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种指数高,农作物一年多熟,杂草周年严重发生和为害。此外,广东作为我国最重要的贸易集散地, 检疫性杂草入侵风险高。杂草与作物争光、争水、 争肥、争空间,还传播病虫害,是影响广东作物产量和品质的主要生物因子。目前,农田杂草防除以化学防控为主,全省年使用除草剂制剂约4 万t, 约占广东省化学农药使用量的40%~50%;化学除草剂的大量使用,一方面导致杂草抗药性问题突出, 作物除草剂药害问题频发;另一方面,喷洒的除草剂除部分落到杂草或作物上,大部分落入田间土壤, 严重影响农田生态环境安全。近年来,随着种植结构调整,耕作模式从翻耕向少耕和免耕转变,农田杂草防控面临更多的新问题,如农田杂草群落演替加快,田间优势杂草种群发生变化,抗性杂草发生面积增加,抗性机制呈现多样性,外来有害植物入侵风险持续走高等。现阶段应对这些产业问题的防控技术和产品相对缺乏,绿色防控技术储备不足, 治理难度和防治成本增加。此外,杂草防控研究与示范推广人才队伍不足也一定程度上制约了广东省农田杂草科学研究的发展。 随着智能化、机械化、轻简化现代农业发展模式的推进,农田杂草防控已成为广东省种植产业中最费时、费工、技术要求最高的植保环节。未来, 应根据广东省种植结构和耕作模式,因地制宜开展绿色综合控草技术的研究和推广。重视杂草群落动态和抗性监测预警工作,提升杂草抗药性基础研究水平,研发推广除草剂药害诊断及防控技术,深化杂草绿色防控技术和精准除草技术研究,构建以农业、机械、生物和化学等多措并举的杂草防控技术体系,加强人才队伍建设,以产业园、优势产业基地和农业专业合作社建设为抓手,推进杂草统防统治体系的建立,多层次、多形式的开展基层从业者培训,进一步提升广东农田杂草科学管理水平。
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1 广东农田杂草发生与为害现状
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1.1 杂草发生概况
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广东是我国典型的一年多熟种植区,种植结构复杂,模式多样,品种繁多,复种指数高,杂草为害重。据调查,广东农区常见杂草有178 种, 分属59 科;其中为害严重的有34 种[1]。广东高温多湿的气候能增加1 年生杂草的种群数量,提高冬季1 年生杂草的存活率[2]。牛筋草(Eleusine indica)、 马唐类(Digitaria sanguinalis)、 稗类(Echinochloa crusgalli)、 千金子(Leptochloa chinensis)、莎草类(Cyperus rotundus)等喜温型杂草种群数量大,生长旺盛,繁殖快,生育期短;在作物收获时或在收获前便完成了生活史,一年中随着农田多次耕作而出现多次结实现象[1],大量的杂草种子落入农田使土壤种子库持续积累,数量庞大,导致农田杂草为害非常严重。
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1.2 农田杂草种类及为害状况
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作物种类、种植方式、种植季节不同,田间优势杂草种类和为害程度也不同。从种植结构看, 稻田优势杂草主要有稗草类、莎草类、千金子、 丁香蓼(Ludwigia prostrata)等;近年来在稻菜轮作区的直播稻田中马唐和牛筋草为害程度逐年升高,局部地区已成为优势杂草甚至形成单一杂草种群;在菜茬直播稻田中,旱生杂草牛筋草、马唐类及水稻伴生优势杂草稗草、千金子等禾本科杂草爆发成灾,氰氟草酯、五氟磺草胺、二氯喹啉酸等稻田优秀除草剂对牛筋草和马唐类防效很低[3],牛筋草、马唐类等禾本科杂草防控成败成为决定广东菜茬水稻种植效益高低的关键因素。旱作田杂草主要有牛筋草、草龙(Ludwigia hyssopifolia)、 马唐类、光头稗、莎草类、莲子草(Alternanthera sessilis)、马齿苋(Portulaca oleracea)、鬼针草(Bidens pilosa)、 香附子(Cyperus rotundus)、 酸膜叶蓼(Polygonum lapathifolium)、龙葵(Solanum nigrum) 和胜红蓟(Ageratum conyzoides) 等; 果园杂草主要有薇甘菊(Mikania micrantha)、 鬼针草、 阔叶丰花草(Borreria latifolia)、 胜红蓟、马樱丹(Lantana camara)、牛筋草、马唐类等。