昆虫谐波雷达的电子标签研究进展

昆虫谐波雷达是一种良好的跟踪昆虫运动的技术,但在应用之前需确定昆虫谐波雷达跟踪昆虫运动的电子标签适合性.本文从昆虫谐波雷达电子标签的制作材料及其类型、昆虫翅载和额外负载、电子标签的适合性、局限性和展望六个方面,来阐明电子标签的研究进展.其目的是为我国开展利用昆虫谐波雷达技术跟踪昆虫运动行为研究提供参考.     

柑橘大实蝇成虫的翅载和额外负载能力

对柑橘大实蝇Bactrocera (Tetradacus) minax (Enderlein)的有效管理受阻于对其成虫运动行为的较少的认识。通过测定其成虫翅载能力和忍受额外负载重量的能力, 从而确定其成虫所携带不同的额外负载的电子标签重量对其正常起飞的影响程度, 为制作合适的昆虫谐波雷达的电子标签提供技术参数。其雌雄成虫的翅载能力并没有随着成虫个体重量增加而降低, 也没有因为性别不同而存在差异。成虫经过正常取食和饥饿（只喂清水）变化处理, 其成虫平均净载重量约为11 mg。来自网室成虫忍受额外负载试验结果表明, 成虫额外负载7.3 mg重量或为占其自身体重大约23%重量对于其向上起飞行为有较少或没有直接的影响。结果进一步表明, 在确定昆虫谐波雷达技术跟踪其成虫携带的电子标签适合性时, 选择的电子标签的重量不能超过7.3 mg。     

昆虫谐波雷达在柑橘大实蝇行为学上的应用研究

本试验分别在橘园中的单株橘树和在整个橘园及它附近森林中,对昆虫谐波雷达的检测率和发现率进行研究,评估昆虫谐波雷达在橘园和森林中对初羽化柑橘大实蝇成虫的扩散行为能否进行有效的跟踪。结果表明,在2013年和2014年,在柑橘园单株橘树试验中,在5 m和3 m条件下,昆虫谐波雷达对带标签的初羽化的柑橘大实蝇成虫的总平均检测率分别为99.1%和100%。按降落位置和释放位置计算,带标签的柑橘大实蝇的总平均发现率分别为87.9%和71.6%。在2014年,在橘园和森林试验中,昆虫谐波雷达对带标签的初羽化的柑橘大实蝇成虫总平均检测率和总平均发现率分别为91.4%和77.8%。结果表明,昆虫谐波雷达对在橘园和森林中初羽化的柑橘大实蝇扩散行为能够进行有效跟踪。     

昆虫谐波雷达的发展和利用

本文从昆虫谐波雷达的基本原理、发展和利用、局限性以及展望4个方面出发,阐述了国外昆虫学者利用昆虫谐波雷达技术跟踪昆虫低空扩散飞行或步行的行为研究慨况,目的是为了尽快利用这种新技术,为我国农林业害虫综合治理服务。     

昆虫雷达建制技术的发展方向

昆虫雷达是开展迁飞害虫监测与研究的一种重要手段,中国也是较早自主建设与应用昆虫雷达的国家之一。为促进我国昆虫雷达事业的发展,本文对扫描昆虫雷达和垂直监测昆虫雷达的体制和特点进行了总结,介绍了今后昆虫雷达建制技术的发展方向及有关的初步实践与应用。     

垂直监测昆虫雷达研究进展

昆虫雷达可以远距离、 大范围、 快速地探测迁飞昆虫, 这极大促进了人类对昆虫迁飞行为的认识。垂直监测昆虫雷达技术是从20世纪70年代发展起来的一种监测高空迁飞昆虫种群的新工具。与传统的扫描雷达相比, 垂直监测昆虫雷达可以获得目标的位移速度、 位移方向、 定向、 体型大小和形状等参数, 因此, 对目标的识别能力更为精确。此外, 垂直监测昆虫雷达实现了在微机控制下的自动运行, 这使得应用昆虫雷达开展迁飞昆虫的日常监测成为可能。本文综述了垂直监测昆虫雷达的发展和应用, 介绍了设计原理和回波参数的解算方法, 讨论了其存在的不足及改进方案, 最后并对其在未来昆虫雷达网络建设中的应用进行了展望。     

