降低除草剂抗性的选择压力

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关于Tom Wolf (Nozzle_Guy)

汤姆·沃尔夫(Tom Wolf)是在SK萨斯卡通(Saskatoon)工作的,在喷涂行业有32年的研究经验。他在曼尼托巴大学获得植物科学学士学位(1987年)和硕士学位(1991年),在俄亥俄州立大学获得农学博士学位(1996年)。汤姆着重于以研究为基础的实用建议,以提高生产者的效率。

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除草剂抗性被称为传统除草剂杂草管理策略的头号威胁。

根据除草剂抗性网站的数据,自20世纪70年代以来,抗除草剂杂草的数量在全球(目前约有500种记录在案的独特杂草种类x作用模式案例)和加拿大境内(约70种此类案例)均呈线性增长WeedScience.org.增长速度一直保持不变,目前还没有任何理由相信病例数量的增长会放缓。

图1:全球除草剂耐药性病例的增长(来源:WeedScience.org)

通过使用除草剂,我们选择的杂草生物类型,由于某种原因,可以耐受产品。具有除草剂抗性的突变是罕见的,但在大多数杂草种群中存在的水平非常低。重复使用相同的动作模式将增加抗性生物型的相对频率,直到它变得明显,不久之后,问题。

最著名的抗性形式包括改变除草剂靶位点的单基因突变(靶位点可能是产生植物细胞基本构件的酶),从而减少除草剂的结合,导致控制降低。因此,靶途径继续发挥作用,施用除草剂后,植物得以正常生长。其他形式的抗性包括植物过量产生目标酶,代谢或隔离除草剂的机制,或除草剂吸收的变化。本表概述了主要机制:

表1:除草剂抗性机制*

耐药类 机制
目标站点 目标站点突变
基因拷贝数增加
酶过表达
非目标站点 增强新陈代谢
微分吸收
微分再分配
封存
推迟发芽
迅速坏死/落叶

*资料来源:Bo AB, Won OJ, Sin HT, Lee JJ, Park KW. 2017。杂草抗除草剂机理研究。农业科学学报44:01 -015。

使用除草剂这一简单的行为可以选择对该除草剂的抗性。虽然我们不能完全预测或预防抗性,但我们可以通过减少除草剂的使用频率,例如将作物轮作、播种率、品种竞争力和其他因素纳入我们的农业系统等文化控制措施,来减缓抗性的发生。

减缓阻力发展的一个强有力的选择是减少我们对单一动作模式的依赖,可以通过连续喷雾中的旋转动作模式,或者更重要的是,当我们进行应用时,通过槽混合多种有效的动作模式(MEMoA)。

我们不要自欺欺人了。最近在澳大利亚发现了抗草甘膦(如农达)的野生燕麦,在几个国家发现了抗草甘膦(如自由)的黑麦草,这令人警醒。更多地依赖这些除草剂只会增加选择的压力。

如果我们决定使用除草剂,我们需要从延缓抗性发生的角度来看待情况。我们正在努力争取时间,以便制定新的战略。

喷雾剂的应用方法如何减缓抗性的发作?

除草剂的使用将继续选择抗性。在除草剂系统中,我们所能希望达到的最好效果就是延缓这种可能性的发生。

为了更好地理解我们的选择,我们需要讨论一种特殊的除草剂抗性,称为多基因抗性。这是指随着时间的推移,效应很小的加性基因的积累,这一过程在一个种群中共享遗传物质的植物中更为有效,即它们的超交。

异交植物从其他植物那里获得遗传物质,增加了它们的遗传多样性,从而提高了它们的适应能力。

在一块田地里,任何一种特定的杂草种群都可能包含一些对除草剂的耐受性略强于其他的个体。如果我们对这些个体施用略低于标签剂量的除草剂,它们可能会存活下来,并最终与其他幸存者杂交并结实子。他们的后代可能和他们的父母一样宽容,甚至更宽容。如果这种情况代代重复,加性效应就会产生,直到最后,低抗性变成全面抗性,甚至标签率除草剂也不再起作用。这种抗性并不是单一的基因突变,而是由影响除草剂活性成分到达靶点多少的几个基因引起的耐受性累积。

在阿肯色大学(University of Arkansas)最近的一项研究中,易感的帕尔默苋菜(帕尔默苋菜有雄性和雌性植物,因此是一种专性异交植物)被用dicamba剂量处理,以确定在较高剂量下存活的个体。研究人员允许幸存者杂交,然后生长出他们的种子,然后重复这个过程。仅仅三代之后,实验产生的个体LD增加了三倍50(比较LD50在P0(111) P3.(309)在表2)。回想一下LD50指观察全部效果的50%所需的剂量。

表2:绿僵菌亚致死剂量(g ae/ha)可对温室中选择的苋菜种群进行50% (LD50)和90% (LD90)的防治

除草剂 选定的人口 LD50 LD90
麦草畏 P0 111 213
P1 198 482
P2 221 546
P3 309 838

*来源:Tehranchian, P。.2017.复发亚致死剂量选择降低紫红苋敏感性(苋属palmeri)麦草畏。植物科学学报2017 65:206-212。

教训有三个方面:

  • 即使使用除草剂,也不能防止除草剂抗性。
  • 为了防止多基因抗性,我们需要采用全标记率,避免重复的亚致死剂量,这样所有的杂草都被杀死;
  • 我们需要在任何可能的情况下应用多种有效的行动模式(MEMoA),以便当一个模式失败时,其他模式可以支持;

如何做到这一点?

