气候变化对植物有害生物的影响

对有害生物物种的影响

气候变化对有害生物物种的影响是复杂的，包括直接影响、间接影响及其可能的相互作用。在某一地点，温度和其他气候和大气条件的变化可能会对虫害、病原体和杂草产生直接或间接的影响。对有害生物可能产生的直接和间接影响包括：改变其地理分布（例如范围扩大或缩小），或增加有害生物引入的风险；改变季节物候，如春季活动时间或有害生物生命周期事件与其寄主植物和天敌的同步性；改变种群动态的各个方面，如越冬和存活、种群增长率或多相物种的代际数（Juroszek和von Tiedemann，2013a；Richerzhagen等，2011）。

一般来说，虫害、病原体和杂草的所有重要生命周期阶段（存活、繁殖和传播）都或多或少受到温度、相对湿度、光照质量或数量、风或者是这些因素中任何组合的直接影响。大多数有害生物物种的生理过程对温度特别敏感（Juroszek等，2020）。例如，植物病毒及其虫媒可能特别喜欢高温，只要没有达到其温度上限阈值（Trebicki，2020）。热带气候条件下的玉米三年田间试验中，Reynaud等（2009）的研究表明，玉米线条病（由玉米线条病毒引起）的发生率及其（例如玉米叶蝉（Cicadulina mbila）的数量均与温度密切相关。二者在温度超过24℃时迅速增加，但30℃以上的温度可能对叶蝉及相关病毒的传播不利（Juroszek和von Tiedemann，2013c）。因此，可以预计，全球变暖将促进许多虫媒及携带病毒的传播，至少在一定的温度范围内如此。

间接影响是通过寄主植物或是由气候变化驱动的作物管理适应措施来实现的（Juroszek等，2020）。平均气温升高可能会导致寄主植物生命周期各阶段在当季提前出现，特别是温带气候条件下的早春（Racca等，2015）。这可能会影响那些在特定生命周期阶段侵染寄主的病原体，例如小麦病原体中在开花期侵染小麦的镰刀菌（Fusarium）物种（Madgwick等，2011；Miedaner和Juroszek，2021a）。由气候变化驱动的作物管理适应措施包括引入灌溉、停止深耕土壤、改变播种日期和每年种植一种以上作物。例如，东南部非洲的玉米灌溉使玉米得以在全年种植，但也导致了虫媒数量的增加，最终造成了灌溉作物以及雨养作物中玉米线条病毒压力的增加（Shaw和Osborne，2011）。

影响有害生物的各因素之间的相互作用可能十分复杂。例如，现实世界田野条件下获得的开放式空气二氧化碳浓度增高（FACE）设施中的结果显示，在变化的环境条件下，温度、水和二氧化碳（CO2）能产生复杂的相互作用（Williams等，2007）；其他实验表明，水分胁迫可以改变杂草和作物对二氧化碳浓度升高的反应，从而改变其竞争关系（Valerio等，2011）。在水分充足的情形下，相比杂草（Amaranthus retroflexus）的C4，番茄作物（Lycopersicon esculentum）的C3生长更多得益于二氧化碳浓度的升高；而在水分胁迫的情形下，A. retroflexus比番茄更能从升高的二氧化碳浓度中受益。此类受控条件下或是田野条件下的实验（Valerio等，2011；Williams等，2007），表明了植物对二氧化碳浓度升高的反应不能仅仅根据光合作用途径（C3或C4）的类型来预测，因为其中存在复杂的相互作用，包括水分获取（见上文）与温度等的作用。上述观点与近期发表的一项元分析（Vilà等，2021）一致，该分析是专门为了解杂草和气候变化对作物的综合影响而进行的。