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。     

长江中游稻区夏季飞机航捕迁入褐飞虱的轨迹分析

根据1977～1979年3年的7月份飞机航捕褐飞虱Nilaparvata lugens的资料, 应用轨迹分析模型,得出了长江中游稻区夏季迁入褐飞虱的中尺度虫源地及迁入路径。1）湘东北-鄂东南稻区虫源来自桂中至湘中稻区（24°～ 28°N,109°～114°E）,褐飞虱的迁入路径有两条：①柳州→桂林→衡阳→该区;②柳州→桂林→邵阳→该区。2）赣北-鄂东稻区虫源来自桂中至赣西稻区（24°～29°N,110°～115°E）,褐飞虱的迁入路径有一条：蒙山→倏县→宜春→该区。3）湘中、东部稻区虫源来自桂南至湘南稻区 （23°～27°N,109°～113°E）,褐飞虱的迁入路径有一条：南宁→柳州→桂林→该区。     

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。     

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。     

2007年广西早稻田褐飞虱发生动态及虫源分析

褐飞虱Nilaparvata lugens(Stal)是我国水稻上的重要害虫,近年来在全国连续大暴发,给我国水稻生产造成严重的损失。广西是境外虫源迁入我国的第一站,分析其早稻田褐飞虱的种群动态和迁飞规律,对全国褐飞虱的预测预报和防治工作意义重大。采用田间系统调查与雌虫卵巢系统解剖的方法研究了2007年南宁地区早稻田的褐飞虱发生动态和世代种群特征,分析全区灯诱数据确定迁入高峰期,并运用美国NOAA网站的HYSPLIT平台对2007年广西褐飞虱早期的6段迁入高峰期进行了数值模拟和虫源地分析。结果表明:(1)2007年广西南宁地区褐飞虱在晚熟品种田的发生虫量明显高于早熟品种田,发生、危害期明显延长,为我国北方其他稻区的褐飞虱的迁入积累了充足的虫源基数。(2)确定了南宁地区的早稻田褐飞虱各发生世代的虫源性质。第2代属于大部迁入型;第3代前期属于本地繁殖,部分迁入型,后期属部分迁出型;第4代属于大部分迁出型。(3)4月下旬-5月上旬,虫源地主要分布在越南、老挝中部的地区(18°-20°N);5月中下旬,虫源地主要分布在越南、老挝较北的地区(20°-22°N),部分来自我国海南省和雷州半岛;而6月上旬桂北地区大规模迁入的虫源地主要分布在越南东北部、广西西南部;低空急流为广西褐飞虱大规模迁入提供了运载气流,而当时的降雨是迫使褐飞虱集中降落的主要原因。     

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。     

褐飞虱迁飞参数的数值模拟

迁飞性害虫褐飞虱对中国和亚洲其它国家和地区的水稻有着十分严重的危害,其迁飞参数的时空变化是种群迁飞这一生态行为的重要体现。应用目前国际上先进的中尺度数值预报模式MM5 (V3.2 )对我国褐飞虱北迁、南返的过程进行了数值模拟,根据模拟结果对害虫的迁出虫源地、迁飞路径、降落区、空中迁飞速率、迁飞高度、迁飞历时和迁飞距离等迁飞参数进行了一系列的数值计算和客观分析,得到了与实际虫情普查和雷达观测资料相当吻合的结果,从而比较精确地阐明了褐飞虱迁出起飞、空中定向飞行、降落迁入等迁飞行为的动力学机制。     

中国盛夏褐飞虱北迁过程的动态数值模拟

以控制和影响褐飞虱Nilaparvata lugens (Stal)迁飞过程的生理生态参数为依据,应用时空分辨率较高的中尺度数值预报模式-MM4和三维轨迹计算方法对我国盛夏褐飞虱的北迁过程进行了动态模拟。模拟结果及其与实测虫情资料的对比研究表明：（1）我国盛夏褐飞虱北迁的虫源地主要在22.5°N～27°N,110°E～116°E之间。（2）空中迁飞路径有三条：主径取32°方位角,副径分别取10°和75°方位角。（3）降落虫汇区有三个：主降区为长江中下游稻区,副降区分别为鄂西北、川东北稻区和浙东南、闽北稻区。（4）理论模拟与实际虫情普查分析比较吻合,说明该模型可作为迁飞害虫灾变机制研究的一个重要工具。     

