2011年廣西興安地區(qū)白背飛虱種群發(fā)生動態(tài)及遷飛軌跡分析

武俊杰， 蔣春先， 張云慧， 齊會會， 李 慶， 程登發(fā)＊

（1.中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院植物保護(hù)研究所，植物病蟲害生物學(xué)國家重點實驗室，北京 100193；2.四川農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)院，成都 611130）

2011年廣西興安地區(qū)白背飛虱種群發(fā)生動態(tài)及遷飛軌跡分析

武俊杰1，2， 蔣春先1，2， 張云慧1， 齊會會1， 李 慶2， 程登發(fā)1＊

（1.中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院植物保護(hù)研究所，植物病蟲害生物學(xué)國家重點實驗室，北京 100193；2.四川農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)院，成都 611130）

采用田間系統(tǒng)調(diào)查和燈光誘捕的方法研究了2011年廣西興安地區(qū)白背飛虱田間種群發(fā)生動態(tài)，并運用軌跡分析軟件HYSPLIT4.8和氣象圖形處理軟件GrADS對2011年廣西興安地區(qū)白背飛虱遷飛高峰期進(jìn)行軌跡分析和氣象背景分析。結(jié)果表明：（1）2011年，白背飛虱始見期為5月6日，共有8個遷飛高峰，遷入峰為5月7－10日、6月4－18日、6月27日－7月11日、8月9－11日，8月27日－9月7日，遷出峰為7月17－18日，8月3－5日，10月8日。（2）白背飛虱在雙季早稻、單季中稻和雙季晚稻混合發(fā)生，單季中稻的發(fā)生量明顯高于雙季早稻和雙季晚稻。（3）2011年5月上旬白背飛虱遷入蟲源主要來自廣西西南部稻區(qū)，6月上旬大規(guī)模遷入蟲源來自廣西西南部和越南北部稻區(qū)。西南氣流為白背飛虱的遷入提供了運載氣流，降水是迫使白背飛虱降落的主要原因。8月初從本地遷出的白背飛虱隨西南氣流北上到達(dá)湖南西部和北部稻區(qū)，10月份遷出的白背飛虱隨東北氣流南下到達(dá)廣西的柳州市。

白背飛虱； 發(fā)生動態(tài)； 遷飛； 軌跡分析

白背飛虱［Sogatellafurcifera（Horváth）］是我國水稻上重要的遷飛性害蟲之一，與褐飛虱（NilaparvatalugensSt?l）一起被稱為“亞洲水稻生產(chǎn)上頭號害蟲”。每年3－5月由中南半島的越南等國家隨西南氣流遷入我國繁殖危害，給我國的水稻生產(chǎn)造成嚴(yán)重的損失［1］。近年來，由其作為傳毒介體的南方水稻黑條矮縮病在越南以及我國華南地區(qū)發(fā)生嚴(yán)重，發(fā)生面積不斷擴大，現(xiàn)已遍布整個華南、江南及西南稻區(qū)，給水稻生產(chǎn)造成毀滅性打擊［2］。

廣西興安縣（25°18′～26°55′N，110°14′～110°56′E）位于廣西東北部，“湘桂走廊”要沖，是白背飛虱在我國南北往返的必經(jīng)之地，也是春季白背飛虱進(jìn)入北方稻區(qū)的一個中轉(zhuǎn)站［3］。該地區(qū)白背飛虱的發(fā)生動態(tài)和遷入遷出規(guī)律對全國白背飛虱的預(yù)測預(yù)報和南方水稻黑條矮縮病的防控工作有著重要的意義。對于興安地區(qū)白背飛虱的研究相關(guān)報道較少，僅見齊會會等［4］對2007－2010年該地區(qū)白背飛虱的早期遷入蟲源地做了分析，但對該地區(qū)白背飛虱發(fā)生動態(tài)和遷出軌跡還未見相關(guān)報道。因此，本研究采用燈光誘捕和系統(tǒng)調(diào)查相結(jié)合的方法對2011年興安地區(qū)白背飛虱的發(fā)生動態(tài)進(jìn)行研究，并運用美國NOAA網(wǎng)站的HYSPLIT平臺對典型的遷入遷出高峰進(jìn)行軌跡分析，以期為白背飛虱的預(yù)警和防治提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 燈下蟲情數(shù)據(jù)

