上海地区2007年褐飞虱的后期迁入和虫源地的个例分析

褐飞虱后期迁入是指在8月下旬到9月上旬水稻生育后期出现的异常迁入。分析了2007年上海地区褐飞虱后期迁入种群的虫源性质、迁飞降落过程、大气背景场以及虫源地情况,结果表明:(1)2007年8月下旬到9月初上海地区出现的褐飞虱灯诱高峰为外地迁入峰,迁飞峰次分别为8月2223日,8月2731日。(2)8月2223日降虫主要受台风\"圣帕\"外围倒槽气流的影响;8月2731日褐飞虱的迁入主要受降雨过程的影响。(3)回推轨迹分析表明:2007年8月下旬到9月初上海地区后期迁入的虫源地主要分布在浙江东南沿海稻区(8月2223日),浙江中、北部(8月2731日),江南稻区北部包括皖南、赣北(8月29日)。(4)以怀宁为代表的皖南虫源地的顺推轨迹分析表明:8月下旬该区早中稻进入生育后期,食料条件恶化,褐飞虱长翅型成虫大量外迁,皖南稻区存在为上海提供虫源的对应关系。(5)虫源地的种植制度、虫源基数和合适的气象条件是导致后期迁入的重要因素。     

云南省褐飞虱早期迁入虫源及其发生大气背景分析

为了探明我国西南稻区褐飞虱早期迁入种群的虫源地,为后期预测和防治提供依据,通过对2007—2016年云南植保站4—5月份褐飞虱虫情进行分析,选取出云南省勐海、芒市、江城、师宗、麻栗坡、广南6个代表性站点,利用WRF-FlexPart耦合模式对2013年、2015年和2016年这些站点的早期迁入峰进行了数值模拟,得到近年来云南省褐飞虱早期迁入虫源的虫源地。选取了2013年褐飞虱早期迁入量较大的迁入峰进行了大气背景分析,结合峰期影响褐飞虱迁飞的大气动力场、温度场和相对湿度场,探讨了影响云南省褐飞虱早期迁入的大气背景。研究结果表明:(1)近年来云南省褐飞虱迁入的虫源主要来自缅甸,部分来自老挝和泰国,少数来自越南,还有极少量来自孟加拉国。(2)这一时期,当释放高度分别为1500、2000 m时,褐飞虱的迁飞高度分别集中在2216 m和2489 m,平均迁飞高度分别是2167、2454 m,从不同释放高度回推的褐飞虱迁飞高度的起伏趋势具有较好的一致性,表明模式能较好地反映系统性垂直气流和下垫面起伏对其上层三维流场和种群迁飞的影响。(3)选取2013年5月22—26日发生在云南勐海、麻栗坡和广南的一次典型褐飞虱迁入过程,分析了大气背景场对褐飞虱迁飞的影响,结果显示:受印缅低压控制或影响,高空从境外虫源区至云南降虫区有西南水平气流作为种群输送动力;温场在降虫区东北侧有\"低温屏障墙\"存在,阻止了种群的继续北迁;垂直速度场上虫源区有上升气流促使种群起飞迁出,降虫区有下沉气流促使种群降落;弱降水形成的拖曳下沉气流对降虫也十分有利;相对湿度场对此次迁飞过程不形成任何胁迫。     

长江中游稻区夏季飞机航捕迁入褐飞虱的轨迹分析

根据1977～1979年3年的7月份飞机航捕褐飞虱Nilaparvata lugens的资料, 应用轨迹分析模型,得出了长江中游稻区夏季迁入褐飞虱的中尺度虫源地及迁入路径。1）湘东北-鄂东南稻区虫源来自桂中至湘中稻区（24°～ 28°N,109°～114°E）,褐飞虱的迁入路径有两条：①柳州→桂林→衡阳→该区;②柳州→桂林→邵阳→该区。2）赣北-鄂东稻区虫源来自桂中至赣西稻区（24°～29°N,110°～115°E）,褐飞虱的迁入路径有一条：蒙山→倏县→宜春→该区。3）湘中、东部稻区虫源来自桂南至湘南稻区 （23°～27°N,109°～113°E）,褐飞虱的迁入路径有一条：南宁→柳州→桂林→该区。     

