中国稻纵卷叶螟发生特点及北迁的大气背景

稻纵卷叶螟因其发生面积大、暴发频率高、致害程度重而成为我国水稻生产上的重要害虫。为了阐明大气背景对其北迁重大过程的影响,利用2000—2012年中国稻纵卷叶螟灯诱数据分析了我国水稻主产区稻纵卷叶螟迁入的主要特征;选取2007年7月下旬的一次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气象再分析资料,模拟了这一过程的大气背景,推算了稻纵卷叶螟的迁飞轨迹,并分析了大气背景对稻纵卷叶螟灾变性迁入的影响。研究表明:(1)这13年中,我国稻纵卷叶螟的迁入大多在3月初始见,3—8月为北迁期,从南到北先后在华南、西南、江岭、江淮稻区出现迁入峰;9—11月为南迁期,从北到南先后迁入江淮、江岭、华南稻区并出现相应的迁入峰,10月底至11月初为终见期。(2)北迁个例中各站逆推轨迹分析显示:包括再迁飞在内的不同时段虫源地基本上位于降虫区的西南方,迁飞高度都变化于550—850 m之间,但在沿海地区降落的稻纵卷叶螟迁飞轨迹是复杂的。(3)水平气流是稻纵卷叶螟远距离北迁的主要运载动力,925 h Pa上南方稻区一致的偏南气流对稻纵卷叶螟北迁极为有利;三维流场的起伏、特别是垂直气流的强弱变化对迁飞高度的变化起重要的作用。(4)下沉气流和降水是稻纵卷叶螟降落的关键动力因素,两者都对降虫有明显影响。(5)在这一北迁过程中,稻纵卷叶螟种群多降落在相对湿度大的区域,降虫区的相对湿度均在75%以上。     

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.     

白背飞虱重大迁入过程的大气动力背景

为了揭示白背飞虱迁入的大气动力背景,为其灾变预警奠定气象学基础,根据2003年全国69个植保站提供的白背飞虱虫情资料,在ArcGIS9.0支持下对该年我国白背飞虱的时空分布规律进行了地学分析。利用MM5中尺度数值预报模式和由PCVSAT系统接收的气象数据对2个典型的白背飞虱南、北迁降落过程的大气背景进行了数值模拟和客观分析,模拟和分析结果表明:(1)850hPa等压面上气压场的配置及其随时空的演变是控制和影响白背飞虱迁入的最重要的大气环流因素。(2)850hPa高度上的偏南气流有利于白背飞虱种群的北迁,925hPa等压面上的偏北气流有利于其南迁,这两个高度上风场的气旋式风向切变区有利于白背飞虱的起飞迁出,反气旋式切变区有利于其迁入降落。(3)降水对白背飞虱的降落有着十分重要的动力胁迫作用,但其在北迁降落过程中的作用明显强于南迁。(4)垂直气流场中强下沉气流可迫使白背飞虱大量降落,表明气流胁迫是风载迁飞性害虫灾变性迁入的一个极其重要的大气动力机制。     

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。     

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。     

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。     

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。     

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。     

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。     

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。     

“海棠”台风气流场对褐飞虱北迁路径的影响

基于GIS、GrADS软件和HYSPLIT 4.8轨迹模式,分析了0505号台风“海棠”发生期间（2005年7月19—21日）中国10个省42个虫情观测点的逐日灯诱褐飞虱虫量、850 hPa等压面的风场和20个虫情监测点的褐飞虱迁飞轨迹.结果表明：台风“海棠”登陆中国后,改变了引导褐飞虱向北迁飞的西南气流,造成风场在台风西南部的辐合和大范围的转向,阻止了褐飞虱的向北迁飞,迫使其在某些区域集中迫降;850 hPa等压面上切变线附近是褐飞虱集中降落的区域;在台风衰亡时期,台风东南部气流暖式切变区是大量降虫的区域;台风整体登陆后,西南气流的再次建立,造成褐飞虱的大量北迁.     

