史記載是有限的,能夠獲得的最早的按農(nóng)藥分組的銷售數(shù)據(jù)信息是從1980年開(kāi)始。1985年,除草劑的價(jià)格是近7美元/公頃；在2000年初,轉(zhuǎn)基因大豆種植擴(kuò)張后,除草劑使用成本接近27美元/公頃,并持續(xù)增長(zhǎng),2019年達(dá)到45美元/公頃。除草劑的使用量從1990年到2010年呈線性增長(zhǎng),而在轉(zhuǎn)基因技術(shù)被大量采用的時(shí)期,除草劑的使用量則趨于平穩(wěn)。

       巴西僅在2010年之后提供了每種農(nóng)藥活性成分的使用量信息,但是在2019年之前,僅有制劑使用量的相關(guān)信息。其中,草甘膦使用量的增長(zhǎng)高于大豆、谷物和其他作物面積的增長(zhǎng)(面積增長(zhǎng)分別是57%、39%和31%),這說(shuō)明單位面積的草甘膦使用劑量有所上升。

       除草劑氨氯吡啶酸用量增加了470%,這可能與牧場(chǎng)地區(qū)雜草管理措施的增加有關(guān)。氯嘧磺隆在2015年出現(xiàn)使用高峰,這很可能與抗草甘膦雜草飛蓬的防治需要有關(guān)。然而,抗ALS抑制劑除草劑的抗性雜草的出現(xiàn)導(dǎo)致氯嘧磺隆的使用量減少。從2009年到2017年,2,4-滴的使用量增長(zhǎng)了400%,這可能是由于使用生長(zhǎng)素類除草劑來(lái)管理抗草甘膦和抗ALS抑制劑的飛蓬有關(guān)。隨后,2,4-滴的使用量略有下降,可能是由于對(duì)2,4-滴的抗性出現(xiàn),也與巴西一些地區(qū)由于2,4-滴飄移造成的藥害問(wèn)題有關(guān)。除草劑甲磺隆和百草枯在過(guò)去十年中增長(zhǎng)了近600%,這也與防治抗草甘膦雜草的替代除草劑有關(guān)。烯草酮的使用量增長(zhǎng)了2300%,是所有除草劑中增幅最大的,這與抗草甘膦的多花苜蓿、馬塘和牛筋草的出現(xiàn)有關(guān)。21世紀(jì)初,許多除草劑活性成分專利到期以及第一代抗草甘膦大豆專利于2016年到期,促使巴西除草劑的使用大量增加,尤其是草甘膦。專利到期和仿造產(chǎn)品的引進(jìn),往往會(huì)導(dǎo)致除草劑價(jià)格下降,使農(nóng)民更容易獲得除草劑產(chǎn)品。

       另一個(gè)數(shù)據(jù)來(lái)源是2014-2019年在巴西對(duì)18種作物按除草劑作用位點(diǎn)(SOA)分組進(jìn)行的市場(chǎng)調(diào)查。草甘膦的作用位點(diǎn),5-烯醇丙酮酸莽草酸-3-磷酸合酶(EPSPs)一直是使用最多的作用位點(diǎn)。然而,草甘膦相對(duì)于其他除草劑的使用比例從2014/2015年的40.8%下降到2019/2020年生長(zhǎng)季的35.7%。抑制光系統(tǒng)Ⅱ的除草劑在2015/2016年從第2位下降到第3位,這可能是由于抗草甘膦玉米種植的增加而使莠去津在玉米田的應(yīng)用減少。在4-羥基苯基丙酮酸雙氧化酶(HPPD)抑制劑中也觀察到類似的趨勢(shì)。生長(zhǎng)素類除草劑目前在巴西的除草劑使用總量中排名第二,生長(zhǎng)素類除草劑的使用主要用于免耕地區(qū)的滅生性處理(burndown)。ALS抑制劑類除草劑的使用減少可能是由于除草劑抗性的發(fā)生。另一方面,抑制乙酰輔酶A羧化酶的除草劑增長(zhǎng)了近200%,在市場(chǎng)研究期間該作用位點(diǎn)除草劑的排名從第7位升至第4位。谷氨酰胺合成酶(如草銨膦)的處理面積增加了一倍,這可能與最近草銨膦仿制產(chǎn)品的可供應(yīng)及巴西禁用百草枯有關(guān)。

       巴西IBAMA在2019年披露了有關(guān)所有除草劑銷售的信息,據(jù)此推測(cè)2019年使用量前5名除草劑分別是草甘膦、2,4-滴、莠去津、百草枯和敵草隆,分別占總用量的62%、15%、7%、5%和2%。在估計(jì)的處理面積中,排名前5位的除草劑是草甘膦、2,4-滴、烯草酮、百草枯和甲磺隆,處理面積大約分別為151萬(wàn)、43萬(wàn)、41萬(wàn)、3,200萬(wàn)和2,200萬(wàn)公頃。

       2019年草甘膦的制劑使用量為217,592噸,這種除草劑的每公頃使用劑量是不確定的,但被認(rèn)為平均是1,440克/公頃,這意味著估計(jì)處理面積為1.51億公頃。草甘膦主要用于幾種作物的滅生除草,包括大豆、玉米、其他豆類、小麥、棉花和灌溉水稻,以及在咖啡、果園和人工林的路邊應(yīng)用,2019年這些作物的總種植面積為6,840萬(wàn)公頃。草甘膦還用于抗草甘膦大豆和玉米作物的苗后除草,這兩種作物的種植面積分別為3,540萬(wàn)公頃和1,770萬(wàn)公頃,因此,草甘膦在滅生除草(burndown)以及在咖啡、果園和人工園林的路邊應(yīng)用和苗后除草的總面積為1.213億公頃。通過(guò)將這一耕地面積與基于商業(yè)化銷售所得的1.51億公頃面積進(jìn)行比較,說(shuō)明約有3,000萬(wàn)公頃施用了更多的草甘膦。這種應(yīng)用可能與在抗草甘膦作物的苗后第2次除草有關(guān)或與多年生作物的道路旁除草有關(guān)。這些數(shù)據(jù)表明,大多數(shù)抗草甘膦大豆在生長(zhǎng)周期中噴灑了3次草甘膦。一項(xiàng)種植者調(diào)查顯示,草甘膦的苗后除草平均施用量從2005/2006年度的1.8次(抗草甘膦大豆正式推出之年)增加到2010/2011生長(zhǎng)季的2.4次。

       巴西于2019年禁止使用百草枯,2019年的使用面積為3,279萬(wàn)公頃。這凸顯了百草枯對(duì)雜草管理的重要性(如滅生處理),以及需要用其他除草劑替代?？赡苋〈俨菘葑鳛闇缟莸漠a(chǎn)品是甲磺隆,估計(jì)使用面積為2,250萬(wàn)公頃,其次是氯嘧磺隆(1,050萬(wàn)公頃)、苯嘧磺草胺(550萬(wàn)公頃)、草銨膦(300萬(wàn)公頃)和敵草快(270萬(wàn)公頃)。2,4-滴除草劑的使用面積估計(jì)為4,300萬(wàn)公頃,主要用于夏季作物種植前滅生處理和牧場(chǎng)除草。

       巴西的玉米種植面積約為1,800萬(wàn)公頃,由于抗草甘膦玉米種植面積的增加,玉米田使用的除草劑多樣性降低。例如,2019年玉米田常用的苗后使用除草劑煙嘧磺隆的面積僅為150萬(wàn)公頃。此外,分別有390萬(wàn)公頃和190萬(wàn)公頃的玉米田使用了硝磺草酮和環(huán)磺酮；還有930萬(wàn)公頃玉米田和甘蔗田使用了除草劑莠去津。這些信息表明,在玉米田中草甘膦的使用占主導(dǎo)地位,其他除草劑的使用量較少。

       免耕期間應(yīng)用最多的苗前除草劑處理的作物面積為3.85億公頃。這些除草劑包括雙氯磺草隆、丙炔氟草胺、咪唑乙煙酸、嗪草酮、精異甲草胺和甲磺草胺等。2019年使用這些除草劑的行播作物總面積約7,380萬(wàn)公頃。這一信息表明,苗前除草劑的使用量接近50%(苗前除草劑的處理面積為3,850萬(wàn)公頃,而耕地面積為7,380萬(wàn)公頃)。在其他作物中使用的這些除草劑,在苗后或考慮到不同的田間使用劑量可能會(huì)影響這些估計(jì)數(shù)據(jù)。Oliveira等的報(bào)告稱,巴西13種作物中苗前除草劑的平均使用率為47%。

