《从"治不住"到"防得住":小麦恶性杂草防控技术取得重大突破》

  • 来源专题:绿色化工
  • 编译者: 武春亮
  • 发布时间:2025-04-07
  • 近年来,我国小麦主产区恶性杂草抗药性加剧、种群结构复杂化等问题持续升级,成为威胁粮食安全的重大隐患。面对雀麦、节节麦、多花黑麦草等杂草″越治越难″的困局,寻找更有效、更安全的防治方案迫在眉睫。

    以此为背景,2025年,湖南省农业科学院联合河南、山东、河北三省农科院(以下简称″项目组″),就″十四五″计划重点研发项目课题《麦田恶性杂草爆发成灾机制及绿色防控关键技术》展开麦田防治试验。其中,拜耳拟申请登记的新型除草剂″欢玛″(566克/苯草醚·吡酰·砜吡悬浮剂)作为针对恶性杂草防治、助力粮食安全建设的新方案,在课题组试验中表现出亮眼成效。

    抗性升级与草害交织 ″解难止痛″面临多重挑战

    小麦是中国重要的粮食作物,也是民生主食和食品加工的重要原料,与粮食安全建设息息相关。当前,中国的小麦播种面积已达到3.54亿亩,河南、山东、河北、安徽、江苏成为最重要的冬小麦主产地区。

    然而,在小麦的整个生育期,都持续面临着草害带来的威胁。草害是威胁冬小麦生产的重要因素。据统计,中国小麦田杂草发生面积已占小麦种植面积的80%-90%。其中危害较重的超10万公顷,占小麦播种面积的30%-40%。仅以黄淮海地区为例,杂草种类达到70多种,隶属于21科54属,包括雀麦、节节麦、播娘蒿、猪殃殃等优势杂草,具有生长繁殖能力强、抗逆性高的特点。这些杂草与小麦抢夺水肥、营养和生长空间,抑制小麦的生长发育。研究显示,每平方米小麦田有8株及以上禾本科杂草将导致减产至少40%。全国每年因杂草危害损失的小麦产量约40亿公斤,损失率高达15%,严重地块可致小麦减产50%以上。

    小麦田草害发生和发展具有明显的危害性、爆发性和不确定性,绝非可以缓待或忽视:

    1、危害性突出:杂草贯穿小麦生育期,掠夺式竞争直接影响产量和品质。如节节麦作为世界十大恶性杂草之一,严重田块可致小麦减产50%-80%;猪殃殃易引发倒伏,进一步加剧损失。

    2、爆发性潜伏:杂草繁殖力强(如节节麦分蘖能力超小麦)、传播广(节节麦已扩散至16省市),加之抗药性快速发展(如雀麦对啶磺草胺中高抗性种群达14%),一旦条件适宜可能迅速蔓延。

    3、不确定性增加:气候波动、耕作方式改变及杂草自身演化导致草相复杂化。例如,山东麦区杂草群落从阔叶为主演变为单双子叶混合发生,禾本科杂草危害逐年加重。

    冬小麦田杂草防治面临"难点很难"、"痛点很痛"的双重挑战:

    难点:现有单剂杀草谱窄(如炔草酯对雀麦、节节麦无效),农户盲目混药加大药害风险;拔节后杂草萌发高峰期缺乏安全有效药剂,防治窗口期短。

    痛点:恶性杂草节节麦已对主流药剂甲基二磺隆产生高水平抗性(2024年抗性指数较上一年上升);抗性杂草如黑麦草对甲基二磺隆和喹啉草酯的中高抗性种群比例超52%。

    ″杂草克星″新方案 助力构建防控体系

    针对麦田草害防治难这一问题,2025年,湖南省农业科学院联合河南、山东、河北三省农科院开展″欢玛″麦田防治试验。项目课题组针对包括上述三个省份在内的中国小麦主产区的主要草害(如节节麦、雀麦、播娘蒿、猪殃殃等)进行了大量对比试验,重点评估新型药剂对恶性杂草的防效及抗性治理潜力。