中南半岛前期异常气候条件对中国南方稻区褐飞虱灾变性迁入的影响及其预测模型

近30多年来,气候变化对中国褐飞虱的灾变性迁入带来了明显的影响,为了进一步了解虫源地的异常气候变化对我国褐飞虱迁入量的影响,利用1980—2016年中国各植保站提供的褐飞虱虫情资料及同期美国国家环境预测中心(NCEP)提供的全球气象再分析资料,分析了中国褐飞虱境外主要虫源地中南半岛前期异常气候条件对中国南方稻区褐飞虱发生程度的影响,并对褐飞虱发生等级与影响其迁飞的气象因子进行了相关性分析,筛选出关键预报因子,分别应用支持向量机(SVM)、BP神经网络和多元回归分析3种方法对代表站点褐飞虱年发生等级进行了预测,并比较了3种预测模型的优劣。结果表明:(1)中南半岛气候异常区主要分布在北部,异常气候的发生次数在中南半岛呈现出北高南低的特征,并从北向南呈环状递减。(2)中南半岛前期温度偏高(暖冬、暖春)、相对湿度偏大(湿冬、湿春),易引起褐飞虱在中国南方稻区的偏重以上发生;若中南半岛前期气候偏冷(冷冬、冷春)、偏干(干冬、干春),则常导致褐飞虱在中国南方稻区的偏轻以下发生。(3)通过比较3种模型的历史回代率和预测准确率,发现3种模型对褐飞虱的发生程度均有一定的预测能力,其中SVM模型的预测效果最好,BP神经网络次之,多元线性回归模型最差,表明SVM更加适用于生产实际中的褐飞虱发生程度预测。     

基于WRF-Flexpart的一次褐飞虱回迁过程模拟研究

褐飞虱是影响亚洲地区水稻生产的迁飞性害虫,其远距离迁飞与种群分布会受到大气环流和局地天气条件的影响。采用WRF-Flexpart耦合模式、GIS空间分析和Vincenty方位角/距离估计等方法,选取2009年9月30日—10月7日发生在中国15个植保站的褐飞虱迁入过程,并根据模式输出、GIS分析和轨迹计算结果探讨了多种大气物理胁迫共存下大气动力场、降水、温度场和湿度场对褐飞虱秋季回迁过程及其降落虫量分布的影响。研究结果表明:(1)此次重大迁飞过程中,大气动力场、降水、温度场和湿度场在不同地区、不同时间段对褐飞虱种群的迁入和降落起了不同的作用,因而造成了迁入虫量分布的时空差异。(2)从各虫源地迁出的褐飞虱种群是向着温暖而湿润的地方迁飞的,迁飞方向主要受所经区域盛行风向的影响,迁飞距离由途径区的风速所决定。(3)当迁飞种群途径局地降水较多的区域时,初期迁入量并不多,经过短暂的一段时间后降虫量会突然增加。(4)在一定的温度范围内,大气湿度条件会影响褐飞虱的迁入虫量:褐飞虱迁入虫量在近地面温度高于26℃、相对湿度(925 hPa)大于70%且下沉气流较强的地区分布最多,而在近地面温度低于24℃、相对湿度(925 hPa)小于50%、无明显下沉气流的地区未发现有褐飞虱的迁入。     

