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农药快讯:2020年第6期
  文章:48篇

抗除草剂杂草的十大管理措施(后五大措施)

作者:中国农药 更新时间:2020-03-19 点击量:2056

十大抗性杂草(HRWM)管理措施

 

(续上文)

 

第十,维护一个数据库:它是无价的参考指南

对于HRWM的起点是维持并每年更新的一个数据库,这个数据库记录农艺实践和管理操作,特别是那些不同田地之间或不同年份之间的差异。这些农艺措施可以分成不同的组,即栽培(如作物和品种、播种日期和播种量)、机械化(耕作操作)和除草剂使用变量(苗前和苗后除草剂,施用参数和环境条件)。因为大多数(>85%)的北美大草原的种植者都有家用电脑和互联网接入,电子表格可以很容易地生成和定制。此外,作物和除草剂轮换计划的软件包在许多司法管辖区都有,这有助于记录保存,并能标记高风险的除草剂使用,例如重复使用同一作用方式的除草剂产品。稍后详细说明,该数据库还应包含记录杂草出现的种类或丰度及除草剂的处理效果,一般都是通过整个地块或在地块内选择特定点使用全球定位系统(GPS)坐标进行记录。总的来说,维护一个数据库的关键参数,并不断地评价记录是做出合理的农业决策的先决条件,甚至可以做出针对每一个地块或某一地块的特定区域的农药决策。由于约有40%的北美大草原的农业用地被租用或出租,因此对过去的作物管理实践保持持续的历史记录,对土地所有者和租用者双方都是有利的,这种记录要求可以包括在土地租赁协议中。

 

第九,战略性耕作:即是否需要、何地或何时需要

物理或机械除草措施占据传统上综合杂草管理(IWM)三角的一个角。在加拿大西部的两项研究中发现,在保护性耕作系统和特别是低土壤干扰的免耕系统中,由于除草剂使用量更大而导致杂草抗性发展风险最大,杂草种子库的周转率最大,或两者都是最大(表1)。在一些农业生态区,耕作是管理一些草甘膦抗性杂草(GR)的重要方法。战略或精准耕作仅在必要的情况下用来管理抗性杂草。经常使用带铲子或悬挂耙子的中耕机进行耕作,不会对土壤的质量产生不利影响,这种耕作方式将大部分植株残留保持在土壤表面以上或接近土壤表面。在某些情况下,耕作可能是比使用除草剂更有效的杂草管理措施,例如在杂草生长的高龄期。在一块田里受杂草侵染的某个区域,无论是长满杂草的斑块或是一条蒲公英小径,有可能只需要单独耕作一下即可。

 

1  管理变量(是:存在,否:无)之间的正相关(+)或负相关(-)以及加拿大草原的杂草抗性发展的田间调查

 

变量

无抗性

抗性

P

相关性

作物轮作

谷物为基础(>50%)

177

95

53

43

0.0861*

饲料作物

201

9

73

0

0.0722*

-

休耕地

111

111

57

23

0.0010***

-

作物类型(≥3

95

115

54

19

0.0001***

-

耕作强度

保育耕作

193

73

79

16

0.0990*

免耕(低土壤干扰)

107

73

41

16

0.0055***

杂草管理

最麻烦的杂草——野燕麦

162

76

42

36

0.0227**

分级:竞争性作物(1级)

130

45

59

9

0.0357**

-

农场面积(公顷)

400

188

81

78

17

0.0210**

>400

81

188

16

79

0.0119**

农场类型(主要的):粗放的

260

9

86

9

0.0179**

注:*P≤0.10**P≤0.05***P≤0.01

 

然而,世界一些地方采用极端耕作方式管理抗性杂草的现象正在增加。这方面的例证有北欧的细草场狐尾草(Alopecurus myosuroides Huds),澳大利亚的黑麦草(Lolium rigidum Gaud.),和美国南部的长芒苋(Amaranthus palmeri S. Wats)。尽管是定期使用(如每10年),但是用模板整形犁这种传统方式的深耕适用于加拿大西部的粘土或碱性土壤。其主要用途是掩埋抗性杂草的种子和抑制一些根系较浅的杂草(如狗尾草Setaria viridis L. Beauv.),或者产生种子并且种子寿命较长的杂草(如地肤Kochia scoparia L. Schrad.),这种耕作可能具有重置抗性时钟的优点,但尚需进一步研究。

 

如果在短期内没能出现新的管理抗性杂草的耕作技术,那么被广泛接受的用来提高土壤质量的免耕方式可能会被改变,目前的趋势是在免耕的播种设备上开发和采用低干扰圆盘开沟器(low-disturbance disc openers)。总而言之,恢复耕作来管理一些抗草甘膦的杂草和抗多种除草剂的杂草对于保持土壤质量和农业的可持续性会产生影响。

 

第八,地块特异性和点特异性杂草管理:即不适合所有情形的方式

抗性杂草管理方式应该以具体田块为基础制定,因为在种植者的不同作物田的杂草群落组成和丰度通常是不均匀的。然而,不管杂草的种群性质如何,种植者特别是大型农场的种植者迫于时间的压力都倾向于在种植相同作物的不同田里采用相同的除草剂规划。这种除草剂应用的一致性可以解释为什么大的农场最可能有除草剂抗性杂草而不是小的农场(见上表)。即使是一个典型的64公顷的田地,在地形、土壤性质或杂草种群方面也通常是不一致的。定点杂草管理(Site-specific weed managementSSWM))通常与目标杂草有关,这些杂草通常成块或聚集分布。然而,一种杂草的斑块性分布程度是动态的,受地形、土壤性质、天然种子散布、花粉流、耕作方式、联合收获法、种子库持久性和抗除草剂性能等多种因素的影响。杂草种群可以在除草剂应用前进行调查和绘制,或者在实时检测和管理(例如,休耕或行栽作物)中使用配备传感器的喷雾设备。

