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。     

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。     

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。     

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。     

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。     

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。     

褐飞虱远距离向北迁飞的气象条件

根据1977、1978年自广西南宁至江苏淮安等地褐飞虱迁飞记录,通过天气图等气象资料分析,对我国东半部地区褐飞虱的迁飞路径和有关气象条件进行了研究,初步得出褐飞虱向北迁飞的天气形势特点如下: 1.春、夏季北迁的过程中,迁入地常在锋面或副热带高压两类不同的天气系统控制下; 2.春、夏季的北迁,迁出地一般位于地面热低压系统的暖区和高空850毫巴图上的偏南气流,特别是西南气流的控制区域; 3.温度、风速以及降水等气象要素是褐飞虱迁出、迁入及空中飞行的重要影响条件。     

低空急流对中国褐飞虱重大北迁过程的影响

低空急流是褐飞虱远距离迁飞的理想空中通道之一,为了揭示低空急流对褐飞虱北迁的动力作用机制,在全面分析2007年中国褐飞虱虫情资料的基础上,筛选出典型个例,结合相应的气象背景资料,对低空急流在褐飞虱北迁中的动力影响进行了系统的研究.研究表明:(1)低空急流作为一种大尺度天气系统,对2007年中国褐飞虱的重大北迁产生了重要的影响,这种影响体现在对虫源输送和降虫上;(2)低空急流的时空分布和强度变化对褐飞虱降虫时段、降虫范围、降虫量多少和主降虫区位置的选择有重要的影响;(3)逆推轨迹计算的结果显示:迁入主降区的褐飞虱是由低空急流输送的,这与其动力作用相吻合;(4)低空急流中的下沉气流对降虫区分布有着决定性的影响.     

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。     

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。     

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。     

Brown planthopper Nilaparvata lugens was concentrated at the rear of the typhoon Soudelor in Eastern China in August 2015

Sometimes, extreme weather is vital for the population survival of migratory insects by causing sudden population collapse or outbreak. Several studies have shown that rice planthopper migration was significantly influenced by typhoons in eastern Asia. Most typhoons occur in the summer, especially in August. In August, brown planthopper Nilaparvata lugens (Stål) migrates northward or southward depending on wind direction, and thus typhoons can potentially influence its migration process and population distribution. However, this has not yet been studied. This paper reported a case study on the effects of Typhoon Soudelor on the summer migration of N. lugens in eastern China in 2015. The migration pathways of N. lugens were reconstructed for the period under the influence of a typhoon by calculating the trajectories and migration events in eight counties of the Yangtze River Valley region with ancillary information. Trajectory modelling showed that most migrants took short distance migrations (less than 200 km) under the influence of the Typhoon Soudelor. Numerous N. lugens migrants were concentrated and deposited at the rear of the typhoon during the last 5 days of Typhoon Soudelor on August 9–13 due to horizontal convergence, and this led to an outbreak population. These results indicated that the N. lugens population was redistributed by the typhoon in the summer and that the population dynamics at the rear of a typhoon should be kept under close surveillance. This study provided insight into migratory organisms adapting to atmospheric features.     

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。     

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。     

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.     

福建省白背飞虱前期迁入虫源分析

近年来, 福建省白背飞虱Sogatella furcifera (Horváth)危害严重, 尤其2007年, 全省早稻白背飞虱特大发生, 迁入峰不但比常年偏早, 且虫量异常偏多。本文利用由美国国家大气与海洋局与澳大利亚国家气象局共同开发研制的大气质点轨迹分析平台模型HYSPLIT, 和气象图形分析显示软件GrADS对2007-2010年4-5月福建省白背飞虱早期主要迁入峰次进行了轨迹模拟, 并对2007年5月份的主要迁入过程进行了天气学背景分析。结果显示： (1) 福建省白背飞虱早期迁入虫源主要来自广东、海南省, 台湾省、 菲律宾仅在个别年份提供少量虫源, 非主要虫源地; (2) 低空急流与持续降水的配合是导致2007年白背飞虱集中降落的直接原因。2007年5月稻飞虱迁入同期, 福建850 hPa上空低空急流频繁, 5月份西太平洋副高比往年偏西、 偏强, 且北跳推迟, 使得华南地面准静止锋形成, 雨季延长; （3）2007年广东、 海南3月底至4月初的1代成虫迁入种群较多造成的田间2代白背飞虱虫源基数的增加是造成2007年福建白背飞虱迁入量增加的最根本原因。福建白背飞虱的主迁入虫量取决于两广早期田间虫源基数的多寡, 在副高偏强、 雨水较多年份, 提前对两广、 海南地区田间稻飞虱发生情况进行了解将有助于福建稻飞虱的预防与治理。     

Development and use of EST-SSR markers for assessing genetic diversity in the brown planthopper (Nilaparvata lugens Stål)

To assess genetic diversity in populations of the brown planthopper (Nilaparvata lugens St?l) (Homoptera: Delphacidae), we have developed and applied microsatellite, or simple sequence repeat (SSR), markers from expressed sequence tags (ESTs). We found that the brown planthopper clusters of ESTs were rich in SSRs with unique frequencies and distributions of SSR motifs. Three hundred and fifty-one EST-SSR markers were developed and yielded clear bands from samples of four brown planthopper populations. High cross-species transferability of these markers was detected in the closely related planthopper N. muiri. The newly developed EST-SSR markers provided sufficient resolution to distinguish within and among biotypes. Analyses based on SSR data revealed host resistance-based genetic differentiation among different brown planthopper populations; the genetic diversity of populations feeding on susceptible rice varieties was lower than that of populations feeding on resistant rice varieties. This is the first large-scale development of brown planthopper SSR markers, which will be useful for future molecular genetics and genomics studies of this serious agricultural pest.     

水稻黑条矮缩病传毒昆虫的防治实践与研究

水稻黑条矮缩病 (RBSDV)是由传毒媒介灰飞虱Laodelphaxstriatellus (Fall n)传播所致 ,治虫防病是目前防治水稻黑条矮缩病的重要手段。生产实践证明 ,防治该病应以控制灰飞虱种群数量增长为首选目标 ,把带毒灰飞虱尽可能地扑灭在迁移到水稻秧苗进行传毒侵染之前。因此掌握防治适期 ,选用高效低毒农药 ,切断初次侵染来源 ,才能达到控制该病发生的目的。