國際除草劑應用之現況及挑戰

 
2018/07/18 黃卓君 | 正瀚生技研發部督導     649
 
活動(演講)時間: 2018/04/01
 

2015年世界農化產品總值達512億美元,其中最大的產品類型是除草劑,約佔總市場的40%,遠超過各佔29.1%和26.7%的殺蟲劑和殺菌劑。這是因為適合作物生長的農地,必然也適合雜草生長,因此農夫耕種時一定會施用除草劑,反之其他兩者則是遇到狀況時才會使用。 在這場演講裡,黃卓君督導將分享她的看法。

 

細究除草劑的使用,同樣以2015年為例,全球銷售排名以「嘉磷塞」(Glyphosate,台灣稱為年年春、農達、好過春)為首,銷售額將近50億美元,是第二名巴拉刈的七倍之多。

 

非選擇性除草劑嘉磷塞

 

除草劑的作用機制,在於干擾不同的植物生理作用,而嘉磷塞的作用是抑制植物中參與三種胺基酸合成的酵素之活性,導致植物無法合成蛋白質,因而死亡。嘉磷塞是非選擇性除草劑,也就是在推薦用量下,可以殺死所有雜草,且除草性能優異,施用後很容易進入植株到達生長點,干擾胺基酸合成。

 

嘉磷塞是由美國孟山都公司(Monsanto)合成,在1974年獲得商品登記,一直到2000年代專利過期之前,價格都居高不下。使用量方面,從1970年代到目前為止,都是一直增加的。

 

值得注意的是,因為嘉磷塞的作用機制,對作物的生長和產量有顯著影響,因此孟山都發展出抗嘉磷塞之基因改造玉米、大豆與棉花,在1996年正式商品化之後,這些作物在南北美洲及其他地方受到越來越廣泛的種植,也可說明嘉磷塞的使用量隨著這些作物的種植面積而顯著攀升。

 

除草劑的最大挑戰:超級雜草

 

其實在1950年代後期,就已經開始有雜草抗藥性的報導,而在1980年代後,抗藥性雜草快速增加。現在更有所謂的「超級雜草」,嚴重影響作物產量,例如抗嘉磷塞的「帕爾默莧菜」(Palmer amaranth),每天可生長2.5~5公分,為美國中西部農民的頭號公敵。

 

雜草為什麼會對除草劑產生抗性?從生物學的層面來看,是因為目標酵素的位置或形狀改變,讓除草劑無法鎖定這些酵素加以作用。

 

而從宏觀的角度來看,除草劑使用得越多的同時,抗性雜草也變多,兩者趨勢相互對應。這或許是經濟發展的同時難以避免的狀況:因為耕作面積越來越大,難以確保每個農民完全遵守栽培管理方式,也因此除草劑濫用的情況變多,更容易產生抗性雜草。

 

台灣的研究現況

 

台灣對於除草劑抗性雜草的問題,在2017成立了「台灣除草劑抗性雜草資料庫」,這是正瀚生技公司和中興大學農藝系的產學合作,主要目的是收集台灣田裡可見的抗性雜草資料,建立資料庫,進行研究分析,提出可能的防治方法。這也是一個通報系統,歡迎民眾通報,經確認是抗性雜草後,會發給獎金。

 

另一個與除草劑相關的面向,是考慮氣候變遷的因素。例如,原本好用的除草劑,如果在不良氣候條件下(如低溫、高溫、乾旱)施用,則作物對除草劑的防禦機制會減弱,導致藥害產生,如何讓作物對抗不良氣候條件,減少除草劑對作物的傷害也是一個很好的切入點。

 

對此,正瀚生技的商品「Radiate」剛好可解決這問題。Radiate屬於植物生長調節劑,目前已有研究證實,同時施用Radiate和嘉磷塞,作物會長得比單獨施用嘉磷塞時更好,這在基因改造的玉米和一般的花生都已有例證。另外也可看出Radiate可以降低嘉磷塞對大豆的傷害。美國亦有研究顯示,Radiate可減少除草劑和低溫的傷害。

 

最後,黃卓君從除草劑研究與應用的角度,總結未來在農業上的展望:在不良氣候下保護作物,降低除草劑對作物造成的傷害;合理化使用除草劑,減少超級雜草產生,創造永續農業;最終則期盼能解決新世代的農業問題,達到作物、環境、人類圓滿共生。【整理|科學人】

 

延伸閱讀

  1. 超級雜草,《科學人》2011年6月:http://sa.ylib.com/MagArticle.aspx?Unit=featurearticles&id=1782