       從農(nóng)業(yè)角度進(jìn)行的市場(chǎng)研究可獲得2017/2018至2019/2020季節(jié)每種作物的除草劑使用數(shù)據(jù)。在大豆方面,這一時(shí)期估計(jì)的總除草劑處理面積從1.547億公頃增加到1.705億公頃(增10%),栽培面積從3,510萬(wàn)公頃增加到3,700萬(wàn)公頃(增5%)。增加最多的是乙酰輔酶A羧化酶(ACCase)抑制劑類除草劑,從201萬(wàn)公頃增加到2,580萬(wàn)公頃(增28%),生長(zhǎng)素類除草劑,從1,212萬(wàn)公頃增加至1,720萬(wàn)公頃(增42%)；5-烯醇丙酮酰莽草酸-3-磷酸酯合成酶(EPSPs)抑制劑類除草劑(如草甘膦)從6,970萬(wàn)公頃增加到7,410萬(wàn)公頃(增6%)；而乙酰乳酸合成酶(ALS)抑制劑減少13%。在玉米中,光合系統(tǒng)Ⅰ抑制劑(PSⅠ)類除草劑的使用面積從1,260萬(wàn)公頃增加到1,480萬(wàn)公頃(增17%),EPSPs從1,620萬(wàn)公頃增加到1,880萬(wàn)公頃(增16%),生長(zhǎng)素、ALS和4-羥基苯基丙酮酸雙氧化酶(HPPD)抑制劑的使用量減少。這種減少主要與苗后除草的草甘膦的使用量增加有關(guān)。在棉花用藥方面,主要變化發(fā)生在EPSPs,從240萬(wàn)公頃增加到450萬(wàn)公頃(增87%),光合系統(tǒng)Ⅱ抑制劑(PSⅡ)在2017/2018至2019/2020生長(zhǎng)季節(jié),從220萬(wàn)公頃增至290萬(wàn)公頃(增32%)。生長(zhǎng)素類除草劑是牧場(chǎng)使用的主要除草劑,其使用變化最大,2017/2018至2019/2020季的使用量從1,510萬(wàn)公頃增加到2,290萬(wàn)公頃(增51%)。在甘蔗田,PSⅡ除草劑是主要使用的除草劑,但在2017/2018至2019/2020季,該產(chǎn)品的使用量分別從1,180萬(wàn)公頃下降到1,000萬(wàn)公頃(降16%)。

       (2)阿根廷

       在20世紀(jì)90年代,免耕系統(tǒng)大規(guī)模擴(kuò)展,從1990年代末的6萬(wàn)公頃(主要用于大豆作物),擴(kuò)展到2018/2019年的3,300萬(wàn)公頃,約占總種植面積的90%。同樣,1996年,抗草甘膦的轉(zhuǎn)基因作物(大豆、玉米和棉花)被引入市場(chǎng),轉(zhuǎn)基因大豆的采用率高于其他作物,8年內(nèi)幾乎達(dá)到100%。如今,幾乎100%的大豆和棉花及98%的玉米都是轉(zhuǎn)基因的。然而,在1990年代,其他除草劑也被引入市場(chǎng),如原卟啉原氧化酶(PPO)抑制劑丙炔氟草胺用于大豆、玉米、高粱、向日葵和小麥田除草,甲磺草胺用于大豆、向日葵和花生田除草。同樣,ALS抑制劑屬于三唑嘧啶類除草劑唑嘧磺草胺、雙氯磺草胺、氯酯磺草胺等品種也被引進(jìn)用于大豆作物的闊葉雜草和部分禾本科雜草的控制。除了引入抗草甘膦基因外,還引入了耐草銨膦的玉米和耐咪唑啉酮除草劑的作物。耐咪唑啉酮類除草劑甲咪唑煙酸的玉米、耐咪唑煙酸的向日葵和耐甲咪唑煙酸+咪唑煙酸的水稻分別于1998年、2003年和2004年引進(jìn)。在此之后,耐咪唑煙酸和甲氧咪草煙的向日葵也于2010年被開(kāi)發(fā)出來(lái)。

       由于抗草甘膦作物和直接播種的采用,導(dǎo)致大豆面積顯著增加,除草劑的使用結(jié)合化學(xué)休耕使草甘膦成為主要除草劑。1994年,農(nóng)業(yè)化學(xué)品市場(chǎng)總額約為5億美元；2007年,達(dá)到16億美元,而2016年達(dá)到了25億美元。在2008年,所有除草劑的銷售總額約為18億美元,2019年為20億美元。除了轉(zhuǎn)基因技術(shù)的可操作性和經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì),在其被引進(jìn)10年之后,抗草甘膦的雜草被發(fā)現(xiàn)。第一個(gè)案例是來(lái)自阿根廷西北部的假高粱,由Delucchi于2005年報(bào)道。從那時(shí)起,抗除草劑雜草種群報(bào)告的發(fā)生率為4例/年,總共40例,其中27例是抗草甘膦的。因此,2008年到2019年市場(chǎng)上的選擇性除草劑使用量相對(duì)增加,特別是ACCase和PPO抑制劑類除草劑。2008年,草甘膦占據(jù)了80%的除草劑市場(chǎng),而在2019年草甘膦的市場(chǎng)占有率只剩36%。

       (3)烏拉圭

       現(xiàn)代除草劑是在20世紀(jì)40年代末開(kāi)始開(kāi)發(fā)的。然而,烏拉圭大規(guī)模采用除草劑始于20世紀(jì)60年代。當(dāng)時(shí)谷物和油籽農(nóng)業(yè)有一個(gè)繁榮期,在該國(guó)種植了超過(guò)100萬(wàn)公頃。2,4-滴和MCPA等除草劑是最早普遍用于小麥田選擇性雜草控制的除草劑。從1967年開(kāi)始,其他除草劑開(kāi)始被用于小麥、向日葵和玉米作物選擇性除草。烏拉圭國(guó)內(nèi)最初的一些研究工作報(bào)告了微管組裝抑制劑氟樂(lè)靈和PSⅡ抑制劑如莠去津、西瑪津、敵草隆、利谷隆和溴苯腈。

       由于土壤物理和化學(xué)性質(zhì)的退化,連作農(nóng)業(yè)造成了糧食產(chǎn)量的大幅下降。在20世紀(jì)70年代到90年代之間,烏拉圭實(shí)施了一項(xiàng)新計(jì)劃,在農(nóng)業(yè)系統(tǒng)中納入一個(gè)牧場(chǎng)階段,作為恢復(fù)過(guò)度耕作的一種措施。這種措施改善了土壤質(zhì)量,減少了土壤和養(yǎng)分的流失。然而,在播種任何牧草或作物之前,土地準(zhǔn)備和雜草控制仍然依賴于耕作。直到1986年,來(lái)自17個(gè)不同作用位點(diǎn)的60種不同活性成分已經(jīng)在烏拉圭獲得登記。生長(zhǎng)素類、光系統(tǒng)Ⅱ和極長(zhǎng)鏈脂肪酸(VLCFA)抑制劑是最常用的除草劑,特別是用于冬季作物的生長(zhǎng)素除草劑,當(dāng)時(shí)在農(nóng)業(yè)中占主導(dǎo)地位。玉米、向日葵和高粱等夏季作物的種植比例也較小,約占農(nóng)業(yè)面積的三分之一,但由于土地準(zhǔn)備需要時(shí)間,一年兩季并不可行。來(lái)自PSⅡ和VLCFA抑制劑的除草劑和較少使用的氟樂(lè)靈是夏季作物雜草控制中使用最多的除草劑。

       從20世紀(jì)80年代末開(kāi)始,ALS和ACCase抑制劑類除草劑的登記和進(jìn)口量越來(lái)越多,并成為冬季農(nóng)作物雜草管理的重要工具。為了改善土壤健康,即使農(nóng)業(yè)與放牧階段輪作,長(zhǎng)期的耕作仍然是一個(gè)重大問(wèn)題。因此,1991年,農(nóng)民開(kāi)始在他們的農(nóng)田中實(shí)施免耕制度。另一個(gè)重要的里程碑是在1996年烏拉圭批準(zhǔn)了第一個(gè)抗草甘膦大豆品種,這將對(duì)該國(guó)農(nóng)業(yè)的下一次變革做出重要貢獻(xiàn)。然而,這些技術(shù)并沒(méi)有立即被大規(guī)模采用,部分原因是缺乏有效和具有成本效益的除草劑。1978年,草甘膦的第1個(gè)制劑在烏拉圭注冊(cè),但直到2000年孟山都的專利到期導(dǎo)致價(jià)格大幅下降,這種除草劑的進(jìn)口量才逐漸增加。1998至2000年期間,除草劑進(jìn)口量保持不變,但到岸價(jià)下降了25%,主要原因是草甘膦價(jià)格的變化。

