稻纵卷叶螟2010年的一次迁飞过程及其虫源分析

2010年6月10-12日, 我国华南、 江南南部稻区出现了稻纵卷叶螟Cnaphalocrocis medinalis （Guenée）的大范围同期突增。为了明确此次同期突增的虫源性质, 进一步揭示稻纵卷叶螟大规模降落的大气动力学机制, 我们利用HYSPLIT轨迹分析平台、 地理信息系统ArcGIS和气象图形软件GrADS, 对稻纵卷叶螟的迁飞过程及大气背景场进行了个例研究。结果表明： （1）粤北大范围的稻纵卷叶螟突增以外地迁入种群为主, 部分为本地繁殖种群; （2）西南低空急流为稻纵卷叶螟的远距离迁飞提供了运载气流, 稻纵卷叶螟迁飞种群的集中降落是降雨造成的, 主降区位于雨区边缘的曲江、 紫金、 佛冈等地区, 降雨区的空间分布直接导致了曲江、 南雄地区降虫量的巨大差别; （3）稻纵卷叶螟迁入峰的主要虫源地分布在广东西南部稻区, 6月上旬以阳春为代表的虫源地的双季早稻进入扬花灌浆期 乳熟期, 叶片营养恶化, 稻纵卷叶螟处于成虫盛发期, 存在为粤北大规模迁入提供虫源的可能。     

2003年稻纵卷叶螟重大迁入过程的大气动力机制分析

为了探明稻纵卷叶螟灾变性迁入的大气动力学机制,本研究在ArcGIS中对2003年我国稻纵卷叶螟的时空分布规律进行了简要的地学分析。在此基础上,选取了有典型意义的重大迁入过程2个,从PCVSATTM接收系统中调取覆盖各迁飞过程的实测气象数据和T213数值预报产品,输入MM5中尺度数值预报模式对迁飞和降落期间的大气动力场进行了数值模拟和客观分析。结果表明：（1）用850 hPa和925 hPa高度风向来分别描述稻纵卷叶螟北迁和南迁主迁飞层种群迁移的方向是比较合适的。北迁时,从源地到迁入地之间有比较一致的偏南气流;南迁时,从源地到迁入地之间则有相对均一的偏北气流。水平风场上的气旋式曲率区有利于害虫的起飞迁出,反气旋式曲率区则有利于其迁入降落。（2）垂直气流场中下沉气流的推动作用是稻纵卷叶螟迁入和降落的最直接大气动力机制,当稻纵卷叶螟迁入某一即将危害的稻区时,其降落前36～12 h以内的850 hPa等压面上常表现为相对强而宽广的下沉气流区。（3）在稻纵卷叶螟迁入与为害前36～12 h内的高空850 hPa和925 hPa散度场上,降虫区上空对应着比较一致的高值正散度区,表明有较强的下沉气流存在,这对降虫十分有利。（4）850 hPa、925 hPa等压面上的水平流场、垂直气流场和散度场的特征分布对预测稻纵卷叶螟的迁入和降落具有很好的指示意义。     

东亚夏季风进退对我国南方水稻主产区稻纵卷叶螟发生的影响

为了探明东亚季风对我国南方水稻主产区稻纵卷叶螟迁飞的影响,为中短期预警提供科学依据,利用2000—2016年中国稻纵卷叶螟赶蛾量数据,结合NECP气象再分析资料,分析了东亚夏季风进退与我国南方水稻主产区稻纵卷叶螟迁飞的关系,结果表明:(1)稻纵卷叶螟的初始迁入与东亚夏季风的向北推进密切相关,除华南稻区稻纵卷叶螟迁入始期提前于东亚夏季风北界经过该区的时间外,在其他稻区两者基本同步;东亚夏季风北边界在不同稻区首次和二次出现的早晚对该稻区稻纵卷叶螟的向北迁入的始期具有一定的指示意义。(2)各稻区北迁的高峰期一般都发生在东亚夏季风控制范围内,其中6月中旬—8月上旬东亚夏季风活动范围到达30°N以北地区,此时是我国南方稻区稻纵卷叶螟北迁峰次最多、迁入量最集中的时期;东亚夏季风北界在本30°N以北地区持续时间的长短与稻纵卷叶螟年发生程度呈显著的正相关。(3) 8月中下旬是东亚冬、夏季风的转换期,也是稻纵卷叶螟种群的"混合迁"发生期,此时,西南稻区和江淮稻区北部迎来初次南迁峰;9月后东亚夏季风开始南撤,东北冬季风快速南下,稻纵卷叶螟种群也随之不断向南迁飞。(4)2007年稻纵卷叶螟在江淮稻区特大爆发的大气背景是:6月末—7月的强西南季风使沿江稻区迁入虫量比常年显著增加,也为7月下旬至8月下旬稻纵卷叶螟大规模向江淮稻区迁入奠定了虫源基础;7月份江南、华南地区的降水异常偏少使喜湿的稻纵卷叶螟种群进一步向沿江和江淮地区聚集;8月份东亚夏季风的回撤偏晚以及9月份华北地区和江淮地区北部的相对偏暖,使江淮稻区稻纵卷叶螟种群在当地滞留时间偏长、南迁起始期和高峰期异常偏晚。     

