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五、有害生物發生分析與調適策略

有害生物發生分析與調適策略
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發表者謝廷芳 研究員兼組長
蘇俊峯 助理研究員
  1. 分項計畫背景說明

      氣候變遷對於農業生產環境影響甚鉅,全球暖化,日、夜溫明顯上升,極端氣候增加颱風、豪雨、低溫、冰雹與乾旱的機會,導致水資源利 用異常,淹水、缺水隨之而來,伴隨而來可能又是未知病害的發生,因 此在農業栽培管理體系應要有適當的調適作為。許多科學儀器可以記錄、監測、預測氣候變遷的改變,進而模擬許多氣候變遷下的情境。然而進入農業栽培環境的研究,卻無法順利模擬各種氣候變遷下的情境對農 業栽培環境的影響。

      大多數植物病害受到環境的影響,因此氣候變遷將對病原菌、寄主及其之間的相互作用造成影響。實際上,氣候變遷預估是漸進式的變化,將導致農業栽培環境也逐漸的改變,影響所及病原微生物的存在,可能會在這變化過程中扮演關鍵的角色。由於氣候的變遷,常見為溫度和濕度等非生物因素的變化,不僅影響病原微生物的存在、繁殖和感染與病勢發展 (plant disease development),而且還會影響寄主植物對病原微生物的感病性(modify host susceptibility)。因此,氣候變遷的非生 物因子改變將對植物病害的發生造成影響,包括 (1) 對於特定的作物,預估植物流行病的發生將趨於嚴重變化,當然有些病害可能變得不那麼重要。(2) 區域內植物的品種,將造成作物病害相的改變。(3) 大多數病原微生物會傳播至氣候更適合的地方存活與繁衍,而其繁殖速度會比植物品種改變的速度更快(Elad and Pertot, 2014)。要成功預測氣候變遷對作物病害的影響是有其困難度,除了要瞭解氣候變遷如何改變作物生長、植物健康與抗病能力,以及土壤微生物群落組成的變化之外 (Templer, 2012),氣候變遷也將會影響植物病原菌的生 長週期 (life cyclic)。植物病害的發生因病原微生物在一個作物生長 期能重複感染植物的次數,可區分為單循環病害 (monocyclic disease) 與複循環病害 (polycyclic disease),而氣候變遷對於複循環病害的影響將遠大於單循環病害。氣候變遷將影響的不只是作物本身,也將影響植物病原微生物,在程度及其性質,無論是正面的還是負面的影響,目前仍然知之甚少。目前已有研究致力於預測氣候變遷對作物病害的影響,例如Evans等人(2008) 利用UKCIP02系統 (一套基於氣候的模式系統),以英國2020年和2050年的氣候變化,研究預測單循環病害油菜莖潰瘍病 (phoma stem canker, Leptosphaeria maculans) 將趨於嚴重發生。Richerzhagen et al. (2011) 則利用 CERCBET1 forecasting model 依據氣候變遷與區域的分佈,預測甜菜葉斑病 (Cercospora leaf spot of sugar beet) 在德國 Lower Saxony 地區會有嚴重發生的風險,而預測化學藥劑的使用將更為頻繁。

      為進一步探討因應氣候變遷之有害生物發生分析與調適策略,並在有限的經費之下進行有效的利用。本分項計畫依大宗作物、重要病害的緩解策略原則,研擬單一計畫「氣候變遷下大宗作物(番茄)關鍵病蟲草害對其衝擊與緩解策略」;依重要病蟲害的預測模式原則,研擬單一計畫「氣候變遷下重要病蟲害 (荔枝細蛾、荔枝椿象、秋行軍蟲與稻熱病) 發生分布預測與其調適策略」;依當前主要的危害情境原則,研擬單一計畫「建立由強降雨所引發作物病害(青蔥、百香果、酪梨疫病,以及玉米細菌性莖腐病)的管理技術」。