从季节看,春夏季节以牛筋草、马齿苋、莎草类、稗草类、千金子、马唐类、草龙、薇甘菊等喜温型杂草为害严重[4];而秋冬季以酸膜叶蓼、 牛繁缕(Malachium aquaticum)、 蔊菜(Rorippa indica)、看麦娘(Alopecurus aequalis)和雀舌草(Stellaria uliginosa)等为害较重[5]。从种植模式看,规模化菜场和果园的杂草多样性随种植时间延长而降低,超过5 年的菜心种植基地春夏季马齿苋成为单优势种群,而秋冬季酸膜叶蓼成为优势种类[6];当马齿苋株数达到32 株/m2 时,菜心产量损失18%,当马齿苋株数达到768 株/m2 时,菜心产量损失达60%[5]。
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2 广东农田杂草防控存在问题
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2.1 杂草抗药性发展迅速
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在以化学防治为主要手段的农田杂草防控大背景下,单一、频繁使用同一种或相同作用机制的除草剂不可避免的导致杂草抗药性的产生和进化,同时耐药性种群也会进一步扩张。目前全球有262 种杂草的514 个生物型对23 种除草剂产生抗性, 我国已报道26 种杂草对7 类除草剂产生抗性,抗性杂草数量居世界第6 位[7]。广东是我国较早发现抗性杂草的地区之一,早在1991 年,华南农业大学黄炳球教授首次对广东9个县市稻田稗草抗药性水平进行测定,鉴定出对丁草胺有明显抗药性的稗草种群[8]。杨彩宏等[9]在广东地区首次发现并报道抗草甘膦牛筋草,沈雪峰等[10]发现牛筋草对百草枯产生高抗药性。目前抗草甘膦和百草枯的牛筋草和小飞蓬已在广东广泛发生和蔓延,抗药性逐年升高,已成为广东农田主要恶性杂草。此外,田间调查结合室内生测结果显示,广东部分稻田的稗草对二氯喹啉酸、氰氟草酯、五氟磺草胺,千金子对氰氟草酯,尖瓣花和鸭舌草对苄嘧磺隆等也产生了不同程度的抗性[3]。 抗性杂草不仅加大了田间杂草防控难度造成作物减产,也是广东除草剂超量使用的重要原因和除草剂减施增效的主要障碍。为了防治抗性杂草,农民往往随意加大除草剂的用量,不仅增加了成本, 还对环境、生态以及后茬作物安全带来了不利影响。
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2.2 除草剂药害问题突出
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由于杂草为害重、除草频次高、抗性杂草多、 劳动力资源不足、杂草防控技术水平低等原因, 广东除草剂超量使用现象普遍。据统计,广东农药制剂平均年用量达40.27kg/hm2,是发达国家限值的5.75倍(羊城晚报,2013),而除草剂占比超过40%。除草剂将农户从繁琐的人工除草中解放出来,但使用不当造成的作物药害问题也很突出。除草剂药害主要包括对当茬作物产生的直接药害和对后茬作物产生的残留药害两种[11]。2012开始,我们对全省主要稻菜轮作区调查发现,冬种马铃薯、 辣椒、茄子等蔬菜生产中经常出现大面积生长异常现象,表现为生长畸形、叶片皱缩扭曲、植株矮小等症状。种植户普遍认为是种薯质量问题或病害所致,用大量的抗病毒剂或杀菌剂防治,效果不理想,损失大,纠纷多。经研究证明是前茬稻田使用的除草剂二氯喹啉酸残留药害所致[1,12]。杨彩宏等[13]报道莠去津土壤残留对菜薹、黄瓜等蔬菜有显著药害,而苄嘧磺隆土壤残留会造成马铃薯、茄子、辣椒和黄瓜等植株不同程度的矮小;花生田施用108 g/hm2(有效成分)甲咪唑烟酸情况下,对后茬瓜菜(青瓜、节瓜、白瓜)和叶菜(菜心、芥蓝、芥菜、红苋菜)幼苗生长抑制作用均达到极显著水平[4],而目前耐甲咪唑烟酸水稻在华南部分区域种植面积不断扩大,对后茬作物的安全性问题需引起关注。除了残留药害外,硝磺草酮、丙炔氟草胺、丙炔噁草酮、异噁草松等除草剂使用不当会对华南早稻幼苗产生当茬药害,表现为死苗、抑制生长和分蘖受阻等现象,造成成熟期延迟,产量和品质下降。因无人机施药或刮风时喷施除草剂造成的漂移药害也是生产上需要引起重视的问题,常导致不必要的纠纷。