    湖南省农业科学院植物保护研究所高级研究员刘都才与各试验所在地区农科院、植保站专家展开实地考察,观察″欢玛″麦田杂草处理成效。

    河北石家庄小麦试验田对比试验

    河北省麦田的禾本科杂草问题较为严重,尤其是雀麦、节节麦、大穗看麦娘,禾本科杂草抗性问题也日益突出,容易出现防效差、甚至无效的情况。在河北石家庄,项目组进行了针对节节麦和雀麦混发的用药试验。河北省农林科学院粮油作物研究所杂草研究室主任刘小民观察到,示范田通过将防治关口前置,在小麦播种后便采用″欢玛″土壤封闭处理,对节节麦、雀麦、播娘蒿、大穗看麦娘、荠菜杂草都有很好的防治效果。此外,封闭除草呈现出的安全性也比苗后茎叶处理高出很多。

    就更多试验成果,以及小麦杂草防治用药建议的提出,项目组将于2025年4月25日至26日,举办黄淮海小麦田恶性杂草防控现场观摩与技术交流会,并将有来自农业农村部种植业司农药处、全国农技推广中心、药检所、各省级植保站及学会专家到场参会,共话小麦恶性杂草防治成果,助力丰产丰收。


  • 原文来源:http://cn.agropages.com/News/NewsDetail---34455.htm
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    • 2025年4月27日,就国家″十四五″重点研发课题最新成果,湖南省农业科学院植物保护研究所、河南省农业科学院植物保护研究所牵头举办的″麦田恶性杂草爆发成灾机制及绿色防控关键技术研讨会″(下称″研讨会″)在河南驻马店顺利召开。来自中国工程院、全国农技推广中心、植保所、河南省植保站的专家深入试验田,探讨麦田恶性杂草有力防控方案。中国农业科学院植物保护研究所研究员,″农田杂草监测与防控科技创新团队″首席科学家李香菊主持会议。 减缓抗药性产生,成为麦田杂草管理关键 当前,我国小麦田恶性杂草抗药性持续升级、种群结构日趋复杂,防控形势逐年严峻,″难点很难″、″痛点很痛″已成为许多种植者的共同心声,行业对创新解决方案的期待与日俱增。 全国农技推广中心副处长张帅以″我国麦田杂草发生现状与防控对策″为题,率先对课题研究背景进行综合介绍。他表示,受耕作制度和栽培技术的变化、频繁调种、机械跨区作业、除草剂长期单一使用等影响,我国麦田杂草呈现种群演替加快、草相复杂的特点。杂草虽小,但地位重大,对粮食增产、农药减量、农民省工均具有重要影响。2025年2月,农业农村部将″加强多花黑麦草等恶行杂草综合防控″直接写入″农业农村部实施奋战120抓春管提单产夺夏收粮油丰收行动″中。 张帅表示,面对麦田杂草防除新的挑战和问题,需要产、学、研、推各方共同努力,与时俱进、开拓创新,积极探索新思路、新举措,提升麦田杂草科学防除技术水平。他特别提到全国农技推广中心经过多年试验探索,构建的麦田杂草″两监测三精准″综合防控技术,即做好杂草群落和抗药性监测,把握精准施药条件、筛选精准药剂组合、组装精准化除策略,结合深翻控草、秸秆覆盖、诱萌控草和合理轮作等措施综合防控麦田恶性杂草。 鉴于杂草对现有除草剂的抗性不断增强,延缓抗性发展、寻找新作用机理成为科研者的一项重要使命。 南京农业大学教授、博士生导师董立尧围绕″小麦田杂草抗药性及其治理″进行解读。他谈到,按抗性杂草的严格定义和不完全统计,我国至少已经有38种抗药性杂草。其中,小麦田有15种杂草,是面临杂草挑战最大的作物。他详解了各大抗性杂草目前的抗性情况和杂草抗性机理。杂草抗性机理包括靶标与非靶标抗性机理,其中大部分是靶标基因突变,导致敏感性降低。就抗性杂草治理,董教授建议,首先加强抗性监测,尽早明确除草剂抗性情况;在此基础上避开交互抗性、多抗性,正确轮用、混用除草剂,尤其注意混用除草剂不能减量使用;进行土壤封闭控草或早期封杀控草,例如″一封一杀″,″一封一补″的方式。 