對(duì)于農(nóng)民來(lái)說(shuō)，保護(hù)農(nóng)田免受害蟲和瘟疫侵襲是一場(chǎng)持續(xù)的戰(zhàn)斗：許多昆蟲可能對(duì)人類喜好的植物有著相同的興趣，而且致病微生物會(huì)感染樹葉、枝條和根，此外還有與農(nóng)作物爭(zhēng)奪土壤、陽(yáng)光和水分的雜草。
在過去的60多年中，除草劑的應(yīng)用無(wú)疑為雜草防除帶來(lái)了一場(chǎng)革命，在促使作物產(chǎn)量顯著增加的同時(shí)，其高效經(jīng)濟(jì)地使用方式也取代了人工、動(dòng)物和機(jī)械防除等手段。
然而，任何技術(shù)都有兩面性，除草劑也不例外。隨著除草劑在全球范圍內(nèi)的廣泛使用，其帶來(lái)的安全、環(huán)境特別是抗性雜草蔓延等問題也隨之浮出水面。
如同那些不受某些藥物影響的細(xì)菌一樣，有些雜草在自然界中演變，逐漸不再懼怕某些除草劑。盡管學(xué)術(shù)界和企業(yè)都在尋找諸如由生物化合物制成的噴霧劑等技術(shù)替代品，但北卡羅來(lái)納州立大學(xué)研究人員最近的一項(xiàng)研究警告稱，人類可能無(wú)法通過科學(xué)手段來(lái)解決這個(gè)棘手的問題。
“抗性的進(jìn)化將超過人類的創(chuàng)新。”該研究作者寫道，“這很有可能。”要解決這一問題，需要資助機(jī)構(gòu)、監(jiān)管機(jī)構(gòu)、農(nóng)民以及所有人的共同努力，作者在《科學(xué)》雜志上發(fā)表的評(píng)論中補(bǔ)充道。
“我們需要不止一種技術(shù)手段來(lái)解決這一問題。”該研究共同作者、北卡羅來(lái)納州立大學(xué)基因工程與社會(huì)中心聯(lián)合主任Jennifer Kuzma坦言。盡管在聯(lián)邦政府層面上，監(jiān)管行動(dòng)似乎不太可能很快跟上，但是一些進(jìn)行中的努力正在尋找解決問題的辦法。
雜草噩夢(mèng)
除草劑的抗藥性至少可以追溯到20世紀(jì)50年代。彼時(shí)，在加拿大和美國(guó)首次分別發(fā)現(xiàn)了抗24-D的野胡蘿卜和鋪散鴨趾草。此后，雜草抗性的問題始終伴隨著全球農(nóng)業(yè)的發(fā)展，演變成為一個(gè)噩夢(mèng)。
根據(jù)國(guó)際抗性雜草調(diào)查的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，在最初的20年里，抗性雜草的發(fā)展還非常緩慢。然而進(jìn)入20世紀(jì)80年代中后期，隨著全球農(nóng)藥行業(yè)的快速發(fā)展，抗性雜草開始以驚人的速度蔓延。
據(jù)抗性雜草國(guó)際調(diào)查網(wǎng)站2015年的統(tǒng)計(jì)，全球有61個(gè)國(guó)家的66種作物中產(chǎn)生了抗性雜草，其中美國(guó)抗性雜草數(shù)量最多（144種），其次為澳大利亞（62種）、加拿大（59種）和法國(guó)（35種）。當(dāng)然，除草劑抗性絕不限于發(fā)達(dá)國(guó)家。截至2015年，中國(guó)抗性雜草已發(fā)現(xiàn)34種，位列世界第5位；巴西31種，位列世界第8位。
令人驚訝的是，這些雜草可耐受多種除草劑。這可能是因?yàn)楫?dāng)農(nóng)民使用一種除草劑時(shí)，部分雜草幸存下來(lái)，它們年復(fù)一年的繁殖，使得抗除草劑群族的占比不斷增長(zhǎng)，雜草難以控制。因此，如果不嘗試其他方法，僅依靠單一種類——除草劑，農(nóng)民就很難克服這一難題。
集體行動(dòng)
實(shí)際上，除草劑的抗性可以以許多不同的方式起作用。
以抗草甘膦的長(zhǎng)芒莧或藜草為例。草甘膦是一種使用最為普遍的除草劑，它是通過靶向植物中的一種關(guān)鍵蛋白質(zhì)起作用的。大多數(shù)植物都有產(chǎn)生這種蛋白質(zhì)的基因的兩個(gè)副本，但是具有抗性的藜草已經(jīng)進(jìn)化到5~160個(gè)副本，這就意味著它可以產(chǎn)生出更多的蛋白質(zhì)，因此也就更難被殺死。
更糟糕的是，一株藜草可以產(chǎn)生50萬(wàn)顆種子，每一顆種子都有遺傳機(jī)制，能夠長(zhǎng)成更強(qiáng)壯的雜草。在包括明尼蘇達(dá)州和阿肯色州在內(nèi)的一些地區(qū)，抗除草劑的藜草非常頑固，以至于農(nóng)民們不得不雇傭工人手工拔出或者用噴燈灼燒。