除草剂对作物的药害已成为影响作物产量和品质,以及种植结构调整的重要问题。 引发除草剂药害的主要原因有:(1)除草剂种类、施药剂量、施药时期以及施药器械等使用或选用不当造成。调查发现,广东常用除草剂如草甘膦、二氯喹啉酸、苄嘧磺隆、莠去津、精恶唑禾草灵、 精喹禾灵等单位面积的用量为推荐使用高剂量的1.5~2.0 倍,超量使用现象普遍;且大多数农户没有准确称量药品和使用专用喷雾器的习惯[1];采用无人机或在有风的天气施用灭生性除草剂(如草甘膦、草铵膦)容易对邻近作物产生漂移性药害。(2) 除草剂土壤残留对后茬作物造成药害。在广东一年多熟制的种植模式下田间除草频繁,除草剂使用次数多、累积量高;同时,广东秋冬低温和干旱少雨的季节,除草剂降解相对较慢,在冬种蔬菜田发生残留药害现象比较普遍。在多数情况下,直接药害由于用药记录相对清晰,容易诊断和预防[14];而残留药害具有很大的危害性和隐蔽性,通常观察到药害时已经出苗,甚至到了种植后期,补救措施不多,造成损失巨大,因此,残留药害早期诊断和预警技术亟待加强研究[15]。
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2.3 检疫性杂草入侵风险高
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广东是我国最重要的贸易集散地,每年有大量来自国内外的农产品、绿化苗木、矿石及其他货物从广东进出,不可避免地给广东带来检疫性杂草、 抗除草剂杂草、转基因作物基因污染的杂草及其他还无法评估风险的杂草繁殖体。目前,对这些已知和未知风险的检疫性和其他杂草的本底情况、输入途径、扩散方式、入侵为害情况及防控技术还相当缺乏,一旦入侵成功造成为害,将对广东乃至华南地区的农业生产和生态环境造成较大的影响。广东薇甘菊的入侵、扩散和暴发成灾就是一个鲜明的实例。
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2.4 杂草绿色防控技术储备不足
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农作物有害生物绿色防控是国家确定的植保方针,粤港澳大湾区和珠三角超大城市群对安全优质农产品的需求旺盛。目前我国农田杂草防控主要依赖快速、高效、低成本的化学防治,对以物理、农艺、生物、机械等综合控草措施的研发重视不够, 相关研究和技术储备不足,加大杂草绿色防控技术的研究和应用是必然要求。 发达国家重视对杂草绿色防控技术的研究和应用。澳大利亚发明了在作物收获时同步破损杂草种子的破碎机[16],大大减少了对后茬作物田的杂草种子输入。美国的Devine、Collegeo、Dr.Biosedge以及加拿大的BioMal等微生物除草剂在农田杂草防控中发挥重要作用[17];欧美地区和日本研发出一系列机械除草装备[18],美国研发应用大型火焰除草机和高温蒸汽除草机[19],果园以草控草技术已在国外得到广泛应用。我国开发的“鲁宝1 号”被广泛应用于山东和新疆等省区防治大豆菟丝子[20]。 研究表明在水稻田入水口设置杂草种子拦网可有效降低稻田杂草的密度[21],稻鸭共作、稻鱼共作等种养模式在我国推广面积不断扩大。 广东省在杂草绿色防控研究方面取得了一些进展,如菜田高温火焰灭草技术及装备[22]、秸秆/水葫芦覆盖控草技术[23-26]、果园生草栽培技术[27]、 稻鸭共作[28]、移栽稻田机械除草装备以及轮作休耕等控草技术措施。但这些技术及产品的应用规模有限,还不能满足生产上的巨大需求;主要原因是技术成熟度不够,或应用成本高,或应用效果不理想等等,没有形成真正能够推动绿色控草的核心技术。此外,绿色控草技术的研究与示范大多聚焦在水稻、蔬菜、果树等大宗作物,针对茶园、优稀水果、中草药等高效益产业的杂草绿色防控技术还十分缺乏。
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2.5 适应智能化和机械化的杂草防控手段不多