粤北晚稻褐飞虱发生动态

【目的】粤北地区是褐飞虱Nilaparvata lugens(St?l)(BPJ)后期回迁重点区域。阐释后期褐飞虱回迁对粤北稻区的影响,可为其预测预报提供依据。【方法】利用轨迹分析平台HYSPLIT对2006—2012年粤北地区秋季回迁的褐飞虱主要峰次进行轨迹模拟,用气象制图工具Gr ADS分析2011年粤北褐飞虱回迁的降落机制,解析粤北地区后期回迁褐飞虱虫源地及其降落机制。【结论】(1)粤西北地区主要虫源地分布于湖南南部、福建南部和江西,粤东北地区虫源地主要分布于江西南部、福建南部以及广东东南沿海稻区。其中,地形因素是造成两地虫源差异的主要原因。(2)通过粤北地区2011年秋季几个迁入高峰日各气象要素分析结果显示,低空急流能为主降区输入褐飞虱虫源;低层切变线和强降雨过程是造成粤西北褐飞虱大规模降落的主要因素。(3)2011年粤北晚稻褐飞虱出现两个回迁高峰(8月下旬至9月上旬、9月下旬至10月上旬),随着晚稻进入分蘖抽穗期,良好的食料条件加之两次较大的回迁峰加重了褐飞虱对晚稻的危害。(4)8—9月份虫源地适宜的温度以及降水条件造成褐飞虱增殖暴发重要气候因素。     

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。     

几种植物次生物质对褐稻虱种群的控制作用模拟

为探讨褐稻虱Nilaparvata lugens (Stål)种群生态控制的作用机理,应用状态空间方程和作用因子添加分析法,研究植物次生物质不同组合对褐稻虱种群的控制作用;本研究以薇甘菊Mikania micrantha乙醇提取物、 飞机草Eupatorium odoratum乙醇提取物与现代苦楝Melia azedarach油的不同组合,作用于褐稻虱种群;根据不同虫期的调查数据,拟合出控制矩阵中各分块矩阵的元素值,并对褐稻虱种群的控制作用进行模拟。结果表明：单独施用薇甘菊乙醇提取物（1 g DW/100 mL）、飞机草乙醇提取物（1 g DW/100 mL）、 现代苦楝油（200倍）各1次, 能显著降低褐稻虱种群数量, 然而种群趋势指数I（population trend index）仍在1.00以上,即下代褐稻虱种群仍呈增长趋势,联合添加其中2种或3种能持续控制褐稻虱下代种群的增长。同时,植物次生物质对褐稻虱种群的控制作用主要表现在对成虫产卵的忌避作用,尤其是在本田种群建立的初期,由于其显著的忌避作用, 降低田间卵量,使其种群数量明显降低,可有效地控制其为害。     

The long-distance migration of Nilaparvata lugens (Stål) (Delphacidae) in China: radar observations of mass return flight in the autumn

Abstract.

• 1 A case study is presented of the autumn migration of the brown planthopper, Nilaparvata lugens (Stål), in the area of Nanjing in the People's Republic of China. The study was made using a high frequency (8 mm wavelength) radar and a net suspended from a kytoon.
• 2 The observations confirmed that long-distance return migrations occur in China in mid and late September, with N.lugens being carried on the prevailing north-easterly wind towards the autumn infestation and overwintering areas of the species.
• 3 After mass take-off in the late afternoon or at dusk, the migrants flew for several hours during the evening, often in a dense layer which formed at heights between about 400 and 1000m above ground. These layers often had well-defined ceilings corresponding to an air temperature of about 16°C. The migration height was above the top of the surface temperature inversion, i.e. the migrants did not fly at the height of the warmest air.
• 4 The dense layer concentrations overflying the radar were backtracked to source areas up to 240 km away in the north-east of Jiangsu Province. Planthoppers observed emigrating from the Nanjing area would reach areas in south Anhui Province or north Jiangxi Province if they flew for 12 h.
• 5 There was a second period of mass take-off at dawn. Insect layers sometimes formed but did not last longer than 1–2h.
• 6 The present results were strikingly different from those previously observed in the dry season in the Philippines, where migratory flight durations were largely confined to periods of about 30min at dusk and dawn.
• 7 Our observations are discussed in relation to the equator-wards return migrations undertaken in autumn by other insect species, and the importance of these migrations for the maintenance of long-flying genotypes in the overwintering populations is considered.

