杂草治理的现状与展望

杂草治理的现状与展望摘要：农田草害一直是阻碍农业生产快速、持续发展的一个重要因素，虽然我国农田杂草综合治理已经取得了长足进步，但杂草危害、演替、抗药性、除草剂药害等问题仍相当严重，应进一步加强杂草生物学特性、生态学应用基础和生态调控、生物防治、化学防治、农业防治等方面的研究。关键词：杂草；治理；科学发展农田杂草作为有害生物，在农业生产上花费了巨大的防治费用。20世纪除草剂的发明与应用，不仅改进了人类的生活质量，而且减少了使用者经济上的危险性，成为一项产生巨大回报的投资。随着人们对食品安全和环境保护重要性认识的日益加深，未来的农田杂草可持续治理，将是以低毒高效和环境友好的绿色除草剂为主，化学防治、生物防治、生态防治、农业防治相结合的综合治理，以影响、控制和调节各种杂草的生长繁殖过程，使杂草得到抑制，又不对人类健康产生危害，不破坏生态平衡。1杂草的概念及生物学特性1.1杂草的定义杂草的定义有很多，例如：杂草就是长错了地方的植物，不想要的植物，干扰人类对土地利用的植物，除种植目的植物以外的非目的植物等等。这些定义加进了人的主观意愿，所以常常就同一植物是否为杂草人们会产生分歧。杂草不同于一般植物，首先它具有较强的适应性，可以在人工环境中不断繁衍。而其他野生植物是很难在人工生境中自然繁衍的，它们很容易被人类的农事操作活动所根除。栽培作物虽然可以在人工生境中持续下去，但必须有人类耕作、播种、栽培和收获等一系列的帮助。其次，杂草不是人类栽培或保护的植物，它在人工生境中的生存必然会影响人类对人工生境的维持，给人类生产和生活造成危害，因而杂草具有危害性。所以，杂草是能够在人类试图维持某种植被状态的生境中不断自然延续其种族，并影响到人工植被状态维持的一类植物。这个定义概括出杂草不同于一般意义上的植物的基本特征。即适应性、持续性和危害性。1.2杂草的适应性1.2.1抗逆性-耐旱、耐盐碱、耐极端高低温杂草具有很强的生态适应性和抗逆性，表现在对盐碱、人工干扰、旱涝、极端高、低温等有很强的耐受能力。如藜、扁秆藨草和眼子菜不同程度的耐盐碱；野胡萝卜、野塘蒿作为二年生杂草，在营养体被啃食或被刈割的情况下，可保持营养生长数年，直至开花结实为；天名精、黄花蒿等会散发特殊的气味，对取食的禽、畜和昆虫有驱避作用；曼陀罗含有毒素，可防止植食性动物的危害。1.2.2可塑性-不同生境下，可自我调节自身个体大小、种群数量及生长量杂草在不同生境下，对自身个体大小、种群数量和生长量的自我调节能力，被称之为杂草的可塑性。如果密度低，则提高其个体结实量；环境不利，则缩减个体以减少物质的消耗，保证种子的形成，延续其后代；土壤中杂草种子和繁殖器官的数量很大时，其发芽率会大大降低，以保证个体的存活；而像藜和反枝苋的株高可矮至5cm，高至300cm；结实数可少至5粒，多至百万粒；1.2.3生长势一C4植物杂草中的C4植物比例较高，如稗草、马唐、狗尾草、香附子等。C4植物由于光能利用率高、CO2和光补偿点低而饱和点高、蒸腾系数低，从而表现为净光合速率高，能够充分利用光能、CO2和水进行有机物的生产。所以杂草比作用竞争能力强。同是C4植物，C4杂草比C4作物具更低的CO2和光补偿点，如马唐可以在高大的玉米株丛的荫蔽下正常生长，且C4植物体内的淀粉贮存在维管束周围，故也免除了食草动物的更多啃食1.2.4杂合性-生物种群的异质性杂合性即生物种群（等位基因）的异质性。一般杂草基因型都具有异质性，这保证了杂草具有较强的适应性，杂合性增加了杂草的变异性，大大增强了杂草的抗逆能力。1.2.5拟态性一稗草与水稻杂草具有较强的拟态性，如稗草和水稻，野燕麦和小麦、狗尾草与谷子，它们在形态、生长发育规律以及对生态环境的要求上都有许多相似之处，因而很难将这些杂草与其伴生的作物分开或从中清除。这些杂草也被称之为伴生杂草。1.3杂草的繁殖能力杂草繁殖能力强体现在杂草的多实性，繁殖方式和子实传播方式的多样性、种子的寿命长而且萌发不齐，以及有性生殖方式复杂等方面。1.3.1多实性许多杂草都具有尽可能多地繁殖种群的个体数量，大量结实，来适应环境，繁衍种群。看麦娘每株结实达2,000粒，荠菜20000粒，牛筋草多达135,000粒。