第六卷第一期 (提要)
雜草科學之展望
中華民國雜草學會繼往開來
白鳳豆及洋刀豆
生長素類型除草劑對植物生長的影響
雜草科學之展望
中華民國雜草學會理事長 周昌弘
改善作物生產系統、改進農產品質、保護自然資源、及提升經濟價值等四大項條維繫農業持續發展的四大工作方向,亦為再創二十一世紀農業新風貌的必要策略。現行的農耕體系,由於品種的不斷改良及栽培技術的精進,加上人造肥料與農藥的配合,使得農作產量與品質均大幅增長。雖然糧食的供給勉強符合人口增加的需求,讓人類避免飢荒的威脅,不可諱言地,卻也造成生態與環境的嚴重破壞。因此,為永續農業的經營與發展,實有必要建構在生態保育與環境保護的觀念上。換言之,即採用更為合乎生態原則的栽培管理方式。精準農耕(precision-farming),或稱精準農業(precision agriculture)乃因運衍生,而成為時代的潮流、未來全球農業的發展趨勢,同時也是我國重要農業政策之一。
精準農業唯一種兼具環境面、生態面及經濟面等特質的永續農耕體系。以特定地區精準經營管理方式,配合農田地力分布而有層次、有計畫的合理善用資源及栽培措施,以獲得最適的農作物生產與農產品質。精準農耕內涵異於傳統者,在於以差異性處理調節土壤肥效、噴藥(除草劑、殺蟲劑殺菌劑等)作業、與灌溉水量等，而非如傳統平頭式的一致性處理,使得農業資源(能源、資材、人力等)妥善利用,避免不必要的浪費及污染。實施精準農耕的結果,將正面的改進農作物生產系統的效率和環境污染,在環境保護、生態維護、經濟效益上得到最佳平衡。在此一原則下,雜草管理至為重要。「雜草管理」是一項新的理念,係指雜草族群足以造成農作物經濟損失時所採行的必要防除措施與策略。據此,在雜草危害尚未達到農作物經濟價值淨損失前,將必須及時採行因應對策,包括生物性與非生物性(理化)方法,以及人為耕作或處理等。如此，在不衝擊環境的前題下,適當的管制雜草族群數量以維持適度(可以接受的)農作生產。臺灣現行農耕作業概以雜草防除為主,在農藥使用控制上不盡人意,確實值得雜草科學研究學者專家予以高度重視,重新思考與探討適宜臺灣地區的雜草管理方法成為重要課題。但在管理過程中,仍不可一昧趕盡殺絕,而須保持雜草的生存權利。
近年來,「生物多樣性」觀念已成為未來生命科學最重要的課題之一。生存在地球上的每一生命都有其存在的意義,也都扮演不同的角色,雜草亦然。雜草的種類繁多,為生物多樣性的顯著代表,亦為植物基因庫的寶藏。雜草之被視為「雜草」,你因為它‘生’錯地點、‘出’錯時間,而非它一無是處。當我們發覺出它的功能(用)時,「雜草」將轉變成「作物J'如牧草、藥草或其他糧食作物。雜草若被廣泛地經營栽培即成為「作物」。因此,在臺灣地區「農作物少量多樣化」的研發要求下,積極從事雜草研究以挖掘雜草的特異功能,將是雜草未來的研發願景,值得農政機關做前瞻性規劃與研究。因為雜草的領域實在太廣了,從雜草的分類、遺傳、解剖、生理及生態的基礎研究,雜草的生長與利用,乃至雜草的防除與管理,均是高深的學問,是一輩子研究不完的。但是,在學有專長的會員們熱心參與和貢獻之下,相信雜草科學的發展潛力是無限的,雜草科學的應用價值是無窮的,本學會的未來將充滿一片光明。
這次學會理事會的改組,本人非常榮幸的獲得會員與理事先生推舉,擔任中華民國雜草學會第十屆理事長,內心十分惶恐。因為本人在教學間,在時間上很不夠分配,實在很難勝任比重責大任。幸好,有一位認真、負責、能力又好的楊純明博士來擔任祕書長以襄助本人,推動會務,則本人就比較心安了。謹此希望全體會員齊心合力推廣雜草科學之研究與應用,並冀望先進前輩不吝指教,共同為臺灣地區的雜草科學與事業前途打拼。最後,藉此機會向大家問候,敬祝新春愉快、萬事如意。謝謝。
中華民國雜草學會繼往開來