       烏拉圭使用除草劑的前50年(1950-2000年),耕作及谷物作物與牧草的輪作也影響了雜草種群動(dòng)態(tài)。盡管少數(shù)雜草品種在農(nóng)業(yè)中占主要地位,但農(nóng)業(yè)生產(chǎn)系統(tǒng)的特點(diǎn)有助于保持多樣化和相對(duì)成功的雜草管理,因此直到上世紀(jì)末,烏拉圭沒(méi)有抗除草劑的案例記錄。

       本世紀(jì)初,一系列因素綜合在一起,極大地影響了除草劑的使用和雜草種群動(dòng)態(tài)。草甘膦價(jià)格的下降,國(guó)際市場(chǎng)大豆價(jià)格的高企,以及該國(guó)已批準(zhǔn)的現(xiàn)有轉(zhuǎn)基因技術(shù),共同加速了免耕農(nóng)業(yè)的采用,并解釋了向抗草甘膦轉(zhuǎn)基因大豆作為該國(guó)主要作物的轉(zhuǎn)變?cè)?。烏拉圭的農(nóng)業(yè)制度在幾年內(nèi)從以小麥為主要作物的耕作農(nóng)田與牧場(chǎng)輪作的方式,轉(zhuǎn)變?yōu)榱硪环N以轉(zhuǎn)基因大豆為主要作物的連續(xù)免耕的農(nóng)業(yè)方案。這種新方案節(jié)省了燃料和時(shí)間,不僅降低了生產(chǎn)成本,而且還實(shí)現(xiàn)了兩熟制,因此草甘膦迅速成為目前烏拉圭進(jìn)口和使用最多的除草劑。

       烏拉圭的農(nóng)業(yè)產(chǎn)量和種植面積在2000至2014年間大幅增長(zhǎng),抗草甘膦大豆種植面積達(dá)到135萬(wàn)公頃(2015年)。與此同時(shí),除草劑的使用和進(jìn)口在此期間激增。免耕和抗草甘膦技術(shù)有助于徹底改變雜草管理方法。最初,基于抗草甘膦技術(shù)的雜草管理成為一項(xiàng)簡(jiǎn)單經(jīng)濟(jì)的任務(wù),草甘膦進(jìn)口量從1999年占除草劑進(jìn)口總量的38%上升到2007年的近70%。到2010年,占農(nóng)業(yè)總面積65%的抗草甘膦大豆的雜草管理幾乎完全依賴草甘膦,偶爾使用ALS抑制劑類除草劑,結(jié)果雜草種類發(fā)生了明顯變化。2009年前后,這些變化引起了農(nóng)民的擔(dān)憂,他們認(rèn)為以前的草甘膦使用劑量不再能控制一年生多花黑麥草,因此用量開(kāi)始增加。

       目前,抗除草劑雜草是烏拉圭農(nóng)業(yè)最重要的問(wèn)題之一。草甘膦抗性已在一年生黑麥草、飛蓬和香絲草和長(zhǎng)芒莧種群中得到證實(shí)。鑒于這一問(wèn)題,除草劑的使用近年來(lái)發(fā)生了變化。2014年草甘膦占進(jìn)口量的61%,2020年下降到39%。此外,在該國(guó)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中使用的除草劑作用方式的多樣化也被注意到,并反映在除草劑進(jìn)口數(shù)據(jù)中。

       (4)巴拉圭

       巴拉圭的農(nóng)業(yè)在過(guò)去幾十年里有了顯著的增長(zhǎng),大豆、玉米和灌溉水稻是主要的栽培作物。巴拉圭種植系統(tǒng)中所使用大部分的技術(shù)與巴西和阿根廷基本相似。與此同時(shí),巴拉圭使用除草劑的特點(diǎn)也與上述國(guó)家類似,從2018至2020年的除草劑有效成分使用信息了解到,百草枯、2,4-滴和草甘膦是最常用的除草劑。2018年,草甘膦占除草劑使用總量的近50%。然而,在2018至2020年,草甘膦的使用量下降到31%,這可能是由于巴拉圭抗草甘膦雜草的進(jìn)化。巴拉圭草甘膦使用的減少導(dǎo)致了包括草甘膦在內(nèi)的其他非選擇性除草劑的增加。此外,還有隨著生長(zhǎng)素除草劑使用的變化,從2018到2020年2,4-滴使用量減少了29%,而三氯吡氧乙酸在同一時(shí)期增加了253%。盡管如此,2020年2,4-滴的使用量仍高于三氯吡氧乙酸。與南美其他國(guó)家類似,巴拉圭除草劑有關(guān)數(shù)據(jù)很有限,巴拉圭的公共和詳細(xì)的農(nóng)藥數(shù)據(jù)庫(kù)將在未來(lái)更好地監(jiān)測(cè)與雜草、昆蟲(chóng)和疾病管理有關(guān)的農(nóng)業(yè)措施。

       (5)智利

       自20世紀(jì)90年代以來(lái)的農(nóng)用化學(xué)品進(jìn)口記錄顯示,智利的除草劑的使用量持續(xù)增加,超過(guò)殺菌劑和殺蟲(chóng)劑,特別是在1990至2015年期間,除草劑占進(jìn)口農(nóng)藥的45%；2015至2020年,除草劑占農(nóng)用化學(xué)品進(jìn)口的38%；其次是殺蟲(chóng)劑占35%,殺菌劑占26%。同樣,在過(guò)去30年里,全國(guó)除草劑市場(chǎng)的價(jià)值持續(xù)增長(zhǎng),平均每年增長(zhǎng)6%,2021年達(dá)到7,700萬(wàn)美元。值得注意的是,智利不生產(chǎn)農(nóng)藥的有效成分,只有在特定情況下,某些產(chǎn)品才在該國(guó)配制制劑。總之,智利使用的除草劑幾乎100%是從阿根廷、中國(guó)、美國(guó)、德國(guó)和巴西等其他國(guó)家進(jìn)口的。除草劑消費(fèi)量的持續(xù)增長(zhǎng)與該國(guó)從1970年代中期開(kāi)始的生產(chǎn)重組和1980年代的商業(yè)開(kāi)放直接相關(guān),這導(dǎo)致了果樹(shù)面積的3倍增長(zhǎng),根據(jù)上一次農(nóng)業(yè)普查,從1976年的8.9萬(wàn)公頃增加到2007年的23萬(wàn)公頃,尤其1997至2007年間葡萄園面積增加了4.7萬(wàn)公頃。

       根據(jù)農(nóng)業(yè)和畜牧業(yè)服務(wù)局(SAG)的記錄,目前在智利有127種不同的除草劑活性成分和大約327個(gè)除草劑商品名稱,在國(guó)家一級(jí)銷售最多的是草甘膦、百草枯、2甲4氯、西瑪津、乙氧氟草醚和二甲戊靈(2021年)。根據(jù)2019年農(nóng)藥銷售的最新數(shù)據(jù),在該國(guó)主要生產(chǎn)水果和蔬菜的北部地區(qū)(阿塔卡馬至科金博)以及除水果和蔬菜作物外還有葡萄園、工業(yè)作物和森林生產(chǎn)的中部地區(qū)(瓦爾帕萊索至馬烏萊),最暢銷的除草劑都是草甘膦和百草枯。而在主要集中的南部地區(qū)的谷物和森林種植園(洛斯拉戈斯),與草甘膦和百草枯一起銷售最多的除草劑是2甲4氯、2,4-滴、西瑪津、甲磺隆、二甲戊靈、氟樂(lè)靈、乙氧氟草醚、氯氟吡氧乙酸和精異甲草胺(2019年)。

       草甘膦和百草枯在智利的廣泛使用主要是因?yàn)樗鼈儍r(jià)格的下降,這是自1980年代開(kāi)始觀察到的,特別是百草枯和2甲4氯在1980年代末價(jià)格較低。另一個(gè)重要的價(jià)格下降是由于草甘膦的專利到期(1974-2000年),仿造產(chǎn)品大量上市。隨著除草劑的日益廣泛使用,20世紀(jì)90年代初開(kāi)始出現(xiàn)抗除草劑雜草的最早案例報(bào)道。迄今為止,已經(jīng)在燕麥田、油菜田和羽扇豆作物田發(fā)現(xiàn)多年生黑麥草(2001年)、多花黑麥草(1998年)、硬質(zhì)黑麥草(1997年)、野燕麥(1998年)、洋狗尾草(1999年)對(duì)ACCase抑制劑類除草氟吡甲禾靈的抗性。2001年,在葡萄園和果園發(fā)現(xiàn)抗草甘膦雜草多年生黑麥草和多花黑麥草；2005年,水稻作物田發(fā)現(xiàn)水毛花和澤瀉種群以及玉米田中的假高粱(2009年)和燕麥田的蘿卜(2010年)、臭春黃菊(2010年)、 田春黃菊(2010年)和高盧蠅子草(2012年)對(duì)ALS抑制劑的耐藥性。