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随着广东轻简化、规模化和集约化种植模式的发展以及人力成本的不断增加,机械化和智能化的生产手段越来越受到种植者的青睐。与我国北方大面积连片耕地资源不同,广东耕地相对分散且面积有限,田块大小和形状各异,丘陵和山区耕地占比大,北方的机械化和智能化装备不太适合广东的耕作需求,自走式植保机应用规模难以扩大,而无人机喷施除草剂由于漂移和除草效果不稳定等原因受到农业主管部门的限制,严重阻碍了广东农区杂草的统防统治。背负式喷雾器仍然是广东杂草防控的主流设备,不仅效率低,而且施药不均匀,生产上急需与智能化、机械化装备配套的杂草防控技术和产品。 德国推出的一种杂草识别喷雾器,在田间作业时能借助专门的电子传感器来区分庄稼和杂草,可精准防除杂草[29];扬州大学与江苏省农业科学院联合研制出北斗定位水稻机械智能除草机,运用了北斗定位、信息学、控制学、机械学等多种学科知识,机械定位除草,除不伤幼苗外还可以松土,极大降低了除草剂的使用量,省时省工节约成本。中国水稻研究所研制出与水稻插秧机和直播机配套的播/插同步喷施除草剂装置及配套产品,除草剂不漏喷也不重喷,省工省时效果好。华南农业大学研制出水稻精量穴播机[30], 大大降低了水稻生产的劳动强度,但尚缺乏与之相配套的杂草防控技术及产品。 目前,广东省无人机飞防在作物病虫害防控中发挥越来越重要的作用,但无人机在杂草防控中如何发挥作用还需要加快研究;郭文磊等[31]研究了植保无人机喷施灭生性除草剂进行叶菜田清园的相关技术参数,为该技术的应用积累了经验。利用无人机进行水稻飞播,效率高,播种均匀,用种量少, 而且因抛撒重力作用使稻种入泥,大大减少了鸟鼠危害,该技术将会得到较快发展。未来无人机以及智能化、机械化的装备必将在广东杂草防控中发挥越来越大的作用,应加快研发与之配套的杂草防控技术和产品。
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2.6 杂草防控研究与示范推广人才队伍不能满足产业需求
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广东省农业科学院和华南农业大学均组建了杂草科学研究团队,近年来,依托各级科技项目,广东省农业科学杂草科学研究团队针对华南农田杂草和入侵有害植物严重为害问题,运用生物学、分子生物学和信息技术等,在除草剂安全使用、杂草抗性进化、恶性杂草成灾机制和杂草综合治理研究等方面取得较好进展:摸清了华南农田杂草种类及分布,编制了科普图书《南方农田杂草原色图谱》[32]; 在农田恶性杂草牛筋草对草甘膦的抗性机理研究方面取得突破[33-34];研发出高风险除草剂二氯喹啉酸药害诊断、预防及治理技术[35];形成了广东省果园生草栽培主推技术[27]等,研究成果具有鲜明的华南区域特色。但与其他省份相比,研究力量还相对薄弱。目前广东省各大高校和科研机构中,杂草研究专业人员不足20 人,致使科研积累和沉淀不足,具有特色的创新性成果少,不能满足广东种植业对杂草防控的科技需求。
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3 广东农田杂草防控对策建议
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3.1 重视杂草群落动态监测
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与自然生态系统相比,农田生态系统受人类活动影响大,种植模式、耕作方式、除草方式等对农田杂草群落有显著影响,农田杂草群落结构在中长期时间维度上处于动态变化中。例如,澳大利亚除草剂抗性研究中心对西澳地区麦田杂草已开展了20 余年的抗性监测工作,为指导当地除草剂的科学使用积累了大量基础数据。近年来,全国农业技术推广服务中心组织开展了农业重大有害生物抗药性监测,但杂草监测对象主要为小麦田杂草和长江中下游地区稻田稗草[36-37]。广东省农业科学院植物保护研究所杂草研究团队对广东蔬菜田和水稻田杂草群落动态进行了大量研究,明确了广州地区叶菜田杂草群落特点[38-39]和稻菜轮作区水稻田杂草群落变化[40],指出牛筋草、马唐、光头稗、空心莲子草等杂草成为稻田新的优势杂草。此外,由于除草剂持续、超量使用,抗性杂草进化速度加快, 各主要农产区的牛筋草已对草甘膦等量大面广的除草剂产生了高抗性[9,41],抗性植株的种子通过水流、 风力等途径快速传播,迅速蔓延。加强杂草群落动态和抗性杂草发生范围、为害程度的监测力度,提升监测预报的准确性和持效性,是绿色精准控草技术研发的基础,对科学制定杂草防控决策及减少农作物产量损失具有重要意义。
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3.2 加强杂草抗性机理研究
