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气候变暖对中国农作物病虫害的影响(2)

时间:2016-01-13 11:10 文章来源:http://www.lunwenbuluo.com 作者:霍治国,李茂松,王丽 点击次数:

  生长季变暖可使一些对高温敏感的病虫害呈减弱趋势。对生长发育和繁殖危害要求相对较低温度的一些病虫种类,高温不利于一些害虫的种群增长、病菌的繁殖侵染;随着气温逐渐升高,气候环境将逐渐向阶段性适宜、总体不适宜一些病虫害发生的状态演变。

  如在25℃时,南美斑潜蝇种群的内禀增长率最大,种群加倍时间最短,但温度达到27.5℃时,其内禀增长率、净增殖率等均急剧下降。自然条件下,温、湿度对小麦蚜虫发生和消长起主导作用,温度在13—25℃,相对湿度40%—80%范围内,有利于麦蚜大发生;分布于中国37.N以南地区的小麦红蜘蛛(麦园蜘蛛),生育要求的适宜温度为8—15℃,气温超过20℃以上就会大量死亡;小麦条锈病菌侵入的最适温度为9—12℃,在夏季最热时期旬平均气温23℃以上的地区不能越夏,只能在高寒麦区的晚熟春麦或自生麦苗上越夏,秋季再随气流返回温带或亚热带平原地区,侵染冬麦。一般“中温、低湿”的气候条件常是麦蚜大发生的年份。与气候的持续变暖相适应,甘肃陇南地区麦蚜的发生并不呈单调增加趋势,而是在1992—2000年间麦蚜发生较重,此前和此后的麦蚜发生相对较轻;小麦红蜘蛛的成灾面积从20世纪90年代的6.7万hm2左右缩减到目前的4万hm2左右。旬最高气温对甘肃天水、平凉和成县小麦条锈病发生的总体影响为负效应,平均影响系数分别为-0.13、-0.08和-0.01/℃,陇南山区小麦条锈病流行程度与10—3月平均气温呈正相关、与4—8月平均气温呈负相关,表明时段平均气温低于条锈菌正常生育温度时,气温偏高有利于小麦条锈病发展,反之,则不利于小麦条锈病发展。小麦白粉病适宜发生的温度为15—20℃,低于10℃或高于25℃时对小麦白粉病的发生有明显的抑制,当温度高于26℃时,随着温度的升高,终止小麦白粉病病程的时间缩短。江苏东海县常年5月中下旬日最高气温超过20℃,小麦白粉病菌的生长发育受到抑制,病情在5月中旬就开始进入稳定期;而1998年5月份平均温度为17—18℃,日最高温度小于20℃,比常年同期平均温度偏低,时段温度还处于白粉病生长发育的最适温度范围,有利于白粉病持续发展,导致当年小麦白粉病严重发生,病叶率达99.03%,病情严重度最高达7级。在澳大利亚新南威尔士州南部,气温从13℃升高到16℃,小麦条锈病的发展速率增加;当温度进一步增加,小麦条锈病的发展速率则降低。1961年以来,高于常温的冬季和低于常温的春季使得美国西北太平洋地区小麦条锈病的暴发频率和严重程度都有所增加。20世纪90年代以来,小麦蚜虫、小麦条锈病由低海拔地区向高海拔地区迁移扩展危害加重,正是病虫害为了适应气候变暖所产生的一种自适应调节行为。

  3、气候变暖对农作物病虫害未来发生趋势的影响

  3.1气候变暖对虫害发生趋势的影响

  综合多种气候变化的数值模拟结果,选择假定一定的年平均温度升温情景,依据不同农作物害虫对越冬温度条件和发育起点温度要求,通过分析1月0℃等温线、冬季≥0℃日数、害虫完成1个世代所需有效积温的空间变化,预估农作物害虫越冬界限、发生繁殖代数的空间变化,评估对害虫迁飞区域变化的可能影响。主要结果如下:

  (1)气候变暖可导致农作物害虫的越冬界限北移1—3个纬度,繁殖代数增加1—2个世代。在年平均温度升高1.5℃的情景下,粘虫越冬北界可达33.—34.N地区,大致可向北推移1个纬度,在33.N以南地区可多繁殖1个世代,在33.—34.N地区接近多繁殖1个世代;稻飞虱安全越冬北界将由22.N推向23.—24.N地区,常年越冬北界将由23.5.N推向26.—27.N地区,安全越冬、常年越冬北界大致可分别向北推移1—2、2.5—3.5个纬度,在30.N以南地区可多繁殖1—2个世代。稻纵卷叶螟越冬北界将由29.N推向32.N地区,大致可向北推移3个纬度,在32.N以南地区可多繁殖1—2个世代。在年平均温度升高2.69℃的情景下,粘虫越冬北界将由33.N地区向北移到36.N一带,约北移3个纬度。

  在CO2倍增时,河北省棉花生长季≥10℃的积温将增加328—709℃·d、持续日数将延长17—28d,棉红铃虫发生界限将由河北省南部北移至冀中部保定、定州一带,棉铃虫可多繁殖1代。气候变暖将使浙北地区水稻二化螟的繁殖代数比常年增加0.5—1代。在基于全球气候渐变模型(TransientB)生成的2030、2050年江苏省气候渐变情景下,气候变暖可使江苏省稻纵卷叶螟、稻飞虱发生世代增加1—2代。气候变暖将使温带地区的各种害虫的繁殖世代数增加;气温增加1℃,仅小型节肢动物的繁殖世代数增加;气温增加2℃,除仓储害虫外的大部分节肢动物的繁殖世代数增加;气温增加3℃,仓储害虫的繁殖世代数将会增加1个代次。

