東北與華北地區(qū)遷飛昆蟲的垂直昆蟲雷達(dá)監(jiān)測(cè)與蟲源分析.pdf

1、研究目的與意義： 遷飛性害蟲的頻繁暴發(fā)是影響我國農(nóng)牧業(yè)穩(wěn)產(chǎn)、豐產(chǎn)的的主要因素之一，防治遷飛性害蟲的暴發(fā)而使用的大量殺蟲劑可導(dǎo)致環(huán)境污染、糧食生產(chǎn)安全等生態(tài)和社會(huì)問題。因此，開展遷飛性昆蟲的早期預(yù)警工作尤為重要。 本研究利用垂直監(jiān)測(cè)昆蟲雷達(dá)系統(tǒng)長(zhǎng)期自動(dòng)監(jiān)測(cè)，并輔以系留氣球空中網(wǎng)捕，高空探照燈、地面誘蟲燈等設(shè)備同時(shí)采集蟲情信息，綜合地面風(fēng)溫場(chǎng)、低空氣流和大區(qū)環(huán)流、異地蟲情信息、作物分布和遷飛高峰期的軌跡分析，對(duì)我國東北與華北

2、地區(qū)粘蟲、草地螟、旋幽夜蛾等主要遷飛性害蟲的遷飛規(guī)律和遷飛路線進(jìn)行研究，為上述遷飛性昆蟲的早期預(yù)警和防治提供技術(shù)支持。 研究方法： 1)本研究利用由中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院植物保護(hù)研究所與成都錦江電子系統(tǒng)有限公司合作研發(fā)的垂直監(jiān)測(cè)昆蟲雷達(dá)系統(tǒng)，對(duì)東北與華北地區(qū)主要遷飛性昆蟲進(jìn)行研究。該系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)雷達(dá)運(yùn)行、信號(hào)采集、存儲(chǔ)和處理的全自動(dòng)控制。2005年6～9月安置在吉林省鎮(zhèn)賚縣(45°51’N，123°12’E)，對(duì)我國東北地區(qū)粘蟲

3、的季節(jié)性遷飛進(jìn)行雷達(dá)觀測(cè)，并對(duì)吉林省白城地區(qū)6月上旬田間旋幽夜蛾暴發(fā)的蟲源問題進(jìn)行了探討。2006～2007年，垂直監(jiān)測(cè)昆蟲雷達(dá)系統(tǒng)安置在內(nèi)蒙古集寧市(41°02’N，113°06’E)，主要開展草地螟季節(jié)性遷飛的雷達(dá)觀測(cè)與蟲源分析。 2)數(shù)據(jù)采集。通過垂直監(jiān)測(cè)昆蟲雷達(dá)系統(tǒng)的長(zhǎng)期自動(dòng)觀測(cè)，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、自動(dòng)記錄雷達(dá)上空昆蟲的季節(jié)性變化動(dòng)態(tài)，得到遷飛性昆蟲的遷飛日期、遷飛高度、遷飛規(guī)模等參數(shù)；同時(shí)通過高空探照燈和地面誘蟲燈的誘集、系留

4、氣球攜帶捕蟲網(wǎng)的空中取樣、田間調(diào)查和各地蟲情信息的匯總收集等方式獲取蟲情信息，確定遷飛昆蟲的種類。遷飛高峰期通過統(tǒng)計(jì)昆蟲誘蟲百分比，性比，解剖檢查雌蟲卵巢發(fā)育進(jìn)度等，判斷遷出或遷入種群。 3)空中風(fēng)場(chǎng)分析。昆蟲遷飛高峰期，每晚20:00用測(cè)風(fēng)經(jīng)緯儀跟蹤氣象氣球，測(cè)得低空風(fēng)速風(fēng)向值，結(jié)合雷達(dá)觀測(cè)昆蟲在各個(gè)高度層的分布，判斷低空氣流對(duì)昆蟲空中飛行垂直分布的影響，得到昆蟲遷飛與氣流的關(guān)系。在ArcGIS8.3平臺(tái)上進(jìn)行二次開發(fā)，利用美

5、國國家環(huán)境預(yù)報(bào)中心全球高空風(fēng)場(chǎng)數(shù)據(jù)，合成昆蟲遷飛高度層的空中風(fēng)場(chǎng)和大區(qū)環(huán)流，初步預(yù)測(cè)遷飛性昆蟲的遷飛來源、遷飛路線和可能的降落區(qū)。 4)軌跡分析。根據(jù)雷達(dá)觀測(cè)遷飛昆蟲的飛行高度、遷飛與氣流的關(guān)系和空中風(fēng)場(chǎng)的分布，利用Hysplit_4軟件系統(tǒng)，把GDAS網(wǎng)格數(shù)據(jù)導(dǎo)入軟件系統(tǒng)，以雷達(dá)觀測(cè)點(diǎn)為中心，以111km為半徑散布若干個(gè)點(diǎn)，對(duì)遷入、遷出事件進(jìn)行軌跡分析。順推時(shí)間以20:00為起始時(shí)間，逆推時(shí)間以06:00為起始時(shí)間，起點(diǎn)高度設(shè)

