我国农田杂草对除草剂抗性现状及趋势

日期:09-17-2014

一般而言，单一作用机制除草剂的大量连续使用，一般3-5年就容易使杂草产生抗药性。截止2014年9月12日，全球共公布435个生物型238种抗性杂草，其中138种双子叶杂草和100种单子叶杂草。我国共报道37个生物型对除草剂产生抗性的杂草，其中抗性杂草最多的是小麦田和水稻田。这个数量在全球排在第四位，第一位美国145种，第二位澳大利亚70种，第三位加拿大60种。

水稻田杂草抗性现状

2002年统计结果表明，水稻草害发生面积2113万公顷，减产稻米100亿公斤，占总减产量的近60%，稻田杂草防除意义重大。稻田杂草防除主要采取化学防除，即使用除草剂。除草剂的使用具有省工、省时、高效、快捷等优点，是提高劳动生产率、发展高效与优质农业的重要措施，也是稻田杂草综合治理策略中最重要的手段。到目前为止，我国除草剂生产应用就已初具规模。从20世纪70年代开始，30多年来，不断从国外介绍和引进新品种。据初步统计，我国水稻田用除草单剂就不少于32种，各种酰胺类除草剂在45种以上。20世纪50~60年代稻田使用的除草剂有五氯酚钠、2甲4氯、敌稗和除草醚；从80年代中期开始推广使用禾大壮；1982年正式使用丁草胺；80年代末期开始大面积推广使用二氯喹啉酸；到现阶段，水稻田使用的除草剂主要品种有二氯喹啉酸、氰氟草酯、五氟磺草胺、丁草胺、乙草胺、丙草胺、噁草酮、苄嘧磺隆、吡嘧磺隆、苯达松、2甲4氯、以及苄嘧磺隆与杀稗剂的复配制剂。

随着除草剂新品种的开发、引进以及化学除草应用技术的提高和普及，我国稻田化学除草面积日渐扩大，进入了全面发展时期。然而，虽然水稻田使用的除草剂品种相对较多，交替使用或使用混剂都在一定程度上延缓了抗性的发展，但是随着国内除草剂用量上升，尤其是防效呈下降趋势的品种的持续、大量使用造成了抗性杂草的发生（见表1、2）。丁草胺使用年限在5年以下地区，稗草的抗药性不明显，但使用年限在8-12年的地区，其防效严重下降，产生了明显的抗药性。我国稻区稗草对丁草胺的抗性水平呈现一定的规律性：双季稻区大于单季稻区；单双季稻区介于两者之间；抗性水平由北向南有逐渐明显、增高的趋势。禾草丹的情况与之相似，在连续使用禾草丹10年以上的地区，稗草对禾草丹即开始表现出抗性。二氯喹啉酸至今已连续广泛使用20多年，当前仍是稻田的主流杀稗剂。然而，二氯喹啉酸在长期使用中暴露出很多缺陷，一方面杀草谱较窄，对千金子等其他稻田杂草几乎无效；施药时对水稻叶龄要求高，在育秧田使用药害风险大，下茬药害风险也很大；使用历史长，我国大部分稻区稗草对其普遍产生了抗药性。目前，国内已报道对二氯喹啉酸的抗药性的省份有浙江、湖南、湖北、山东和辽宁，其中以浙江和湖南抗性最重。湖南省安乡县、浙江绍兴陶堰和温州塘下稗草对二氯喹啉酸产生了极高的抗性。从2007年开始，稻田陆续出现抗酰脲类除草剂的藨草、牛毛毡，以东北三省稻区为重。吉林省延边稻区由于长期单一连续使用苄嘧磺隆、吡嘧磺隆等除草剂，已经发生抗磺酰脲类除草剂的慈菇、雨久花等，成为部分稻田的问题杂草之一，有些田块的这类杂草抗性倍数达几十倍。长江流域稻区抗性野荸荠、鸭舌草也逐渐出现，农户反映苄嘧磺隆、吡嘧磺隆等除草剂的效果开始下滑，加倍使用的情况下仍不能有效防除。

截止2014年9月12日，世界抗性杂草调查网站报道，我国水稻田的抗性杂草共有6个生物型（表3）。

表1、我国部分地区稻田稗草对除草剂的抗药性

生物型	除草剂品种	抗性倍数	报道年份
湖南岳阳	丁草胺	12.01	2000年
浙江陶堰	二氯喹啉酸	718.48	2003年
浙江塘下	二氯喹啉酸	695.84	2003年
浙江杭州	二氯喹啉酸	41.22	2003年
湖南安乡	二氯喹啉酸	62.21	2004年
吉林海兰	二氯喹啉酸	60.30	2010年

表2、我国部分地区稻田阔叶类杂草对除草剂的抗药性

生物型	除草剂品种	抗性倍数	报道年份
吉林延边雨久花	苄嘧磺隆	10.3	2007年
吉林延边雨久花	吡嘧磺隆	6.5	2007年
吉林延边慈菇	苄嘧磺隆	16.04	2007年
吉林延边慈菇	吡嘧磺隆	11.21	2007年