2010年广西兴安地区稻纵卷叶螟发生动态及迁飞轨迹分析

稻纵卷叶螟是我国水稻上的重要害虫,近年来给我国水稻生产造成严重的损失。兴安地区位于广西东北部是每年稻纵卷叶螟在我国南北往返的必经之路,分析该地区稻纵卷叶螟的种群动态和迁飞规律,对全国稻纵卷叶螟的预测预报和防治工作意义重大。采用灯光诱捕、田间系统调查与雌蛾卵巢解剖的方法研究了2010年广西兴安地区稻纵卷叶螟的发生动态和世代虫源性质,并运用大气质点轨迹分析平台HYSPLIT和气象图形处理软件GrADS对2010年广西兴安地区稻纵卷叶螟迁飞高峰期进行了迁飞轨迹和气象背景分析。结果表明:(1)稻纵卷叶螟种群数量在广西兴安地区随季节变化明显,年发生6代,于4月底迁入,迁飞活动主要集中在5月下旬-8月中旬。在双季早稻田、单季中稻田和双季晚稻田均发生3代,且在不同类型田中重叠发生,其在双季早稻田的发生量明显高于单季中稻田和双季晚稻田。(2)明确了兴安地区稻纵卷叶螟各世代虫源性质。第2、3代主害双季早稻,均为迁入虫源;第4代数量最多,主害双季早稻,属于迁入虫源在本地繁殖世代;7月中下旬连续降雨天气阻碍第四代稻纵卷叶螟从本地迁出,滞留单季中稻为害。第5代主害单季中稻,虫源性质复杂,主要为本地虫源本地繁殖型,既有迁入,又有迁出;第6代前期主害单季中稻,后期主害双季晚稻,第7代为害双季晚稻,虫源性质均为本地虫源大部迁出型。(3)2010年广西兴安5月上旬稻纵卷叶螟迁入虫源地来自广东沿海阳江和湛江稻区,6月中旬大规模迁入虫源地主要来自广东沿海雷州半岛稻区。低空激流为稻纵卷叶螟的迁入提供了运载气流,而当时的降雨是迫使稻纵卷叶螟集中降落的主要原因。10月中旬从本地迁出的稻纵卷叶螟,随东北气流南下可到达广西沿海北海市。     

稻纵卷叶螟(Cnaphalocrocis medinalis)迁飞的多普勒昆虫雷达观测及动态

在2007年7～9月江淮稻区稻纵卷叶螟大发生期间,利用多普勒昆虫监测雷达在南京市浦口区对稻纵卷叶螟成虫的迁飞活动进行了监测,结合大气风温场的数值模拟,研究了稻纵卷叶螟成虫的空中飞行参数和种群迁飞动态。结果表明：稻纵卷叶螟多选择在黄昏18：30以后大规模起飞,空中虫群密度在20：00～22：00时最大,迁飞过程可持续到次日5：00;稻纵卷叶螟主要选择在500m以下高度飞行。空中虫群具有聚集成层的现象,虫层多在100～500m高度之间形成,有时形成两个虫层,成层现象与低空急流关系密切,与温度没有直接关系。迁飞过程分析表明,浦口区的六（4）代稻纵卷叶螟在台风、副热带高压和江淮气旋的影响下,先后出现了多次迁入迁出过程。低压系统外围的下沉气流很可能是稻纵卷叶螟两次集中迁入的主要原因。     

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。     

粤北稻区稻纵卷叶螟的虫源地分析

根据曲江地区12年稻纵卷叶螟Cnaphalocrocis medinalis Guenée的历史虫情资料,挑选了31个代表性的发蛾高峰日,利用HYSPLIT轨迹分析平台对其迁飞峰次进行轨迹分析,结果表明:粤北稻区稻纵卷叶螟早期迁入虫源地主要分布在海南及两广南部稻区,其中5月大多分布在海南及雷州半岛,6月主要分布在两广南部稻区;夏季迁出虫源的降落地分布在长三角稻区及安徽稻区;秋季回迁虫源的虫源地主要分布在安徽南部及长三角稻区,少部分来自浙南及闽北;秋季迁出虫源的降落地主要集中在海南南部和越南北部稻区;随着时间的推移,其早期迁入虫源地的时空分布由南向北依次偏移,存在明显的季节性差异,而夏秋季迁出虫源降落地和秋季回迁虫源地的时空分布没有明显的季节性差异。本研究初步明确了粤北地区稻纵卷叶螟南北往返迁飞的虫源衔接关系。     