亞利桑那大學(xué)農(nóng)業(yè)和資源經(jīng)濟(jì)學(xué)家George Frisvold指出，雜草控制是一個(gè)需要集體行動(dòng)的問題。不過，這一觀點(diǎn)直到最近才得到更多人的認(rèn)可。
“人們認(rèn)為雜草不像害蟲那樣容易移動(dòng)。”Frisvold說(shuō)，“但是越來(lái)越多的研究表明，即使它們不那么具有移動(dòng)性，但移動(dòng)能力仍然足以”用來(lái)傳播其抗藥性。
2017年，F(xiàn)risvold和美國(guó)農(nóng)業(yè)部農(nóng)業(yè)研究服務(wù)局的研究生態(tài)學(xué)家Adam Davis撰寫了一篇論文，指出除草劑只是暫時(shí)的解決方案——而且，可能是每個(gè)世紀(jì)左右都會(huì)出現(xiàn)一次的技術(shù)。
在這篇論文中，F(xiàn)risvold和Davis并沒有假設(shè)有效的新型除草劑將被開發(fā)出來(lái)，而是主張對(duì)雜草的控制采取更長(zhǎng)遠(yuǎn)的觀點(diǎn)，包括同時(shí)采取多種方法，比如作物輪作和抑制雜草種子的傳播。“我們發(fā)出了強(qiáng)烈的警報(bào)。”Davis強(qiáng)調(diào)。
多措并舉
對(duì)抗抗性雜草的戰(zhàn)爭(zhēng)已經(jīng)拉開帷幕。如今，美國(guó)農(nóng)業(yè)部和學(xué)術(shù)界正在進(jìn)行一項(xiàng)關(guān)于除草劑抗性的合作項(xiàng)目，該合作遍及美國(guó)南部、大西洋中部和中西部地區(qū)的15個(gè)州，這是首次大規(guī)模探索雜草控制所做的努力之一。Davis和Frisvold是該合作研究的成員。
該項(xiàng)目一部分重點(diǎn)放在一臺(tái)名為哈林頓種子破壞機(jī)（Harrington Seed Destructor）的澳大利亞機(jī)器上，該機(jī)器可以被拖曳在聯(lián)合收割機(jī)后面，用來(lái)捕獲并粉碎雜草種子。目前，科學(xué)家們正在一系列物種（包括藜草）上測(cè)試這臺(tái)機(jī)器。
此外，由于雜草將進(jìn)化到可以抵抗任何單一方法的程度，因此科學(xué)家們也在研究這臺(tái)機(jī)器如何與包括除草劑和作物輪作在內(nèi)的其他技術(shù)相結(jié)合。
與此同時(shí)，農(nóng)民及其社區(qū)也必須制定一些關(guān)于除草劑使用的規(guī)則，北卡羅來(lái)納州立大學(xué)團(tuán)隊(duì)表示。下一步，他們需要開展工作來(lái)探索農(nóng)民如何看待與抗藥性相關(guān)的風(fēng)險(xiǎn)，這些問題的答案可以在某種程度上幫助科研人員調(diào)整思路，使農(nóng)業(yè)社區(qū)得以更開放地嘗試新想法。
“這些問題實(shí)際上是在農(nóng)業(yè)公社內(nèi)”由化學(xué)公司“產(chǎn)生的”，俄勒岡州立大學(xué)雜草科學(xué)家Carol Mallory-Smith指出，“農(nóng)業(yè)公社和私營(yíng)企業(yè)內(nèi)部有責(zé)任做出一些好的管理決策，而并非受到激勵(lì)才這么做。”
眼下，已經(jīng)有幾個(gè)新的和現(xiàn)有的農(nóng)民網(wǎng)絡(luò)試圖在地方和區(qū)域?qū)用嫔辖鉀Q這個(gè)問題。例如，基于伊利諾伊州的由農(nóng)民、科學(xué)家、非政府組織、公司和消費(fèi)者組成的合作組織——IDEA農(nóng)場(chǎng)網(wǎng)絡(luò)會(huì)定期召開會(huì)議，討論農(nóng)場(chǎng)問題。
再如，愛荷華州的抗性管理計(jì)劃有一個(gè)新的致力于抗除草劑的項(xiàng)目，該項(xiàng)目將涵蓋農(nóng)民、土地所有者、公司、科學(xué)家以及其他人。此外，阿肯色州幾年前曾推出了一個(gè)名為“零容忍”（Zero Tolerance）的社區(qū)項(xiàng)目，致力于傳播控制藜草的技巧，包括確定農(nóng)業(yè)社區(qū)的當(dāng)?shù)仡I(lǐng)導(dǎo)者，讓種植者參與進(jìn)來(lái)并幫助他們相互監(jiān)督，以確保他們使用最佳的方法。
毋庸置疑，科學(xué)在發(fā)展，雜草的進(jìn)化也從未間斷。即便采取了種種措施，抗性仍將是一個(gè)問題。特別是在全球人口突破74億的今天，如何養(yǎng)活這么龐大的群體，農(nóng)業(yè)的未來(lái)何去何從，都是無(wú)法回避且值得深思的大問題�！