绝大多数杂草的结实力高于作物几倍或几百倍，且边成熟边脱落，很难清除。1.3.2繁殖方式多样绝大多数多年生杂草都具有无性繁殖和有性繁殖两种方式。如刺儿菜具有分枝的根状茎，其上生有大量的芽，这些芽可以发育成新的植株，而地上茎又可长出许多头状花序，结果进行有性繁殖。一年生的杂草虽然以产生种子来繁殖，但也能在其营养生长期间，进行营养繁殖，如马唐、波斯婆婆纳等，植株被切断后，残茎上会生出不定根，进而发育为新的植株。1.3.3子实传播方式多样杂草具有适应于散布的特殊机构。如酢浆草在蒴果开裂时，会将其中的种子弹射出去；野燕麦具膝曲的芒，可感应空气中的湿度变化而产生曲张，驱动子实在麦堆中均匀散布;苍耳、鬼针草借果实表面的侄铯刺可附着在动物毛皮上进行传播;蒲公英瘦果顶端具冠毛，可随风扩散等。此外杂草种子还可以与作物种子混杂并随之借人力进行传播。1.3.4种子的寿命长短不一且萌发不齐相对与作物而言，杂草种子的寿命都较长。短则一两年，长可达1700年，如藜等。狗尾草可存活10年，繁缕可保持622年的生命力。稗草、马齿苋经过牲畜的消化道排出后，仍有一部分可发芽。野苋菜、荨麻的种子经过鸟的消化道后反而发芽整齐。萌发不齐难以在防治上一扫而光。1.3.5有性生殖方式复杂杂草本身繁殖方式多样，可自花或异花传粉受精。或同时具有两种传粉方式。异花授粉保持杂草种群创造新的变异和生命力更强的种子，自花授粉保证杂草在独处时仍能正常受精结实，繁衍种群。此外，杂草还具有无融合生殖，它还可以保持某些在有性繁殖条件下不孕的杂合基因型，从而更有利于保持杂草的杂合性。2目前存在的主要问题农田杂草从人类开始在大地上耕种那天起就一直是困扰农业生产发展、阻碍农作物产量提高的重因素。在我国对农业生产造成危害的主要农田杂草有60多种，危害面积约4000万公顷，每年造成粮产量损失10%左右。随着农村种植业结构的调整、耕作制度的改变，单一类型除草剂的长期使用，农田杂草的种群变化和群落演替加速，除一些次要杂草逐渐成为主要杂草外，一些多年生杂草在农田的发生危害也日趋严重，抗性杂草（如抗杀草丹的稗草）业已出现。加上我国农村劳动力大量向其它行业转移，农田管理放松，一些地区农田草害已呈加重趋势。2.1农田杂草种群演替频率加快由于常年施用单一除草剂或作用靶标一致的除草剂，使敏感型得到有效控制的同时，耐药性杂草迅速发展成优势种群，危害严重，加大了化学除草工作的难度。2.2农田杂草抗药性上升抗药性杂草是全球关注的严重问题。从1970年发现欧洲千里光对莠去津的抗性以来，在42个国家已有183种杂草、212个生物型对多种类型的化学除草剂产生了抗药性，而且自70年代中期以来，全球抗药性杂草生物型一直呈上升趋势。在这些抗药性杂草中，抗药性双子叶杂草数量明显多于单子叶杂草。我国也报道了塘蒿、稗草、看麦娘等5种杂草生物型对百草枯、丁草胺、杀草丹、绿麦隆等除草剂产生了抗药性。2.3除草剂药害新高活性除草剂的开发应用在为农业生产带来益处的同时，由于一些除草剂品种在土壤中的残效期过长（如:氯磺隆可达2~3年），加之我国复杂的轮作、套种方式，这些除草剂也在一些地区对后茬敏感作物造成了严重药害，给农业生产带来了较大的经济损失。由于相对落后的农药工业，农药产品杂质超标，本是十分安全的苄嘧磺隆1998年也在一些地区对水稻造成了药害。此外，由于施药技术和方法问题，也造成某些地方药害的发生。2.4施药技术滞后我国农田化学除草已经进人了快速发展的阶段，但除草剂喷施器械却相对滞后。在广大农村目前仍普遍存在着用同一套喷雾器喷施各类农药的现象。切向离心式涡流芯喷头是我国长期以来喷施杀虫、杀菌、除草剂的单一类型喷头，在发达国家，这种喷头已很大程度地被各种类型的系列化扇形喷头所取代。我国虽已开发出这种喷头，但是由于受器械不配套和长期以来农民所采用的左右摆动喷杆的喷施方式的制约，其使用范围还很小。事实上，左右摆动喷杆的施药方式很难保证喷施均匀。这一点又恰恰是使用除草剂，尤其是高活性除草剂时必须予以避免的。2.5高质量除草剂品种缺乏我国除草剂原药生产及复配生产厂家虽超过200家，但多分布于东部沿海各省，重复生产严重，设备陈旧，自动化水平低，多以生产仿制品种和大吨位老品种为主，除草剂新品种和有效成分含量、质量都有待创新与提高。