  1. 110年期中執行情形說明 
    1. 氣候變遷下大宗作物(番茄)關鍵病蟲草害對其衝擊與緩解策略:分別以25 ℃、35℃與40 ℃生長箱中進行粉蝨傳毒試驗。25 ℃與35℃溫度條件下粉蝨可存活, 40 ℃溫度條件下粉蝨族群急速下降,40 ℃溫度條件未進行粉蝨傳毒試驗。目前正進行35℃溫度條件粉蝨傳毒試驗。25℃溫度條件下,粉蝨於感染茄黃化捲葉泰國病毒的番茄植株上餵養1星期以上,取2隻、5隻與10隻粉蝨進行傳毒測試,2隻粉蝨傳毒效率為20% (5棵餵飼番茄有1棵發病),5隻與10隻粉蝨的傳毒效率為40% (5棵餵飼番茄有2棵發病)。
3種溫度條件下粉蝨族群變化
圖3種溫度條件下粉蝨族群變化
    1. 氣候變遷下重要病蟲害 (荔枝細蛾、荔枝椿象、秋行軍蟲與稻熱病) 發生分布預測與其調適策略:本年度上半年運用 Maxent 程式選用之氣候因子:年均溫、年溫差、最濕季均溫及最暖季降水量,完成了秋行軍蟲(Spodoptera frugiperda)在入侵前後的地理分布差異(圖1),依目前趨勢顯然氣象條件對秋行軍蟲是正相關,鄰近國家中國、日本、東南亞及南亞等國均屬正相關(圖 2),另外依目前30年平均氣象資料,最冷月最低溫、最濕季均溫、最暖季均溫、 最濕月降水量,荔枝細蛾(Conopomorpha sinensis)的分布 (圖3) 則是在中南部以下,符合荔枝栽培產地現況,當溫度上升1.5℃之情境時,這個荔枝細蛾在台灣地理分布 (圖4)差異不大。依照地理分布之差異,秋行軍蟲及荔枝細蛾的分布顯然與目標作物分布極為重疊,未來其調適策略依照荔枝細蛾與秋行軍蟲的發生情形及主要作物生長的季節,採取早期預警及資材防護的策略,減少可能的災損。
    1. 建立由強降雨所引發作物病害(青蔥、百香果、酪梨疫病,以及玉米細菌性莖腐病)的管理技術:盆栽青蔥試驗結果顯示,防治資材施用最佳時間如下:農藥氟比拔克在接種前14天至接種後1天(B14-A1);亞磷酸新配方(B21-B14);液化澱粉芽孢桿菌CL3(B1-A1),防治率依序分別大約為95%、65%、30%。田間防治試驗正進行中 (圖5)。
人工接種盆栽青蔥測試不同防治資材施用時機
圖5. 人工接種盆栽青蔥測試不同防治資材施用時機
  1. 後續規劃
      本計畫維持總目標不變:(1) 研究重要農糧作物病蟲草害隨著氣候變遷在發生、繁衍、流行、遷移、分佈之特性及演進,開發有效綜合防治與管理方法。(2) 聚焦於三大核心情境 1. 氣溫上升1.5℃,2. 農業可用水資源短少10%,3. 減少災變天候損失。(3) 本計畫兼顧調適 (adaptation) 與緩解 (mitigation) 二大策略,提出從政策、產業和農民端的務實作為。單一計畫則進行滾動式的調整。據此,在探討因應氣候變遷之有害生物發生分析與調適策略,並在有限的經費之下進行有效的利用。本計畫依大宗作物、重要病害的緩解策略原則,研擬兩個單一計畫「氣候變遷下大宗作物(瓜類)關鍵病蟲害對其衝擊與緩解策略」與「氣候變遷下大宗作物(瓜類)關鍵雜草調查與管理調適策略」;依重要病蟲害的預測模式原則,研擬兩個單一計畫「氣候變遷下重要病蟲害(柑橘葉螨、鳳梨嫡粉介殼蟲、亞洲柑橘木蝨與稻熱病)發生分布預測與其調適策略」與「氣候變遷下調適作物病蟲害發生的策略支援分析」;依當前主要的危害情境原則,研擬兩個單一計畫「建立由強降雨所引發作物病害(青蔥疫病、百香果疫病、玉米莖腐病)的管理技術」與「建立高溫環境落花生土壤病原菌探討與調適」。