河南粮仓多花黑麦草难防,创新方案刻不容缓 多花黑麦草作为小麦田恶性禾本科杂草,多发于旱旱轮作区域,是农户麦田杂草防治的一大痛点,也是本次活动举办地河南省危害最严重的抗药性杂草之一。然而,针对多花黑麦草的抗药性治理方法却相对匮乏。 对于多花黑麦草的成灾原因及可持续防治,河南省农业科学院植物保护研究所研究员吴仁海介绍到,较常见杂草,多花黑麦草具有更强的危害性,繁殖能力、危害性、传播能力、抗药性均十分显著,致使其在我国农业种植中出现″成灾″趋势。该杂草密度高、植株高大、成熟期稍晚于小麦,对小麦全生育期均会构成严重影响,通常可造成小麦减产30%-40%,严重地块小麦减产达70%-90%。目前,在13个国家已经发现了一共68种多花黑麦草抗性,大多除草剂使用5-10年便产生严重抗药性,使其成为全球抗药性最为严重的杂草之一。在我国,2008-2022年15年间,多花黑麦草危害面积扩大数千倍,预计2030前后,全国麦田多花黑麦草发生面积将超过5000万亩,是非常值得警惕的一类杂草。吴仁海表示,当前研究通过″旋耕诱发、适期晚播、一封一补″进行防治,在小麦播后苗前,喷施砜吡草唑和吡氟酰草胺进行封闭除草,可显著提升防效、节省用药,从而实现多花黑麦草的可持续防控。 河南省植物保护检疫站正高级农艺师闵红也对河南省近几年麦田多花黑麦草的发生及防治情况也做出了阐释。她表示,河南省采用″农业防治″和″化学防除″相结合的方式为治理多花黑麦草的主要措施。从防控成效看,″农业措施+一封一补″相较于单纯的化学处理带来的防治效果平均提高25%,增产8.2%,并且除草剂使用量平均减少55%,防治效果也得到小麦种植户的高度认可。 闵红还介绍,自2024年10月河南省植保站在河南省多地进行了拜耳欢玛土壤封闭试验,评估方案的安全性和有效性,多地试验结果表明,施用″欢玛″防效可以达到93%以上,显著优于农户现有防控方案。 ″欢玛″提供防治新解法,田间试验成果显著 作为课题项目药剂防治部分的核心解决方案,新型除草剂"欢玛"田间表现优异。拜耳作物科学(中国)有限公司代表除草剂产品开发经理郑伟就″小麦田恶性杂草防控新药创制与应用价值″和与会专家做了进一步探讨。 郑伟表示,拜耳深耕中国农药领域多年,对杂草抗药性发展和药剂的应用表现持续关注。目前黄淮海地区土壤处理窗口,砜吡草唑和吡氟酰草胺是重要的解决方案,一旦产生抗性,其价值将大打折扣。″欢玛″是拜耳小麦除草剂开发的重要创新成果。它含有全新作用机理有效成分,将助力延缓砜吡草唑、吡氟酰草胺抗性的发生和发展。以澳大利亚为例,据报道,当地长期单一使用砜吡草唑,部分区域黑麦草已经产生了抗性。欢玛于2022年在澳大利亚上市,对延缓砜吡草唑抗性的发展和降低抗性杂草蔓延速度起到极其重要的作用。 从2015年开始,拜耳在中国山东、河北、河南、陕西等地探索相关方案,试验结果表明,欢玛杀草谱广,施用方便,土壤处理对雀麦和多花黑麦草混发田块防治效果显著,同时稳定防治猪殃殃等常见阔叶杂草。更重要的是,它能明显降低节节麦出苗率,抑制其生长,减轻甲基二磺隆茎叶喷雾防治节节麦的压力及抗性风险。综合来看,欢玛可以为小麦种植农户在抗性管理、节节麦防治、施用便捷性三大方面提供重要价值。 作为课题试验成果评估的重要一环,与会嘉宾共同深入驻马店试验田考察。此试验田占地200亩,试验成果显示,应用″欢玛″进行一次性封闭处理,结合旋耕晚播等农业措施,多花黑麦草防效可达到99.82%,并且没有出现药害,对小麦安全。 试验成果显示,采用″欢玛″除草方案,防效可达99.82%,较常规方案及空白对照成效显著 抗性升级与草害交织,小麦安全生产正面临挑战,唯有以创新为引擎方能破局前行。本次课题研讨不仅系统解析了麦田恶性杂草的发生机理与演变规律,更带来了″欢玛″等解难止痛的新路径。期待会议成果能早日化作田野上的丰收希望,助力更多麦农突破草害困局,助力丰产丰收!