       1990年代初,由于草甘膦和抗草甘膦作物的影響,全球范圍內(nèi)引入新作用位點(diǎn)除草劑的過(guò)程中斷。從2000年開(kāi)始,南美針對(duì)某些作物引入了的新作用位點(diǎn)的除草劑,如苯嘧磺草胺、tolpyratalato、砜吡草唑、硝磺草酮、苯唑草酮、唑啉草酯等,但它們都有其特殊性,限制了其廣泛應(yīng)用。引入抗2,4-滴、麥草畏、草銨膦和異噁唑草酮的新的轉(zhuǎn)基因性狀將促進(jìn)新作用位點(diǎn)除草劑的苗后應(yīng)用,除了這些技術(shù)的優(yōu)勢(shì),有必要吸取草甘膦之前推廣應(yīng)用的教訓(xùn)。如果沒(méi)有基于可持續(xù)利用的標(biāo)準(zhǔn)來(lái)使用新技術(shù),抗除草劑雜草將繼續(xù)出現(xiàn)。

1.2  澳大利亞和新西蘭

       1788年第一艦隊(duì)抵達(dá)澳大利亞后不久,澳大利亞就開(kāi)始了農(nóng)業(yè)發(fā)展,殖民者開(kāi)始種植小麥和大麥等作物。1840年,當(dāng)歐洲人的定居點(diǎn)擴(kuò)展到新西蘭時(shí),毛利人開(kāi)始采用歐洲的農(nóng)業(yè)技術(shù),并很快在19世紀(jì)50～60年代出口谷物和馬鈴薯到澳大利亞。隨著農(nóng)業(yè)的發(fā)展,也出現(xiàn)了雜草的問(wèn)題,其中大多數(shù)雜草不是本地植物品種,而是外地引入的。一些雜草進(jìn)入了這個(gè)國(guó)家,隱藏在進(jìn)口商品里,而其他商品則是為了達(dá)到特定目的而故意引進(jìn)的。例如,澳大利亞最重要的雜草之一硬質(zhì)黑麥草首先被種植作為牧羊的牧場(chǎng)。由于雜草威脅到農(nóng)業(yè)生產(chǎn)力,必須采取控制方法來(lái)解決這個(gè)問(wèn)題。

       早期的雜草管理方法主要是用手工或鋤頭清除雜草、焚燒殘茬、種植、耙地和休耕放羊等。由于人工清除雜草的勞動(dòng)力短缺,農(nóng)民需要其他方法來(lái)控制雜草,這些方法就是使用除草劑。除草劑最初以無(wú)機(jī)鹽和酸的形式作為雜草控制的方法出現(xiàn)。在新西蘭,20世紀(jì)30年代,砷、氯化鈉、氯酸鈉和硫酸等化學(xué)物質(zhì)與最早的有機(jī)除草劑一起被用作除草劑。然而,這些除草劑大多是有毒的。20世紀(jì)30年代,新西蘭的千里光雜草越來(lái)越猖獗,農(nóng)民們開(kāi)始依賴氯酸鈉。然而,許多報(bào)道稱,農(nóng)民的衣服常因接觸這種化學(xué)物質(zhì)而著火。

       在澳大利亞,2,4-滴和2甲4氯的使用始于1948年,當(dāng)時(shí)它們被用于小麥作物,以控制非洲芥菜、野芥菜、鉆果大蒜芥和毛紅花,這些除草劑也被新西蘭農(nóng)民使用。20世紀(jì)80年代末,新西蘭曾將2,4,5-涕用于金雀花和灌木,但由于公共衛(wèi)生問(wèn)題,這種使用被終止了。2,4-滴和2甲4氯目前仍在澳大利亞和新西蘭用于控制闊葉雜草。

       雖然2,4-滴和2甲4氯對(duì)控制闊葉雜草有效,但還有許多草種是它們不能控制的。自20世紀(jì)40年代2,4-滴被發(fā)現(xiàn)以來(lái),許多具有新作用機(jī)理的除草劑也陸續(xù)被發(fā)現(xiàn),并被納入到澳大利亞和新西蘭的雜草管理計(jì)劃,使農(nóng)民能夠控制更多種類的雜草。在南澳大利亞,到20世紀(jì)70年代初,有超過(guò)80種商業(yè)除草劑可供使用。包括莠去津,一種具有選擇性和內(nèi)吸性的三嗪類除草劑,于20世紀(jì)50年代開(kāi)發(fā),自那以后被廣泛使用,作為苗前和苗后除草劑,能夠控制各種夏季作物如高粱、玉米和甘蔗田的禾本科雜草和闊葉雜草。盡管擔(dān)心這種除草劑會(huì)污染水源,但它被認(rèn)為是安全的,在澳大利亞和新西蘭仍在使用。

       百草枯于1955年被發(fā)現(xiàn),1962年在美國(guó)首次上市,1964年在澳大利亞首次注冊(cè)為非選擇性觸殺型除草劑。百草枯是一種廣譜除草劑,能夠控制禾本科雜草和闊葉雜草,自上市以來(lái),它的使用受到了各種限制。自20世紀(jì)40年代以來(lái),在許多除草劑中,草甘膦已成為世界上最主要的除草劑,包括在澳大利亞和新西蘭。

       草甘膦于1970年代進(jìn)入澳大利亞和新西蘭市場(chǎng)。1974年,草甘膦作為一種非選擇性除草劑首次在美國(guó)上市。自草甘膦引入以來(lái),在澳大利亞注冊(cè)的含有草甘膦的產(chǎn)品約有500種(2019年)。草甘膦的有效性是由于其內(nèi)吸活性和在所有高等植物中抑制5-烯醇式丙酮酰莽草酸-3-磷酸合成酶的能力,使其對(duì)多種植物有效。在澳大利亞,這種除草劑主要用于谷物種植系統(tǒng)的作物播種前。在新西蘭,草甘膦在牧場(chǎng)更新中的應(yīng)用也變得很重要。Manktelow等人報(bào)告說(shuō),1999年至2003年間,新西蘭草甘膦的銷量增長(zhǎng)了35%,這可能是由于價(jià)格的降低?？共莞熟?轉(zhuǎn)基因)作物也導(dǎo)致對(duì)草甘膦控制雜草的依賴大幅增加。轉(zhuǎn)基因棉花于2000年引進(jìn)澳大利亞,目前已經(jīng)占據(jù)了澳大利亞99.9%的棉花種植(2019年)。然而,對(duì)草甘膦和其他除草劑的日益依賴導(dǎo)致了抗除草劑雜草的選擇與進(jìn)化。

1.3  東南亞

       在東南亞,除草劑的引入主要是通過(guò)農(nóng)業(yè)生產(chǎn),盡管苯氧羧酸類除草劑如2,4,5-T主要用于控制木本多年生植物,在越南戰(zhàn)爭(zhēng)期間與2,4-滴混合作為“橙劑”的使用后,2,4,5-T的登記被取消,該產(chǎn)品由制造商自愿在1985年下架。除草劑2,4-滴最初于1948年在菲律賓進(jìn)行試驗(yàn),用于根除草坪和牧場(chǎng)的雜草,隨后又用于水稻的雜草控制。在20世紀(jì)50年代末,泰國(guó)認(rèn)為2,4-滴是唯一有使用價(jià)值的水稻田除草劑。在20世紀(jì)60年代,2,4-滴被用于馬來(lái)西亞有限的水稻地區(qū)。然而,1972年印度尼西亞稻農(nóng)便開(kāi)始使用2甲4氯(MCPA)來(lái)控制闊葉雜草和莎草,但后來(lái)在1978年由于該國(guó)MCPA供應(yīng)短缺而改用2,4-滴。2,4-滴除草劑仍然是迄今為止開(kāi)發(fā)的最有效的除草劑之一。

       直到今天,與工業(yè)化國(guó)家相比,東南亞除草劑的使用量明顯偏低。然而,該區(qū)域所有國(guó)家對(duì)除草劑的需求仍在持續(xù)。馬來(lái)西亞、泰國(guó)和越南是3個(gè)主要需求國(guó),而其他東南亞國(guó)家的需求相對(duì)較低。文萊、東帝汶、老撾和新加坡很少有記錄其農(nóng)藥使用情況的報(bào)告,據(jù)2022年聯(lián)合國(guó)糧食及農(nóng)業(yè)組織(FAO)信息表明,這些國(guó)家的除草劑使用水平非常低,以下是東南亞各國(guó)除草劑使用歷史的概要。其中,除草劑使用數(shù)據(jù)可以顯示為銷售和使用數(shù)據(jù)(銷售數(shù)據(jù)更具有普遍性,但不能直接反應(yīng)實(shí)際使用情況；使用數(shù)據(jù)提供了除草劑實(shí)際使用情況所需的詳細(xì)資料,然而通常很難獲得,因此在某個(gè)地區(qū)的某些作物上都沒(méi)有數(shù)據(jù)可提供)。