中華民國雜草學會第九屆理事長王一雄
第九屆理監事會在八十六年度年會中,受全體會員之期許,辦理本學會成立二十週年慶祝大會,立即規劃籌辦此次慶祝活動。繁重的籌備工作則由本學會祕書長翁慷慎主任負責,並由蔣理事慕淡、蔣理事永正、王理事順成、楊理事純明、徐理事玲明、李理事貽華、袁理事秋英、周監事文德及會友李宏萍、徐慈鴻、陳富永、林高永分頭負責策劃各個單元並獲產界會友熱心贊助,終於圓滿順利完成。我謹代表學會表示最誠摯的謝忱。慶祝活動除了邀請專家作專題演講外,尚展出壁報論文四十篇,分為草類特性與利用、草類生態與生長及雜草防除與管理三部分。另展示約20幅在微風中飄曳、阿娜多姿、生動美麗的雜草相片;展示雜草植物盆栽,包括水草、陸生草、藥草及有毒草計有50種(並印製圖片及說明)。此外編印二十週年慶專刊,內容包括學會二十年的回顧、專題演講全文、壁報論文摘要及雜草圖片說明等。以有限的經費來慶祝,內容豐富紮實,雖不能說是盛大,但卻是雜草學會成立二十週年來首次對外公開展示,相當成功而且獲得好評。
本學會經二十年之努力,研究內容已非侷限於頑劣雜草，由於本會人才濟濟，尚有許多空間值得發展，為積極草類學術研究及發揮社教功,經第九屆第一次理監事聯席會議討論,並通過以學術研究為基礎組成草類生態委員會、藥劑應用委員會、植生管理委員會及國際合作委員會,四個委員會分別由周昌弘理事、蔣慕攻理事、吳宏國理事及林金和監事擔任召集人,草類生態委員會及植生管理委員會已由召集人周理事及吳理事提案建議委員名單,經第九屆第二次理事會議核備,部分工作亦在展開中。第十屆理事會應可視情況推展此一工作,使雜草學會更發揚光大。
第十屆理事長由中央研究院周昌弘院士接手,相信雜草學會在周院士的帶領下,會有更輝煌的成就。
少量多樣化作物一轉型的雜草 白鳳豆及洋刀豆
臺灣省農業試驗所農藝系邱文貞 楊純明
一前言
白鳳豆(Canavalia gladiata(Jacq.)DC)(1)為豆科(Legumen)植物,又稱刀豆、關刀豆、挾劍豆等,英名為Jack bean。原產西印度及熱帶美洲(原產地、種類各有異說),目前菲律賓及其他舊世界有自生或人工栽培(2)。臺灣地區原由美國引進作為綠肥作物,過去於平地、山園栽培普遍,今日已漸稀少,僅剩零星栽種。白鳳豆始載於本草綱目,列入穀物(6)。
洋刀豆(C. ensiformis)為白鳳豆之變種,原產國、日本普遍栽培。相傳我國早於明朝即有栽培,臺灣則在早期地方誌即見記載。白鳳豆與洋刀豆在外觀上極相似,其區別點乃白鳳豆為纏繞性藤本,種臍長約為種子的3/4,而洋刀豆為直立性草本,種臍長約為種子的1/2,又稱為立刀豆(2、3)。
二、植物學上之特徵:
白鳳豆有纏繞性藤本及矮生種直立性草本。藤本者高約的150cm,矮生者高約30-15cm。嫩芽及葉微被毛,老生後始無毛,單莖或分枝。葉互生,柄長8-15cm，3出複葉,小葉卵狀或卵狀椅圓形、廣橢圓形,基部圓形或心臟形,先端尖,全緣,長7-15cm'寬6-lO cm,托葉細,早落性。花序肢生,分歧1-2軸,比葉柄長,上都下重。花著生於花軸的上半部,約10-20朵l簇,每開1-3朵,無梗,花冠蝶形,白色或淡紫色。等丹淡綠色,鐘狀唇形,旗辦大形廣卵狀,微凹頭。雄蕊2體,花絲10枚,雄蕊與雌蕊同長。子房具白色毫毛,胚珠10-12枚。莢果先端彎曲呈尖啄狀,長10-3Ocm,寬3-5cm,被短絨毛,邊緣有隆脊,熟時莢殼乾燥而質硬,內含種子10-15粒,種子粉紅色或紅色,扁平而光滑,長椅圓形,擠線長度約全長的3/4,質硬。花期6-7月份,果期8-10月份(2、4)。
三、栽培與管理:
白鳳豆之繁殖方式以種子繁殖為主(單穴多種子),種植期為清明節前後,以鬆軟乾燥的砂壤土為宜。播種後半個月發芽(視天候狀況),即行鬆土,每月除草一次,符苗高7-8cm間拔弱苗,每穴留壯苗l株。施肥以磷、卻為主,氮肥少施(其根瘤固氮菌)。五月下旬莖長至30-45cm時,用小竹搭椏插假,用繩縛緊,引蔓纏繞竹上,每隔三日引蔓一次,使它延至棚頂。開花前每隔10天澆水一次,開花後不宜多淺,否則花實易落。秋季果實成熟,摘下豆莢,剝取種子,晒乾即成(6)。
四、成分及藥理:
白鳳豆含尿素,血凝集素,刀豆胺酸(Canavanine)。嫩豆令刀豆徽素I和II(canvanine gibberellin I,II),尚含澱粉、蛋白質,脂肪等。葉亦令刀豆胺酸。洋刀豆(C ensiformis)含洋刀豆血球凝集素(concanavalin A&B)等多種球蛋白。另含尿素、醣類、精胺基玻珀酸類、精胺、刀豆酸(canaline)、刀豆胺酸、α﹒安基﹒δ.經基戊酸、1.高絲、胺酸等酵索、alkaloid 、及glycoside等。洋刀豆血球凝集素為血球凝集素(PHA)的一種,具抗腫瘤作用,能引起人類淋巴細胞的變形,如淋巴細胞受刺激而轉變為淋巴母細胞(lymphoblast),但不產生相應的細胞毒性,尚可抑制其他YAC(由Moloney病毒引起的腹水型淋巴瘤細胞)引起的細胞毒性。又洋刀豆血球凝集素及麥芽、大豆中的糖蛋白(PHA)對YAC細胞皆可凝集之,但只有洋刀豆血球凝集素對YAC細胞有顯著的毒性。因此,洋刀豆血球凝集素對腫瘤細胞的特殊作用而受到重視(2)。
五、效用及用途(文獻刊載):
依據《本草綱目》記載:“溫中下氣,利腸胃,止呃逆,益腎補元。"又說:“刀豆,本草失載,惟近時小書載其暖而補元陽也。又有人病後呃逆不止,聲聞鄰家,或令取刀豆子燒存性,白湯調服二錢,即止;此亦取其下氣歸元,而逆自止也(5)。"根有消炎,行血,通經,止腎氣,攻心痛之效。治頭風,風濕腰脊痛,病氣,久病,經閉,跌打損傷,楊梅瘡。種子有溫中下氣,益腎補元之效。治虛寒呃逆,嘔吐,腹脹,吐瀉,胸中痞滿,腎虛腰痛,痠喘。殼有和中下氣,散瘀和血之效。治反胃,呃逆,喉痺,九病,腰痛,血氣痛(2)。白鳳豆食用部位為幼嫩之萊果或成熟之種實。同時亦為救荒植物,調理法為幼嫩之美果用鹽潰一晝夜而後食,具有微青臭,無毒,常供為福神菜材料。成熟之種實煮後用醬油鹽潰備食用,或將種實煮熟磨碎後和糖作羹之餡用(4)。
六、結語:
雖然目前白鳳豆在台灣已栽培不多,加上國內文獻資料之缺乏,經由前人之參考文獻中可知白鳳豆其實是一種保健食品。雖然,其成分及藥理有文獻記載,但在臨床上之研究報告並無較完整的結果,因此,對於其藥效僅能作參考之用,切忌盲目食用。
七、參考文獻
1.甘偉松。1967。臺灣藥用植物誌(卷上)。國立中國醫藥研究所,p.258.259。
2.邱年永、張光雄。1983。原色臺灣藥用植物圖鑑(I)。臺北南天書局發行,p.86.87。
3.許喬木、邱年永。1970。原色野生食用植物園生監。臺北南天書局,p.109.110。
4.許鴻源。1980。中藥材之研究。新醫藥出版社,p.596,597。
5.戴新民發行。1974。現代本草中國藥材學(下)。啟業書局,p.998.999。
6.戴新民發行。1980。中草藥學。啟業書局,p373。
生長素類型除草劑對植物生長的影響
國立中興大學農藝學系 羅惠齡 王慶裕
一. 前言