褐飞虱生物型测定及其与迁飞关系分析

通过多年来对我国褐飞虱生物型的测定,发现其分化与迁飞活动关系密切,而且虫源地生物型的变化可为迁入地发生预测提供根据。     

台风莫兰蒂对褐飞虱迁飞的影响

通过对2010年10号台风莫兰蒂(Meranti)进行流场分析和过程分析,阐明了此次台风对浙江稻区9月上中旬褐飞虱Nilaparvata Lugens(Stl)的迁飞造成的影响。结果表明:(1)台风过境前,其外围前方的强东南气流及高空下沉气流为褐飞虱提供了运载工具和降落条件,虫源基本来自浙江东南部和迁入区附近区域;(2)台风过境时,由于天气恶劣,部分站点上灯虫量很小,但金华和遂昌处于台风眼范围内,天气较好,风速较小,为之前随大风和降雨迁入的大量虫群提供上灯的机会,造成上灯高峰,虫源地主要来自浙江省南部;(3)台风过境后,受台风后部西南风和降雨影响,福建中北部和南部有褐飞虱随降雨迁入浙江稻区,但虫量较小。(4)根据浙江为东部临海的地理位置和台风的气旋式辐合流场的特点,从本研究结果看,莫兰蒂台风的影响仅为中小尺度范围。     

季风进退和转换对中国褐飞虱迁飞的影响

利用近30年NCEP/NCAR 逐日气象再分析资料及中国褐飞虱逐候灯诱数据,分析季风指数与褐飞虱迁入量的时空关系,以探明季风进退和转换对我国褐飞虱迁入的影响。研究表明:(1)常年3月中、下旬是我国偏北季风转换为西南季风的时期,西南季风开始后的4月上旬是褐飞虱第1次大规模北迁的时期,第1次大规模北迁的主降区为华南稻区和西南稻区,随后迁向其北的其他稻区。(2)6月中旬-8月中旬是偏南季风指数达最大值的时期,也是各稻区褐飞虱北迁峰次最多、迁入量最集中的时期。(3)8月下旬至9月中旬为偏南季风向偏北季风的转换时期,也是褐飞虱北迁的终见期、南迁的始见期,第1次大规模南迁发生在这一时期内,主降区为江淮稻区和江岭稻区。(4)9月下旬至10月中旬是偏北季风的快速增强期、偏南季风的快速衰退期,也是褐飞虱南迁的高峰期。(5)10月下旬开始偏南季风撤出我国大陆,而偏北季风控制我国大陆,由北到南各稻区依次开始出现褐飞虱迁入的终见期。(6)褐飞虱异常发生年份中西南季风北上的早迟决定了褐飞虱在我国迁入始见期的早晚,而偏北季风南下的早迟则决定了我国褐飞虱迁入终见期的早晚。(7)迁入始见期滞后于西南季风的变化,迁入终见期滞后于偏北季风的变化,它们滞后的时间都为1-3候(即5-15d)。     

褐飞虱（Nilaparvata lugens (Stal)）前期迁入与ENSO指标的遥相关及其中长期预测

分析了全国6个不同褐飞虱发生区内16个监测点的褐飞虱（Nilaparvata lugens（St（a）l））前期迁入量与从前两年1月至当年6月各月ENSO 指标（包括4个Nino区海温和南方涛动指数（SOI）的月平均距平值）遥相关的时空分布.结果表明,与褐飞虱前期迁入量显著遥相关的ENSO指标主要为N3区、N4区和N3.4区的海温,三者共占显著相关指标总数的71.8%.在时间分布上,显著遥相关的ENSO指标主要分布在前两年和前一年（约占84%）,当年仅占16.7%.从相关性质来看,褐飞虱前期迁入量与各Nino区海温在前两年至前一年春季之前呈负相关,而与前一年冬季至当年春季呈正相关;与前一年夏秋季ENSO指标的相关性质则无明显规律.褐飞虱前期迁入量与各Nino区海温和与SOI遥相关的相关性质相反.以前期显著相关的ENSO指标为预测因子,用逐步回归法建立褐飞虱前期迁入量的中长期预测方程.筛选出历史回检率和预测准确性较高的方程,经集成后共获得12个预报模型,可提前3～27个月作出预测,预测的准确率为88.9%.     