       (1)柬埔寨

       在柬埔寨,最早有文獻(xiàn)記載的農(nóng)藥使用報(bào)告出現(xiàn)在20世紀(jì)90年代,當(dāng)時(shí)只有0.7%的農(nóng)民使用除草劑,而分別有38.0%和28.0%的農(nóng)民使用殺蟲(chóng)劑和殺鼠劑(環(huán)境正義基金會(huì),2002年)。然而,在2016年,最常用的農(nóng)藥是除草劑和殺蟲(chóng)劑。除草劑使用的增加主要是由于農(nóng)村勞動(dòng)力的日益減少和耕地面積的擴(kuò)大。種植木薯、玉米和水稻的農(nóng)民是除草劑的主要使用者。

       此外,水稻集約化種植系統(tǒng)省份的除草劑使用量較高,每季多達(dá)9次。柬埔寨不生產(chǎn)農(nóng)藥,而是從泰國(guó)、越南和中國(guó)進(jìn)口農(nóng)藥。2001年進(jìn)口了111噸除草劑,但2004年進(jìn)口量下降到54噸,比2001年減少了51.0%。目前,大約有30種除草劑有效成分被允許在柬埔寨農(nóng)業(yè)上使用。

       (2)印度尼西亞

       20世紀(jì)70年代,印尼國(guó)內(nèi)部分地區(qū)的進(jìn)步農(nóng)民開(kāi)始將2甲4氯(MCPA)應(yīng)用于橡膠園、油棕櫚園、咖啡園和水稻田。經(jīng)過(guò)1年多的使用,隨著2甲4氯在市場(chǎng)的消失,農(nóng)民轉(zhuǎn)而使用2,4-滴。到20世紀(jì)80年代,登記用于糧食作物的有效成分有25種。農(nóng)民開(kāi)始使用噁草酮、百草枯、敵稗、滅草松、異丙草胺、莠滅凈和預(yù)混劑如滅草松+2,4-滴、哌草磷+2,4-滴,以及禾草丹+敵稗在水稻田應(yīng)用。在休耕期間,草甘膦被用于殺滅水稻播前的雜草。莠去津、甲草胺、利谷隆、綠溴隆、嗪草酮和雙苯酰草胺被用于玉米、大豆和馬鈴薯田。草甘膦占農(nóng)作物用除草劑活性成分總量的73%。這些作物中,油棕櫚園的用量最多,占該國(guó)草甘膦總用量的近三分之二。其他大量使用草甘膦的作物有水稻、玉米、橡膠和非種植區(qū)(路邊、公園、水道以及其他用于農(nóng)業(yè)以外的土地)。在水稻和玉米田全生長(zhǎng)期通常只使用草甘膦1次,且用于備耕。而在橡膠園和非作物用地草甘膦通常每年使用2～3次,該國(guó)農(nóng)藥使用的詳細(xì)信息有限,但是已知在2000至2019年期間,農(nóng)業(yè)作物每年使用的除草劑量保持穩(wěn)定在354噸左右(FAO,2022年)。

       (3)馬來(lái)西亞

       馬來(lái)西亞是東南亞國(guó)家中使用除草劑最多的國(guó)家,除草劑占該國(guó)農(nóng)藥使用量的80%左右。根據(jù)FAO 2022年的數(shù)據(jù),馬來(lái)西亞在2006年和2016年分別使用了約34,084噸和56,430噸除草劑活性成分,這相當(dāng)于在10年內(nèi)年均增長(zhǎng)6.56%。由于水稻、油棕、橡膠等作物生產(chǎn)體系單一,對(duì)除草劑的依賴程度較高。百草枯、草甘膦、草銨膦、吡氟禾草靈、甲磺隆和三氯吡氧乙酸等活性成分常用于油棕和橡膠種植園,而2,4-滴、苯磺隆、吡嘧磺隆、敵稗、二氯喹啉酸和氰氟草酯則被廣泛用于水稻。

       (4)緬甸

       緬甸是東南亞第二大國(guó)家,60%的人口直接或間接依賴農(nóng)業(yè)活動(dòng)為生。緬甸在作物種植、種植模式和天氣條件方面與泰國(guó)相似。然而,農(nóng)藥的使用量相對(duì)較低。緬甸的傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)很少使用農(nóng)藥,但在過(guò)去20年里,從中國(guó)進(jìn)口的農(nóng)藥出現(xiàn)了較大的增長(zhǎng)。2004-2014年,農(nóng)藥進(jìn)口量從1,000噸到6,000噸不等,而2015年以后進(jìn)口量穩(wěn)定在1萬(wàn)噸以上,除草劑的用量和比例迅速增長(zhǎng),而殺蟲(chóng)劑用量逐漸減少。緬甸的除草劑使用量從2000年的38噸增加到2019年的9,740噸,每年平均增長(zhǎng)41.24%(FAO,2022)。截至2019年,大約有20種有效成分可供農(nóng)民使用,其中,銷售最多的是草甘膦、2,4-滴、丙草胺、氟磺胺草醚和二氯喹啉酸,每年進(jìn)口總量約900噸。

       (5)菲律賓

       與印度尼西亞類似,菲律賓除草劑被廣泛用于雜草控制,盡管通常是作為機(jī)械除草和手工除草的補(bǔ)充形式。除草劑在該國(guó)的使用可以追溯到1948年,當(dāng)時(shí)2,4-滴被用于控制闊葉雜草。2,4-滴的使用標(biāo)志著選擇性化學(xué)除草的開(kāi)始,為20世紀(jì)50年代后期逐步使用除草劑鋪平了道路。在20世紀(jì)60年代和70年代,酰胺類除草劑(丁草胺和敵稗)和硫代氨基甲酸酯類的禾草丹被引入,并迅速被稻農(nóng)接受,因?yàn)檫@些除草劑都能在出苗前有效控制雜草。20世紀(jì)70年代和80年代,在水稻和其他作物中也引入了噁草酮、異丙草胺、滅草松和二甲戊靈來(lái)控制雜草(Cruz,1990)；三嗪類除草劑(莠去津、西瑪津和莠滅凈)、脲類除草劑(敵草隆和滅草隆)、脲嘧啶類(除草定和特草定)和聯(lián)吡啶除草劑(百草枯)在20世紀(jì)60年代和70年代被引入用于菠蘿、甘蔗和香蕉等種植園和大田作物的雜草控制,至今仍然經(jīng)常使用；噁唑禾草靈和氰氟草酯是在20世紀(jì)80年代和90年代引入用于苗后禾本科和闊葉雜草的控制,但直到21世紀(jì)才被充分利用；磺酰脲類除草劑(芐嘧磺隆、乙氧嘧磺隆、咪唑磺隆及環(huán)丙磺隆)于20世紀(jì)90年代引入,用于水稻闊葉雜草和莎草的苗后防除；在90年代末至21世紀(jì)初,五氟磺草胺、嘧啶肟草醚、唑草酮、異噁草酮和雙草醚被登記用于水稻雜草管理。

       截至2021年,菲律賓共登記有55種除草劑活性成分用于生產(chǎn)單劑或混劑(菲律賓肥料和農(nóng)藥管理局,2022)。其中,草甘膦占所用總有效成分的48%,使用草甘膦的主要是玉米和種植園作物,盡管草甘膦也用于非作物地區(qū)和一年生作物的免耕播種前處理。在水稻生產(chǎn)中,丁草胺、敵稗、異丙草胺、2,4-滴、雙草醚和氰氟草酯常用于控制闊葉雜草和禾本科雜草。平均而言,該國(guó)每年進(jìn)口1萬(wàn)噸除草劑(菲律賓化肥和農(nóng)藥管理局,2021年)。

       (6)泰國(guó)