2003年稻纵卷叶螟大发生的水汽条件分析

为了弄清大气水汽环境对稻纵卷叶螟大发生的影响,在ArcGIS支持下,对2003年6月16日、7月21日和9月1日全国每667 m²稻纵卷叶螟平均蛾量的地理分布进行空间分析,并选取对害虫迁入影响最大的850、925和1000 hPa等压面上的大气相对湿度场和水汽通量场进行模拟和客观分析.结果表明,高空的水汽输送状况和相对湿度分布对稻纵卷叶螟的迁入具有很强的指示意义.在稻纵卷叶螟发生区域,从地面到850 hPa,各层次空气相对湿度均达到50%以上.在稻纵卷叶螟迁飞过程中,迁入地空气相对湿度不断增大,源地的空气相对湿度不断减小.850 hPa等压面是水汽输送的主要层次,也是稻纵卷叶螟迁飞的主要通道,该层的水汽输送方向与稻纵卷叶螟迁飞方向基本一致.     

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。     

郑州第三代稻纵卷叶螟成虫迁入和天气条件的关系

害虫迁飞规律的揭示为害虫的预测预报工作开拓了新的探索领域,许多昆虫学工作者和气象工作者致力于气象因素与迁飞关系的研究,进行害虫长期数量预报。赵圣菊(1984)建立了粘虫一代发生区的发生期、发生量的长期预报模式.宋祥燕(1983)分析了迁飞的气象条件,作了稻纵卷叶螟迁飞期、迁飞量的预报尝试。程极益等(1985)用PC-1500微型机以3—5月的气象资料作为参量预报稻纵卷叶螟的发生程度。我们为了预报郑州地区第三代稻纵卷叶螟成虫迁入数量,用IBM电子计算机分析了1978—1985年的气象资料和虫情资料,筛选了主要生态因素,组建了预报方程。材料和方法稻纵卷叶螟(Cnaphalocrocis medinalis)     

2012年盛夏多台风发生对褐飞虱迁飞动态的影响

【目的】台风能极大地改变褐飞虱Nilaparvata lugens(Sta1)的迁飞路径和落区分布,阐释连续登陆的台风对褐飞虱种群动态的影响,可为其异地预测提供科学依据。【方法】通过对2012年盛夏的台风"韦森特"、"苏拉"、"海葵"等影响时期的多站点灯诱数据和风场做轨迹分析,解析台风影响下褐飞虱迁飞动态的变化。【结果】2012年盛夏,多个台风在华南江南早稻黄熟收割和褐飞虱羽化迁出高峰期连续登陆我国,高空气流场和雨带分布发生了不利于褐飞虱北迁的变化。华南地区多盛行东北风或偏东风,即使在台风过境后有利北迁的风向影响时,持续强降水、风切变和下沉气流多发而不利北迁。西南季风受台风影响始终无法主导大气流场,北迁通道难以建立,而褐飞虱的第5次北迁进程受阻。【结论】2012年盛夏台风多发严重阻滞了褐飞虱的第5次北迁过程,大大减轻了长江中下游水稻主产区褐飞虱的危害程度。7月中下旬和8月上旬的风场条件和雨带位置是决定我国长江中下游稻区褐飞虱发生程度的重要预警指标。     

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。     

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)。     

Changing patterns of the East Asian monsoon drive shifts in migration and abundance of a globally important rice pest

Numerous insects including pests and beneficial species undertake windborne migrations over hundreds of kilometers. In East Asia, climate-induced changes in large-scale atmospheric circulation systems are affecting wind-fields and precipitation zones and these, in turn, are changing migration patterns. We examined the consequences in a serious rice pest, the brown planthopper (BPH, Nilaparvata lugens) in East China. BPH cannot overwinter in temperate East Asia, and infestations there are initiated by several waves of windborne spring or summer migrants originating from tropical areas in Indochina. The East Asian summer monsoon, characterized by abundant rainfall and southerly winds, is of critical importance for these northward movements. We analyzed a 42-year dataset of meteorological parameters and catches of BPH from a standardized network of 341 light-traps in South and East China. We show that south of the Yangtze River during summer, southwesterly winds have weakened and rainfall increased, while the summer precipitation has decreased further north on the Jianghuai Plain. Together, these changes have resulted in shorter migratory journeys for BPH leaving South China. As a result, pest outbreaks of BPH in the key rice-growing area of the Lower Yangtze River Valley (LYRV) have declined since 2001. We show that these changes to the East Asian summer monsoon weather parameters are driven by shifts in the position and intensity of the Western Pacific subtropical high (WPSH) system that have occurred during the last 20 years. As a result, the relationship between WPSH intensity and BPH immigration that was previously used to predict the size of the immigration to the LYRV has now broken down. Our results demonstrate that migration patterns of a serious rice pest have shifted in response to the climate-induced changes in precipitation and wind pattern, with significant consequences for the population management of migratory pests.     