表3、我国稻田杂草对除草剂的抗性的总体情况

序号	抗性杂草	抗性首次 报道时间	报道地点	除草剂
1	雨久花Monochoria korsakowii	2003	吉林	苄嘧磺隆 吡嘧磺隆
2	慈姑Sagittaria montevidensis	2003	吉林	苄嘧磺隆 吡嘧磺隆
3	鸭舌草Monochoria vaginalis	2010	安徽	苄嘧磺隆
4	稗草Echinochloa crus-galli	2011	安徽	五氟磺草胺
5	千金子Leptochloa chinensis	2011	湖北	氰氟草酯
6	稗草Echinochloa crus-galli	2011	安徽	精噁唑禾草灵

玉米田杂草抗性现状

据保守估计，我国每年玉米草害面积达667万公顷，其中严重危害占20%，每年玉米因杂草危害减产达10%以上。由于我国玉米地理分布极为广泛，因此杂草种类及危害也十分复杂，其中以马唐、稗草、牛筋草、狗尾草、双穗雀稗、反枝苋、藜、苣荬菜等危害严重。当前，我国玉米田杂草防除主要采取化学除草，采取播后苗前土壤封闭和苗后茎叶处理的一封一杀防除技术体系。

1995年之前，玉米除草剂主要以乙草胺、莠去津单剂及二者的桶混为主，是我国玉米田除草剂的苗前土壤封闭时代。1995年，“乙•阿”、“异丙•莠”、“甲•乙•莠”、“丁•莠”集中上市，是我国玉米田除草剂第一场革命，标志着“玉米田合剂”时代的开始。2000年，“烟嘧磺隆”开始在我国广泛推广，标志着玉米田除草剂苗后时代的开始，是我国玉米田除草剂的第二场革命，玉米田苗后除草方式开始为部分农民所接受。2003年，国产“烟嘧磺隆”及其复配制剂开始销售，几年时间迅速得到大面积推广和应用，时至今日仍然是大部分玉米产区的主打产品，但安全性问题却一直困扰着广大农户。2006年，先正达公司在我国开始推广“耕杰”，玉米田开始进入快速安全除草新阶段，是我国玉米田除草剂的第三场革命，与此同时，国内硝磺草酮及其复配制剂也开始大规模推广应用，与烟嘧磺隆类产品形成竞争的态势。但是由于其杀草谱较窄，大龄杂草尤其是禾本科易返青，一直制约其发展。

2005年，周青等发现玉米田杂草马唐对阿特拉津产生了一定的抗性。2007年，孙会杰等发现大连、兴城等地区反枝苋对莠去津的敏感性较其它地区低。玉米田杂草抗性发生较水稻田、小麦田缓慢，主要原因是玉米田杂草化防体系比较复杂，涉及ALS抑制剂、ACCase抑制剂、激素类、蛋白合成抑制剂、光合色素合成抑制剂、光合作用抑制剂等多类作用机制的除草剂，在一定程度上缓解了抗性的产生。然而，综合考虑当前我国广泛应用的玉米田除草剂复配制剂，杂草抗性的产生又具有必然性。一般而言，为了有效的延缓杂草抗性的产生，除草剂的复配或混用应满足以下几个条件：（a）不同有效成分必须同发挥主要除草功效的成分有相同的杀草谱；（b）不同有效成分与发挥主要除草功效的成分有不同的作用方式；（c）不同有效成分都能有效的防除杂草：如果在使用剂量下，辅助除草成分防除75%的杂草，发挥主要除草功效的除草剂防除95%的杂草，除非20%的残存杂草被严重地抑制生长，保证它们比野生生物型的再生能力更低，否则残存的20%的杂草将会很快进化出抗性；（d）两元复配的两种成分必须有相似的持效性，否则会存在一段时间，在这段时间内，只有发挥主要除草效果的成分发挥作用，而且，杂草在作物生长期内有很多发生高峰期，这样对靶标杂草起作用的就不是除草剂混剂；（e）辅助成分不能像发挥主要除草作用的成分有相同的消解方式；（f）如果混合后的成分含有负交互抗性，将会是一个很大的优势，如发挥主要药效的除草剂产生单独抗性的靶标位点对混合后的成分比野生生物型更敏感。当前我国玉米田除草剂复配类型主要是扩大杀草谱，这种复配的特征决定了抗性发展的缓慢性和必然性。

截止2014年9月12日，世界抗性杂草调查网站报道，我国玉米田抗性杂草共有2个生物型（表4）。

表4、我国玉米田杂草对除草剂的抗性的总体情况

序号	抗性杂草	抗性首次 报道时间	报道地点	除草剂
1	反枝苋Amaranthus retroflexus	1990	莠去津
2	马唐Digitaria sanguinalis	2010	河北	烟嘧磺隆