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明确杂草抗药性机理是制定精准绿色杂草防控技术的基础。首先,通过抗性机理的探究有助于开发抗性快速检测分子技术,构建抗性杂草监测预警技术体系,在抗性早期及时发现并合理选择除草剂进行防除,延缓杂草抗性发展进程。如基于CAPS或dCAPS技术通过预混样本进行“池检测”,可在1 d内检测数百个样本[42]。其次,有助于发现新的分子靶标并进行绿色除草剂分子设计。如以具有除草活性的天然产物aspterricacid为探针,采用抗性基因导向策略成功发现一种潜在的除草剂作用靶标二羟酸脱水酶(DHAD)[43];通过构建杂草对除草剂的抗性机制及反抗性农药分子设计模型, 创制出单嘧磺隆、环吡氟草酮、双唑草酮和苯唑氟草酮等除草剂新品种[44]。第三,鉴定杂草抗性基因、 明确抗性机制,可以此作为抗性基因资源库助力作物品种改良,如我国科学家通过单碱基编辑乙酰乳酸合成酶(ALS)和乙酰辅酶A羧化酶(ACCase) 基因,获得了对磺酰脲类、咪唑啉酮类和芳氧基苯氧基丙酸酯类除草剂具有耐受性的非转基因小麦种质[45],为麦田杂草防控提供了新思路。 在杂草抗药性机理研究方面,广东省杂草科学研究人员从核酸、蛋白水平初步阐明了一些杂草对除草剂的靶标抗性机制[33-34],在解析杂草非靶标方面开始了积极探索。但是在杂草抗药性遗传进化、 基因表达调控网络以及代谢途径调控、抗性杂草适合度等方面研究突破少,非靶标抗药性分子机制研究也亟待加强,与国际一流研究水平还存在一定差距。加强杂草对除草剂抗性基础研究,有助于缩小广东杂草科学研究与国内外同行的差距,提高国际影响力和竞争力,解决现代农业发展过程中日益复杂的杂草科学问题,更好的服务于生态文明建设。
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3.3 研发除草剂药害诊断及防控技术
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由于杂草抗药性及除草剂使用不合理,除草剂药害问题时有发生[35]。根据发生方式,除草剂药害可分为直接药害和残留药害,广东一年可种植多季作物,不同作物轮作种植导致除草剂残留药害发生较为普遍。药害发生后无论采取何种补救措施, 作物也很难恢复原来的生长状态和产量[46]。因此, 应采取“预防为主、补救为辅”的策略尽可能地减少药害发生的频率和强度。直接药害多是由于除草剂品种、使用剂量、使用方法、施药器械等使用或选用不当所造成,可通过添加除草剂安全剂、普及除草剂科学使用技术、推广适应当地的精准施药器械、推进专业化统防统治等措施预防此类药害的发生[47]。残留药害具有危害性大、隐蔽性强的特点, 因此,针对易发生残留药害的除草剂研发药害早期诊断技术十分必要。稻田使用二氯喹啉酸容易对下茬蔬菜造成残留药害,笔者团队成功研发出利用龙葵做指示植物进行二氯喹啉酸残留早期诊断,具有简单、实用、可操作性强等优点[48]。其他易在广东发生残留药害的除草剂,如甲咪唑烟酸、莠去津等,其早期诊断技术有待进一步研究。另外,推广使用新型高效除草剂品种,逐步淘汰长残留除草剂品种是减少残留药害的根本途径。 药害发生后的补救措施可分为两部分:一是针对受害作物开展补救措施,如喷施叶面肥、植物生长调节剂或其他缓解剂减轻药害症状[49],倪青等[50] 报道两种化合物可解除氯氟吡啶酯或二氯喹啉酸的药害症状。药害特别严重难以恢复时应及时改种其他作物减轻损失。二是针对土壤进行修复,如利用生物炭、腐殖酸、煤渣等吸附土壤中的除草剂分子[35,47],或利用微生物加快除草剂在土壤中的降解, 消减除草剂药害[51,2]。
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3.4 提升杂草绿色防控技术水平
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现阶段,广东乃至全国农田杂草防治大多采用化学手段,且在化学措施的选择和用量方面存在较多问题,导致杂草抗药性上升,恶性杂草发生量增加,环境污染等负面问题[53-57]。发展环境友好型的绿色除草技术,包括物理除草(机械、机器人、 火焰、覆盖)、生态除草(生草覆盖)和科学用药等措施,可以有效缓解反复使用化学除草剂带来的危害,保障农业生态环境安全和农产品质量安全, 符合国家提出的质量兴农、绿色兴农的农业产业发展方向。 广东省农田杂草防控要坚持化学防控与绿色防控的策略,根据各作物田杂草种类发生和分布特点, 充分利用农艺措施控草,农机农艺结合,合理安全使用化学除草剂,开展绿色综合杂草防控研究与示范,提高除草效果。