       泰國(guó)嚴(yán)重依賴使用除草劑作為一種工具加強(qiáng)作物保護(hù)。根據(jù)泰國(guó)農(nóng)業(yè)部農(nóng)業(yè)法規(guī)辦公室(OAR)的數(shù)據(jù),每年大約進(jìn)口的80%農(nóng)藥是除草劑。2000年,進(jìn)口少于2萬(wàn)噸,但2004年增加到大約5.5萬(wàn)噸,2011年增加到6.8萬(wàn)噸(泰國(guó)農(nóng)業(yè)部,2021年)。除草劑的應(yīng)用從2005年到2018年增長(zhǎng)了大約兩倍,每公頃農(nóng)田平均使用1.3～2.9公斤有效成分。泰國(guó)進(jìn)口的前3種除草劑是2,4-滴、草甘膦和草銨膦,2021年分別進(jìn)口了11,781噸、7,240噸和3,194噸(泰國(guó)農(nóng)業(yè)部,2021年),這3種除草劑占全國(guó)所有除草劑進(jìn)口的67%。其他進(jìn)口較多的除草劑有丁草胺、乙草胺、莠去津、二甲戊靈、敵草隆和莠滅凈等。

       (7)越南

       在越南,除草劑被廣泛用于雜草控制,但通常是作為機(jī)械和手工除草的輔助或補(bǔ)充形式。20世紀(jì)70年代,隨著2,4-滴、敵稗和五氯苯酚在水稻田的使用,除草劑開(kāi)始用于雜草控制。在20世紀(jì)80年代,只有少數(shù)幾種除草劑被另外引入,其中大部分用于春季作物。然而,除草劑的使用量在20世紀(jì)90年代開(kāi)始增加。

       1991年,該國(guó)除草劑使用量約為900噸,但在20世紀(jì)90年代中期,使用量增加到3,600噸(FAO,2022),2003年接近1.1萬(wàn)噸(越南農(nóng)業(yè)和農(nóng)村發(fā)展部,2011年),2020年約5萬(wàn)噸(越南總統(tǒng)計(jì)局,2021年)。2019年,越南農(nóng)業(yè)和農(nóng)村發(fā)展部(MARD)公布了一份允許在該國(guó)農(nóng)業(yè)中使用的503種活性成分清單,其中85種是除草劑,主要用于水稻。水稻最常用的活性成分是禾草丹、二氯喹啉酸、雙草醚、丁草胺、吡嘧磺隆、噁草酮、丙草胺、敵稗、2,4-滴、乙氧磺隆、氰氟草酯、芐嘧磺隆和乙草胺等。草甘膦是種植園最常用的除草劑,每季使用2～3次,用于土地整理和作物間雜草控制,占該國(guó)除草劑使用總量的36%。草甘膦與百草枯和2,4-滴都被認(rèn)為是高度危險(xiǎn)的農(nóng)藥,因此近年來(lái)被越南列為禁止使用的除草劑(越南農(nóng)業(yè)和農(nóng)村發(fā)展部,2022年)。

1.4  南亞

       在南亞,棉花和水稻是除草劑使用的主要作物,分別占全世界除草劑消費(fèi)總量的50%和18%。然而,草甘膦和2,4-滴是南亞茶園和咖啡種植園廣泛使用的除草劑。在印度,草甘膦占使用除草劑總有效成分的37%,其中,近24%用于谷物、棉花、甘蔗、一些水果和蔬菜(Brookes,2020)。印度草甘膦的使用面積接近1,200萬(wàn)公頃,平均使用量為0.68公斤/公頃。因?yàn)?草甘膦是解決雜草問(wèn)題的有效而經(jīng)濟(jì)的方法。

       南亞55%以上的可耕地均種植水稻,而化學(xué)除草為水稻提供了一種經(jīng)濟(jì)的解決方案。為了有效地控制雜草和延緩雜草抗性的發(fā)展,通常推薦使用不同作用機(jī)理的除草劑。直到20世紀(jì)80年代,具有較新的不同作用機(jī)理的除草劑的開(kāi)發(fā)及商業(yè)化速度是每2.5～3年1個(gè)。此后,就沒(méi)有再出現(xiàn)新的作用機(jī)理的除草劑。現(xiàn)有作用機(jī)理的新除草劑產(chǎn)品,只可在迄今為止尚未發(fā)生雜草交叉抗性的情況下使用?，F(xiàn)有除草劑抗性進(jìn)化的案例越來(lái)越多,這表明大多數(shù)除草劑在未來(lái)可能無(wú)法使用。新的抗除草劑作物對(duì)2,4-滴等老的除草劑也具有抗性,因而可供選擇的新除草劑很有限。

       草甘膦是最重要和最廣泛使用的有效成分之一,在澳大利亞、中國(guó)、印度、印度尼西亞、菲律賓、泰國(guó)和越南7個(gè)國(guó)家使用的除草劑的有效成分中,草甘膦占73%,占總除草面積的38%。此外,使用草甘膦替代方案的支出可能會(huì)使7個(gè)國(guó)家雜草控制的年度成本增加22～30美元/公頃。亞洲每年在農(nóng)業(yè)用途中使用約8,200萬(wàn)公斤草甘膦有效成分(占全球使用量的16%～18%)。草甘膦是最重要和最廣泛使用的有效成分之一,占整個(gè)亞洲除草劑有效成分使用總量的13%～73%,占除草劑噴灑總面積的7%～38%(Brookes,2020)。印度和中國(guó)這兩個(gè)農(nóng)業(yè)大國(guó)在各種除草劑制劑中分別使用2,010萬(wàn)公斤和1,420萬(wàn)公斤草甘膦有效成分。然而,雜草對(duì)草甘膦的耐藥性正在穩(wěn)步發(fā)展,導(dǎo)致藥效下降和雜草管理成本升高,全球已有超過(guò)48種抗草甘膦的雜草。因此,隨著新的轉(zhuǎn)基因技術(shù)的發(fā)展,草甘膦藥效變差的威脅已引起人們的關(guān)注。

       隨著從維持生計(jì)向集約化和商業(yè)化種植,以及從傳統(tǒng)生態(tài)向保護(hù)生態(tài)的技術(shù)轉(zhuǎn)變,雜草種群明顯向難以控制的雜草轉(zhuǎn)變。例如,在印度綠色革命之前,紅花是小麥的主要雜草之一,但隨著灌溉設(shè)施發(fā)展和半矮諾林小麥品種的引種,小籽虉草和長(zhǎng)穎燕麥已成為難防雜草。隨著資源節(jié)約技術(shù)的普及(如印度的免耕技術(shù)),農(nóng)作物種植方式發(fā)生了變化,也導(dǎo)致向多年生禾本科雜草(匍匐冰草以及絲路薊)向闊葉雜草(如田旋花和齒果酸模)的轉(zhuǎn)變。由于地球溫度升高和二氧化碳濃度升高,氣候變化可能導(dǎo)致表型可塑性較差的雜草發(fā)生潛在轉(zhuǎn)移,以及一些其他雜草取代原生雜草并在新的地區(qū)擴(kuò)張。這些雜草在集約化系統(tǒng)中的轉(zhuǎn)移迫使持續(xù)使用高效和最近引入的低劑量除草劑。在可供選擇的現(xiàn)有除草劑不多的情況下,對(duì)少數(shù)除草劑的過(guò)度依賴現(xiàn)狀變得令人擔(dān)憂。

       除草劑使用量的急劇增加,特別是在南亞集約化種植條件下的草甘膦使用已成為令人擔(dān)憂的問(wèn)題。已有包括南亞在內(nèi)的超過(guò)35個(gè)國(guó)家報(bào)告了近35種主要作物田的幾種雜草對(duì)草甘膦產(chǎn)生抗性。草甘膦在環(huán)境中的持久性可能超過(guò)數(shù)年,因此,全球大片農(nóng)田容易遭受高度環(huán)境污染和生態(tài)危害。草甘膦屬于2A類,可能對(duì)人類致癌(國(guó)際癌癥研究機(jī)構(gòu),2015年)。在印度,正在禁止生產(chǎn)和銷售27種農(nóng)藥,包括重要的除草劑,如莠去津、2,4-滴、二甲戊靈、磺?；锹?、乙氧氟草醚、丁草胺等。考慮到草甘膦使用對(duì)環(huán)境的負(fù)面影響,印度旁遮普邦、喀拉拉邦、泰倫加納邦和安得拉邦已經(jīng)禁止使用草甘膦,斯里蘭卡也完全禁止草甘膦。據(jù)報(bào)道,其他一些除草劑,如環(huán)嗪酮和敵草隆已成為應(yīng)用地點(diǎn)附近土壤和水資源的微污染物。