小麦田杂草抗性现状

自1956年引进2,4-D以来，小麦田苗后茎叶处理除草剂现已形成了包括苯氧羧酸类（2甲4氯钠、2,4-D丁酯等）、二苯醚类（乙羧氟草醚）、芳氧苯氧丙酸酯类（精噁唑禾草灵、炔草酯）、磺酰脲类（苯磺隆、苄嘧磺隆、噻吩磺隆）、磺酰胺类（啶磺草胺、双氟磺草胺、唑嘧磺草胺）、三唑啉酮类（唑草酮）、吡啶羧酸类（氯氟吡氧乙酸、氟氯吡啶酯）、取代脲类（异丙隆）、腈类（辛酰溴苯腈）等类别的化防体系。然而，随着除草剂在小麦田的广泛应用，暴露出了一些新的问题，抗性杂草大量爆发（表5）。杂草抗性的产生对除草剂的使用提出了巨大挑战，以往具有优秀防效的化合物或成为复配的一个组分，或慢慢退出市场。

截止2014年9月12日，世界抗性杂草调查网站报道，我国小麦田抗性杂草共有12个生物型（表5）。

表5 我国小麦田抗性杂草发生情况

序号	杂草名称	抗性首次 报道时间	报道地点	除草剂
1	日本看麦娘Alopecurus japonicus	1990		绿麦隆
2	菵草Beckmannia syzigachne	1993		绿麦隆
3	播娘蒿Descurainia sophia	2005	陕西 河北	苯磺隆
4	猪殃殃Galium aparine	2007	山东	苯磺隆
5	麦家公Lithospermum arvense	2009	山东	苯磺隆
6	看麦娘Alopecurus aequalis	2010		炔草酸 精噁唑禾草灵
7	日本看麦娘Alopecurus japonicus	2010	安徽 江苏	炔草酸 精噁唑禾草灵 唑啉草酯
8	菵草Beckmannia syzigachne	2010	安徽 江苏	精噁唑禾草灵
9	牛繁缕Stellaria media	2010	江苏	2甲4氯钠
10	牛繁缕Stellaria media	2010	江苏	氯氟吡氧乙酸
11	播娘蒿Descurainia sophia	2011	河北	2甲4氯钠 2,4-D丁酯
12	播娘蒿Descurainia sophia	2011	河北	唑草酮

小麦田杂草抗性在所有的作物田中表现最为复杂，呈现典型的多样化特征。主要表现在以下几个方面：（1）不同的轮作方式的抗性有所不同，旱旱轮作和水旱轮作不同；（2）具有地域性特征，不同小麦种植区有所不同，严重的不同的县、不同乡镇、不同村，甚至同村内不同农户麦田间杂草抗性不同；（3）抗性水平层次不齐，有的抗性倍数达到几百倍，有的只有几倍；（4）单抗性和多抗性均有发生，不一而足。总体来讲，麦田杂草抗性发展会呈现如下两个总体趋势：（1）抗性杂草的种类越来越多，越来越多样化；（2）越是原来敏感的杂草越容易产生抗药性，亦即当前最容易防除的杂草极有可能成为日后最难防除的杂草。

我国农田杂草抗性发展总体趋势

从1956年我国引进使用的第一例除草剂化合物2,4-D开始，除草剂在我国的使用历史已将近60年。除草剂一方面为我国农业现代化做出了巨大贡献，农田杂草化防面积已占到杂草发生面积的70%以上，除草剂将农民从繁重的人工除草的劳动中解放出来；另一方面，除草剂在带来极大便利的同时也暴露出巨大风险，杂草对除草剂抗性发展的趋势不可逆转。在可预见的未来，3-5年后，我国抗性杂草种类将急剧上升，10年后，我国抗性杂草将大爆发，农田杂草化防体系现已进入以“抗性管理”为特征的2.0时代。

从我国小麦田、水稻田抗性杂草的发展态势可以发现，一些生物型的杂草不仅对某一种作用机制的除草剂产生了交互抗性，而且对多种作用机制的除草剂产生了多抗性。小麦田的播娘蒿、荠菜和水稻田的稗草是最好的例证。如果说，单抗性（亦即靶标抗性）是除草剂要面临的一个“恶魔”，那么多抗性就是“撒旦”。我们对单抗性杂草的认知尚且刚刚起步，对多抗性杂草的认知更是知之甚少，而多抗性杂草最终在作物田的肆虐必将对除草剂组成的化防体系带来颠覆性的影响。

总体来讲，我国杂草抗性发展将呈现两个特点：1、杂草抗性发展的趋势不可逆转，发生速度越来越快，数量越来越多；2、多抗性杂草将是抗性发展的主要和最终形式。

小结

除草剂的抗性是生物进化的进行时。随着耕作地区不断地引入和使用除草剂，我们正在与生物多样性的自然法则进行着斗争，大自然反击以抗性杂草。但是，我们同有害生物之间的战役不是不可避免地要输掉的，我们必须充分利用所有可用的武器来打好这场复杂的战役。常识和自然法则告诉我们，这是一场永远不可能取得彻底胜利的战役。然而，仍有理由相信，我们可以将植物保护维持在一个让人满意的水平。杂草防除体系应该将除草剂的使用与预防和管理抗性杂草产生的策略结合起来。我们必须充分利用现有的所有的工具，包括锄头在内，并且不断寻求更新更好的解决方案。
 

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