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3.4.1 优化田间管理,发挥农艺措施除草的作用
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杂草的发生为害在很大程度上依赖于土壤杂草种子库[58],而土壤杂草种子库受到耕作方式、田间管理的影响[59],通过控制土壤杂草种子库,减少杂草发生和为害的杂草管理,成为当前杂草可持续管理的主体技术途径。控制土壤杂草种子库主要有 “断源”、“截流”和“竭库”3 种措施。杂草种子主要来源主要于结实和周边田埂和作物种子携带输入,根据其来源可以采取化学防除、净化作物种子等各种手段以“断源”。另外,杂草种子可以通过风、水流等途径来传播[60],净化灌溉水源能起到有效的“截流”作用。对于土壤中杂草种子,可通过打破其休眠诱导萌发、水淹、土壤消毒等手段使杂草种子丧失活力,从而达到“竭库”的效果。 由于土壤中种子主要分布在土壤表面,通过土壤翻耕深埋种子,亦可到达抑制其萌发的效果[61]。
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3.4.2 加强物理控草技术的推广
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物理控草技术包括机械除草、机器人除草、火焰除草和覆盖控草等。(1)通过拖拉机等动力装置拖挂各类农机具进行耕、翻、耙、中耕松土,杀除已出土的杂草或将草籽深埋,或将地下茎翻出地面使其干死, 其成本较低、工作效率高。(2)利用火焰高温控制菜田和果园杂草[6],与其他除草方式相比,火焰除草具有杀草谱广、见效快的优势,除草的同时还能对土壤进行杀虫灭菌[22],但操作过程更需要经验和技巧。(3)在马铃薯、甘薯、玉米和甘蔗等旱地作物田推广地膜覆盖控草技术,包括黑色地膜、纸膜、稻草、秸秆等抑制杂草生长的方法[24,27,62]。环保可降解农用纸地膜、水葫芦或秸秆覆盖对菜田和果园杂草具有很好防治效果。与塑料地膜不同,纸地膜除了可用旱地作物田杂草防控,还能用于稻田杂草防控[63-64];人造塑料地膜不易降解,使用后注意回收处理,以免给生态环境带来“塑料污染”,采用可降解、无污染覆盖物是发展绿色农业的需求。(4)在果园推广生草栽培技术,通过种植特定覆盖物种,不仅能有效控制杂草,还能改良土壤、减少土壤侵蚀、保持果园生态平衡[65-67],在特定条件下,还能收获适量牧草用于畜禽养殖[68],是保证果园可持续发展的有效途径。生草覆盖技术的关键就是选择适宜的草种,应当选择覆盖性好、矮生浅根、能有效抑制杂草却不与果树竞争的适合当地自然条件草种。 目前发现适用华南地区果园生草覆盖的草种有: 阔叶丰花草、柱花草(Stylosanthesguianensis)、 假花生(Desmodium heterocarpum)、大翼豆(Macroptilium lathyroides)、三叶草(Trifolium Linn)、胜红蓟、百喜草(Paspalum notatum)、 狗牙根(Cynodon dactylon)、地毯草(Axonopus compressus)和结缕草(Zoysia japonica)等,其中利用阔叶丰花草生草覆盖治理果园杂草技术已入选为2020年广东省农业主推技术[27]。
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3.5 研发精准除草技术
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研发精准除草技术是实现除草剂减量增效的重要手段之一,也是未来农田杂草防治的发展方向。 根据近年来广东农田杂草的防控技术水平和抗药性杂草发生危害特点,未来精准除草技术的研发可从以下3 个方面进行:(1)基于抗性检测的精准配方技术。农田抗药性杂草的产生,给杂草防除带来了新的挑战。治理抗药性杂草需要确定其抗性机理,选择不同作用机理且对作物安全的除草剂进行防治[55]。例如,防治水稻田抗二氯喹啉酸的稗草可选用300 g/L丙草胺 + 安全剂 +10%苄嘧磺隆的组合药剂和18%乙草胺·苄嘧磺隆混剂进行防治, 对抗药性稗草的防效可达到90%以上[69]。此外, 还可以通过改良剂型、提高施药技术治理抗药性杂草[70]。目前,广东的果园杂草(如牛筋草、小飞蓬) 和稻田杂草(如稗草)对常用除草剂产生抗药性的现象已经较为普遍,针对这些杂草开展抗药性检测和抗性水平评价,有助于研发精准药剂配方。