生長素類型除草劑(Auxin-type herbicides )是最早被研究開發的除草劑,其對某些植物具有選擇性,在農業上用來防治闊葉雜草已經有五十年之久(Engild,1996)。由於生長素類型除草劑具有低劑量、高度選擇性、生產成本低及對禾本科植物危害低的特性,因此第二次世界大戰期間發展出2,4.D(2,4dichlorophenoxy acetic acid )等一系列生長素類型除草劑,而且也開始進入使用有機除草劑的時代。生長素類型除草劑在分類上共分為五群,包括(1)ppenoxyalkanoic acids (如2,4.D,MCPA(4-chloro-2-methylphenoxy acetic acid), MCPB(4-4-chloro-2-methylphenoxy butanoic acid)),(2)benzoic acids (如dicamba,chlorambe), (3)pyridine衍生物(如picloram,clopyralid, triclopyr),(4)aromatic carboxymethyl衍生物和 (5) quinoline carboxylic acids (c.f. Cobb,1992)。生長素類型除草劑其有類似auxin的植物生長素作用,一旦進入植物體,會造成植物組織內生長素分佈失去平衡,干擾植物的正常生長。一般而言,在長期大量施用生長素類型除草劑之情況下,植物會產生抗性。本文將針對生長素類型除草劑在植物體內所引起的生理變化及植物對除草劑的選擇性作一說明。
二、生長素類型除草劑對植物生長之影響
生長素類型除草劑具有生長素特性,但與植物荷爾蒙auxin不同,例如IAA其在植物體內靜、自行合成的,僅需要少量即可調節植物生理反應;而生長素類型除草劑如2,4.D屬於外加的生長調節劑,在植物體內較內生auxin更具持久性而不易滿失,且進入植物體內的量較內生auxin高出許多。生長素類型除草劑對植物的影響,在植物生長方面包括導致異常生長,促進植物細胞分裂與分化, 使植物快速增殖'植物各部位器官扭曲、腫大畸形,以及減少株高、產量,延遲成熟期,增加種子中蛋白質,減少種子發芽和重量等(Martin et al 1990)。在生化方面,包括影響酵類、氯基酸的儲存、利用及蛋白質酵素的合成等。在毒害作用上包括促使細胞質變大、分裂,植株的壞痘'細胞脹、j夜胞脹的分離、壞死、乾燥、衰老等現象(Nishitani and Masuda,1981)。
一般而言,生長素類型除草劑普遍用於農田、森林、水域以及公園綠地之闊葉雜草防除,在施用除草劑後5~30小時,就會使雜草發生生理、生化上的改變,因此在很短的時間就可以達到防除雜草的效果(Barnwell and Cobb,1994)。但是有許多研究者指出,不當使用生長素類型除草劑也可能會對作物造成傷害。Martin et al (1990)利用十種生長素類型除草劑處理春小麥(Triticm aestivum L.),並比較春小麥三個生長時期對生長素類型除草劑的反應,結果發現許多生長素類型除草劑中,僅有單獨或混合使用dicamba時會降低春小麥的株
高和產量。生長素類型除草劑dicamba與2,4.D和MCPA的組合會降低春小麥株高,尤其在第29天
生長期,處理植株較對照株高減少約50~7Omm。在第44天生長期處理之組合中有添加dicamba除草劑者均會降低春小麥產量,減產的原因乃是每穗子粒數減少。由試驗可得知春小麥對生長素類型除草劑敏是鼠的時期是在第29及44天二個時期處理,明顯抑制株高及產量。因此在小麥田中使用生長素類型除草劑防治闊葉雜草時,必須注意避開春小麥之敏威時期。
三、生長素類型除草劑引起之生理變化
(一)離層酸(ABA)的累積
通常在高濃度之生長素類型除草劑處理下,常發生抑制植物生長現象,其是否經由ABA(abscisic acid )作用,亦有研究者加以分析。Grossmann et al.(1996)利用外加IAA及quinmerac二種生長素類型除草劑處理九種植物。將IAA和quinmerac加入栽培之水耕液中處裡二天後,結果顯示以IAA(100μmol/L)、quimerac (1μmol/L)處理的成性植物Solanum nigrum(SN)體內ABA的含量均較抗性植物Triticum aestivum(TA)為高。因此推測生長素類型除草劑抑制是良性植株的生長可能與誘導ABA的生合成有關。此種ABA受到生長素類型除草劑誘導之現象普遍存在於此類除草劑之威性植物中。
