玉米和大豆被改造成能抵抗除草剂草甘膦的干枯雾气，这已经过去了25年。转基因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，被定为根除目标的杂草悄悄地煽动了一场叛乱。
由美国农业部农业研究服务处(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研究回顾了转基因作物商业化后草甘膦的功效。研究人员从美国和加拿大的赠地大学的年度除草剂评估试验中收集数据，表明草甘膦对他们所研究的所有七种主要杂草的控制都显著而迅速地下降。
“我们的分析代表了杂草群落如何适应简化杂草管理策略的最大累积措施之一，该策略在北美范围内采用了前所未有的规模，”美国农业部农业研究所博士后研究员、该论文的第一作者克里斯·兰道说。
尽管草甘膦在早期提供了优越的杂草控制，但数据集中的大多数杂草仅在两到三年内就显示出适应该化学品的迹象。在十年内，杂草对草甘膦的反应降低了31.6%，随着时间的推移，进一步呈线性下降。
“大自然做了我们试图帮助人们避免的事情:它适应了，”合著者亚伦·哈格说，他是伊利诺伊大学农业、消费者和环境科学学院(ACES)作物科学和伊利诺伊推广系的教授和教师推广专家。
除了失去控制外，草甘膦的功效随着时间的推移变得更加多变。
“当首次采用耐草甘膦作物时，每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那么稳定，”美国农业部农业研究所的生态学家、作物科学副教授、共同作者马蒂·威廉姆斯说。“例如，在20世纪90年代中期，草甘膦在大多数地块上几乎100%地控制了特定物种。但随着时间的推移，可接受的杂草控制变得越来越少，经常恶化到50%，30%，甚至更糟。”
这些模式来自每年在赠地大学进行的除草剂评价试验，通常与它们各自的推广服务一起进行。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。大多数赠地大学每年在全州范围内进行多次除草剂评估试验，其中一些自20世纪70年代以来一直在进行。
几年前，Landau, Hager和Williams从ui除草剂评估试验中挖掘了历史数据，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。当他们决定研究这个国家使用最广泛的除草剂的历史时，研究小组知道，获取伊利诺伊州以外的数据将会更有力。朗道与北美的24个机构合作，编制了一个庞大的数据库，其中包含1996年至2021年的近800万次观测结果。
在目前的研究中，朗道将数据筛选到每年对草甘膦进行单独或与发芽前除草剂联合测试的田地。他还将目标杂草缩小到7种主要杂草:一年生和巨型豚草、马草、羊蹄草、苋菜、天鹅绒叶和水麻。最后，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的模式和随时间的变化之后，Landau对在草甘膦出现之前施用除草剂的地块重新进行了分析。结果截然不同。
兰道说:“随着时间的推移，添加一种对目标杂草有效的发芽前除草剂显著改善了对草甘膦的控制，减少了草甘膦的变异性。”“我们看到，任何杂草物种每十年失去控制的比例最高为4.4%，相比之下，仅草甘膦就失去了31.6%。”
哈格并不感到惊讶。15年来，他和几位美国大学的同事一直告诫人们不要依赖任何一种化学物质。他在2008年提出的建议旨在避免草甘膦耐药性，其中包括全速使用出苗期前除草剂的指导。这一建议与当时的惯例相去甚远，在很大程度上被忽视了。
“在看到ALS和ppo抑制剂(其他类型的除草剂)失去控制后，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，我们就能很好地了解事情的结局，”哈格说。“不幸的是，我们是对的。”
草甘膦的数据集只能显示模式，而不能解释。虽然除草剂耐药性可能是罪魁祸首——近几十年来，这个问题已经成为农业杂草的一个主要问题——但这并不是草甘膦放松控制的唯一原因。
Landau指出，他在分析中追踪的两个物种——绒叶和羊蹄——在世界上任何地方都还没有确诊的草甘膦抗性病例。然而，它们都遵循着数据集中抗草甘膦物种的相同趋势。他说，在过去的25年里，除草剂的压力——或者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现，这两者都可以帮助杂草在草甘膦中生存下来。
不管机制如何，规律是明确的:控制杂草的灵丹妙药并不存在。研究人员敦促化学成分多样化，包括土壤和叶面施用的产品;作物轮作模式;还有机械控制。
如果将来有另一种灵丹妙药上市呢?哈格说，草甘膦的故事应该作为一个警世故事。
“让我们想象一下，一家公司说他们有下一个银弹。它将在瞬间获得巨大的市场份额。但它需要有一个管理计划，以便随着时间的推移更好地保持这种化学反应。”“为什么我们会认为大自然的行为会有所不同?”它不会。”