初羽化的柑橘大实蝇成虫起飞日节律和降落位置

柑橘大实蝇Bactrocera minax(Enderlein)是主要分布于我国的柑橘类重要害虫,本文通过对在室外养虫笼、室外无橘树网室和有橘树网室中初羽化柑橘大实蝇成虫的起飞活动日节律和降落位置观察试验研究,为应用谐波雷达技术跟踪该成虫运动行为试验提供合适释放时间点和选择跟踪的方位。本研究结果表明,初羽化的柑橘大实蝇雌雄成虫起飞活动高峰上午在9∶00-10∶00,下午在16∶00-17∶00时。在室外养虫笼、室外无橘树网室和有橘树网室中,初羽化成虫降落的在东南、东北、西南、西北4个方位网上和在东、西2个方位网上的数量均没有偏向性。在空间相对较小的室外养虫笼中,初羽化成虫喜欢向上飞行停留在上部网上,而在空间相对较大的室外无橘树网室和有橘树网室中,大多数时间段,初羽化成虫没有这种明显偏向性。在有橘树网室中,初羽化成虫降落在橘树上的东南、东北、西南、西北4个方位面上成虫数量均没有明显偏向性,但85.5%成虫喜欢停留在橘树上部位置;有52.2%成虫喜欢停留在橘树上。结果还表明,在室外养虫笼中,太阳光照射强度与初羽化成虫起飞频率之间直线线性相关性不明显。在有橘树网室中,太阳光照射强度与初羽化成虫起飞虫数之间存在明显直线线性相关性,而在室外养虫笼和无橘树网室中,它们之间的这种相关性不明显。这可能与成虫在橘树上避光行为有关。     

应用昆虫雷达检测昆虫的研究

本文简述了国际昆虫雷达发展的概况,报道公主岭昆虫雷达的应用。列出高塔、气球吊挂昆虫和地面释放昆虫的测试结果,并总结经验提出了观测方法。     

迁飞昆虫生物学参数反演及种类辨识分析

虫害严重威胁着我国的粮食安全,迁飞昆虫中有许多是农业害虫,其远距离迁飞是导致虫害异地暴发的重要原因.昆虫雷达是观测昆虫迁飞最有效的工具,在迁飞昆虫的监测和预警中发挥着越来越重要的作用,但传统昆虫雷达不能准确获取昆虫的各项生物学参数,因此无法实现昆虫种类的精确识别.随着雷达技术的创新和发展,通过昆虫雷达获得较为准确的昆虫生物学参数成为可能,为基于昆虫雷达实现迁飞昆虫个体种类辨识提供了依据.本文综述了从雷达回波中提取多频和极化散射参量,然后基于不同的电磁散射反演昆虫生物学参数的方法,并对比分析了基于不同方法的昆虫体重、体长、体宽和振翅频率的反演精度.最后基于生物学参数,采用5种机器学习算法以高精度实现了 23种迁飞昆虫的种类辨识,并分析了昆虫生物学参数的测量误差对迁飞昆虫种类辨识精度的影响,初步验证了利用雷达实现高精度迁飞昆虫种类辨识的可行性.     

应用3D打印技术辅助识别昆虫脑解剖结构

【目的】明确烟芽夜蛾Heliothis virescens雄成虫脑的结构,构建和打印脑的三维模型,并将该技术扩展应用到黑腹果蝇Drosophila melanogaster、西方蜜蜂Apis mellifera和沙漠蝗Schistocerca gregaria上,制作这些模式昆虫脑的3D打印模型。【方法】首先采用突触蛋白抗体免疫组织化学染色标记的方法研究烟芽夜蛾雄成虫脑的结构,利用激光扫描共聚焦显微镜获取脑解剖结构图像,利用图形分析软件创建三维脑模型,并利用3D打印技术进行三维图像打印。【结果】鉴定出烟芽夜蛾雄成虫脑及颚神经节、触角叶、视叶、前视结节、中央体和蕈形体等主要神经髓结构,并构建了三维数字化模型。首次成功应用3D打印技术打印了烟芽夜蛾雄成虫脑的三维数字化模型,获得实体模型。并将该技术进一步应用到黑腹果蝇、西方蜜蜂和沙漠蝗,获得了这些昆虫的脑实体模型。基于脑模型,对这些昆虫的味觉中枢、嗅觉中枢、视觉中枢和学习及记忆中枢等神经髓结构做了系统比较。【结论】3D打印模型为脑解剖结构的观察提供了新形式,并提供了便利工具。3D打印所得脑实体模型大小适中,可以放在手中,任意旋转,从不同角度观察昆虫脑不规则结构的形态、位置和空间关系,也便于比较不同昆虫脑结构异同,加深对昆虫脑结构和功能及其演化的认识。     

追踪天使——雷达昆虫学30年

雷达昆虫学是一门新的学科分支。从它诞生起的30年来,英、美、澳、中四国的观测研究已初步阐明了昆虫在迁飞过程中的成层、定向、集聚等行为现象及其时空分布,揭示了大气结构和运动对昆虫迁飞的影响,为深化人们对昆虫迁飞行为机制的认识提供了许多令人耳目一新的画面;昆虫雷达技术也逐渐从研究走向实用,已经实现了对迁飞性害虫的长期、自动和实时监测。在全国建立VLR网并与GIS相结合,可望实现对我国重大虫灾的及时预警。     

