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我國農田抗性雜草發展的原因和現狀

發布日期:2019-03-10

一、我國農田抗性雜草發展的原因和現狀 

     我國除草劑使用始于50年代,從1956年我國引進使用第一例除草劑化合物2,4-滴開始,除草劑在我國的使用歷史已將近60年。1986-2011的25年間除草劑處理面積迅速增長,增加了690%,但在過去的25年間,國內除草劑品種結構基本未發生顯著變化。
    例如:目前稻田使用的除草劑品種仍以磺酰脲類、酰胺類及合成激素類除草劑為主,其使用面積1997年分別占43%、36%和10%合計占89%。2011年分別占45%、30%和12%合計占87%。
由于1986-2011年期間磺酰脲類、酰胺類及合成激素類同類作用機理的選擇性除草劑的迅速推廣和連年使用,在這些除草劑的選擇作用和壓力下,15年后(2000年)一些對諸類藥劑本來就不敏感的耐藥性雜草及由于基因突變產生的抗藥性雜草種群開始迅速上升蔓延。 
    至2012年,全國僅媒體報道出的抗除草劑雜草種數就已由5種增至34種,增加了680%,其中對磺酰脲類、酰胺類及合成激素類除草劑產生抗藥性的雜草種數占90%,同步于除草劑增施面積。 
    除草劑為我國農業現代化做出了巨大貢獻,將農民從繁重的人工除草的勞動中解放出來,目前我國農田雜草化除面積已占到雜草發生面積的70%以上。然而,隨著除草劑的大量頻繁使用,雜草對除草劑抗性日益嚴重,導致我國主要農作物雜草發生面積逐年擴大,雜草種群演替加快,抗性雜草發展迅速。 
    敏感雜草種群內原本就存在著為數極少的抗藥性個體或生物型。雜草抗藥性突變體原本就存在于其種群。重復使用一種除草劑,或作用機制相同的除草劑不斷殺死敏感個體,抗藥性個體得以存活并不斷產生種子,使得種群中抗藥性個體數量不斷增加,一般3-5年就容易使雜草產生抗藥性。  
    截止到2016年3月,在65個國際的86種作物田,已有249中雜草的467個生物型對25類已知化學除草劑的22類的160種除草劑產生了抗藥性。其中產生抗性雜草最多的是小麥田和水稻田。美國以145種生物型排在第一位,第二位澳大利亞70種,第三位加拿大60種,我國排在第四位,有37種。

表:全球抗藥性雜草生物型:

除草劑類別
實例
總數
除草劑類別
實例
總數
乙酰乳酸合成酶(ALS) 抑制劑
氯磺隆
159
腈類
溴苯腈
4
三氮苯類/光合系統II抑制劑
阿特拉津
73
類胡蘿卜素生物合成
抑制劑
Diflufenican
4
乙酰輔酶A羧化酶(ACCase)
抑制劑
禾草靈
48
纖維素抑制劑
Dichlobenil
3
有機磷類/EPSP合酶抑制
草甘膦
35
芳香氨基丙酸類
Flamprop-methyl
3
合成激素類
2,4-
32
4-羥基苯基丙酮酸雙加
氧酶抑制劑(4-HPPD)
Isoxaflutole
2
聯吡啶類
百草枯
31
DOXP 抑制劑
Clomazone
2
光合系統II{脲類/酰胺類)抑制
綠麥隆
28
谷氨酰胺合成抑制劑
草胺膦
2
苯胺類/微管抑制劑
氟樂靈
12
有絲分裂抑制劑
Propham
1
氨基甲酸酯類/脂類抑制劑
野麥畏
10
細胞伸長抑制劑
Difenzoquat
1
苯醚類
乙氧氟草醚
10
有機砷類
MSMA
1
氯酰胺類/長鏈脂肪酸抑制劑
丁草胺
5
未知
Endothall
1
三唑類
殺草強
4
 
 
 
抗藥性雜草生物型總數
471
    由于我國除草劑的長期單一使用,耕作制度和栽培方式的變化、頻繁調種、機械跨區域作業,導致農田雜草草相發生變化,雜草種群演替加快,抗性雜草發展迅速。目前,我國已有37種雜草的55個生物型對10類32種化學除草劑產生了抗藥性。 

