1994年,美国的现代农业发生了bob体育合法吗巨大变化美国食品和药物管理局批准了首个转基因生物(GMO)在美国农场商业化种植。
更多的转基因作物接踵而至。1995年,美国环境保护署(美国环保局)批准了第一种转基因作物生产Bt毒素,这是一种由细菌产生的天然杀虫剂苏云金杆菌.一年后,抗高效除草剂草甘膦(通常以农达(Roundup)的商标出售)的转基因大豆出现在市场上。
这些转基因作物以及随后出现的转基因作物,为农民提供了新的工具来对付他们两个最古老的敌人:昆虫和杂草。好处很多。根据英国农业咨询和咨询公司PG Economics 2016年的一项研究,仅在美国,它们就将bob体育合法吗农药喷洒量减少了8%以上,并将农业设备的温室气体排放量减少了500多公斤。转基因作物的使用还使免耕农业成为现实,从而改善了土壤健康。
根据美国农业部(USDA)的数据,如今,美国种植的大约94%的大豆和89%的玉米具有抗除草剂性能bob体育合法吗经济研究处bob体育登录.这些统计数据还表明,Bt玉米和Bt棉花分别占其作物的81%和85%。许多现代品种现在同时含有抗Bt和抗除草剂的特性。
转基因技术并非没有争议。自从转基因作物引入以来,消费者、政策制定者和科学家都对其对环境的潜在负面影响表示担忧。批评者声称,转基因作物导致了抗除草剂超级杂草的出现,次级害虫的出现填补了Bt毒素所造成的空白,并减少了农田周围地区的生物多样性。
超级杂草的崛起
自从引入抗草甘膦作物以来,已确定全球约有38种杂草对草甘膦产生了耐药性。因此,这些所谓的超级杂草会继续侵扰农田,并从种植在那里的宝贵作物中吸取养分,导致农民使用其他更昂贵、可能更严厉的除草剂来控制它们。
关于转基因作物的广泛使用在超级杂草的发展中所起的作用的问题很快就出现了。
伯纳德·赞德斯特拉,密歇根州立大学教授BOB体育园艺系他的职业生涯一直在研究水果和蔬菜作物的杂草控制。
Zandstra说:“杂草的抗除草剂性来自于定期重复使用同一种除草剂,而不是转基因作物的存在。”“例如,草甘膦为我们提供了一个非常方便、清洁和安全的系统。在最初的10年或15年里,你只要喷一次就可以了。但过度使用会导致抗药性杂草的生长。”
Zandstra指出了一个在大部分研究中一致的发现,即杂草对除草剂的抗性远非与转基因作物的出现有关的新现象,而是长期以bob体育登录来被认为是农药过度使用的后果。草甘膦作物只是让人们更容易依赖一种除草剂来进行所有杂草管理。
密歇根州立大学园艺系名誉教授詹姆斯·汉考克(James Hancock)说,转基因性状被转移到野生非转基因植物上的案例很少。他补充说,虽然对一种除草剂的过度依赖刺激了对其抗性的发展,但基因改造并没有直接作用。
“抗除草剂的想法从转基因作物逃逸到野外是一个可以理解的担忧,”汉考克说密歇根州立大学Agbob体育登录BioResearch植物育种和转基因作物生物安全专家说。“就能够在野生环境的压力下生存而言,我们驯化的作物是弱者。它们在特定的人类维持的条件下茁壮成长。因此,如果它们与野生植物杂交,这些后代几乎总是比母体植物更弱,生存能力更差。”
在基于草甘膦的除草剂出现之前,农民依靠一套化学品来控制杂草。单独的除草剂对有限范围的植物有效,农民轮流使用它们来有效地管理杂草。轮作通过将杂草暴露在大范围的压力下,有助于控制抗性的出现。
据Zandstra说,当与适当的喷洒方法结合使用时,转基因作物对许多农民来说仍然是无价的。
“转基因作物,就像农场里的任何其他作物一样,都是一种工具,”他说。“如果在良好的农艺实践(如轮转喷洒除草剂)的情况下使用,它们将成为农民和消费者的重要工具,使农场更加高效和经济。例如,我建议在使用草甘膦的同时使用另一种非草甘膦除草剂,这样如果你的田地里确实有一些耐药的杂草,你可以确保你不会让它们茁壮生长。”
汉考克说,即使抗除草剂杂草使目前的一些杂草控制技术无效,农民和研究人员也会找到适应这些变化的方法。bob体育登录
汉考克说:“杂草抗性只是让我们回到了没有使用草甘膦等除草剂之前的状态。”“这并不会产生新问题,只是把以不同方式处理的旧问题带了回来。”
淘汰旧害虫,引进新害虫
当主要害虫屈服于Bt作物时,其他不受Bt毒素影响的次要害虫往往会利用竞争的缺乏。
一个著名的例子发生在中国,广泛使用Bt棉花使农民能够有效地控制破坏性的棉铃虫,同时减少农药的使用。它极大地提高了产量,降低了病虫害管理成本。然而,棉铃虫数量的减少却导致了棉铃虫数量的增加。棉铃虫在历史上是一种不受Bt毒素影响的小害虫。这再次导致了虫害防治成本的增加,因为农民要应对他们以前的做法无法遏制的新威胁。