Use of wetlands at the mouth of the Yangtze River by shorebirds during spring and fall migration

ABSTRACT.   The mouth of the Yangtze River is an important stopover site for migratory shorebirds using the East Asian-Australasian Flyway. From 1984 to 2004, we censused and banded shorebirds and monitored hunting activities at the mouth of the Yangtze River to understand how shorebirds used the study area. Counts and banding data revealed greater numbers of shorebirds at the mouth of the Yangtze River during northward migration (spring) than during southward migration (fall), with ratios varying from 1.5:1 to 7.2:1 at different sites from 1984 to 2005. The most common species observed during spring (northward) migration were Great Knots ( Calidris tenuirostris ), Red Knots ( Calidris canutus ), Bar-tailed Godwits ( Limosa lapponica ), Sharp-tailed Sandpipers ( Calidris acuminata ), and Red-necked Stints ( Calidris ruficollis ). During spring 2003–2004, 96.98% of the shorebirds observed were adults (ASY or older) and 3% were after hatching-year and second-year birds (AHY or SY). In contrast, almost all (94.73%) birds counted during the fall were hatching-year (HY) birds. These results indicate that adult shorebirds either use a different migration route during fall migration or use the same route, but do not stop at the mouth of the Yangtze River. HY birds, however, may depend on the coastal stopover sites for feeding during their first southward passage.     

东方白鹳幼鸟渤海湾越冬群体的迁徙策略

东方白鹳(Ciconia boyciana)主要在俄罗斯远东和中国东北繁殖, 在中国主要有两个越冬群体(长江越冬群体, 迁徙距离约2,600 km; 渤海湾越冬群体, 迁徙距离约1,500 km)。本文基于2016-2018年的卫星追踪数据(N = 14), 分析了渤海湾越冬群体幼鸟春季和秋季的迁徙策略和利用风的方式, 总结了850 mb压力下风速和风向对日迁徙飞行速度的影响。该群体春秋两季迁徙距离相似, 但春季的顺风条件(2.2 ± 6.3 m/s)显著优于秋季的逆风条件(-2.4 ± 4.1 m/s, P < 0.05), 这使得春季迁徙飞行速度(280.4 ± 62.0 km/d)显著快于秋季(185.5 ± 72.0 km/d, P < 0.05), 春季迁徙飞行时间(5.9 ± 2.5 d)显著短于秋季(10.3 ± 6.5 d, P < 0.05); 同时, 春季停歇时间(5.4 ± 9.7 d)短于秋季(17.8 ± 18.2 d, P = 0.05)。基于以上原因, 东方白鹳春季迁徙持续时间(11.2 ± 8.7 d)显著短于秋季(28.0 ± 21.2 d, P < 0.05)。渤海湾越冬群体幼鸟迁徙时, 春季利用顺风更快到达度夏地, 秋季逆风迁徙, 迁徙飞行速度慢, 迁徙飞行时间和停歇时间长。因此, 东方白鹳迁徙时虽然主要利用上升热气流翱翔, 但顺风也是其成功迁徙的有利因素。     

草地贪夜蛾综合防控技术研究进展

草地贪夜蛾是世界重大入侵性害虫,我国于2019年初发现草地贪夜蛾大面积危害西南地区玉米、高粱、甘蔗等多种作物,随后迅速扩散至主要玉米产区,严重威胁和影响我国粮食安全。国内研究人员已开展了大量关于草地贪夜蛾监测预警与防控技术的研究,在其种群发生规律监测、迁飞路径研判、化学防治、生物防治、物理防治等方面取得了系列进展,基本明确了草地贪夜蛾在我国西南、江南江淮、北方各地区的发生与危害规律,建立了一套草地贪夜蛾综合防控技术体系,有效阻断了其大面积扩散危害。本文综述了2019—2022年间国内草地贪夜蛾防控技术的研究进展,以期为开发草地贪夜蛾综合防控技术提供参考。