       在發(fā)展中國(guó)家使用除草劑面臨的主要挑戰(zhàn)是將虛假材料與劣質(zhì)原藥及低質(zhì)量溶劑等混合生產(chǎn)的劣質(zhì)產(chǎn)品,以及不當(dāng)?shù)氖褂脛┝亢褪褂梅椒āＴ陔s草發(fā)生嚴(yán)重的情況下,除草劑使用劑量不足或過(guò)量使用也對(duì)作物造成損失或產(chǎn)生藥害。針對(duì)特定雜草的特定除草劑的使用越來(lái)越多,但是它們對(duì)其他雜草的效果就不夠理想。因此,為了有效地控制雜草使用靶向的除草劑及其組合是必要的。除草劑抗性的演變以及雜草和作物對(duì)除草劑的不同反應(yīng)需要新的除草劑,而這些新除草劑通常價(jià)格十分昂貴。為了有效和可持續(xù)地控制雜草,選擇合適的除草劑、使用劑量和時(shí)機(jī)以及施用方法等都是除草劑管理需要考慮的因素。

2  雜草抗性發(fā)展現(xiàn)狀

       當(dāng)一種雜草生物型在以前被控制的除草劑劑量下存活時(shí),被稱為抗除草劑雜草生物型。在整個(gè)雜草種群中,如果有15%或更多的雜草產(chǎn)生抗藥性,建議采用其他雜草管理方法。隨著時(shí)間的推移,這些抗性雜草生物型的比例隨著持續(xù)的選擇而增加,從而形成了具有遺傳抗性的雜草種群。

       1957年加拿大在野胡蘿卜(Daucus carota L.)上報(bào)告了對(duì)2,4-滴的抗藥性,這是第一個(gè)被報(bào)道抗性的除草劑。1968年,美國(guó)報(bào)道了千里光(Senecio vulgaris L.)對(duì)莠去津和西瑪津(三嗪類)的耐藥性；隨著時(shí)間的推移,發(fā)展中國(guó)家也報(bào)告了對(duì)幾乎所有主要類別除草劑的抗性。然而,大多數(shù)抗性案例都是關(guān)于三嗪類除草劑的。早在1989年就在馬來(lái)西亞報(bào)告了水稻雜草對(duì)2,4-滴的抗性；后來(lái),也報(bào)道了來(lái)自馬來(lái)西亞、泰國(guó)、菲律賓和印度尼西亞的除草劑對(duì)敵稗、精喹禾靈、精噁唑禾草靈和芐嘧磺隆的抗性。

       發(fā)展中國(guó)家的雜草抗性問(wèn)題日益嚴(yán)重,針對(duì)不同作用機(jī)理的除草劑的抗性雜草分布見(jiàn)表1?？梢?jiàn)針對(duì)三嗪類除草劑的抗性雜草分布最廣,占28%。

       另外,亞洲國(guó)家?guī)追N重要的作物田中的雜草抗性嚴(yán)重性程度也不相同(見(jiàn)表2)。

       雜草的抗性是它們對(duì)持續(xù)施用除草劑所施加的強(qiáng)烈選擇壓力的適應(yīng)進(jìn)化的結(jié)果。除草劑抗性(HR)涉及兩類機(jī)制：(1)由除草劑的靶標(biāo)蛋白的結(jié)構(gòu)改變或活性增加導(dǎo)致的靶點(diǎn)抗性；(2)因雜草對(duì)除草劑的吸收減少或轉(zhuǎn)移或增強(qiáng)代謝而引起的非靶點(diǎn)抗性。由于細(xì)胞色素P450單加氧酶、糖基轉(zhuǎn)移酶、谷胱甘肽-S-轉(zhuǎn)移酶等植物內(nèi)源酶活性的增強(qiáng),導(dǎo)致基于代謝的除草劑抗性對(duì)不同化學(xué)基團(tuán)和不同作用方式的除草劑產(chǎn)生抗性,從而導(dǎo)致交叉抗性的產(chǎn)生。

       抗除草劑雜草在許多種植情況下的流行是一個(gè)全球關(guān)注的問(wèn)題。目前有512個(gè)獨(dú)特抗性案例,涉及266種雜草在71個(gè)國(guó)家的96種作物田對(duì)21種除草劑作用位點(diǎn)。

       由于發(fā)達(dá)國(guó)家除草劑的大量使用和抗除草劑作物的普及,抗除草劑雜草的案例也多在發(fā)達(dá)國(guó)家出現(xiàn)。但是在發(fā)展中國(guó)家也發(fā)現(xiàn)幾種重要雜草已經(jīng)對(duì)除草劑表現(xiàn)出抗藥性。發(fā)達(dá)國(guó)家占全球農(nóng)用化學(xué)品市場(chǎng)的70%和草甘膦總市場(chǎng)的近11%；在發(fā)展中國(guó)家,百草枯是使用最多的除草劑。同時(shí),在發(fā)展中國(guó)家,人工除草仍然是最常用的雜草控制方法。但現(xiàn)在,幾乎22%的抗除草劑案例發(fā)生在發(fā)展中國(guó)家,其中,南亞國(guó)家的各種作物中生長(zhǎng)的雜草對(duì)除草劑的抗性發(fā)展情況見(jiàn)表3。

       據(jù)表3顯示,抗除草劑案例主要是發(fā)生在南亞的小麥和水稻田雜草上。除草劑抗性是農(nóng)業(yè)發(fā)展面臨的主要問(wèn)題,這些國(guó)家對(duì)糧食作物的依賴程度較高,不斷增加的種植成本和雜草抗性會(huì)對(duì)主要作物的盈利能力產(chǎn)生不利影響。農(nóng)業(yè)是這些地區(qū)的主要生計(jì)來(lái)源,因此快速增長(zhǎng)的人口對(duì)更高的食物需求仍然是一個(gè)挑戰(zhàn)。此外,據(jù)報(bào)道,南亞國(guó)家谷物田是除草劑抗性發(fā)生最多的。

       在東南亞,有37個(gè)獨(dú)特的案例,涉及17種雜草和30種除草劑有效成分,馬來(lái)西亞以20例位居榜首；其次是泰國(guó)、印度尼西亞和菲律賓,分別為7例、5例和3例(Heap,2022)。菲律賓是最早記錄雜草抗性的國(guó)家,1983年涉及楔瓣花對(duì)2,4-滴的抗性。在22年后,該國(guó)報(bào)告了第2例涉及稗草對(duì)丁草胺和敵稗的抗性,這兩起抗性案例都與水稻有關(guān)。相比之下,馬來(lái)西亞的抗除草劑案例因有效成分、雜草種類和作物而異,在有效成分中,已有8例報(bào)告百草枯耐藥性；此外,馬來(lái)西亞也存在多重和交叉抗性問(wèn)題(見(jiàn)表4)。

       雖然這些都是僅根據(jù)國(guó)際除草劑抗性數(shù)據(jù)庫(kù)記錄的案例,但不能否認(rèn)存在更多抗除草劑案例的可能性。在其他東南亞國(guó)家發(fā)生除草劑抗性的可能性并不遙遠(yuǎn)。僅在菲律賓玉米雜草中的抗除草劑疑似案例是當(dāng)?shù)剞r(nóng)民一直在觀察轉(zhuǎn)基因玉米中使用草甘膦導(dǎo)致雜草控制下降。然而,目前還沒(méi)有研究證實(shí)這種懷疑。

       在南美洲,由于抗草甘膦大豆和玉米的廣泛種植,抗性雜草種群發(fā)展很快?？共莞熟⒋蠖褂?005年得到巴西的合法批準(zhǔn),但是它分別早在1995年和1996年就通過(guò)阿根廷和烏拉圭被非法引進(jìn)巴西。在21世紀(jì)初,使用常規(guī)選擇性除草劑對(duì)大豆進(jìn)行雜草管理的成本為每公頃40～50美元,而在轉(zhuǎn)基因(GR)大豆中使用草甘膦的成本則為每公頃10～16美元。由于缺乏足夠的作物輪作和不同作用機(jī)理除草劑的輪換使用,草甘膦的大量使用導(dǎo)致雜草種群變化,盡管當(dāng)時(shí)已有合理使用草甘膦的技術(shù)指南和警告。從那以后,巴西的抗草甘膦雜草持續(xù)進(jìn)化,雜草管理成本增加。據(jù)估計(jì),由于抗性雜草多花苜蓿、飛蓬和馬唐的出現(xiàn),使除草劑使用成本分別增加了57%、129%和500%。草甘膦的使用不僅影響了大豆除草劑的價(jià)格和使用,還影響了其他作物除草劑的使用。

       雜草種群中除草劑抗性的出現(xiàn)是一個(gè)巨大的挑戰(zhàn),因?yàn)樗拗屏擞行щs草管理的除草劑選擇。因此,雜草得不到有效控制而導(dǎo)致作物產(chǎn)量下降。除草劑抗性影響了雜草控制計(jì)劃的成本效益,因此,農(nóng)民被迫依賴機(jī)械控制,但這增加了勞動(dòng)力成本。