一种从小卷蛾斯氏线虫怀卵成虫制备感染期幼虫的简易方法

昆虫病原线虫是新型的生物杀虫剂,其感染期幼虫是昆虫病原线虫产业化生产和应用的唯一虫态,对昆虫病原线虫基因功能的研究及转基因改造有助于推进昆虫病原线虫的产业化。本研究基于昆虫病原线虫"噬母现象"的原理,以不同的孵育液孵育小卷蛾斯氏线虫Steinernema carpocapsae的怀卵成虫,找到可以简单快速从怀卵成虫直接获得整齐龄期的感染期幼虫的方法,为该线虫卵或性腺的RNA干扰后感染期幼虫的收集及生物测定提供基础,为昆虫病原线虫的转基因改造以提高其环境耐受力提供技术支持。     

仿爱夜蛾成虫在莫高窟模拟壁画表面的运动行为及其损害机理

【目的】探明莫高窟优势病害昆虫仿爱夜蛾Apopestes spectrum (Esper)成虫在模拟壁画表面的运动行为,以揭示壁画损坏过程及其机理。【方法】本研究依据古代敦煌壁画制作工艺制作模拟壁画。利用扫描电镜观察了仿爱夜蛾成虫爬行足跗节的微观形态,定量分析了成虫翅面鳞粉量及其对壁画的污染程度,观测动物运动行为并系统记录了病害昆虫在90°模拟壁画表面的运动行为特征,分析了仿爱夜蛾成虫运动参数与模拟壁画表面粗糙度间的关系。【结果】仿爱夜蛾成虫主要依靠胸足的侧爪、中垫、掣爪片和微刺的协调作用在壁画表面黏附和爬行,在90°模拟壁画表面依然具有很强的爬行能力。仿爱夜蛾成虫通过调整步态实现在不同粗糙度表面的稳定爬行,壁画粗糙度决定了其是否需要扇动翅膀,以增大在垂直壁画表面稳定爬行的前进动力。【结论】仿爱夜蛾成虫爬行时的爪部接触冲击和拍翅行为均易造成壁画损坏,对于带有起甲、酥碱等病害的脆弱质壁画危害的风险更大。     

大头金蝇的综合利用研究进展

大头金蝇Chrysomya megacephala是重要的法医昆虫、资源昆虫和卫生害虫。大头金蝇的各个发育阶段与人类活动关系密切。本文简要介绍了大头金蝇的分布、分类鉴定及生物学背景,着重从法医学应用、幼虫在有机废弃物转化中的应用、幼虫的活性物质及成虫传粉应用4个方面总结其在资源综合利用方面的研究进展,并讨论了大头金蝇其幼虫和成虫存在的风险及可能的控制方法。新型法医学手段的开发拓宽了大头金蝇在法医领域的应用范围;大头金蝇幼虫能够有效地转化粪便、餐厨垃圾、污泥等多种有机废弃物创造环境和经济效益;幼虫具有多种活性物质,有利于其高附加值产品的开发;虽然成虫的自然传粉效果好,但是其作为传粉昆虫人工释放仍有局限性,仅适用可控空间内。大头金蝇的病媒特性仍是限制其广泛应用的绊脚石,这一问题的解决,有赖于多种技术的有机结合。     

芫菁科不同种类成虫体内斑蝥素的含量

芫菁体内含有斑蝥素,是一种重要的药用昆虫。近年来我国对斑蝥素的临床应用研究表明：斑蝥素及其衍生物对治疗原发性肝癌疗效显著。为了摸清我国芫菁科昆虫的自然资源和虫体内斑蝥素的含量,作者调查了不同地区、不同寄主植物上芫菁科昆虫的种类分布,并利用气相色谱内标法测定了不同性别以及交尾高峰前后的芫菁成虫体内斑蝥素的含量。发现雄性成虫体内斑蝥素的含量均高于雌性成虫。交配高峰后的芫菁雌性成虫体内斑蝥素含量高于交配高峰前的芫菁雌性成虫体内斑蝥素含量。     

北京多普勒天气雷达上的昆虫回波分析

【目的】为了解北京多普勒天气雷达上的昆虫回波信息,探索其在迁飞害虫监测预警中的应用。【方法】选取北京南郊观象台新一代天气雷达CINRAD-SA积累的晴空回波数据和风廓线雷达提供的风速风向数据,基于有关软件分析了昆虫回波的特点,讨论了降水等其他因素对昆虫迁飞的影响。【结果】新一代天气雷达可以探测到空中迁飞昆虫引发的后向散射回波,晴空回波日节律符合夜行性昆虫的朦影起飞和日出降落的行为特点,晴空回波出现的时期是3月至11月,中间有2个高峰期;晴空回波数量与风向关系密切,当天气系统合适时,晴空回波会出现成层和共同定向现象;此外,降水会中断昆虫迁飞。【结论】北京多普勒天气雷达可以探测昆虫迁飞,在迁飞性害虫监测预警及其综合防控工作中具有重大的潜在应用价值,今后农业部门在优先建立昆虫雷达网络的同时,应加强与气象部门合作,发挥天气雷达的补充作用,共同提高迁飞性害虫的监测预警水平。     

