解析甘蓝籽荚象鼻虫（Ceutorhyncus obstrictus）与油菜（Brassica napus）对气候响应的生物气候学意义

为探究气候对甘蓝籽荚象鼻虫（CSW）和油菜的影响，研究人员更新 CSW 模型、开发油菜模型并分析。结果显示模型能较好预测分布等，且二者受气候影响显著。该研究为害虫防治和作物种植提供依据。

　　在农业领域，甘蓝籽荚象鼻虫（Ceutorhyncus obstrictus，简称 CSW）是一种令农民头疼的害虫，它专门啃食十字花科植物的种子，尤其是油菜（Brassica napus）。油菜作为重要的经济作物，在全球广泛种植，加拿大的油菜种植规模庞大且出口量可观。然而，CSW 的肆虐严重威胁着油菜的产量和质量。以往的研究虽然对 CSW 和油菜有所关注，但存在诸多不足。早期的 CSW 生物气候模型参数不够精确，且缺乏对一些关键因素的考量，难以准确预测其分布和危害程度。同时，针对油菜的生物气候模型也不完善，无法很好地解释气候对油菜产量的影响。因此，开展深入研究，精准掌握气候与 CSW、油菜之间的关系迫在眉睫。
加拿大等相关研究机构的研究人员为解决这些问题，开展了关于 CSW 和油菜对气候响应的生物气候学研究。他们更新了之前的 CSW 生物气候模型，开发了新的油菜生物气候模型，并进行了一系列分析。研究成果意义重大，不仅有助于理解气候对 CSW 和油菜的影响机制，还能为农业生产中的害虫防治和作物种植规划提供科学依据，该研究成果发表在《Canadian Journal of Plant Science》上。
研究人员主要运用了以下关键技术方法：利用 CLIMEX 4.1 软件构建 CSW 和油菜的生物气候模型，该软件通过计算生态气候指数（EI）来评估物种在不同气候条件下的生存和繁殖适宜性；使用 CliMond 10 空间气候数据集提供气候数据支持；通过对比独立分布数据集、已发表数据和实地观测数据对模型进行验证；运用参数调整和增量情景分析等方法进行敏感性分析。

模型开发

1. CSW 模型开发：研究人员精心挑选分布数据，多次调整模型参数。比如，根据 CSW 的生物学特性，将限制低温（DV0）设定为 6°C，以合理累积冷应激；提高较低的最佳发育阈值参数（DV1）至 20°C，更准确地反映其繁殖所需温度；确定最佳高温参数（DV2）为 26°C，限制高温（DV3）为 30°C；调整土壤湿度参数，如将限制低土壤湿度（SM0）更新为 0.1，限制高土壤湿度参数（SM3）提高到 1.3；根据文献将滞育发育（DPD）参数从 120 天减少到 90 天，最终确定每代 1050 度日（PDD）与当前北美 CSW 分布最匹配。
2. 油菜模型开发：以符合加拿大油菜生产分布和潜在产量为目标，设置模型参数。通过测试不同的温度和湿度阈值，确定了最佳参数。例如，低限制和最佳温度、湿度阈值依据油菜的生殖需求设定，DV0 设为 5°C，DV1 为 14°C，DV2 为 25°C，DV3 为 30°C；PDD 设为 1000，同时设置合适的日照长度参数；土壤湿度参数通过比较产量和 EI 值进行插值确定；依据文献确定热应激阈值温度为 30°C。

模型验证

1. CSW 分布、丰度和物候：通过对比模型预测和实际分布，发现模型对 CSW 在欧洲的分布预测与实际情况相符，在北美和欧洲的分布受温度和降水影响的预测也与实际一致。模型预测的 CSW 丰度与加拿大草原地区的历史高密度区域吻合，且模型输出的物候与实地观测在各个发育阶段都有较好的一致性。
2. 油菜分布、产量 / 丰度和物候：油菜模型准确预测了其在美国和欧洲的分布，EI 值与油菜产量高的地区吻合。模型预测的产量空间模式与实际产量相似，且能准确预测斯堪的纳维亚地区油菜生产受度日积累不足的限制。在物候方面，模型对油菜生长季节的预测与实际情况基本相符，但播种日期的预测比实际早 1 周，这可能是由于人为因素和春季天气条件的影响。

敏感性分析

1. CSW 模型：对描述压力的参数，特别是湿应力阈值（SMWS）和干应力阈值（DMDS）最为敏感，同时对较低限制温度（DV0）和度日（PDD）要求也较为敏感。在温暖干燥的情景下，南部草原地区的 EI 值下降，而中部和北部草原地区上升；在凉爽湿润的情景下，中北部和南部地区的 EI 值降低。
2. 油菜模型：对水分指数和干应力指数最敏感，具体包括干应力阈值（SMDS）、较低湿度阈值（SM0）、较低最佳湿度（SM1）和热应激阈值温度（TTHS），对限制高温（DV3）、较低限制温度（DV0）和度日（PDD）参数也较为敏感。温暖干燥的情景下，油菜产量在大部分草原地区受到负面影响，南部草原地区影响最大；凉爽湿润的情景下，中部和北部地区 EI 值略有下降，而阿尔伯塔省和萨斯喀彻温省南部地区 EI 值上升。

CSW 对油菜的风险

研究人员根据模型 EI 值评估 CSW 对油菜产量的风险。在当前气候下，预计加拿大草原中部地区 CSW 对油菜产量的风险最大。在温暖干燥和凉爽湿润的情景下，风险区域缩小，分别局限于曼尼托巴省东南部和阿尔伯塔省东北部，以及阿尔伯塔省和萨斯喀彻温省南部。
研究表明，更新后的 CSW 模型和新开发的油菜模型能有效预测二者在不同气候条件下的分布、丰度和产量。这两个模型揭示了 CSW 和油菜对气候的敏感性，为理解作物 - 害虫动态关系提供了重要依据。在农业生产实践中，可帮助农民制定更有效的害虫防治策略，如合理安排种植区域、规划监测和防治措施等；在科学研究方面，为未来研究气候变化对农业的影响、生物防治以及物种间相互作用等提供了有力的工具，推动农业可持续发展。