對于農民來說，保護農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，在促使作物產量顯著增加的同時，其高效經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合主任Jennifer Kuzma坦言。盡管在聯邦政府層面上，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業(yè)的發(fā)展，演變成為一個噩夢。
根據國際抗性雜草調查的統計數據顯示，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。
據抗性雜草國際調查網站2015年的統計，全球有61個國家的66種作物中產生了抗性雜草，其中美國抗性雜草數量最多（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。大多數植物都有產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進化到5~160個副本，這就意味著它可以產生出更多的蛋白質，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的一些地區(qū)，抗除草劑的藜草非常頑固，以至于農民們不得不雇傭工人手工拔出或者用噴燈灼燒。
亞利桑那大學農業(yè)和資源經濟學家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，Frisvold和美國農業(yè)部農業(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一次的技術。
在這篇論文中，Frisvold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。
多措并舉
對抗抗性雜草的戰(zhàn)爭已經拉開帷幕。如今，美國農業(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的其他技術相結合。
與此同時，農民及其社區(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整思路，使農業(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業(yè)公社內”由化學公司“產生的”，俄勒岡州立大學雜草科學家Carol Mallory-Smith指出，“農業(yè)公社和私營企業(yè)內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，已經有幾個新的和現有的農民網絡試圖在地方和區(qū)域層面上解決這個問題。例如，基于伊利諾伊州的由農民、科學家、非政府組織、公司和消費者組成的合作組織——IDEA農場網絡會定期召開會議，討論農場問題。
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，包括確定農業(yè)社區(qū)的當地領導者，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，農業(yè)的未來何去何從，都是無法回避且值得深思的大問題。■