Изменение климата усложнит болезни растений в будущем

Изменения в составе атмосферы Земли, вызванные деятельностью человека, вероятно, изменят картину болезней растений в будущем. Исследователи прогнозируют, что к 2050 году уровень углекислого газа (CO₂) достигнет значений, вдвое превышающих доиндустриальную эпоху. Это осложнит задачу сельского хозяйства по производству достаточного количества пищи для быстро растущего населения.

Исследователи из Университета Иллинойса изучают влияние повышенной концентрации CO₂, повышенного содержания озона (O₃) и более высоких атмосферных температур на болезни растений, которые могут угрожать урожаям в меняющихся условиях.

Дэрин Истберн, доцент кафедры растениеводства, оценил влияние повышенного CO₂ и O₃ на три экономически важных болезни сои в естественных полевых условиях на объекте SoyFACE (свободное обогащение воздуха для сои) в Урбане.

Болезни — ложная мучнистая роса, бурая пятнистость (Septoria) и синдром внезапной смерти — наблюдались с 2005 по 2007 год с помощью визуальных обследований и анализа цифровых изображений. Хотя изменения в составе атмосферы изменяли проявление болезней, реакции трех патологических систем значительно различались.

Повышенный уровень CO₂ с большей вероятностью оказывает прямое влияние на болезни растений через изменения в растениях-хозяевах, а не в патогенах.

• Растения в среде с высоким CO₂ растут быстрее и крупнее, образуя более плотный полог.
• Эти плотные пологи благоприятствуют развитию некоторых болезней, так как низкий уровень освещенности и сниженная циркуляция воздуха приводят к более высокой относительной влажности, что способствует росту и спороношению многих патогенов.
• В то же время растения в условиях высокого CO₂ чаще закрывают устьица (поры в листьях). Поскольку патогены часто проникают в растение через устьица, это может помочь предотвратить заражение.

В условиях повышенного O₃ рост растений подавляется, они становятся короче с менее плотным пологом. Это может замедлить рост и размножение некоторых патогенов. Однако озон также повреждает ткани растений, что может облегчить заражение.

«Повышенные уровни углекислого газа и озона могут сделать растение более восприимчивым к одним болезням, но менее восприимчивым к другим. Именно это мы и наблюдали в наших экспериментах по изменению климата», — сказал Истберн.

Объект SoyFACE стал первым, где растения подвергались воздействию повышенного O₃ в полностью открытых полевых условиях. Это позволило оценить влияние естественной изменчивости метеорологических факторов (засуха, температура) вместе с измененным составом атмосферы на естественно возникающие болезни сои в течение нескольких сезонов.

Истберн считает, что повышение температур и изменение режима осадков также повлияют на развитие эпидемий болезней растений.

• Изменение температуры всего на несколько градусов может позволить болезням устанавливаться раньше в сезоне, приводя к более тяжелым эпидемиям.
• Ареалы некоторых болезней расширяются, так как повышение температур позволяет патогенам перезимовывать в регионах, которые ранее были для них слишком холодными.

Например, более теплые зимы могут позволить кудзу расширить свой ареал на север. Поскольку кудзу является альтернативным хозяином для возбудителя ржавчины сои, одним из последствий повышения температур может стать более раннее появление этой болезни в Иллинойсе в течение вегетационного периода сои.

«Информация, полученная в исследованиях изменения климата, поможет нам подготовиться к грядущим изменениям, показывая, какие болезни с наибольшей вероятностью станут более проблематичными. Сейчас самое время фитопатологам, селекционерам, агрономам и садоводам адаптировать стратегии управления болезнями к меняющейся среде».

Исследование Истберна «Elevated atmospheric carbon dioxide and ozone alter soybean diseases at SoyFACE» недавно было опубликовано в журнале Global Change Biology.