褐飞虱的降落机制

应用MM5中尺度数值模拟模式和GRADS气象图形软件,对1999年6月22日～7月2日一次褐飞虱迁飞降落过程及其大气背景场进行了个例研究,并侧重对灵川、东至、徽州3个站点的降虫机制做了分析。结果表明：（1）此次迁飞过程有两个明显的降虫区：天柱．灵川．贺县一线范围内（降虫区Ⅰ）和三都-天柱-黔阳-修水-东至-徽州-奉贤-线（降虫区Ⅱ）;（2）低空急流为褐飞虱北迁提供了运载气流,降虫区位于降水区边缘;（3）地形降水胁迫害虫降落是降虫区Ⅰ褐飞虱降落的主要原因,梅雨锋降水导致了褐飞虱集中降落在降虫区Ⅱ;（4）虫源的空间分布差异和不同的天气条件导致了东至、徽州地区不同的降虫分布。     

复杂地形下褐飞虱迁飞的数值模拟:个例研究

褐飞虱是影响我国水稻生产的重要迁飞性害虫之一,它的爆发严重影响水稻的生长,并诱发水稻病害,导致水稻减产。研究复杂地形条件下褐飞虱的迁出虫源地、空中迁飞轨迹、降落区,探明复杂地形对褐飞虱迁飞的影响机制,对害虫测报与防治、农业防灾减灾和保障我国粮食安全具有重要的理论意义和实践价值。为了分析覆盖复杂地形的大气动力场、温度场、湿度场对褐飞虱迁入及降落分布的影响,采用WRF-Flexpart耦合轨迹计算模式和GIS空间分析等方法,对2008年9月30日—10月3日发生在广东曲江、肇庆、梅县三站和湖北宜昌、安徽东至、江西吉安三站的褐飞虱迁入和降落过程进行了数值模拟,以揭示复杂地形条件下褐飞虱种群降落和密度分布的时空变化结构。(1)广东曲江、肇庆、梅县三站的后向轨迹模拟结果显示,迁入三站的虫源均来自该站点的西北方向。地形较高且复杂多变时,褐飞虱难以穿越且迁飞距离较短、方向多变。(2)湖北宜昌、安徽东至、江西吉安三站的前向轨迹模拟结果显示,当站点附近的山脉较低且有山谷通道,褐飞虱沿山脉顺风方向迁飞,且迁飞距离较远。当山脉地势较高且没有明显的山谷,则褐飞虱遇到山脉阻挡而转向造成种群滞留。(3)褐飞虱迁飞种群的密度沿山脉走向呈带状分布,山坡较为陡峭、断崖显著时,向远离山体的方向迁飞。若山脉由多个山岭构成,则褐飞虱可从其峡谷穿越,密度分布较为分散。(4)强水平气流有利于褐飞虱的远距离迁飞,下沉气流对褐飞虱降落起着重要的作用,当有强下沉气流且气温较高时,有利于褐飞虱种群的降落,并聚集形成高密度迁入区。(5)垂直方向上,在一定的温度范围内,褐飞虱趋向于在暖层中迁飞。褐飞虱密度沿河谷地带呈带状分布且密度高值区多分布在较温暖的地区。秋季,褐飞虱降落区多分布在相对湿度50%左右的区域。模拟的褐飞虱迁飞轨迹、迁飞方位角和迁飞距离等与实际发生的褐飞虱迁飞路径和降虫区之间偏差较小,该模拟方法较大程度地提高了我国迁飞性害虫的业务预报水平。未来拟提高测报褐飞虱虫情数据的时空分辨率,以为得到较高准度和精度的模拟结果。     

