Predicting effects of climate change on Swiss needle cast disease severity in Pacific Northwest forests

Abstract

Swiss needle cast of Douglas-fir (Pseudotsuga menziesii) is caused by the ascomycete Phaeocryptopus gaeumannii. Symptoms are foliage chlorosis and premature needle abscission due to occlusion of stomata by the ascocarps of the pathogen, resulting in impaired needle gas exchange. Growth losses of 20%-50% due to Swiss needle cast have been reported for approximately 150 000 ha of Douglas-fir plantations in western Oregon since 1996. In the western Coast Range of Oregon and in New Zealand, winter temperature is strongly correlated with pathogen abundance. Models for predicting disease severity based on winter temperature account for 77% and 78% of the variation in 1- and 2-year-old needles, respectively, for western Oregon sites and approximately 80% for New Zealand. A trend of temperatures increasing by 0.2–0.4 °C during the winter months and spring precipitation increasing by 0.7–1.5 cm/decade since 1970 suggests that regional climate trends are influencing the current distribution and severity of Swiss needle cast disease. Continuing winter temperature increases predicted for the Pacific Northwest of approximately 0.4 °C/decade through 2050 suggest that the severity and distribution of Swiss needle cast is likely to increase in the coming decades as a result of climate change, with significant consequences for Pacific Northwest forests.

Résumé

La rouille suisse des aiguilles du Douglas taxifolié (Pseudotsuga menziesii) est causée par l'ascomycète Phraeocryptopus gaeumannii. Ses symptômes sont la chlorose foliaire et l'abscission prématurée des aiguilles causée par l'occlusion des stomates de ces dernières par les ascocarpes de l'agent pathogène, ce qui entrave les échanges gazeux. Depuis 1996, on estime que, sur environ 150 000 ha de plantations de Douglas taxifolié dans l'ouest de l'Oregon, la rouille suisse est responsable de retards de croissance variant de 20 % à 50 %. Dans la partie occidentale de la chaîne littorale de l'Oregon et en Nouvelle-Zélande, la température hivernale est fortement corrélée à la présence massive de l'agent pathogène. Les modèles utilizés pour prévoir la gravité de la maladie, basés sur la température hivernale, expliquent 77 % et 78 % de la variation chez les aiguilles de un et de deux ans, respectivement, dans l'ouest de l'Oregon, et environ 80 % en Nouvelle-Zélande. Une tendance qu'ont les températures à s'élever de 0,2 °C à 0,4 °C durant les mois d'hiver et les précipitations printanières à augmenter de 0,7 cm à 1,5 cm par décennie depuis 1970 suggère que les tendances climatiques régionales influencent la distribution actuelle et la gravité de la rouille suisse des aiguilles. Une augmentation constante d'environ 0,4 °C de la température hivernale par décennie dans le nord-ouest du Pacifique jusqu'en 2050 suggère que la gravité et la distribution de la rouille suisse des aiguilles sont appelées à croître en raison du changement climatique, ce qui aura de fâcheuses conséquences pour les forêts de cette région.

Key words:

• Douglas-fir
• Mycosphaerella
• Phaeocryptopus
• Pseudotsuga

Mots-clés:

• Douglas taxifolié
• Mycosphaerella
• Phraeocryptopus
• Pseudotsuga