华北二点委夜蛾种群动态监测及北京北部地区虫源性质分析

二点委夜蛾Proxenus lepigone是玉米生产中的一种新发害虫, 2011年曾在黄淮海夏玉米主产区全面暴发, 对夏玉米生产构成严重威胁。为了明确二点委夜蛾的种群动态, 探讨北京北部二点委夜蛾种群是否为迁入虫源, 2012年, 在华北地区的河北省栾城县、 北京市区和北京延庆县等地, 利用高空探照灯诱虫器、 垂直监测昆虫雷达等对二点委夜蛾成虫进行了监测, 并结合气象资料, 对北京延庆的虫源性质进行了综合分析。结果表明： 二点委夜蛾老熟幼虫作茧后可在北京延庆越冬。2012年, 北京延庆诱集二点委夜蛾累计33 951头, 可划分为3个世代。第1代成虫的诱集数量不符合正态分布, 且在姊妹灯下的数量差异符合迁飞种类的特点。在当地条件不适宜的情况下, 北京延庆监测点第1代成虫日均诱虫数量高于条件相对适宜的河北栾城。在北京延庆, 第1代成虫的逐日诱集数量与空中风向密切相关。雷达监测还表明二点委夜蛾可能是雷达回波的目标。综合以上证据表明, 北京延庆第1代成虫包含从周边迁飞而来的个体, 二点委夜蛾可能是一种兼性迁飞昆虫。本研究可为二点委夜蛾成虫能否远距离迁飞提供例证, 对今后提高其预测预报和防治水平具有重要意义。     

应用雷达观测昆虫迁飞

<正> 用雷达检测飞机、船只、云,雨等目标时,常出现小的活动点状干扰,影响霍达的功能。这种干扰曾经被称为“雷达怪波”(radar angels)。为搞清楚怪波的来由,雷达工作者曾进行过一些研究,后来证明某种怪波是飞行昆虫所产生的(Crawford,1949)。可以认为这是雷达昆虫学的早期开端。 Schaefer(1976)改装一种商品航海雷达,用于观测昆虫,该雷达在0.2,1.0,2.1及3.1公里的距离,可以依次观测到个体的蚜虫、卷叶蛾、棉铃虫蛾、蚱蜢及蝗虫。应用相当廉价的雷达可测量单个昆虫的飞行方向和速度,昆虫飞行密度的垂直分布、振翅频率、有     

旋幽夜蛾迁飞的雷达观测和虫源分析

旋幽夜蛾Scotogramma trifolii Rottemberg是我国北方农牧地区局部暴发为害的农业害虫,近年来危害逐渐呈上升趋势,但目前的研究对其大范围发生危害规律及是否具有迁飞性尚缺乏明确的认识。本文利用垂直监测昆虫雷达和相关辅助设备的长期自动观测和基于GIS的地理信息系统分析,研究了2005年吉林省白城地区通榆县和大安市旋幽夜蛾暴发的虫源性质及成虫空中飞行参数。结果表明：白城地区5月中旬20 cm的平均地温并不满足越冬代蛹羽化的最低温度;2005年5月下旬成虫盛发期东北、华北地区空中风场以南风和偏南风居多,为成虫迁入提供了有利的运载气流。6月下旬雷达观测点卵巢解剖显示,雌蛾卵巢发育进度整齐、级别较低,具有典型的迁出昆虫生理特征。雷达观测显示,成虫飞行最高可达距地面1 000 m, 主要选择在距地面300～500 m高度段,在500 m高度可以整夜飞行。初步判定旋幽夜蛾具有迁飞特性,这一发现为进一步认识其发生规律以及提高其预测预报水平提供了科学依据。     

鞘翅目昆虫标本制做、保存方法的探讨

<正> 以往制做鞘翅目昆虫成虫标本时,只将昆虫用针插好,待其自然干燥或红外线烘干即成。在保存过程中,稍有不慎或条件简陋,即发霉、腐臭。使标本不能永久保存。几年来在整理标本过程中,找到了一种制作、保存鞘翅目昆虫成虫的方法,供参考。 标本处理 将鞘翅目昆虫成虫按要求插上昆虫针,放入20％乙醇、30％甲醛的水溶液中