6、置為400m，最大高度2000m，超過此高度軟件自動(dòng)停止對(duì)該點(diǎn)的分析。軌跡分析結(jié)果與空中風(fēng)場(chǎng)的預(yù)測(cè)結(jié)果進(jìn)行比較，進(jìn)一步確定遷飛昆蟲的遷飛路線和蟲源。 所取得的結(jié)果： 深化了對(duì)粘蟲遷飛規(guī)律認(rèn)識(shí)，獲取了粘蟲在我國東北地區(qū)季節(jié)性的空中飛行參數(shù)。綜合分析表明：2005年粘蟲在我國東北地區(qū)整個(gè)生長(zhǎng)季節(jié)主要有3次明顯的遷飛過程，遷飛高峰期粘蟲空中飛行行為受氣象條件尤其是空中風(fēng)溫場(chǎng)影響較大，表現(xiàn)在夜間不同時(shí)間、不同季節(jié)空中飛行高度具有

7、明顯差異。春季遷飛主要借助氣流運(yùn)載進(jìn)行大規(guī)模長(zhǎng)距離遷飛，夜間飛行時(shí)間較長(zhǎng)，大多個(gè)體能完成整夜飛行，高度主要在300～600m；夏季飛行活動(dòng)比較復(fù)雜，成蟲期的取食、求偶、交配、產(chǎn)卵、短距離擴(kuò)散和遷飛過程往往同時(shí)進(jìn)行，雷達(dá)回波具有明顯的成層現(xiàn)象。飛行高度最高可達(dá)1000m，主要集中在500m和700m兩個(gè)高度層；秋季飛行高度相對(duì)較低主要在300m以下和400～500m。 首次證實(shí)了旋幽夜蛾、步甲類昆蟲在我國的遷飛現(xiàn)象。高空探照燈能誘

8、集到旋幽夜蛾明顯的突增突減；1980～2000年20cm的平均地溫分析結(jié)果也表明，5月中旬東北地區(qū)20cm的土壤溫度不能滿足旋幽夜蛾越冬代幼蟲化蛹、羽化，當(dāng)?shù)叵x源不能構(gòu)成6月上旬田間幼蟲的暴發(fā)；高峰期雌蟲卵巢解剖顯示，卵巢發(fā)育進(jìn)度整齊、級(jí)別較低，具有典型的遷飛昆蟲生理特征：雷達(dá)回波顯示成蟲飛行最高可達(dá)距地面1000m，主要選擇在距地面300～500m，在500m可以整夜飛行，證實(shí)了旋幽夜蛾具有明顯的遷飛性。步甲季節(jié)性活動(dòng)主要在6月下旬至

9、8月下旬，高峰期主要集中在8月份，雷達(dá)觀測(cè)結(jié)果表明：在北方地區(qū)，步甲遷飛并不是偶發(fā)性事件，條件適宜步甲可以進(jìn)行夜間長(zhǎng)距離大范圍的季節(jié)性遷飛；步甲遷飛高度主要選擇在氣溫較高、風(fēng)速較大的大氣逆溫層內(nèi)借助氣流運(yùn)載進(jìn)行長(zhǎng)距離運(yùn)行，高峰期內(nèi)雷達(dá)回波點(diǎn)高度主要在600m以下，最高可達(dá)900m，300～450m是其主要飛行高度。步甲種類繁多，并不是所有種類都能遷飛，只有婪步甲屬毛婪步甲、谷婪步甲和暗步甲屬個(gè)別種類進(jìn)行遷飛。 進(jìn)一步研究了草地螟

10、在我國東北與華北地區(qū)季節(jié)性遷飛規(guī)律和蟲源性質(zhì)。2005～2007年的雷達(dá)觀測(cè)結(jié)果顯示：草地螟春季遷飛主要在300～600m，400～500m是其主要的飛行高度，春季遷飛高峰期大部分個(gè)體能完成整夜飛行；夏季主要是夜間求偶、交配和短距離擴(kuò)散種群，飛行高度主要在400m以下，飛行時(shí)間相對(duì)較短主要集中在20:00～22:00，極少個(gè)體能完成整夜飛行；秋季遷飛飛行高度主要集中在300～500m，高峰期基本為遷飛種群，多數(shù)個(gè)體能完成整夜飛行。軌跡分

11、析結(jié)果表明：我國草地螟蟲源與國外蟲源存在頻繁的交流，遷飛期草地螟受空中風(fēng)場(chǎng)變化影響較大，大面積起飛的草地螟蛾群受氣流和鋒面天氣影響聚集降落，造成集中危害；內(nèi)蒙古烏盟、山西雁北、河北壩上仍然是我國草地螟大發(fā)生的一個(gè)主要越冬蟲源區(qū)，上述地區(qū)越冬代草地螟蟲源基數(shù)對(duì)我國次年草地螟的發(fā)生程度具有直接的影響。 研究的創(chuàng)新之處： 1)在國內(nèi)首次應(yīng)用垂直監(jiān)測(cè)昆蟲雷達(dá)系統(tǒng)，對(duì)我國東北與華北地區(qū)昆蟲的季節(jié)性遷飛進(jìn)行了長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)，為弄清我國遷飛

12、昆蟲種類、空中生物流量的季節(jié)性變化、主要遷飛性昆蟲的季節(jié)性遷飛規(guī)律，探索了一套切實(shí)可行的新方法和技術(shù)體系； 2)綜合利用了雷達(dá)遙感技術(shù)、GIS技術(shù)、風(fēng)溫場(chǎng)分析技術(shù)等多種技術(shù)，進(jìn)行昆蟲遷飛過程實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、昆蟲遷飛的風(fēng)溫場(chǎng)分析和軌跡分析，更客觀的分析了蟲源和昆蟲遷飛過程，結(jié)果與各地田間發(fā)生情況一致，為遷飛性昆蟲的早期預(yù)警探索了新的研究方法； 3)初步揭示了我國重大遷飛性害蟲粘蟲、草地螟的遷飛路線、遷飛規(guī)律； 4)首次證