(2) 基于智能化识别的精准施药和灭除技术。传统上以背负式喷雾器进行施药,存在喷雾不均、药剂利用效率低的缺点。研发基于智能化识别的精准施药和灭除技术,将极大提高施药的科学性和除草剂使用效率。智能化识别精准施药技术依托于一套集智能分析、精准杂草识别、精准导航和精准变量喷雾控制器于一体的智能系统,能做到根据杂草的分布信息、位置、密度等生长情况精确施药[71-72],涉及到多项关键技术需要跨越多个学科的人才队伍进行联合研发。(3)基于无人机的专用产品。无人机是目前较为先进的施药器械,具有喷洒效果好、喷雾效率高、适用性好等优点,其作业效率是人工背负式喷雾器的14 倍以上[73],具有很大应用前景。 但由于无人机的机械性能、作业参数与常规施药器械有很大不同,现有除草剂的剂型与无人机不匹配或者是同时无人机施药易造成飘移药害,在很大程度上限制了无人机在农田杂草防治上的应用。根据无人机低容量施药的特点,开发低飘移性、高效除草产品和剂型,包括液剂、颗粒剂和相关的助剂, 将促进无人机应用于广东的农田杂草防治。
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3.6 组建杂草防控联盟,加强人才队伍建设
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人才队伍薄弱是制约广东省杂草学科发展的重要因素,随着广东省生态文明和现代化农业建设推进,杂草科学研究的重要性日益凸显,迫切需要强化人才队伍建设,为广东省杂草科学的发展凝心聚智,注入活力和动力。首先要加快创新型领军和拔尖人才引进培养。通过外引内培的方式,选拔杂草研究领军人才,打造一流团队;充分发挥高层次人才的引领作用,结合国外先进技术和广东及华南地区产业需求,实现杂草防控技术和理念的突破;通过重点扶持,使团队进入国际学术前沿。其次,要扩大高校、科研院所杂草学科本科生和研究生的培养规模,探求研究生培养新途径。通过理论与实践相结合,针对产业需求,尤其是农田杂草防控中的薄弱环节,以高校与科研院所、高校与企业联合培养等方式,本着“缺什么,补什么”的原则,针对性培养专业人才,提高研究生培养质量,数量和质量齐头并进,促进人才队伍朝合理化和专业化方向发展。最后,要在全省成立农田杂草防控联盟,加强基层从业人员的培训。通过发展产业园、优势产业基地和农村专业合作社,成立产业联盟,推行统防统治。同时,高校及科研院所科技人员以“传帮带”的方式为产业园、优势产业基地和农村专业合作社的建设和运行提供科技支撑,针对性的对基层人员开展通俗易懂的培训,传授杂草绿色治理理念和应用技术,不断提高基层从业人员的业务能力和综合素质,从而逐步实现人才促发展的目标。
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(责任编辑 杨贤智)
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田兴山,博士,二级研究员,国务院政府特殊津贴专家,广东省现代农业产业技术体系植物重大灾害预警共性关键技术研发创新团队首席专家。 中国植物保护学会杂草分会委员,中国农药发展与应用协会除草剂专业委员会委员。 长期从事农业杂草防控研究,尤其在除草剂安全使用、 杂草抗药性机理、外来有害入侵植物防控方面取得较好成绩。牵头创建中国-东盟农业入侵有害生物研究合作交流平台,构建了我国防控东盟农业有害生物入侵的技术屏障, 提高了我国政府主动应对东盟有害生物入侵的能力,为政府调节东盟输华农产品市场准入提供了技术支撑。在杂草科学研究方面,摸清了华南农田主要抗性杂草种类及分布, 建立了一系列抗性杂草检查监测技术,揭示了农田恶性杂草牛筋草对草甘膦的抗性机理,研发出高风险除草剂药害诊断、预防及治理技术,创建了果园以草控草技术。先后主持完成了科技部国际合作与交流专项、主持国家自然科学基金、广东省科技厅农业领域重点专项等各级科技项目20 多项;获省级科技进步一等奖2 项,二等奖、三等奖各1 项;省级农业技术推广奖一等奖、二等奖各1 项;广东省农业主推技术2 项,制定地方标准2 项;获授权专利8 项, 发表科技论文50 余篇,主编或参编论著3 部。2015年获广东省农业科学院记功奖,2016年或广东省农业科学院“十二五”科技工作先进个人荣誉称号。
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摘要