 

在北部大草原,例如野燕麦(Avena fatua L.)对于种植者来说通常是一种很难除的杂草,也是最麻烦的和首要控制目标。定点应用除草剂的经济效益决定于北美大草原春小麦田里燕麦属杂草的存在与否。在春小麦田中,定点施用除草剂的方式应用于燕麦属侵染区域杂草防除比地毯式施用除草剂效果要好的多。基于地理位置的定点杂草管理(SSWM)与地毯式施用相比,也能获得全面的杂草控制,还可以减少除草剂的使用。此外,SSWM可以用来监测和管理除草剂抗性或入侵性杂草小块,在他们扩散到整个田块之前进行。通过刈割、耕作或有效的除草剂防治可以显著地减缓入侵性杂草小块随着时间推移的扩大,预防除草剂抗性杂草小块的种子产生和减轻抗性杂草等位基因转移到土壤种子库。

 

需要先进的农药喷雾设备能够独立地喷洒多种农药以满足SSWM对不同剂量的需要。喷雾器需配备检测系统和农药喷雾系统,检测系统收集目标区域的信息,做出喷雾决策。传感检测技术包括机器视觉、光谱分析和遥感,传感技术可能涉及多个探测传感器。在杂草管理中,成功的传感器应用遇到的挑战包括可变的光照条件、叶片覆盖(例如靠近作物植株的杂草很难检测和分类)和目标植株的生长阶段。

 

第七,杂草公共卫生:边界控制和减缓除草剂抗性基因的传播

根据上个世纪90年代对北美草原田间和对种植者的调查,发现燕麦属中乙酰辅酶A羧化酶抑制剂抗性的出现,与杂草卫生防治措施的实施程度成反比。这些措施包括播种没有混杂着杂草种子的作物种子、设备在不同田块之间移动时注意清洗、覆盖粮箱、喷药、割沟、田边或不受控制的杂草斑块,使用堆肥而不使用新鲜粪肥。卫生措施的目的是为了减少杂草种子进入田间的数量和抗性基因(种子或花粉)扩散到另一个地区。如果有效,这些做法最终会减少杂草种子进入到土壤种子库。

 

为了减少土壤种子库中的杂草种子负荷,可以直接通过收获杂草种子(harvest weed seed controlHWSC)措施来实现。该措施包括除疵收获机、直接收获作物残留打包、窄条垛燃烧和通过哈林顿种子破坏机(Harrington Seed Destructor™)将种子磨碎。目前,在北美大草原地区采用上述方法很少,因为所有的HWSC措施都要求杂草种子必须生长在一个可收获的高度且在作物成熟时候还保留在植株上。在2014年和2015年萨斯喀彻温省进行的作物田间试验中发现猪殃殃属(Galium spp.)、白芥属(Sinapis arvensis L.)、荞麦蔓(Polygonum convolvulus L.)和地肤(K. scoparia)的种子在植株上的保留比例很高(≥90%),说明这些物种可能适合于HWSC。由于野燕麦种子的散落数量较大(约为30%)和时机不合适,HWSC可能无法减少这种单子叶杂草的种群丰度。另一项在加拿大西部正在进行的研究得出结论:根据杂草种子的保留特点采用HWSC,野燕麦的潜力很低,猪殃殃具有中等潜力,而油菜(Brassica napus L. canola)具有良好的潜力。在加拿大西部地区,哈林顿种子破坏机作用于这些和其他麻烦杂草的效果正在进行田间评估。

 

第六,小麦选择性除草剂轮换:抵抗非靶标位点抗性

禾本科杂草对不同作用位点除草剂的抗性行为,一般是由非靶标位点机制赋予的,通常的是增强代谢。例如,在加拿大西部,野燕麦对除草剂的增强代谢是赋予乙酰乳酸合成酶(ALS)抑制剂类除草剂产生抗性的主要机理。因此,不同作用位点(群组)除草剂的轮换使用,在降低代谢抗性的选择压力方面可能没什么效果。

 

不容易被代谢的除草剂不太可能使杂草产生代谢抗性。通过增加解毒作用而产生抗性的一族主要酶类就是细胞色素P450单加氧酶。为响应除草剂安全剂的诱导,他们的组成会有变化而且表达水平会有提高。轮换使用很少或缓慢通过这种酶系统代谢的除草剂(如草甘膦、草铵膦、百草枯),可以减少杂草种群这种非靶标位点抗性的选择风险。大多数涉及这种抗性的案例都是因为频繁使用小麦选择性除草剂造成的,因为同样的酶系统赋予作物以耐受性。因此,对小麦无选择性的除草剂(如喹禾灵、烯禾啶、烯草酮、灭草烟)和非选择性除草剂(如草甘膦或草铵膦)用于抗除草剂作物可以帮助管理禾本科杂草的非靶标位点抗性。

 

越来越多的综合杂草管理(IWM)是以知识为基础的杂草管理系统。在加拿大西部,综合杂草管理(IWM)措施的普及率正在增加,但离可持续发展的杂草管理要求还有距离。未来的抗性杂草管理(HRWM)领先技术必须基于全面的知识与了解它们对种植系统可能产生的短期与长期影响。我们相信,采用本文所述的抗性杂草管理(HRWM)的最佳管理措施(BMPs)将会有助于保护除草剂在北美大草原上的有效性。


来源:杨田甜
1, 申继忠2. 中国农药, 2018, (2): 34-39, 56

作者单位介绍:1 江苏新南洋进出口有限公司;2 江苏耘农化工/上海艾农

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