农作物害虫对全球变化的响应及其机制
发布时间 :
2025-04-22
近日，河北大学生命科学学院马春森教授团队受邀在环境、地学和综合类顶刊
Nature Reviews Earth & Environment（5年影响因子54.6，Environmental Science 1/358; Geosciences, multidisciplinary 1/254）上发表了题为Crop pest responses to global changes in climate and land management的论文。是我国在全球热点领域发表的重要进展，也是迄今为止植物保护领域在该期刊发表的第一篇论文。
1、气候变暖及相关极端高温事件正推动热带和温带害虫风险向高纬度和高海拔地区转移。变暖和热浪延长了害虫危害期，延迟了暖温带地区害虫的滞育发生，但可破坏冷温带地区的滞育并削弱害虫的耐寒性。
2、迁飞性害虫因其高抗逆性和迁飞行为能追踪适宜的寄主植物和气候，成为适应全球变化的赢者。土壤环境为土壤害虫提供了极端气候、有毒化学物质和天敌侵害的避难所，害虫可通过在土壤中的垂直移动，在全球繁衍生息。
3、灌溉和施肥等农业操作为害虫提供了最佳寄主植物条件，缓解了气候胁迫，但通过降低生物多样性削弱了自然控制。毁林和耕地扩张通过改变局地气候，创造有利于害虫的条件及破坏天敌来促进害虫增殖。
4、主要作物害虫包括小麦和豆类的蚜虫、水稻的飞虱和螟虫，以及玉米的玉米螟、夜蛾科幼虫和蝗虫。变暖促进春季小麦害虫种群增长，使水稻害虫危害从亚热带向温带地区转移，并有利于玉米和大豆害虫繁殖。
5、虫害引起作物减产和农药使用量增加。但未来害虫也可能因极端气候、转基因作物和气候智能型防控的应用而减少。通过增加景观和生物多样性、发展保护性生物防治策略可实现可持续害虫治理。增加天敌生物多样性有助于自然控制害虫种群并减少对农药的依赖。
6、未来研究应重点关注极端高温与降水变化如何影响害虫的夏滞育及种群丰度，探明天气系统与种植制度变化对害虫迁飞过程及迁入地种群增长的影响，量化土壤害虫缩短世代周期的关键气候阈值，解析气候-土地利用变化协同改变害虫格局。利用人工智能，开发害虫物种智能识别、智能监测、无人机遥感、害虫预测预警系统、跨时空昆虫学-生态学-环境数据平台。
综合分析表明，气候变暖总体上将加剧虫害损害，表现为扩大地理分布范围，提前物候期和增加每年繁殖代数；气候变暖对中高纬度地区害虫的促进比热带地区害虫更为显著。中度干旱会增加害虫取食以摄取水分，从而加重植物损失。降水增加通过缓解热胁迫有利于害虫繁殖。毁林和耕地开垦会加剧变暖，减少生物多样性，导致作物受害加重。施肥和灌溉提高寄主植物质量和丰度，缓解极端环境，从而有利于害虫增殖，Bt植物能显著控制害虫。全球贸易加剧了害虫入侵。
图1. 全球变化驱动因素对作物害虫及农业生产力的影响
