灌溉缓解全球变化下中国小麦病虫害致损的关键作用研究

《Journal of Pest Science》：Irrigation mitigates wheat yield loss by pests and diseases under global change across China

本研究针对全球变化背景下小麦病虫害威胁粮食安全的重大挑战，基于中国2000-2018年600余条统计记录，系统解析了气候变化、农业活动与经济因素对八种主要病虫害的差异化影响。研究发现有效灌溉可显著抑制小麦螨虫、地下害虫和锈病发生，而施肥虽降低蚜虫、吸浆虫和赤霉病却加剧螨虫和锈病。温度上升与病虫害总体增加加剧产量损失，灌溉则通过抑制病虫害成为关键缓解措施，为气候变化下的粮食安全保障提供了重要策略依据。

　　

当全球人口增长与饮食结构升级使粮食需求持续攀升，气候变化与耕地资源限制却如同双刃剑高悬于粮食安全之上。小麦作为重要口粮作物，正面临病虫害加剧的严重威胁——全球小麦产量预计随温度每升高1°C将下降4.1%-6.4%，而中国需用全球7%的耕地养活22%人口的压力更凸显这一危机的紧迫性。然而，病虫害分布不均的驱动机制始终成谜，主要产区的观测数据匮乏如同迷雾笼罩着科学决策路径。

近期《Journal of Pest Science》发表的研究拨开了这层迷雾。张青青团队基于中国农业技术推广服务中心2000-2018年间的珍贵档案——覆盖29省份的600余条病虫害统计记录，首次在全国尺度上系统解析了气候、景观、农业活动与经济因素的复杂网络如何塑造病虫害时空格局。研究发现，中国小麦病虫害致损率在省级尺度差异显著（1.2%-23.7%），江苏与山东等黄淮流域省份损失最重。时间维度上，病虫害导致的损失量呈现动态波动：害虫致损量从2000-2004年的690万吨升至2010-2014年的930万吨，2015-2018年回落至710万吨；而病害致损量同期从570万吨猛增至1010万吨，暗示病害威胁正持续升级。

研究团队采用多维度分析方法：首先通过相关性分析筛选出平均温度、降水、风速等气候因子，作物简化度等景观因子，化肥施用量、有效灌溉面积等农业活动因子，以及GDP、工业排放、老龄化等经济社会因子共10类驱动因素；进而利用结构方程模型（SEM）分别解析八种主要病虫害（蚜虫、螨虫、吸浆虫、地下害虫、锈病、赤霉病、白粉病、纹枯病）的响应路径。所有分析基于R语言（v.4.1.2）的lavaan等包完成，模型拟合度指标（如χ²/df、p值）均通过严格检验。

病虫害对驱动因素的差异化响应

研究揭示出不同病虫害对环境因子的"个性签名"。温度上升使喜热的螨虫扩张领地，却让地下害虫退避三舍；降水增加普遍抑制虫害，却为赤霉病菌提供温床。农业管理措施更显现矛盾效应：施肥虽压制蚜虫和吸浆虫，却意外助长螨虫和锈病；灌溉则成为"全能卫士"，对螨虫、地下害虫和锈病均显抑制作用。经济因子中，GDP增长刺激吸浆虫发生，工业排放（含CO₂、SO₂等）助推蚜虫与锈病，老龄化则与赤霉病、白粉病呈正相关。作物简化度通过减少生态屏障使白粉病传播更肆，却因改变品种布局抑制锈病流行。

小麦产量损失的关键通路

最终模型显示，温度升高直接加剧产量损失，而灌溉则通过压制病虫害发生间接守护收成。值得注意的是，农药防治面积与病虫害发生面积呈正相关，暗示过度依赖化学防治可能引发害虫抗性升级和天敌崩溃的恶性循环。经济因子与景观简化虽促进病虫害发生，却未对产量损失产生直接效应，说明其影响主要通过病虫害中介变量实现。

这项研究首次描绘出中国小麦病虫害驱动的全景图谱，指出灌溉是调和气候变化与粮食安全矛盾的关键杠杆。作者强调，未来农业策略需从单一害虫防控转向多因子协同管理，尤其应重视水资源优化在提升作物抗逆性的核心作用。这些发现不仅为全球粮食热点区域的风险管理提供模板，更警示人类：在气候变化与农业集约化的双重压力下，唯有理解生态系统的复杂对话，才能筑稳未来粮仓的基石。