3  雜草抗性管理措施

3.1  可持續(xù)的雜草管理

       不可持續(xù)的雜草管理會(huì)導(dǎo)致各種問(wèn)題,如經(jīng)濟(jì)損失、雜草區(qū)系的變化、除草劑抗性的發(fā)展以及對(duì)環(huán)境的不利影響。綜合雜草管理方法結(jié)合了直接和間接控制方法,并基于作物-雜草競(jìng)爭(zhēng)的關(guān)鍵時(shí)期,提供了解決雜草問(wèn)題的可持續(xù)方法,同時(shí)降低了種植的成本,最大限度地減少了對(duì)環(huán)境的危害。越來(lái)越多的農(nóng)民正在采用更具包容性的雜草管理戰(zhàn)略,從而將對(duì)除草劑的依賴降至最低,且雜草對(duì)管理措施有高度的反應(yīng)。因此,采用不同的方法并利用每種控制策略的協(xié)同效應(yīng),將有助于實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)期和可持續(xù)的雜草管理。管理雜草的不同策略包括使用干凈和高質(zhì)量的種子(不含雜草種子污染物和無(wú)性繁殖體)、適當(dāng)?shù)母鞔胧⒚绱灿缂夹g(shù)、田間衛(wèi)生、物理和機(jī)械除草、覆蓋、土壤日曬、間作、作物輪作、干濕田交替、使用生物防治劑(真菌除草劑、昆蟲(chóng)和具有化感作用的雜草)等。

       使用對(duì)雜草有競(jìng)爭(zhēng)力和化感作用的水稻品種以及通過(guò)種子引發(fā)提高對(duì)雜草的競(jìng)爭(zhēng)力,是可持續(xù)水稻雜草管理的另一項(xiàng)策略。在直播和好氧水稻生態(tài)系統(tǒng)中,雜草是主要危害物,因?yàn)橛邢薜乃?yīng)抑制了雜草的生長(zhǎng),使用雜草競(jìng)爭(zhēng)性水稻品種可在沒(méi)有合適除草劑的時(shí)候作為替代解決方案,并實(shí)現(xiàn)更高的糧食產(chǎn)量。成功開(kāi)發(fā)出對(duì)雜草具有競(jìng)爭(zhēng)力的水稻品種將為東南亞國(guó)家提供一種有效的控草新策略,不再通過(guò)單一除草劑施用來(lái)管理雜草,從而減少除草劑的使用和生產(chǎn)成本,并防止除草劑抗性的發(fā)展。

       特定位點(diǎn)雜草管理(SSWM)系統(tǒng)考慮到雜草種群的空間變異性和時(shí)間動(dòng)態(tài),因此可以進(jìn)行雜草測(cè)繪和特定位點(diǎn)除草劑噴灑,從而降低除草劑的使用和成本。SSWM利用傳感器技術(shù),如3D相機(jī)、用人工智能(AI)進(jìn)行雜草分類和基于計(jì)算機(jī)的決策算法,以實(shí)現(xiàn)更精確的噴灑和除草操作。使用基于計(jì)算機(jī)的程序和移動(dòng)應(yīng)用程序來(lái)幫助農(nóng)民和農(nóng)業(yè)從業(yè)人員進(jìn)行基于圖像識(shí)別的雜草識(shí)別、雜草冠層覆蓋估計(jì)、噴霧器校準(zhǔn)和除草劑計(jì)算,這些都是正確識(shí)別雜草種類、確定關(guān)鍵閾值水平和適當(dāng)?shù)碾s草控制時(shí)間以及執(zhí)行更準(zhǔn)確和有效的施用工具。

       東南亞在使用機(jī)器人進(jìn)行雜草管理方面較為落后。然而,這種有前景的先進(jìn)技術(shù)可以成為未來(lái)防治雜草的有效策略。在發(fā)達(dá)國(guó)家,種植有機(jī)蔬菜的農(nóng)民已經(jīng)開(kāi)始使用機(jī)器人和智能技術(shù)。一些可購(gòu)買的原型機(jī)有：Robocrop InRow Weeder、Dino、Hortibot和Boni-Rob。在中國(guó)、日本和韓國(guó)等亞洲國(guó)家,也在開(kāi)發(fā)幾種機(jī)器人除草機(jī)的原型機(jī)。該技術(shù)的應(yīng)用將是替代除草劑大量使用和勞動(dòng)力成本飆升的又一個(gè)選擇。更簡(jiǎn)單和更小的機(jī)器人除草機(jī)原型可以開(kāi)發(fā)用于小規(guī)模農(nóng)業(yè),這正好適合大多數(shù)東南亞國(guó)家的情形。

3.2  可持續(xù)的除草劑管理

       使用除草劑被認(rèn)為是控制雜草最經(jīng)濟(jì)有效和實(shí)用的手段。然而,除草劑使用的可持續(xù)性正受到雜草種群抗除草劑發(fā)展的威脅。通過(guò)除草劑輪換、混配或順序使用等方法,交替使用不同作用機(jī)理的除草劑,可以解決和減輕特別是由于除草劑作用靶點(diǎn)取代引起的除草劑抗性。然而,連續(xù)施用除草劑偶爾也會(huì)導(dǎo)致多重抗性問(wèn)題,其中,單個(gè)種群積累了對(duì)屬于不同作用機(jī)理的幾種除草劑的抗性靶點(diǎn)突變。這種基于靶點(diǎn)的多重除草劑抗性案例在一些重要的農(nóng)藝雜草中被報(bào)道,如莧菜是由于乙酰乳酸合酶(ALS)取代和原卟啉原氧化酶缺失引起的；日本看麥娘和稗草的抗性是因?yàn)锳LS和乙酰輔酶A羧化酶(ACCase)取代引起的。這是一個(gè)新出現(xiàn)的挑戰(zhàn),需要通過(guò)提供更多的除草劑選擇、更智能的除草劑組合和順序應(yīng)用來(lái)解決。在除草劑制劑中或桶混兩種以上互相兼容的不同作用機(jī)理的除草劑有效成分,將顯著降低雜草種群對(duì)特定除草劑產(chǎn)生抗性的概率。將除草劑控制策略與其他非除草劑控制策略相結(jié)合,也有助于緩解和減緩雜草種群抗藥性的演變。

       對(duì)除草劑使用可持續(xù)性的更大威脅是基于代謝機(jī)制的除草劑抗性,這種機(jī)制賦予了對(duì)現(xiàn)有的、新的和即將發(fā)現(xiàn)的除草劑的抗性,并進(jìn)一步限制了農(nóng)民在選擇性雜草控制方面的除草劑選擇。換句話說(shuō),代謝性除草劑抗性使眾所周知的通過(guò)輪換作用機(jī)理不同的除草劑,或以混合物,或順序地使用不同的除草劑來(lái)控制和減輕除草劑抗性的策略受到挑戰(zhàn)。在這種情況下,即使混合或交替或順序施用各種不同作用方式的除草劑,也不能有效地控制具有增強(qiáng)除草劑代謝酶活性的雜草種群。為了解決這一問(wèn)題,一種有效的策略是通過(guò)使用化學(xué)增效劑來(lái)抑制除草劑代謝酶的活性。例如,由細(xì)胞色素450s活性引起的除草劑抗性可被馬拉硫磷、胡椒酰丁醚、氨基苯并三唑和甲拌磷等P450抑制劑所逆轉(zhuǎn)。而由谷胱甘肽S-轉(zhuǎn)移酶活性引起的抗性可通過(guò)4-氯-7-硝基苯并噁二唑逆轉(zhuǎn)。因此,識(shí)別和使用更有效的化學(xué)增效劑作為現(xiàn)有的除草劑活性成分的補(bǔ)充可以作為對(duì)抗基于代謝的除草劑抗性的策略之一,從而實(shí)現(xiàn)更可持續(xù)的除草劑使用。

       目前,人們很難預(yù)測(cè)雜草品種對(duì)除草劑的抗性發(fā)展。然而,深入了解除草劑抗性的分子基礎(chǔ)將有助于預(yù)測(cè)雜草抗性的發(fā)展。通過(guò)分子和生物技術(shù)方法,可以獲得參與除草劑基質(zhì)解毒的特定植物酶的詳細(xì)信息,并將有助于預(yù)測(cè)除草劑抗性的發(fā)生。通過(guò)細(xì)胞色素P450酶的功能表征成功地預(yù)測(cè)了水稗對(duì)除草劑的抗性,也可以通過(guò)對(duì)其他除草劑代謝酶(如谷胱甘肽S-轉(zhuǎn)移酶、糖基轉(zhuǎn)移酶等)的表征預(yù)測(cè)其他重要雜草的抗性發(fā)生。此外,了解雜草中這些代謝酶的特定除草劑底物,將有助于正確尋找可以有效控制抗性雜草種群的適當(dāng)除草劑。