桂东北稻区第七代褐飞虱迁飞规律及虫源分析

褐飞虱是我国水稻上的一种重要迁飞性害虫,在桂东北稻区不能越冬。近年来,作为次害代的第7代褐飞虱在桂东北稻区频繁暴发,桂东北稻区作为褐飞虱南北往返迁飞的重要通道,研究阐明该稻区第7代褐飞虱的迁飞规律及虫源分布,对第7代褐飞虱的早期预警和有效防控意义重大。利用灯光诱捕的方法研究了2007—2010年桂东北稻区褐飞虱的迁飞动态,并运用大气质点轨迹分析平台HYSPLIT(Hybrid Single-Particle Lagrangian Integrated Trajectory)和气象图形处理软件GrADS(Grid Analysis and Display System)对褐飞虱迁入、迁出峰次进行轨迹分析和气象背景分析。结果表明:(1)桂东北稻区第7代褐飞虱每年都会出现2—3次迁飞高峰,虫量高峰期主要集中在9月底至10月上旬。(2)迁入虫源主要来自江西中西部和湖南中东部稻区,从本地起飞的部分褐飞虱飞行24 h或36 h后能到达广西南部沿海、越南北部和海南等越冬区。(3)925 hPa的温度高则褐飞虱虫量高;盛行东北气流较多的年份,褐飞虱发生严重;微弱的下沉气流和无雨天气有利于褐飞虱的迁飞。     

FLEXPART模式模拟褐飞虱回迁的适用性

褐飞虱是威胁我国水稻生产安全的主要害虫之一,已经严重地威胁到我国南方地区水稻的安全生产。褐飞虱作为一种风媒迁飞性昆虫,与大气气溶胶粒子的运动相似。采用褐飞虱迁飞相关参数,利用WRF-FLEXPART模式模拟分析两次褐飞虱秋季回迁过程。通过模拟2013年9月20—24日褐飞虱迁入兴安县的迁飞过程,发现褐飞虱虫量的模拟结果与实验观测到的褐飞虱高空灯诱数据相近、变化趋势一致,相关性达到0.49(P0.01)。褐飞虱迁飞峰的模拟值平均早于观测值1.5h,这可能与褐飞虱起飞迁飞的主动性及其生理特性等有关。模拟2008年10月5—7日一次冷锋无降水天气过程中的褐飞虱迁飞过程,发现此次冷锋南下和降温过程对褐飞虱的回迁影响显著,主要表现在:(1)在迁飞轨迹上,受热带气旋影响,广西、贵州、湖南和广东西部地区以东北风为主,有利于褐飞虱向西南方向的迁飞;(2)在虫量密度分布上,广东中部地区同时具备了较好的动力和温湿条件,促使大量褐飞虱向着该地区(较温暖)迁入,而湖北地区虽以西北—东北风为主,但地面气温较低(低于广东地区),不利于褐飞虱的大量迁入。综上所述,WRF-FLEXPART模式适用于褐飞虱的迁飞模拟且有较好的模拟能力,该研究对我国褐飞虱灾变的准确预警、病虫测报水平的提高具有重要的参考价值。     