  1. 防止应用实践导致较低的有效剂量。较大的杂草,或生长在恶劣环境条件下的杂草,可能需要更高的除草剂剂量。早期使用是有帮助的,因为小杂草更容易控制。此外,后期遮荫导致剂量减少,增加剂量变异性。在多风条件下喷洒也可减少剂量,并可增加沉积物的变异性。对于一些除草剂,如草甘膦或diquat,风或快速行驶产生的灰尘会降低其效力。
图2:较小的、暴露在外的杂草需要更低的剂量来控制
图3:作物冠层为帮助抑制杂草提供了宝贵的竞争,但它们也可以拦截喷洒,减少杂草收到的剂量。
  • 得到脉宽调制(PWM)与将补偿.如果你的喷雾器年复一年地在相同的地方转同样的方向,那么外爆区就会一次又一次地对同一区域剂量不足。这是多基因抗性的温床。在田野的角落、水体或树崖、石堆等周围寻找这些。
图4:PWM修正不足剂量在一个回合
  • 防止吊杆摇摆和偏航。吊杆运动导致应用不均匀,导致控制能力下降。带支撑轮的拉式喷雾器是最好的,但这种喷雾器越来越少了。悬挂吊杆的性能取决于制造商和他们使用的水平技术。然而,boom movement通常与较慢的旅行速度更一致。
图5:吊杆偏航导致过度和应用不足。
  • 减少空气扰动。大型喷雾器,以及那些快速移动的喷雾器,会产生空气动力学湍流,取代喷雾。主要的问题点是车轮,在其轨道上沉积的喷雾量可少得多。湍流的确切动力学仍是未知的,但我们知道它的大小可以随着较慢的飞行速度而减小。
图6:喷雾器速度造成的湍流(来源:Hubert Landry博士,pari)
  • 考虑现场喷涂。的使用光学点喷雾设备,如新的WEEDit Quadro,或Trimble的WeedSeeker II,在燃烧或收获后保存产品。这些节省可以使使用包含多种有效行动模式的更精细、昂贵的罐混合,负担得起。
图7:光学点喷涂(WEEDit Quadro)(来源:WEED-it.com)
  • 避免喷雾偏差。藏匿杂草的田地边缘很少能得到完全剂量的除草剂。把这些杂草暴露在喷雾剂下不会杀死它们。但随着时间的推移,它会选择更能忍受除草剂的杂草。

影响

除了特定的技术,如PWM,改进的悬臂,或斑点喷雾器,最有效的修复可变应用剂量是较慢的旅行速度。

虽然当时间很关键,需要更高的生产力时,这似乎是有问题的,但有一种方法可以开得更慢,但仍然可以完成更多的工作。我们只是需要从不同的角度看待生产力。

我们倾向于把生产力等同于速度。旅行速度。但是一个喷雾日充满了许多小时的非喷雾时间——灌装,清洁,运输,修理,加油,记录,等等。这些活动损失多少时间取决于操作,但对每个人来说,做时间会计是有用的。

记录下一天的时间是如何度过的。注意那些你可以节省时间而不花太多钱的活动。

行动 实际时间 目标时间
燃料,润滑油
装水壶和袋子
检查标签(费率,耐雨性…)
填满温柔的坦克
装车喷雾器(场内)
运输到现场
将现场数据输入监控器
检查、记录天气
检查害虫,舞台
改变喷嘴
喷涂负载
拔掉/更换喷嘴
更换喷嘴体
使转
填充式喷雾机
让喷雾器失败
驾驶到消防车
等待消防车
喷淋罐余物
清洗槽
清洗过滤器
冲洗繁荣结束
装填喷雾器(现场)
总计

在任何一个喷雾日,用更少的时间填充或运输,被认为是喷雾时间。我们的分析这表明驾驶速度变慢所损失的时间可以通过这些改变来弥补。产量的增加使在更理想的条件下有更多的机会喷洒,从而节约产量,并确保更均匀的应用。

利用生产力分析,可以使喷涂更加均匀,有助于延缓抗性的发生。

注意:感谢莱斯桥AAFC研究科学家Charles Geddes博士在起草这篇文章时的帮助。