     

Flight duration of the brown planthopper, Nilaparvata lugens (Homoptera: Delphacidae)

ABSTRACT.

• 1 The brown planthopper, Nilaparvata lugens (Stål), is a major pest of rice in Asia. It is known to make wind-assisted migratory flights each year to colonize the summer rice growing areas of China, Japan and Korea.
• 2 Modelling windborne displacements between rice growing areas in Asia requires migratory behaviour and flight duration to be established for this insect.
• 3 Field and laboratory observations suggest that N. lugens take-off at dusk and that some continue flying for up to 24–26 h if the temperature is ≥ 17°C.
• 4 Trajectories for 10 m above ground level and 1.5 km above mean sea level are used to identify possible sources and, hence, to estimate the flight times of N.lugens caught in nets on ships on the East China Sea in 1973 and 1981.
• 5 Estimated flight times between the sources and the ships ranged from about 9 to 30 h.
• 6 Results suggest that long-distance migration can occur in surface winds, when they are strong, but that long-distance migration is more likely at 1.5 km.
• 7 When simulating windborne displacements of N.lugens, it can be assumed that in areas and at heights where the temperature is ≥ 17°C, some migrants will fly downwind for up to 30 h after a dusk take-off. Others will fly for shorter periods, giving the population as a whole the opportunity to colonize all the rice crops flown over.

     

Determination and distribution of a female-specific protein in the brown planthopper, Nilaparvata lugens Stal (Homoptera: Delphacidae)

Electrophoretic analyses of hemolymph and body or ovary homogenates from reproducing females, males, and 5th instar nymphs of the brown planthopper, Nilaparvata lugens Stal, revealed a protein band of 175 kDa in females. An immunoblot test using antibody against this protein showed a positive reaction with a 175 kDa protein from female body or ovary homogenates. It is likely that this protein in hemolymph is vitellogenin (Vg). Distribution of Vg was determined by immunofluorescence and immunogold labeling techniques. The results showed that the positive immunofluorescence reactions were present in yolk particles, the intercellular space of follicle cells, hemolymph, and the epithelial plug of ovarioles. In addition, the yeast-like symbiotes (YLS) in mycetocytes of adults and various nymphal instars as well as those free in hemolymph or entering oocytes also exhibited a positive reaction. Electron micrographs showed that immunogold particles were found most in yolk mass and YLS over other tissues. Especially the YLS in various developmental stages all contained immunogold particles, implying that the symbiote is somewhat related with production of the female-specific protein.     

褐飞虱乙酰胆碱酯酶基因全长cDNA的克隆及序列分析

利用反转录聚合酶链式反应(RT_PCR)结合快速扩增cDNA末端(RACE)技术克隆了褐飞虱Nilaparvata lugens 乙酰胆碱酯酶基因cDNA。该cDNA全长2 467 bp,包含一个1 938 bp的开放阅读框(GenBank登录号AJ852420); 在推导出的646个氨基酸残基的前体蛋白中, N端的前30个氨基酸残基为信号肽,随后的616个氨基酸残基是成熟的乙酰胆碱酯酶序列,其预测的分子量为69 418 D。在一级结构中,形成催化活性中心的3个氨基酸残基(Ser242,Glu371和His485),以及在亚基内形成二硫键的6个半胱氨酸完全保守; 位于催化功能域的14个芳香族氨基酸中有10 个完全保守。该酶的氨基酸序列与黑尾叶蝉的同源性最高,达83%。对来自23种昆虫（包括褐飞虱）的30个乙酰胆碱酯酶的聚类分析显示,褐飞虱的乙酰胆碱酯酶与其中6个Ⅱ型乙酰胆碱酯酶（AChE2）同属一个支系; 此外,只存在于昆虫AChE2中的超变区及特异的氨基酸残基,也存在于褐飞虱的乙酰胆碱酯酶中。以上结果表明,所克隆的褐飞虱的乙酰胆碱酯酶基因是一个与黑腹果蝇的orthologous型基因同源的AChE2基因。     