广东光温水热资源丰富,作物四季种植,杂草周年为害,已成为影响农作物生产的重要生物因子。 目前,广东农田杂草防控主要依赖化学除草剂,在控制农田杂草危害和提高作物产量方面发挥了重要作用。但随着农业现代化进程的推进,杂草防控面临诸多挑战:化学除草剂的过量使用,导致杂草种群演替及抗药性问题突出,除草剂药害问题频发,防治成本增加的同时给农田生态环境带来巨大的压力;绿色防控技术储备不足,适应杂草防控的智能化和机械化手段不多,人才队伍总量不足等。针对上述问题,提出了以下相应对策:推进杂草群落动态和抗性监测预警工作;加强杂草抗性机理研究;研发推广除草剂药害诊断及防控技术;加强杂草绿色防控技术和精准除草技术研究;组建产学研联盟,增强协同创新能力;推进杂草统防统治及基层从业者培训。
Abstract
Guangdong is rich in light, water and heat resources, and crops can be planted throughout the year. Meanwhile, the crops are infested by various weed species all the year around, which has been an important biological factor affecting crop production. Currently, weed control in Guangdong province mainly relies on chemical herbicides, which play an important role in reducing weed damage and improving crop yield. In the process of agricultural modernization, some problems in weed control have emerged. Overreliance on chemical herbicides leads to serious problems of weed population succession, weed resistance and herbicide damage on crops. Withthe increase of control costs, this also puts huge pressure on farmland ecosystem. Many other factors, such as the lack of weed green prevention and control technology, the low application level of intellectualization and mechanization and few professionals in weed control, have also severely restricted the development of weed control technology in Guangdong province. To solve these problems, the following countermeasures are proposed, including the establishment of monitoring and early warning system on weed community dynamics and weed resistance, strengthening the research on weed resistance mechanism, research and promotion of diagnose and remedial technologies about herbicide damage, strengthening the research on green weed prevention and control and precise weeding technology, establishing industry-academy-research alliance to enhance collaborative innovation capacity, and promoting the professional control system for large-scale weed management and farmer training.