汉考克说:“Bt毒素只对特定的物种有效,大量的害虫都不会受到它的影响。”“如果你杀死了一种主要害虫,但你使用的化学物质没有杀死其他害虫,那么这些次要害虫就会取代第一个害虫的位置,这是合乎逻辑的。但是,控制第一个主要害虫,然后开发其他解决方案来应对新问题,仍然符合农民的最大利益。”
虽然Bt作物的使用帮助农民控制了一些严重的害虫,但汉考克说,它从来没有打算成为农业中所有害虫问题的全面或永久解决方案。bob体育合法吗有效的昆虫控制可能总是需要一套综合的害虫管理实践,Bt作物发挥着重要但不是全面的作用。
生物多样性和景观简化
随着转基因作物越来越受欢迎,人们也开始担心这种作物可能会减少农业景观和周围野生生态系统的生物多样性。
汉考克说:“任何时候,只要你有一种成功的作物品种——无论是转基因还是非转基因——每个人都想种植,你就不可避免地减少了农田的生物多样性。”“在这方面,转基因作物与其他有效品种没有什么不同,但转基因作物往往具有使它们对农民特别成功的特性。然而,与此同时,已经有数百种转基因作物品种可供选择,因此农民并不局限于少数几个品种。”
美国农业部和环保署采用了广泛的四层测试流程,以确保Bt和其他抗虫害作物不会直接伤害非目标昆虫物种。
汉考克说:“我们的监管体系防止有害作物品种的释放。”“繁育者也不太可能愿意释放会对自然生态系统产生影响的东西。”
虽然转基因作物要经历长达数年的彻底审查过程,但仍然存在一些问题。密歇根州立大学agbob体育登录biresearch昆虫学家Doug Landis研究景观简化现象及其对帝王蝶的影响已有数年。
由于抗除草剂作物的有效性,像普通马利筋这样的植物几乎已经从大多数农田中消失了。虽然马利筋对作物有益,但它的消失也与帝王蝶等昆虫面临的新挑战有关。在过去20年里,帝王蝶的数量减少了约80%。许多因素都与下降有关,没有一个单一的,明确的原因出现。但兰迪斯认为,农业景观的简化可能发挥了作用。
“帝王蝶在墨西哥过冬,但它们在夏天在美国中北部和加拿大部分地区繁殖,”兰迪斯说昆虫学系.“它们依靠这一繁殖期来增加向南迁徙的数量,我们所拥有的最好的信息表明,黑脉金斑蝶数量下降的一个主要原因是中北部地区马利筋数量的减少。”
庄稼地里乳草的减少迫使帝王蝶在更危险的草原环境中寻找乳草,那里有很多捕食者。兰迪斯说,在草原上,60%的黑脉金斑蝶蛋可以在一天内丢失,而在农业环境中,这一比例仅为10%至20%。
他很快指出,在农业进入北美之前,帝王蝶已经生存了数千年。bob体育合法吗他补充说,重建自然系统可能会让它们再次生存和繁荣。
兰迪斯说:“生态学家谈到了任何物种的幼崽生存的无敌人空间的重要性。”“我们认为,数千年前,这样的空间存在于草原上,当时火灾和大型动物扰乱了景观,为新的马利筋生长创造了斑块。”
兰迪斯和他的研究团队正在探索在bob体育登录现代景观中重现这一场景的方法。正在研究的一种方法是在路边草地上选择性地修剪小块的马利筋,以鼓励帝王蝶喜欢的年轻马利筋嫩枝的生长。
重新引入多样化的杂草和害虫管理做法,而不是仅仅依赖于少数几种,将有利于整个生态系统。
兰迪斯说:“问题在于依赖一种或两种做法,比如在大片土地上喷洒草甘膦或麦草畏(另一种广泛使用的除草剂)。”“这是一种抵抗和景观简化的方法,对生态系统产生了连锁反应。重新引入多样性,无论是在实践中还是在我们构建景观的方式上,都能为生态系统带来弹性,而当我们只依赖一两样东西时,生态系统就会失去弹性。”
现代农业在杂草、害虫和生物多样性方面遇到的新困难并不直接源于转基因作物的使用,而是将作物的特性作为杂草和害虫管理问题的最终解决方案。bob体育合法吗将转基因作物作为管理计划的众多工具之一,将有助于限制超级杂草和次生害虫的蔓延,并保护景观生物多样性。
赞德斯特拉说:“转基因作物与良好的农艺做法一起使用时,是一种非常强大、安全的技术。”“它们是帮助我们养活我们的社会,帮助种植者谋生的工具,有助于我们在这个国家享受丰富、廉价的食物。”
本文发表在《未来》杂志上,该杂志由密歇根州立大学AgBioResearch每年出版两次。BOB体育bob体育登录欲查看过去的期货,请访问www.futuresmagazine.msu.edu.欲了解更多信息,请发邮件给编辑霍莉·惠茨斯通whetst11@msu.edu或打电话517-355-0123.