作者:张晴丹 来源:中国科学报 发布时间:2021/3/2 21:30:38
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绿色控草 治标又治本

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强胜给植保站技术人员和农户现场讲解绿色控草技术。 张峥供图

影响作物生长的“坏蛋”可不只是虫害,杂草也同样难缠。这个最让农民头痛的东西生命力十分顽强,年年锄草,年年长。目前主要靠化学除草,但随之而来的生态环境问题日益凸显,威胁到农业可持续发展和国家粮食安全。

近日发布的2021年中央一号文件再次强调有害生物的绿色防控。“绿色”已经成为防治杂草的主基调。

南京农业大学杂草研究室历经20多年,研究出一种操作性强、标本兼治、可复制可推广的降草减药绿色控草技术,帮助农田真正跟杂草说“拜拜”。相关研究成果日前发表于《可持续发展农学》。

杂草防治已到“十字路口”

我国是受杂草危害最严重的国家之一,全国有田园杂草1430种(变种),分布广、发生量大。每年由于杂草危害造成作物产量损失约10%,粮食减产达6000万吨,经济损失达2200亿元。

“50年前,在工业不发达时期,农村人口还很多,除草主要依靠人工。随着城市化进程加快,大部分农民向城市转移,农村劳动力缺乏,人工除草难以为继,现代农业的杂草防除基本上都依赖化学除草剂,其用量已占农药使用量的40%以上,随着我国农业生产的集约化和规模化发展,还将加重这种依赖性。”论文通讯作者、南京农业大学杂草研究室主任强胜在接受《中国科学报》采访时表示。

化学除草剂大量重复使用带来了一系列问题。强胜指出,长期大量施用化学除草剂,杂草为了适应生存产生抗药性,迄今,我国已发现农田41种抗性杂草,已导致局部杂草失控。

不仅如此,除草效果逐渐衰减,农民便加重除草剂的使用量,导致恶性循环。加之除草剂残留及药害等影响,作物绝收的情况时有发生。

“由于采取一年两熟高土地利用耕作制度,这样两季作物一年内需要使用5~6次除草剂,因此,我国也成为单位面积使用除草剂量最大的国家,环境安全、食品安全受到威胁。”论文第一作者、南京农业大学杂草研究室博士张峥告诉《中国科学报》。

过度依赖除草剂也导致除草成本不断增加。近10年来,除草剂的亩成本从15元升至100余元。“生产成本的增加,尤其是除草剂的成本不断翻番,致使农业生产效益降低甚至亏本,也是导致土地大量抛荒的主要推手,直接威胁我国藏粮于地的战略。”强胜说。

我国杂草防治已经到了发展的“十字路口”。大力发展绿色控草技术,彻底改变过度依赖化学除草剂的农业生产状况,是保障我国农业可持续发展的必由之路。

简便易行,一劳多得

当田里的小麦或者油菜收获以后,为了种水稻,农民对土地进行翻耕、灌水、泡田、旋耕等系列操作。“通过我们长期观察发现,在稻田生态系统中,杂草长期适应于这种环境,杂草种子传播主要靠水。”强胜介绍。

揭示了这个规律,课题组就用一些物理和生态技术进行调控,来减少杂草种子在田间的数量。“一共研究出8种调控措施,为了满足农业实操过程中简单省事的需求,我们最后筛选出一种最简单易行的方法,利用自然规律,还不会增加劳动成本,一劳多得。”张峥说。

基于“断源”“截流”“竭库”理念,课题组采取“拦网”的方式截留灌溉时进入田块的杂草种子,以达到清洁灌溉水源的目的。此外,用网打捞漂浮的杂草种子,减少杂草种子输入“种子库”,降低杂草发生量。

强胜表示,实际上那些漂浮在水面上的杂草种子才是日后长为杂草的“罪魁祸首”,被埋入土壤深处的“休眠”种子反而不会出苗成为草害。

而这样的打捞方式并不会增加劳动量。在旋耕之后和插秧之前,农田会有一个静置期,这个时段正好有季风“相助”,使得杂草种子被吹拂聚集在田块边角处,农民用很短的时间就可以打捞完。课题组做过记录,一块田的捞草过程大约需要15~25分钟,这个时间与喷除草剂耗时相当。

就是这两种简单便捷的措施,可以让杂草种子显著减少,对控制杂草发生的贡献率达40%~50%,并且减少除草剂使用次数。

种一季水稻一般要用三次除草剂,第一次是在移栽之前或之后一周使用,第二次是在移栽后2~3周使用,第三次是分蘖期使用。“用了我们的措施后,至少可以把第三次除草剂的使用免去。”强胜说。

在张峥看来,除草剂次数减少好处多多,不仅降低对环境的污染,还可以使得作物产量每年提高10%左右。

再配合减次化学除草的“降草”“减药”稻麦连作田精准生态控草技术,真正实现杂草防控的标本兼治。这些技术实施6年,杂草“种子库”规模下降51%,稻—麦两季的杂草发生量显著下降53%。研究发现在两季累计使用3~4次化学除草剂情况下,控草效果和5~6次相当或更好,减少化除2~3次,除草剂用量可达40%,降低30%的除草成本,实现了利用物理生态技术“降草”而“减药”的目标。

大田示范推广效果显著

从2000年开始,历经8年时间,课题组在江苏南通长期进行小区试验,成效显著。在此基础上,这项技术首次在大田试验应用,已经在江苏金坛、宿迁、淮安、昆山、兴化以及安徽繁昌、白湖等多地开展了大田示范和推广,并取得了成功。

“实施该技术可以‘一劳永逸’解决草害问题。短期内需要人工网捞杂草种子,但从长远看,可以大大节省劳动力。”强胜表示。

以示范点江苏淮安为例,经过4年的绿色控草处理,已从原来稻—麦两季使用化学除草剂5次减到2次,减少除草剂用量60%。去年杂草密度继续下降,再无杂草种子可捞,免除了网捞操作,今后只需在进水口拦网阻止种子进入即可。

为了更加规范地使用这项技术,以最大程度发挥绿色控草的效用,课题组制定了江苏省稻田生态绿色控草技术地方标准,使大田杂草防治定量化、规范化、科学化。该核心技术还申请及获得国内国际专利4件。

在实际应用案例中,他们发现该绿色控草技术不仅可用来防除田间杂草,还在捞除物中发现有菌核和虫卵等,有利于辅助减轻其它有害生物。目前,这项技术已经在江苏、安徽、浙江、上海、江西、湖南等长江中下游省市推广应用超千万亩。

不过,推广过程并非一帆风顺。“一项技术、一个成果如果在推广过程中不能产生利益,在市场经济环境中,利用市场模式几乎很难‘传下去’,而我们这项技术既帮助农民节本增收,又因除草剂使用减少而减轻环境污染,还有利于食品安全和农业可持续发展,因此是公益性质,让农民得到实惠。但推广者难以获益,导致推广不畅。希望政府高度重视并纳入乡村振兴政策支持范畴来主导推广,让这一绿色技术尽快惠及全国稻作区。”强胜说。

“所有除草策略的实施,前提都要有科学的监控,才能做出最准确的判断。接下来,对于田间草情监测这块,我们还想介入无人机、5G网络平台等信息技术进行大区域杂草监测,在大范围生产中实现精确科学的‘降草’‘减药’,助力推动农业绿色生产。”张峥透露。

相关论文信息:https://doi.org/10.1007/s13593-020-00660-1

 
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