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)。     

安庆褐飞虱近三个大发生年虫源和气候条件的比较分析

比较并分析安庆市1997,2005年和2006年褐飞虱Nilaparvata lugehs(Stal)大发生的虫源、气候条件。1997年,迁入期偏早,初迁虫量大,到7月26日止,单灯累计诱量为1228~8698头;7、8月份气温比历史均值低0.2~1.3℃,导致单季稻上基数适温协同暴发型;再迁补充虫源峰次较多,但9月份气温比历史均值低1.0℃,抑制了双季晚稻褐飞虱发生。2005年,迁入期较早,但初迁虫量低,到7月26日止,单灯累计诱量为200~3334头;7月中旬至8月份气温比历史均值低0.4~0.8℃,9月至10月中旬气温比历史均值高1.8~2.2℃,有利褐飞虱发生的气候条件长达3个月;同时,夏、秋季台风暴雨频繁,再迁补充虫源丰富,8月16日~9月25日每侯灯下≥1000头的回迁峰次多达5个,分别比1997年和2006年多1个和2个,导致多代连续重发。2006年,迁入期早,6月底以前的早迁虫量分别是1997年和2005年同期的6.4倍和2.1倍,初迁虫量大,到7月26日止,单灯累计诱量为1595~7181头;虽然7、8月份气温比历史均值高1.0~2.0℃,但单季稻田间小气候适宜,构成单季稻基数暴发型;再迁补充虫源峰次较少,但8月底~9月初短期内大量集中迁入,9月下旬至10月份气温异常偏高,高于历史均值1.5~3.0℃,引起晚稻持续重发。     

江苏省稻纵卷叶螟迁入期虫情指标与西太平洋海温的遥相关及其长期预报模型

将西太平洋海温作为长期预报因子,根据场相关分析方法进行相关普查,用GRADS软件绘制了江苏省宜兴、盐都、靖江地区稻纵卷叶螟迁入峰期、峰期持续时间及峰期蛾量等各虫情指标与各格点逐月的月海温值间相关系数的时、空分布图,从中找出了与稻纵卷叶螟迁入期各虫情指标相关的强信号海区,并对预测因子进行最优化相关处理,建立了三地区稻纵卷叶螟迁入期各虫情指标的长期预报模型.结果表明：三地区稻纵卷叶螟迁入峰期与西太平洋海温存在共同的高相关区;稻纵卷叶螟迁入持续时间与西太平洋海温具有较好的相关关系;海温显著影响迁入峰期蛾量,二者间具有较稳定的相关关系,且其相关程度随季节变化而变化;所有预报模型均通过了α＝0.01的显著性水平检验,说明预报结果与实际值较吻合,预报模型切实可行.该预报模型将能提前1~2个月做出预测意见,对江苏省水稻虫害防治、水稻生产以及最大限度地减轻化学农药污染、改善环境质量具有重要意义.     

2008年广西北部湾稻区稻飞虱初迁入过程分析

2008年2月,我国南方和越南北方普遍遭遇了罕见的低温冻害,褐飞虱Nilaparvata lugens(Stl)与白背飞虱Sogatella furcifera(Horváth)越冬虫量大大减少,而广西北部湾稻区在3—4月却出现了大规模的稻飞虱迁入峰。结合2008年越冬考察、灯下监测以及田间系统调查结果,通过HYSPLIT模型与GrADS软件对此阶段出现的稻飞虱大规模迁入过程进行轨迹模拟与天气学背景分析,得出以下结论:(1)2008年广西早期迁入稻飞虱虫源与越南北部虫源关系不大,主要来自越南中部及老挝南部;(2)850hPa高空温度较高,低空急流频繁,以及过早出现的台风是造成钦州4月份稻飞虱大规模远距离迁入的最主要原因。因此,除越南北部红河三角洲地区外,为我国华南稻区提供早期迁入虫源的越南中部稻区更值得关注。