自从玉米和大豆被改造为能够抵御除草剂草甘膦的枯萎雾气以来，已经有四分之一个世纪了。这种改良作物及其除草剂最初被誉为控制杂草的“银弹”，很快在北美玉米和大豆种植区得到广泛采用。然而，在接下来的几年里，需要根除的杂草悄悄地煽动了叛乱。

由农业部农业研究局 (USDA-ARS) 和 伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校的科学家领导的 一项新的 PNAS Nexus研究 回顾了工程作物商业化后草甘膦的功效。研究人员收集了和加拿大赠地大学年度除草剂评估试验的数据，结果表明，他们检查的所有七种主要杂草物种的草甘膦控制效果均显着而迅速下降。

农业部农业研究局博士后研究员、该论文的第一作者克里斯·兰道 (Chris Landau)表示：“我们的分析代表了杂草群落如何适应整个北美空前规模的简化杂草管理策略的最大累积衡量标准之一。”

尽管草甘膦在早期提供了卓越的杂草控制效果，但数据集中的大多数杂草在短短两到三年内就表现出了对该化学品的适应迹象。十年内，杂草对草甘膦的反应降低了 31.6%，并且随着时间的推移进一步线性下降。

“大自然正是做了我们试图帮助人们避免的事情：它适应了，”合著者 亚伦·哈格(Aaron Hager)说，他是农业、消费者和环境科学学院作物科学系 和 伊利诺伊州推广学院的 教授和推广专家。 (ACES)在伊利诺伊大学。

除了失去控制之外，草甘膦的功效随着时间的推移也变得更加多变。

“当首次采用耐草甘膦作物时，各种环境中的杂草控制都很高;然而，年复一年，草甘膦的表现变得不太一致，”合著者 、农业部农业研究局的生态学家、作物科学副教授马蒂·威廉姆斯说。“例如，在 20 世纪 90 年代中期，草甘膦对大多数地块中的特定物种提供了近 100% 的控制。但随着时间的推移，可接受的杂草控制变得越来越少，通常会下降到 50%、30% 以下，甚至更糟。”

这些模式源自于赠地大学进行的年度除草剂评估试验，通常与其各自的推广服务相结合。这些精心管理的试验测试了新的和现有的除草剂对许多常见和麻烦的杂草种类的影响。大多数赠地大学每年都会在全州范围内开展多项除草剂评估试验，其中一些自 20 世纪 70 年代以来一直在运行。

几年前，兰道、海格和威廉姆斯挖掘了伊利诺伊大学除草剂评估试验的历史数据，以研究气候变化对伊利诺伊州 玉米 和 大豆 田杂草控制的影响。当他们决定研究该国最广泛使用的除草剂的历史时，团队知道访问伊利诺伊州以外的数据会更有效。Landau 与北美 24 个机构合作，编制了一个庞大的数据库，包含 1996 年至 2021 年近 800 万个观测数据。

在当前的研究中，兰道将数据筛选到每年单独或与芽前除草剂结合使用草甘膦进行测试的田地。他还将目标杂草缩小到七种主要参与者：一年生豚草、巨型豚草、马草、羊角草、长芒苋、苋菜和水麻。最终，该数据集代表了来自 11 个机构的试验数据。

在记录了草甘膦控制模式和随时间变化的情况后，兰道重新对在草甘膦之前施用了芽前除草剂的地块进行了分析。结果却截然不同。

“添加对目标杂草物种有效的芽前除草剂可显着改善控制效果并减少草甘膦随时间的变化，”Landau 说。“我们看到的任何杂草品种每十年失去控制的程度最高为 4.4%，而仅草甘膦的控制损失为 31.6%。”

海格并不感到惊讶。15 年来，他与伊利诺斯大学的几位同事一直警告不要依赖任何单一化学物质。他 在2008 年提出的旨在避免草甘膦抗药性的建议 包括指导充分使用芽前除草剂。这一建议在很大程度上被忽视了，这与当时的普遍做法相去甚远。

“由于 ALS 和 PPO 抑制剂(其他类别的除草剂)已经失去控制，我们最终认为有必要对草甘膦提出一些非常具体的建议。因为如果我们不这样做，我们就很清楚这将会是怎样的结果，”海格说。“不幸的是，我们是对的。”

草甘膦的数据集只能显示模式，不能解释。虽然除草剂抗性可能是罪魁祸首—— 近几十年来这个问题已成为农业杂草的 一个主要问题——但这并不是草甘膦可能失去控制力的唯一原因。

兰道指出，他在分析中追踪的两个物种——绒叶草和羊角草——尚未在世界任何地方出现草甘膦抗药性的确诊病例。然而，两者都遵循与数据集中的抗草甘膦物种相同的趋势。他说，过去 25 年除草剂压力或同时发生的气候变化可能选择了更大的叶面积或更早的出芽，这两者都可以帮助杂草在草甘膦下生存。

无论机制如何，模式都很明确：控制杂草的灵丹妙药并不存在。研究人员敦促化学品多样化，包括土壤和叶面施用产品;作物轮作模式;和机械控制。

未来是否会推出另一种灵丹妙药?海格说，草甘膦的故事应该起到警示作用。

“让我们想象一下一家公司说他们有下一个灵丹妙药。它将几乎立即享有巨大的市场份额。但它需要制定一项管理计划，以便随着时间的推移更好地保持这种化学反应，”他说。“为什么我们会认为大自然的行为会有所不同?不会的。”