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灾害植物病理学应对灾害对农业威胁的解决方案

开心的月饼 2024-08-08 09:20:13 美食推荐

自然和人为灾害中经常被忽视的一个因素是它们可能影响植物健康,进而影响国内和国际范围内的粮食安全。大多数灾害通过供应链中断和基础设施受损等因素对植物健康产生间接影响,但灾害也可能产生直接影响,例如洪水、飓风和人类迁徙导致病原体或媒介扩散。

灾害植物病理学应对灾害对农业威胁的解决方案

这些事件很少是孤立发生的,而是经常同时发生。我们在近代历史上看到了灾难并发的例子,例如新冠疫情初期的市场混乱;2020 年以来肆虐的野火、飓风和龙卷风;乌克兰-俄罗斯战争扰乱了全球小麦供应;等等。

自然灾害对植物健康的影响可以从一些事件中看出,例如,2004 年飓风伊万过后不久,大豆锈病病原菌(Phakopsora pachyrhizi)首次在美国路易斯安那州被发现。飓风伊万从哥伦比亚附近的加勒比海下游向北移动,据信将孢子带入了美国。

在强风天气下,昆虫害虫也能远距离传播。豆类金黄色花叶病毒很可能是由 1992 年的飓风安德鲁 (Hurricane Andrew) 传入佛罗里达州的,当时飓风携带来自加勒比海岛屿的带毒粉虱。豆类金黄色花叶病毒导致次年豆类产量下降或崩溃,并在佛罗里达州扎根。野火也对植物病原体的传播构成重大风险。

火灾会破坏森林生态系统,留下空隙,这些空隙会成为入侵害虫和病原体的栖息地。例如,加利福尼亚州的野火摧毁了沿海山脉,而为恢复这些地区而种植的新植物在不知情的情况下被疫霉菌感染,这是一种被隔离的病原体,可导致根部和树冠腐烂。这导致了更多的复杂情况,因为森林管理者现在需要控制外来疾病和未来的野火。

人为灾难,如武装冲突,也可能为植物病原体的传播创造有利条件,对农作物生产、粮食安全和受影响地区的总体不稳定造成灾难性后果。动乱可能迫使农民依赖患病风险更高的劣质种子,导致产量低下。

乌克兰目前的战争是所有国家都容易受到武装冲突影响的一个例子,这不仅导致农作物损失和疾病传播,还扰乱了全球商品交换。入侵乌克兰扰乱了全球小麦供应,并导致全球化肥价格上涨 50%,因为俄罗斯是重要的供应国,占全球化肥产量的 13%。在 21 世纪,贫困、政治动荡和监管不力显著影响了主要植物病害流行的发展。

随着这些灾害发生的频率和严重程度的增加,由美国、贝宁、厄瓜多尔、肯尼亚、荷兰、秘鲁、坦桑尼亚和泰国的研究人员和人道主义专家组成的跨学科团队,在佛罗里达大学盖恩斯维尔分校加勒特实验室的 Berea Etherton 的带领下,在《植物病理学》杂志上发表了《灾害植物病理学:针对自然和人为灾害对全球植物健康威胁的智能解决方案》。

文章中强调的框架为植物健康和粮食安全面临的当前威胁和解决方案提供了多学科视角,涵盖了气候变化等环境因素带来的风险,同时也包括政治不稳定和战争等因素。国际团队采用了“同一个健康”框架,该框架解决了人类、动物、植物和环境健康之间的相互联系。

灾害植物病理学提供了一个框架,重点关注灾害对植物健康、植物病原体和农业系统的影响,以便制定量身定制的解决方案和做出明智的决策。该框架促进了跨学科合作,使其成为植物病理学家、人道主义团体、经济学家、计算机科学家、气象学家和可持续发展战略家等群体的共同利益所在。

美国国家环境信息中心 (NCEI) 报告称,经通货膨胀调整后,美国十亿美元灾害的数量自 1980 年代以来一直在增加。(数据来自 Smith, AB 2023。2022 年美国十亿美元天气和气候灾害的历史背景。NCEI。Climate.gov)。图片来源:美国植物病理学会

灾害植物病理学通过“智能农业”提供解决方案。利用人工智能 (AI) 的强大功能可以提供预警信息系统、风险评估、作物监测、供应链优化、决策支持、实时监控和恢复策略。农民和农业当局有可能使用这些工具做出明智的决策并促进恢复工作,从而最大限度地减少灾害对农业系统的影响。

这些模型通过整合卫星图像、气象数据、病害发生率报告、预警系统等相关信息,可以识别病原体运动的规律,预测其运动轨迹,农民和农业部门可以利用这些模型在高感染风险地区采取预防措施,有效控制病害蔓延,加快恢复。

自然灾害和人为灾害、植物病害和全球粮食安全之间的相互作用是至关重要的问题,需要从事灾害植物病理学工作的科学家具备专业知识和知识。灾害植物病理学建议在灾害发生前和发生后采取行动来改善粮食安全,包括:

加强区域和全球合作,

为快速实施新技术而进行的能力建设,

有效的清洁种子系统,可以迅速采取行动,替代灾害中损失的种子,

具有弹性的生物安全基础设施和风险评估,可快速实施,以及

能够快速适应意外情况的决策支持系统。

通过预测分析、预警系统和实时农作物监测,人道主义援助和政府干预有助于确保种植者的农产品质量和安全。灾害植物病理学专家希望这一框架能够促进国际范围内的合作。

主要作者埃瑟顿说:“我们的全球研究人员和人道主义专家团队综合了有关灾难影响以及规划和响应策略的现有知识。我们开发了灾难植物病理学这一新视角,以便其他致力于保护植物健康和粮食安全的人士可以在此基础上继续发展。”

这些复杂的关系需要全球合作,面对气候变化和地缘政治复杂性,需要采取集体主动的应对措施来保护植物健康。


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