  气候变暖可以延伸谷类种植的北界,预计到2050年芬兰南部地区可以种植玉米,同时,马铃薯线虫因每年额外的代次增加可能会成为一个严重的问题。日本年均温升高1℃,足以使蝽类害虫繁殖世代数增加1个代次。

  (2)气候变暖可使农作物害虫春季北迁时间提前、秋季南迁时间推迟,迁飞范围扩大。气候变暖后,南北纬向温差减小,从而减弱了经向环流和四季温差,夏季风较现在将更为强盛。因此,害虫春季迁出的时间将会提前,秋季因冷空气出现延迟,田间食料丰盛,害虫向南回迁的时间将推迟,使农田多次受害的机率增加。在年平均温度升高1.5℃的情景下,稻飞虱较多虫源迁入中国南部稻区的时间可能提早至3月中、下旬,春季由南向北可扩展迁入至30—31.N地区;稻纵卷叶螟第一次北迁可能提早至4月上旬末或4月中旬初,并波及到南岭北部地区;粘虫较多羽化成虫向北迁飞的时间可能提早至2月下旬,春季由南向北可扩展迁入至33—37.N地区。在年平均温度升高2.69℃的情景下,粘虫春季迁飞始盛期可能提早到2月中下旬至3月,春季向北迁入的地区将由当前的33.—36.N扩展至36.—39.N地区,秋季向南回迁的时间可能推迟到9—10月上旬左右。

  (3)气候变暖可使主要农作物虫害发生趋势加重。

  随着全球CO2浓度增加、北纬地区平均温度在很多地方大约增加1.0—1.4℃,许多害虫和病原物在繁殖、重组以及选择具有关键致病基因、健康性和攻击性的变种等方面显示出巨大的能力。温度增加会扩大受低温限制的一些害虫的分布范围,更长的生长季使得害虫可完成更多数量的繁殖周期。气候变暖将导致中国水稻稻飞虱、稻纵卷叶螟、小麦蚜虫、吸浆虫、红蜘蛛、玉米螟、棉花蚜虫、红蜘蛛、棉铃虫等发生趋势加重,将有全国大发生或区域大发生的可能。

  3.2气候变暖对病害发生趋势的影响

  气候变暖有利于农作物病害的越冬、繁殖和侵染,发生流行地理范围扩大,并使原危害不严重的温凉气候区危害加重。气候变暖导致暖冬、暖湿气候条件出现的几率增加,有利于水稻纹枯病、白叶枯病、稻瘟病、小麦条锈病、白粉病、赤霉病、纹枯病等病害的发生、发展和流行,危害的地理范围扩大、程度加重。由于升温幅度冬季大于夏季,将有利于小麦锈病、白粉病的越冬、越夏,完成周年侵染循环,并有南下发展的趋势。玉米南方锈病已北移至黄淮海地区,有可能继续向北扩展。

  但气候变暖可使一些对高温敏感的病害减轻,如在CO2倍增时,河北省棉花枯萎病、黄萎病发生危害将减轻。

  4、问题与展望

  生长季变暖可使大部病虫害的发育历期缩短、危害期延长,害虫种群增长力增加、繁殖世代可比常年增加1个代次,发生界限北移、海拔界限高度增加,危害地理范围扩大,危害程度呈明显加重趋势。但也使一些对高温敏感的病虫害呈减弱趋势,致使小麦条锈病、蚜虫等病虫由低海拔地区向高海拔地区迁移危害。未来气候变暖将使中国大部农作物病虫害发生呈扩大、加重趋势。可使农作物害虫的越冬界限北移1—3.5个纬度,繁殖代数增加1—2个世代;害虫春季北迁时间提前、秋季南迁时间推迟,迁飞范围扩大;虫害发生趋势加重。有利于农作物病害的越冬、繁殖和侵染,发生流行的地理范围扩大,并使原危害不严重的温凉气候区危害加重。

  目前有关气候变化对中国农作物病虫害影响研究的进展十分缓慢,在已有影响事实检测方面,几乎没有针对性、系统性的研究成果报道,相关的研究多是基于病虫害历史灾情资料与气象资料的统计分析,进行气候变化对一些病虫害影响的定性评价或定量估计。在未来发生趋势预估方面,少数专家于20世纪90年代前期,通过选择假定一定的年平均温度升温情景,依据不同农作物害虫对越冬温度条件和发育起点温度要求,预估了气候变暖对几种农作物害虫越冬界限、繁殖代数、迁飞区域的影响;但有关病害影响的预估研究报道甚少。近10多年来,相关的研究基本处于停滞状态。从总体上看,基于不同气候变化情景下的主要农作物病虫害的发生消长、地理分布、发生时间、危害程度变化等研究,或处于空白,或存在着很大的技术不确定性和地域不确定性。已有研究成果,有些已不能完全解释现有的检测事实,如在年平均温度升高1.5℃的情景下,稻飞虱越冬北界最大可北移约3.5个纬度;CO2倍增时,河北省棉铃虫可多繁殖1代。而目前在年平均温度升高0.8℃的情况下,稻飞虱越冬北界已最大北移了约4个纬度;河北省棉铃虫已于1992年开始即多繁殖1代。

  气候变暖后,中国的耕作制度、熟制、品种、农业措施等也将随之发生变化,将对农田有害生物生态系的功能、结构和进化产生重要影响。为此气候变暖对农作物病虫害的影响研究,应在考虑未来农业布局、结构、品种等变化的基础上,重点开展以下方面的研究:基于近100a的观测资料和不同情景下的气候变化预测结果,研究诊断气候变暖对农作物病虫害的影响事实,揭示触发病虫害灾变的气象环境成因,研究气候变暖对病虫害发生与灾变的影响预估、风险评估及适应对策。


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