基于两种轨迹模型的褐飞虱迁飞轨迹比较研究

异地预测是迁飞性害虫发生预测的重要内容,迁飞轨迹模拟和预测是能较好地反映害虫迁飞时空动态的一种异地预测方法。褐飞虱作为我国水稻生产上的一种重要迁飞性害虫,其迁飞轨迹的准确预报,可为其灾变预警和有效防控提供科学依据。为了比较选择一些准确性好、分辨率高、易于推广应用的害虫迁飞轨迹模型,选取2006年7月初发生在湖南省洪江市的一次褐飞虱重大北迁过程作为典型个例,运用中尺度天气研究和预报模式WRF,结合NCEP气象再分析数据,利用HYSPLIT和FLEXPART两种轨迹计算模式对褐飞虱迁飞轨迹进行模拟,并验证模型模拟和计算的准确度和精确度。研究结果表明:(1)WRF-HYSPLIT和WRF-FLEXPART两种轨迹计算模式在虫源地、迁飞路径(迁飞方位角和走向)、迁飞高度、迁飞速率和迁飞距离计算上总体趋势一致,但存在一定的差异,后者的起伏变化大于前者。(2)尽管两种耦合模式在调用WRF模式输出的预报场物理变量方面有很多相同之处,但WRF-FLEXPART耦合模式在运行计算过程中比WRF-HYSPLIT耦合模式多考虑了对流参数、地表胁迫和各种地形参数,因而能更全面地反映中尺度天气过程(特别是对流性天气过程)对昆虫起飞、空中飞行和降落的动力作用,也能更真实地反映地表物理过程、大气湍流结构和地形起伏对褐飞虱种群迁飞的影响。(3)从褐飞虱种群对生境和取食条件选择上看,两种模式模拟的各高度迁入种群的虫源区、迁飞路径和降落地都是合理的、准确的。但从褐飞虱迁出、空中飞行和降落所处的三维流场来看,WRF-FLEXPART模式轨迹走向与盛行气流方向的吻合度要明显高于WRF-HYSPLIT模式。(4)两种模式均可作为业务工具在迁飞性害虫测报中推广应用。     

Inheritance of body color in the brown planthopper, Nilaparvata lugens

The segregation frequencies of color phenotypes of F₁, F₂, and backcross progenies revealed that the body coloration of the brown planthopper, Nilaparavata lugens(Stål), exhibited multiple allelism. Monogene for color morphism exists in three allelic forms >-b⁺ (brown or wild type), b^o (orange) and b^b (black). The dominance relationship was b^b>b⁺>b^o. The relationship between phenotype and genotype in N. lugens was not fixed. The six possible genotypes produced eight phenotypes.

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Résumé Les fréquences de ségrégation des différentes colorations de F₁, F₂ et des croisements en retour ont montré que la coloration du corps de Nilaparvata lugens est due à un multi-allèlisme. Le monogène pour la couleur existe sous trois formes allèliques: b⁺ (brun ou sauvage), b^o (orange) et b^b (noir). Les relations de dominance étaient: b^b>b⁺>b^o. On n'a pas établi les relatios entre phénotypes et génotypes chez N. lugens. Les 6 génotypes possibles produisent 8 phénotypes.

     

Specificity of acoustic signals and mate choice in the brown planthopper Nilaparvata lugens

Mate choice experiments were made between populations of N. lugens from the Philippines, Solomon Is. and northern Australia. Significant barriers to mating were found between the Australian insects and the other two populations. The acoustic signals of successful males in hybridisation experiments were recorded and their pulse repetition frequencies (PRFs) were compared with the mean PRF for a random sample from their own population. In crosses between insects from Australia and the Philippines or Solomon Is. succesful males were characterised by PRFs significantly different from their own populations and closer to those of the female populations in each cross than to their own. It is concluded that PRF of male calls is an important species recognition signal in N. lugens.

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Résumé La communication sexuelle de N. lugens s'effectue par signaux acoustiques transmis par le substrat. Quelques populations géographiquement définissables diffèrent par la fréquence des répétitions des impulsions (PRF) produits par les appels des mâles. Des populations des Philippines, des Iles Salomon et de l'Australie du Nord ont été étudiées.Des expériences de sélection sexuelle ont montré que des obstacles au transfert de spermatozoïdes apparaissaient dans les croisements qui impliquent un parent originaire de la population australienne. Des expériences dhybridation ont été répétées entre individus males et females de chacune des 3 populations étudiées. Le taux de succès étrait faible quand l'un des parents était originaire d'Australie. Le PRF des males de chaque croisement réussi a été déterminé et comparé au PRF moyen d'un échantillon constitué au hasard de males provenant de la même population. Pour les croisements impliquant un parent australien, le PRF des males victorieux différait de la moyenne et se rapprochait de celui des males de la population dont dérivait la female.On en a conclu que le PRF des appels males est important dans la reconnaissance spécifique de N. lugens, mais que chaque population montre un polymorphisme important pour ce caractère.