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    • 美国杂草科学协会的数据显示,杂草仅在北美洲玉米和大豆上造成的损失每年就超过了400亿美元。自1984年以来,全球抗性杂草数量增长了超过600%,农民需要加大除草剂的用量和开销才能达到相同的防治效果。在全球农业生产中,杂草防控一直是困扰农民的重大难题。 人们亟需具备新作用机制的化学除草剂替代方案,对生物除草剂的需求与日俱增,但成功进入市场的此类生物制剂仍非常有限。 (来源:AgBioScout公司高级合伙人Peter Chalmers在AgroPages世界农化网举办的第五届生物农药、生物刺激素及生物肥料国际高峰论坛(BioEx 2024)上所作报告) 即便如此,已有一些进入市场的新产品崭露头角。据海外报道,独脚金在肯尼亚是较为棘手的杂草,其种子可在土壤中存活数十年,在接触到谷类作物分泌的荷尔蒙后开始萌发,并长出触手伸到宿主根系窃取营养。化学除草剂对此类杂草的防治功效不佳。肯尼亚Toothpick公司开发出的生物除草剂在这一问题的应对上具备前景。该公司历经超过15年时间的开发,筛选出的尖孢镰刀菌(Fusarium oxysporum)菌株分泌的氨基酸组合能够杀灭独脚金。农民将其产品用于种子包衣,以形成缓冲带。这一真菌虽不能完全消灭杂草,但已能使产量回归正常(无独脚金时的产量)。2023年Toothpick的这一真菌制剂已应用在肯尼亚3000公顷的农田上。 这一产品是全球为数不多成功进入市场的生物除草剂。绝大多数的农民仍依赖价格便宜的化学除草剂,如草甘膦、麦草畏、2,4-D等。但近几十年杂草对化学除草剂发展出的抗性问题越来越多,而农化企业在开发出针对植物酶的新化学成分方面鲜有进展。一些生物农药企业正在开发基于微生物及其代谢物,以及植物源成分的除草剂,以新作用机制应对抗性杂草。但生物除草剂存在价格较高,功效一致性较低,或者靶标杂草种类较为单一这些短板。 研究型企业AgBioScout的报告显示,业内企业目前已发现至少250种生物除草剂活性成分,但要将其开发成物美价廉的产品挑战极大。 理想的除草剂需要能够杀灭多种杂草,且对作物等非靶标植物无害。为了推广化学除草剂,一些公司开发出抵抗此类农药的转基因作物,但用这种途径推广生物除草剂要困难得多。许多杂草和作物非常相似,适用的生物除草剂成分较为有限。 Toothpick公司发现亮氨酸和酪氨酸可以抑制独脚金的生长,但不影响玉米,随后其团队筛选出尖孢镰刀菌菌株来生产这些物质。据悉,尖孢镰刀菌有多个品种会影响作物,每个品种倾向于影响单个植物种类,而Toothpick使用的菌株只影响独脚金。 其他不少具有除草功效的微生物也具备靶标专一的特点。上个世纪80年代Upjohn开发出炭疽病菌制剂以对抗美国水稻主要杂草合萌(Aeschynomene virginica),2019年,美国农业部科研人员利用表面活性剂将该病菌应用到另外两种水稻杂草上,拓展了其应用。由于很多农场存在多种杂草,靶标单一的除草剂难以推广。对此,Marrone Bio Innovations(MBI)和Invasive Species Corporation创始人Pam Marrone更倾向于使用灭活微生物的发酵液,而非分离出的代谢产物——后者需要高昂的提纯成本。 MBI发现伯克氏菌Burkholderia rinojensis的代谢物在低用量下能够杀灭一种杂草,而杀灭其他大部分杂草则需要增加用量,致使成本过高。Marrone表示可以通过调节发酵条件来提高重要代谢物的产量,而扩大靶标范围的关键是把成本降下来;此外,企业也可以从不同微生物中获取代谢物来扩大靶标范围,但这种方式需要更多毒理学数据,同样会提升成本。Marrone正不断寻找适用于农场的生物除草剂成分。 