A new trajectory analysis method for migratory planthoppers, Sogatella furcifera (Horváth) (Homoptera: Delphacidae) and Nilaparvata lugens (Stål), using an advanced weather forecast model

Abstract 1 A new method of backward trajectory analysis for planthopper migration is presented. The method consists of two components: an advanced weather forecast model, MM5, for weather simulation, and a migration model for trajectory calculation. The weather forecast model simulates wind fields in which trajectories are calculated by the migration model. 2 It is assumed that planthoppers, Sogatella furcifera and Nilaparvata lugens, are transported at wind speeds and in wind directions. The method is evaluated using a migration event observed at Chikugo in Japan on 25 June 1969, which was recorded in hourly catch data. 3 The results indicate that the takeoff responsible for the migration occurred at 21 UTC (Coordinated Universal Time) on 23 June along the coastal region of Fujian province in China. This is the first time that the source region of this event has been accurately identified. Determinations of the migrating duration and height are also consistent with observations. 4 Although the landing process is not considered in the model, it is shown that the method is able to simulate the migration and accurately estimate various parameters. This study also shows the importance of high‐quality weather simulation.     

褐飞虱成虫体内磁性物质检测

地磁定向是昆虫远距离迁飞定向的重要机制之一.本研究以褐飞虱Nilaparvata lugens长翅型和短翅型成虫为研究对象,利用MPMS-7型号超导量子干涉磁强计(磁场范围为±4.8 mA/m,温度范围为1.9 ～ 400 K)检测虫体内的磁性物质,明确其体内的分布状况.结果表明:褐飞虱长翅型雄成虫整个虫体的温度退磁曲...     

2006年安庆地区褐飞虱大发生特点及其原因分析

2006年褐飞虱Nilaparvata lugens Stl大发生的特点主要有:迁入虫量大、回迁峰次明显;短翅型成虫发生早、虫口高;田间种群增长迅速,全市普遍重发,局部暴发;田块间虫口差异大。分析认为导致大发生的主要原因是:丰富的初迁虫源奠定了大发生的基础;褐飞虱生物型变化,食料条件丰富;单季稻面积扩大,从食料和生境2个方面为褐飞虱发生提供利好条件;褐飞虱对主治药剂吡虫啉产生抗性,促进褐飞虱暴发。还就加强异地监测、抗药性监测、田间调查等,提出建议。     

褐飞虱对噻嗪酮抗性的遗传分析

害虫的抗性遗传特性是影响其抗性发展的一个重要因子,也是制订抗性治理对策的重要依据。我们采用稻茎浸渍法测定了褐飞虱Nilaparvatalugens (Stal)抗性和敏感亲本、正反交（F₁、F₁₂、F'₂）及回交（BC）后代3龄若虫对噻嗪酮的剂量反应数据,研究了褐飞虱对噻嗪酮的抗性遗传特性。结果表明: 正反交后代的显性度分别为-0.3153（F₁）和-0.376 3（F'₁）,表明抗性遗传为常染色体的不完全隐性;将自交及回交后代的剂量反应数据进行单个主基因假设的卡方(χ²)检验,其卡方值分别为42.11（F₂）、5.44 （F'₂）及93.57（BC）,均大于χ^２0.05= 15.51(df=8),表明其抗性是多基因控制的。还讨论了褐飞虱对噻嗪酮的抗性治理策略。     

Tagging the brown planthopper,Nilaparvata lugens,with the stable isotope nitrogen-15; method for labelling and detection

The brown planthopper (BPH), Nilaparvata lugens (***Stål), is a serious pest of rice in tropical Asia (IRRI, 1979).