3我国杂草科学研究发展方向3.1应用基础研究基础理论方面的研究是杂草科学发展的动力和后盾。应组织力量，着重解决当前和未来生产上急需解决的基础理论和技术问题。继续深入研究农田主要杂草、潜在危险性杂草，以及多年生恶性杂草的生物学、生态学、生理学，尤其是杂草种子库动态及其影响因素、杂草种群动态、群落演替成因和规律;在不同农业生态区系对几种主要杂草，尤其是多年生恶性杂草防除经济阈值进行研究;运用计算机技术开展农田杂草综合治理专家决策系统的研究；针对磺酰脲类及其它主要长效除草剂开展残留、解毒等方面的研究;开展杂草 除草剂 环境间互作以及逆境条件下杂草抗药性机理研究;开展杂草抗药性监测与治理方面的研究;加强分子生物学在杂草科学领域的应用研究 杂草抗药性的分子生物学机理和转基因作物的培育;开展除草剂使用技术的研究。唐淑菊，尹必文对江淮地区水稻直播草害防治的基础研究。随着生产技术水平的提高和劳动力数量的日益减少，水稻直播栽培将越来越受到人们的重视。杂草防治是进行水稻直播栽培的重要技术环节之一，由于直播稻播种密度稀，苗期时间长，管理相对粗放，给杂草滋生的时间和空间都带来有利的条件。得出直播栽培的草害问题必须受到应有的重视和研究，要分不同地区，不同茬口，不同季节等而加以认真试验研究，并加以大力推广而使之家喻户晓。这样直播栽培才能得以大力长足的发展。3.2生态调控研究过去人们主要把作物作为被动的保护对象，而对其本身的优势和竞争力利用不够。人们应在掌握草的生物学特性、生长发育规律、养分吸收与运输特性、竟争能力的基础上，研究作物 农田杂草 环境间的互作关系，研究农田生态环境、作物品种和栽培措施对杂草发生危害的控制作用，通过用竞争力强的作物品种，优化作物栽培措施，优化水肥管理，创造利于作物生长发育的农田生态环境，达到提高作物群体生长势、增强作物自身竞争力，持续控制杂草为害的目标。章家恩等研究的鸭稻共作生态农业模式。鸭子和水稻可以较好地全天候地同生共长在稻田生态系统中，平均每公顷大约300~375只鸭子，利用鸭子的野性和杂食性在一定程度上可防除病、虫、草害，提高土壤肥力，因而可代替人耕耙田、施肥、施药等，避免了农药和化肥的大量投人。而且鸭群的活动可刺激和促进水稻的生长发育。利用这种模式可以生产出有机食品或绿色稻米，其经济效益比常规稻作高。鸭稻共作系统的每公顷净收人比常规稻作系统要高出808.5元。若按绿色食品价格高出同类商品市场价格的20%计算，则鸭稻共作系统每公顷比常规稻作系统大约多增加2000元左右的收入。3.3生物防治研究杂草生物防治在国内已有不少成功的实例。今后除继续加强传统的生物防治技术研究外，还需以重要农田杂草为主攻对象进一步加强生物除草剂的研究、开发，为农业的可持续发展提供杂草综合治理技术、新措施，并使其逐步产业化。同时积极开展异株克生化合物研究探索，开辟杂草治理新途径。利用生物技术提高作物同杂草的竞争力；利用植物间相克现象抑制杂草；利用微生物除草；真菌除草剂的开发应用。3.4除草剂应用技术研究研究开发适用于新型栽培措施、对作物安全、持效期适中、杀草谱广、选择性强的环保型系列除草剂及其科学合理的配套应用技术。改进施药技术，确保均匀用药，强化“安全、经济、高效”意识。积极开展一次性除草剂研究和低剂量用药研究，以降低用药剂量、减少用药面积、减少用药次数。3.5抗药性杂草的监测与治理技术研究根据除草剂应用、杂草种子库动态、杂草种群动态和群落演替，运用常规生物测定技术和高新分子技术开展杂草抗药性监测与治理方面的研究。李润枝，张娟，陈桂娴，贾芮康等对杂草抗药性的鉴定方法进行了介绍，如温室整株植物测定法、生理生化测定法以及DNA分析技术等进行介绍，并对这些技术的优缺点进行分析。3.6抗除草剂转基因作物的研究、评价和利用加速分子生物学在杂草科学领域的应用研究，积极开展抗性基因的分子标记和克隆，转基因作物的培育研究，早日把我国杂草科学研究发展到分子生物学水平。3.7计算机多媒体技术在农田杂草综合治理中的应用研究利用迅速发展的计算机多媒体、网络系统实现资源共享，包括杂草种子库动态、杂草发生消长规律、防治技术措施及杂草综合治理专家决策支持系统等。彭永刚，陶波等对计算机专家系统在杂草管理中的应用进行了相关研究。计算机专家系统将专家积累的知识和