表1:我國已報道的抗藥性雜草

對ALS抑制劑產生抗性的雜草
小麥田 
播娘蒿(2005)、豬殃殃(2007)、薺菜、(2009)、麥家公(2009)、牛繁縷(2010)、鵝腸菜(2010)、蔊菜(2011)、大巢菜(2014)對苯磺隆的抗性。
日本看麥娘(2005)對氯磺隆的抗性。
看麥娘(2014)、菵草(2015)對甲基二磺隆的抗性。
水稻田
雨久花(2003)、野慈姑(2003)眼子菜(2013)對芐嘧磺隆和吡嘧磺隆的抗性。
鴨舌草(2010)對芐嘧磺隆的抗性。
稗草(2011)對五氟磺草胺的抗性。
耳葉水莧(2013)對芐嘧磺隆的抗性。
稻稗(2015)、稻李氏禾(2015)對五氟磺草胺和芐嘧磺隆的抗性。
玉米田
反枝莧(2009)、馬唐(2010)、稗草(2014)對煙嘧磺隆的抗性。
大豆田
反枝莧(2009)對氯嘧磺隆和噻吩磺隆的抗性。
 
 
 
對ACCase抑制劑產生抗性的雜草
小麥田
看麥娘(2010)、耿氏硬草(2010、野燕麥(2012)、棒頭草(2014)對炔草酯和精噁唑禾草靈的抗性。
日本看麥娘(2010)對炔草酯、精噁唑禾草靈和唑啉草酯的抗性。
菵草(2010)對精噁唑禾草靈的抗性。
水稻田
千金子(2011)對氰氟草酯的抗性。
稗草(2011)對精噁唑禾草靈的抗性。
油菜田
日本看麥娘(2007)對高效氟吡甲禾靈的抗性。
棒頭草(2014)對烯草酮、精吡氟禾草靈、精喹禾靈、烯禾定的抗性。
大豆田
稗草(2010)對精喹禾靈的抗性。
牛筋草(2014)對高效氟吡甲禾靈和精喹禾靈的抗性。
棉花田
馬唐(2011)對精喹禾靈和烯禾定的抗性。
對激素類除草劑產生抗性的雜草
小麥田
繁縷(2010)、播娘蒿(2011)對2甲4氯的抗性。
繁縷(2010)、豬殃殃(2014)對使它隆的抗性。
水稻田
稗草(2010)、西來稗(2013)對二氯喹啉酸的抗性。
對酰胺類除草劑產生抗性的雜草
水稻田
稗草(1993)對丁草胺的抗性。
對三氮苯類除草劑產生抗性的雜草
玉米田
反枝莧(1990)對阿特拉津的抗性。
對取代脲類除草劑產生抗性的雜草
小麥田
菵草(1993)對綠麥隆的抗性。
對PPO類產生抗性的雜草
小麥田
播娘蒿(2011)對唑草酮的抗性。
大豆田
鐵莧菜(2011)對氟磺胺草醚的抗性。
百草枯抗性雜草
 
蘇門白酒草(1980)、黃鵪菜(2009)、日本看麥娘(2010)、牛筋草(2010)、通泉草(2011)、硬草(2011)對百草枯的抗性。
對有機磷類抑制劑產生抗性雜草
 
小飛蓬(2006)、牛筋草(2010)、反枝莧(2014)對草甘膦的抗性。
     “抗性雜草”的發生是指在連續使用某個品種除草劑的選擇壓力下,原本對這一品種敏感的一些雜草發生基因突變而對這種除草劑產生抗藥性的過程。這一過程一般是比較長的,但這種抗藥能力是可以遺傳的,而且經過逐代篩選后抗性指數越來越高。
    在我國報道的抗性雜草生物型只有55種,實際發生的數量遠遠不止這些。原因在于國內的科研機構和企業對抗性雜草的關注與研究不多。近年來,通過大量的調研和生測得到的數據表明,我國大多數地方已經處于抗性爆發的邊緣,局部地區已經爆發,且抗性指數極高。例如華北地區小麥田中對“苯磺隆”產生抗藥性的播娘蒿、薺菜的l50(50%雜草受抑制的除草劑濃度)與它們的敏感型相比存在100-150倍的差異。長江流域水稻田中對二氯喹啉酸產生抗性的稗草l50與其敏感型相差近300倍。長江中下游地區油菜田中對芳氧苯氧基丙酸酯類除草劑產生抗性的看麥娘、日本看麥娘和西南地區對百草枯產生抗性的通泉草、鼠曲草、黃鵪菜等也越來越嚴重。
表:我國12種主要抗性雜草的情況
雜草
除草劑
最高抗藥性水平
分布
播娘蒿
苯磺隆、唑酮草酯、2甲4氯
1594
陜西 、河北 、天津 、山東 、安徽 、江蘇 、河南 、甘肅
日本看麥娘
精噁唑禾草靈、炔草酸、高效氟吡甲禾靈、氯磺隆、綠麥隆、雙氟磺草胺、百草枯
1574
安徽、江蘇、山東、湖北、河南
薺菜
苯磺隆
1216
河北、河南、山東、陜西、江蘇
稗草
二氯喹啉酸、精喹禾靈、五氟磺草胺、精噁唑禾草靈、禾草丹、丁草胺、煙嘧磺隆
718
浙江、湖南、江蘇、
黑龍江、新疆、寧夏、江西
反枝莧
氯嘧磺隆、煙嘧磺隆、噻吩
磺隆、咪唑乙煙酸、阿特拉
295
遼寧、黑龍江
菵草
綠麥隆、精噁唑禾草
174
江蘇、上海
看麥娘
綠麥隆、甲基二磺隆、炔草
酸、精噁唑禾草靈
110
江蘇、安徽、湖北、河南、山東
野燕麥
炔草酸
16
河南
麥家公
苯磺隆
16
山東
豬殃殃
苯磺隆
16
河南、陜西、安徽
雨久花
芐嘧磺隆、吡嘧磺隆
13
吉林
牛筋草
草甘膦、百草枯、高效氟吡甲禾靈、精喹禾靈
11
廣東

