基于便携式谐波雷达技术跟踪昆虫运动行为的应用方法

昆虫谐波雷达是一种良好的跟踪昆虫运动的技术。本文从成虫负载的电子标签确定、电子标签的制作、在环境中成虫的检测率和发现率测定、以及田间跟踪昆虫的运动轨迹的方法 4个方面,介绍昆虫谐波雷达技术跟踪昆虫运动行为的应用方法。目的是希望我国更多学者参与昆虫谐波雷达应用,为农林业害虫综合治理研究服务。     

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。     

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。     

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.     

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。     

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。     

昆虫视觉系统平行加工通道研究

许多飞行的昆虫能够借助它们的视觉发现、跟踪、识别、捕获对它们有意义的目标,有些昆虫例如蜜蜂、蝴蝶、蜻蜓等与高等的动物一样,它们也具有空间视觉、运动视觉和颜色视觉,这些视觉信息是如何进行加工的,其加工通道之间的相互关系如何,阐明这些问题对解释视知觉的形成是很重要的.由于昆虫神经系统比人和哺乳动物神经系统简单得多,其神经元的数量亦少得多,因此我们选择了以昆虫的视觉系统为模型系统对此问题进行研究.本文把1986年以来我们对此问题开展行为分析和神经生理学研究所取得的结果以及与此有关的工作综述如下.