业内对生物除草剂是否应该靶标专一持不同观点。病毒源除草剂企业BioProdex创始人兼植物病理学家Raghavan Charudattan认为,广谱对抗杂草使化学除草剂成功商业化的途径对生物除草剂并不适用,能够发挥最佳功效的生物除草剂是具备靶标专一性的那些产品。 无论追求的靶标范围如何,一些生物农药企业正大力开发生物除草剂产品。近两年的新动向举例如下。 Harpe BioHerbicide Solutions正在开发的植物源薄荷醇适合与化学产品联合使用,可杀灭绝大部分的杂草。薄荷醇可使细胞膜出现渗漏,进而影响细胞器工作,使大部分细胞活动停滞。大多数化学除草剂抑制的是特定的酶,薄荷醇则攻击整个细胞。该公司产品可杀灭苋科地肤属杂草,此类杂草对草甘膦、麦草畏、2,4-D等除草剂已发展出抗性。但由于薄荷醇也杀灭作物,因此产品仅能用于作物种植前或采收后。目前Harpe正与Solis Agrosciences合作开发抵抗薄荷醇的转基因种子,以便让农民在种植期间使用产品。Harpe还与科迪华,及麻省理工学院和哈佛大学的布洛德研究所,就CRISPR-Cas9和相关基因编辑技术签署了知识产权许可协议,以进一步研发Harpe的耐受作物。 Pro Farm Group(MBI新公司名)从马铃薯疮痂病菌(Streptomyces acidiscabies)中提取的植物毒素thaxtomin A将用于开发新产品,也计划与化学除草剂联合使用。公司生物除草剂项目主管Louis Boddy表示,其thaxtomin与草甘膦、草铵膦等化学除草剂联用整体效果良好;联合使用可以增强防治功效——生物除草剂可以削弱杂草,给化学除草剂更多时间攻击杂草的酶。 Moa利用领先的AI技术和世界一流的温室检验设施,已挖掘出多种新型除草剂产品线——包括生物和合成除草剂——其中一些是其自行开发,另一些是与行业合作伙伴携手开发。 Moa Technology与Biomar Microbial Technologies达成了一项长期合作。这一新合作使Moa能够利用Biomar丰富的天然海洋化合物资源库挖掘新除草剂成分。Biomar自1996年成立以来收集了丰富的天然海洋化合物,海洋生物群具有发现除草成分的巨大潜力,有助于在陆地上实现粮食安全。Moa将使用其独有的GALAXY技术来筛选这些化合物,寻找具有应对抗性杂草潜力的物质。 Moa另与禾大建立了为期10年的合作。该合作将禾大的海洋微生物群研究成果与Moa独有的除草剂挖掘技术相结合,以开发新一代生物除草剂,此外禾大先进的生产实力未来有助于将新产品推向市场。 富美实和微肽企业Micropep Technologies合作开发生物除草剂。该合作将专注于开发新的解决方案,以控制玉米和大豆中的主要抗性杂草。两家公司将利用Micropep的技术并结合各自的研发能力,加快和提高识别创新生物除草剂的成功率。结合Micropep独有的人工智能微肽发现平台,和富美实强大的科学和商业能力,两公司正开发一种选择性天然除草剂,来有效控制主要抗性杂草,并加快将可持续的产品推向市场。 除了企业加快产品开发步伐,另有多方面因素有助于提升生物除草剂未来在杂草防治市场中的份额。 在登记政策方面,全球多国简化了生物农药的登记流程,缩短了登记所需的时间。即使在法规要求过于严苛的欧盟地区,欧盟委员会近期也开始致力于出台有利法案,加快生物产品进入市场。 (来源:Peter Chalmers在BioEx 2024上所作报告) 生物除草剂的生产工艺正不断改善,生产成本正在降低。此类产品储存的稳定性已大幅提高。配方技术的进步正使微生物和植物源制剂的功效不断提升,并且持续减少需要的使用剂量,对产品推广大有裨益。虽然目前生物除草剂仅占杂草防治市场中极少的份额,但已有多家企业加快了此类产品的开发步伐,产品持续进步,未来将会使更多农民从此类环保有效,成本持续降低的产品中受益。