表:主要作物田雜草發生程度加重

作物
雜草
水稻
稗草、雙穗雀稗、千金子、雜草稻、馬唐、扁擔藨草、日本藨草、螢藺、牛毛氈、異型莎草、野慈姑、鴨舌草、醴腸、澤瀉、雨久花、耳葉水莧、空心蓮子草
小麥
硬草、菵草、看麥娘、日本看麥娘、雀麥、節節麥、多花黑麥草、播娘蒿、豬殃殃、薺菜、刺兒菜、小旋花、打碗花、萹蓄、藜、苣荬菜、酸模葉蓼、問荊、牛繁縷、大巢菜、遏藍菜
玉米
稗草、馬唐、狗尾草、金狗尾草、野黍、刺兒菜(大刺兒菜)、苣荬菜、柳葉刺蓼、酸模葉蓼、卷莖蓼、反枝莧、龍葵、苘麻、鐵莧菜、問荊、田旋花、蒼耳、香附子
大豆
稗草、馬唐、狗尾草、金狗尾草、野黍、鴨跖草、刺兒菜(大刺兒菜)苣荬菜、柳葉刺蓼、酸模葉蓼、卷莖蓼、反枝莧、狼把草、龍葵、苘麻、鐵莧菜、蒼耳

 

    我國抗性雜草目前表現出三個特點:
    1、出現作物田多。大多數作物田如水稻、小麥、玉米、大豆等作物田間和菜田、果園等均已報道和反映雜草抗性問題。
    2、抗性雜草種類多。禾本科、闊葉草、莎草科等三大類雜草均發現抗性雜草。
    3、雜草抗除草劑類型多。有機磷類如草甘膦、吡啶類如百草枯、三嗪類如莠去津、氯酰胺類如乙草胺,丁草胺等、磺酰脲類如芐嘧磺隆,甲基二磺隆,煙嘧磺隆,吡嘧磺隆,苯磺隆等。 
    另外,從我國小麥田、水稻田抗性雜草的發展態勢發現,一些生物型的雜草不僅對某一種作用機制的除草劑產生了交互抗性,而且對多數作用機制的除草劑產生了多抗性。小麥田的播娘蒿、薺菜和水稻田的稗草就是最好的例證。 
二、難治雜草的化學防除策略
    1、除草劑的交替使用:交替使用除草劑能使抗性雜草比敏感雜草容易控制。輪換使用不同類型的除草劑,避免同一類型或結構相近的除草劑長期使用;輪換使用對雜草作用位點復雜的除草劑;輪換使用作用機制不同的除草劑或同一除草劑品種的不同劑型。
    2、除草劑的混用:具有不同化學性質和不同作用機制的除草劑按一定的比例混配使用,是避免、延緩和控制產生抗藥性雜草最基本的方法。混配的除草劑可明顯降低抗藥性雜草的發生頻率同時還能擴大殺草譜、增強藥效、減少用藥量、降低成本等。
    3、除草劑安全劑和增效劑使用:一般除草劑是通過選擇性來保護作物,而安全劑的應用,可使一些非選擇性或選擇性弱的除草劑得以使用,降低選擇壓力,擴大殺草譜。增效劑的使用可增加除草劑的吸收、運轉或減少除草劑降解、解毒。 
    4、新藥開發是雜草抗藥性治理最有效的方法。為了適應不斷發展的農業生產需要,也為了盡快解決傳統農藥的毒性、抗性及對環境影響等問題,盡管新農藥開發難度越來越高,但人們仍花費了大量人力、物力、耗用了極大的精力,依然孜孜不倦地從事新農藥的開發,并不斷有不少新農藥問世,其中也有不少結構新穎,或作用機制獨特的新農藥系列或品種。


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