(二)乙烯的生成
在高濃度生長素類型除草劑施用下,通常會誘導植株體內乙;峙的生成,且乙坤的生成與植物之除草劑抗性有關。Peniuk et al.(1993)利用〔14C〕2,4.D處理野生芥菜(Sinapis arvensis L)第二葉齡之抗性及戚,性生物型植株,經過12、24及48小時處理後,比較兩種生物型植株各部位對〔14C〕2,4-D吸收、轉運及代謝等生理變化。由試驗可得知,二種生物型對除草劑吸收均非常快速,且吸收量與代謝率都非常相似。進一步利用2,4.D處理抗性及威性生物型植株,經過76小時後,抗性及成性生物型植株均會受到2,4.D的影響而誘導植株體內乙:峙的生成,但威性生物型乙:時生成量顯著大於抗性生物型近6倍。推測居民性可能與乙:時大量生成有關。
(三)抑制K+吸收與輸送
Francois et al.(1983)以大麥幼苗為材料,利用不同濃度之2,4.D溶液及5mM KCl溶液處理24小時後,探討大麥幼苗完整根部及切離根部對K+的吸收,結果顯示在低濃度2,4.D(10-7M以下)的2,4-D 高濃度(10-lO –10-6M)峙,離子的吸收與運轉同時受到抑制。此外,2,4-D在l0-l0至10-6M 濃度下,K+ 分布在根部及地上都比值固定為0.75,之後隨著2,4-D 濃度增加,根部及地上部K+比值快速上升至3.8, K+在根部有累積的情形發生。
四、植物對生長素類型除草劑之選擇性
生長素類型除草劑能防除闊葉性雜草,且較不會危害禾本科作物,其有高度選擇性。植物對生長素類型除草劑其有選擇性的因素包括有抗性植物體能忍受較高劑量的藥劑,除草劑作用的目標位置不同,植物的型態,藥劑對植物的穿透力、吸收、運轉、及代謝等作用能力(c.f. Cobb,1992)。一般而言,植物對生長素類型除草劑之選擇性主要決定於除草劑是否到達目標位置,藥劑的數量多寡及抗性植株中作用點對除草劑的敏感程度。
研究報告指出有些雙子葉植物對生長素類型除草劑產生抗性,其可能的原因為除草劑在雙子黨植物中輸送速率較單子葉植物快速,使得部分雙子葉植物對除草劑具有抗性(Bloomberg and Wax,1978)。
Bamwell and Cobb(1989)利用繁縷對於生長素類型除草劑具抗性之生物型及威性生物型植株,以不同濃度的生長素類型除草劑mecoprop處理,經過22小時處理,比較植株外表性狀的表現,結呆可得知隨著除草劑濃度的增加,二型植物的生長均受到抑制,但威性生物型植株生長勢較差且葉片減少,其能忍受之劑量較低。成性生物型在除草劑濃度很低時,植株鮮重就受到抑制,隨著除草劑濃度的增加,植株鮮重呈直線的下降,而抗性生物型則在較高濃度處理下,植株的鮮重才明顯地減少。研究者指出,抗性生物型繁縷對生長素類型除草劑其有選擇性,其原因你抗性生物型因為對除草劑吸收能力較弱,且代謝解毒能力快速，除草劑不會在植物體中造成累積作用，傷害植株程度較小,因而對生長素類型除草劑產生抗性。
五、結語
由於生長素類型除草劑具高度選擇性,生產成本低,較不會為害禾本科植物,因此已經普通用來防治作物田中的闊葉雜草。生長素類型除草劑抑制植物生長過程中可能造成ABA的累積,抑制K+的輸送及促進乙:峙的生成。由於長期大量施用生長素類型除草劑會使植物產生抗性,造成作物生產過程中,雜草防除上人力及物力的浪費。因此,了解植物物種問抗性作用及對除草劑選擇性之表現能力,可供在利用生長素類型除草劑時之參考,並能配合此類除草劑之特性在田間防除雜草上提供較好之管理方法。