對于農(nóng)民來說，保護農(nóng)田免受害蟲和瘟疫侵襲是一場持續(xù)的戰(zhàn)斗：許多昆蟲可能對人類喜好的植物有著相同的興趣，而且致病微生物會感染樹葉、枝條和根，此外還有與農(nóng)作物爭奪土壤、陽光和水分的雜草。
在過去的60多年中，除草劑的應用無疑為雜草防除帶來了一場革命，在促使作物產(chǎn)量顯著增加的同時，其高效經(jīng)濟地使用方式也取代了人工、動物和機械防除等手段。
然而，任何技術都有兩面性，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。盡管學術界和企業(yè)都在尋找諸如由生物化合物制成的噴霧劑等技術替代品，但北卡羅來納州立大學研究人員最近的一項研究警告稱，人類可能無法通過科學手段來解決這個棘手的問題。
“抗性的進化將超過人類的創(chuàng)新。”該研究作者寫道，“這很有可能。”要解決這一問題，需要資助機構、監(jiān)管機構、農(nóng)民以及所有人的共同努力，作者在《科學》雜志上發(fā)表的評論中補充道。
“我們需要不止一種技術手段來解決這一問題。”該研究共同作者、北卡羅來納州立大學基因工程與社會中心聯(lián)合主任Jennifer Kuzma坦言。盡管在聯(lián)邦政府層面上，監(jiān)管行動似乎不太可能很快跟上，但是一些進行中的努力正在尋找解決問題的辦法。
雜草噩夢
除草劑的抗藥性至少可以追溯到20世紀50年代。彼時，在加拿大和美國首次分別發(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，演變成為一個噩夢。
根據(jù)國際抗性雜草調(diào)查的統(tǒng)計數(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。然而進入20世紀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)抗性雜草國際調(diào)查網(wǎng)站2015年的統(tǒng)計，全球有61個國家的66種作物中產(chǎn)生了抗性雜草，其中美國抗性雜草數(shù)量最多（144種），其次為澳大利亞（62種）、加拿大（59種）和法國（35種）。當然，除草劑抗性絕不限于發(fā)達國家。截至2015年，中國抗性雜草已發(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。這可能是因為當農(nóng)民使用一種除草劑時，部分雜草幸存下來，它們年復一年的繁殖，使得抗除草劑群族的占比不斷增長，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
實際上，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鍵蛋白質起作用的。大多數(shù)植物都有產(chǎn)生這種蛋白質的基因的兩個副本，但是具有抗性的藜草已經(jīng)進化到5~160個副本，這就意味著它可以產(chǎn)生出更多的蛋白質，因此也就更難被殺死。
更糟糕的是，一株藜草可以產(chǎn)生50萬顆種子，每一顆種子都有遺傳機制，能夠長成更強壯的雜草。在包括明尼蘇達州和阿肯色州在內(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。
亞利桑那大學農(nóng)業(yè)和資源經(jīng)濟學家George Frisvold指出，雜草控制是一個需要集體行動的問題。不過，這一觀點直到最近才得到更多人的認可。
“人們認為雜草不像害蟲那樣容易移動。”Frisvold說，“但是越來越多的研究表明，即使它們不那么具有移動性，但移動能力仍然足以”用來傳播其抗藥性。
2017年，F(xiàn)risvold和美國農(nóng)業(yè)部農(nóng)業(yè)研究服務局的研究生態(tài)學家Adam Davis撰寫了一篇論文，指出除草劑只是暫時的解決方案——而且，可能是每個世紀左右都會出現(xiàn)一次的技術。
在這篇論文中，F(xiàn)risvold和Davis并沒有假設有效的新型除草劑將被開發(fā)出來，而是主張對雜草的控制采取更長遠的觀點，包括同時采取多種方法，比如作物輪作和抑制雜草種子的傳播。“我們發(fā)出了強烈的警報。”Davis強調(diào)。
多措并舉
對抗抗性雜草的戰(zhàn)爭已經(jīng)拉開帷幕。如今，美國農(nóng)業(yè)部和學術界正在進行一項關于除草劑抗性的合作項目，該合作遍及美國南部、大西洋中部和中西部地區(qū)的15個州，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。
該項目一部分重點放在一臺名為哈林頓種子破壞機（Harrington Seed Destructor）的澳大利亞機器上，該機器可以被拖曳在聯(lián)合收割機后面，用來捕獲并粉碎雜草種子。目前，科學家們正在一系列物種（包括藜草）上測試這臺機器。
此外，由于雜草將進化到可以抵抗任何單一方法的程度，因此科學家們也在研究這臺機器如何與包括除草劑和作物輪作在內(nèi)的其他技術相結合。
與此同時，農(nóng)民及其社區(qū)也必須制定一些關于除草劑使用的規(guī)則，北卡羅來納州立大學團隊表示。下一步，他們需要開展工作來探索農(nóng)民如何看待與抗藥性相關的風險，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。
“這些問題實際上是在農(nóng)業(yè)公社內(nèi)”由化學公司“產(chǎn)生的”，俄勒岡州立大學雜草科學家Carol Mallory-Smith指出，“農(nóng)業(yè)公社和私營企業(yè)內(nèi)部有責任做出一些好的管理決策，而并非受到激勵才這么做。”
眼下，已經(jīng)有幾個新的和現(xiàn)有的農(nóng)民網(wǎng)絡試圖在地方和區(qū)域層面上解決這個問題。例如，基于伊利諾伊州的由農(nóng)民、科學家、非政府組織、公司和消費者組成的合作組織——IDEA農(nóng)場網(wǎng)絡會定期召開會議，討論農(nóng)場問題。
再如，愛荷華州的抗性管理計劃有一個新的致力于抗除草劑的項目，該項目將涵蓋農(nóng)民、土地所有者、公司、科學家以及其他人。此外，阿肯色州幾年前曾推出了一個名為“零容忍”（Zero Tolerance）的社區(qū)項目，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?shù)仡I導者，讓種植者參與進來并幫助他們相互監(jiān)督，以確保他們使用最佳的方法。
毋庸置疑，科學在發(fā)展，雜草的進化也從未間斷。即便采取了種種措施，抗性仍將是一個問題。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)的未來何去何從，都是無法回避且值得深思的大問題。■