本試驗在廣西桂林市興安縣境內(nèi)的農(nóng)業(yè)部桂林作物有害生物科學(xué)觀測試驗站（25°36′2.02″N，110°41′45.07″E）進(jìn)行，設(shè)置高空探照燈誘蟲器和佳多自動蟲情測報燈各一臺，兩燈相距約500m。高空探照燈參考Feng［5］設(shè)計的姊妹燈中高空燈的設(shè)置，由GT75型探照燈制作而成，內(nèi)裝ZJD1000W金屬鹵化物燈泡。佳多自動蟲情測報燈是采用20W黑光燈管（主波長365mm）作誘蟲光源，利用遠(yuǎn)紅外快速處理蟲體，且在燈上安裝直徑約1.5m的雨罩，既可以防雨又能遮住向上發(fā)出的光。佳多自動測報燈裝有光控開關(guān)，日落開燈，日出關(guān)燈，高空探照燈開燈時間與佳多燈保持一致。逐日記錄誘捕的白背飛虱數(shù)量。

1.2 田間調(diào)查

2011年4－10月，在農(nóng)業(yè)部桂林作物有害生物科學(xué)觀測試驗站選擇有代表性的早、中、晚稻田為系統(tǒng)調(diào)查田，整個生育期內(nèi)不施藥，田間管理按常規(guī)管理。雙季早稻品種‘湘優(yōu)2號’，4月8日播種，5月2日插秧，7月27日收割；單季中稻品種‘Y兩優(yōu)3218’（‘科超3218’），5月8日播種，6月9日插秧，9月16日收割；雙季晚稻品種‘新科12號’，7月6日播種，8月1日插秧，10月17日收割。

雙季早稻、單季中稻和雙季晚稻分別從6月2日、7月1日和8月27日開始調(diào)查，采用隨機多點拍盤法調(diào)查，每7d調(diào)查1次，每次20叢，記錄各蟲態(tài)數(shù)量，折算成百叢蟲數(shù)，并記錄調(diào)查時的水稻生育期。

1.3 氣象資料的獲取及軌跡分析

氣象資料：利用氣象圖形處理軟件GrADS提取來自美國環(huán)境預(yù)報中心（NCEP）提供的再分析數(shù)據(jù)（水平分辨率2.5°×2.5°，時間間隔為6h）中850hPa和925hPa的水平風(fēng)場和垂直速度場。降水資料采用中國氣象科學(xué)數(shù)據(jù)共享服務(wù)網(wǎng)（http：／／cdc.cma.gov.cn／）2011年的逐日降水資料。

地圖資料：中國省級行政區(qū)圖（1∶4 000 000）從國家基礎(chǔ)地理信息中心網(wǎng)站（http：／／nfgis.nsdi.gov.cn）下載，世界地圖來自于 ArcGIS 9.2自帶的世界底圖。

軌跡分析采用美國國家海洋和大氣管理局（NOAA）與澳大利亞氣象局聯(lián)合開發(fā)研發(fā)的HYSPLIT軌跡分析平臺，對白背飛虱的遷入和遷出峰以興安為起點進(jìn)行逆推和順推。軌跡分析生物學(xué)參數(shù)設(shè)定：（1）白背飛虱是順風(fēng)遷移［6－8］；（2）白背飛虱春夏北遷高度為1 500m，秋季南遷為800m［9］；（3）白背飛虱一般是日落后1h起飛；（4）白背飛虱的飛行時間長度分別取9h和24h［10－12］；（5）順推以當(dāng)日20：00為起始時刻，逆推以次日05：00為起始時刻，換算成UTC時間為12：00和21：00。

2 結(jié)果與分析

2.1 2011年廣西興安地區(qū)燈下白背飛虱消長動態(tài)

2011年白背飛虱在高空探照燈上始見期為5月6日，佳多燈為5月8日，終見期兩燈都是10月23日。按照全國統(tǒng)一世代劃分方法，2011年興安地區(qū)監(jiān)測到白背飛虱7代（2～8代），且各代誘蟲量差異很大。第2代5月上旬遷入，5月7－10日兩燈同時出現(xiàn)第一個誘蟲高峰，其中高空探照燈誘蟲量突破百頭。6月上旬以后白背飛虱誘蟲量逐漸增加，誘蟲峰期主要集中在6月上旬到9月上旬，即第3～6代，其中第3代兩燈誘蟲量最多。6月4－18日為最大遷入高峰，兩燈誘蟲量都超過萬頭。9月8日以后，誘捕白背飛虱數(shù)量明顯減少。在10月8－11日再次出現(xiàn)誘蟲高峰，但數(shù)量不大，說明2011年白背飛虱秋季南遷量少。

圖1 2011年廣西興安地區(qū)白背飛虱燈下消長動態(tài)

2.2 2011年廣西興安地區(qū)白背飛虱田間發(fā)生動態(tài)

田間系統(tǒng)調(diào)查顯示，單季中稻田間發(fā)生量明顯高于雙季早稻和雙季晚稻。5月初，早期零星遷入的白背飛虱主要為害剛插秧的早稻。6月上旬白背飛虱開始大量遷入，雙季早稻田中長翅型成蟲增多（圖2）。6月中旬以后，處于分蘗－拔節(jié)期的雙季早稻，食料條件優(yōu)越，遷入白背飛虱開始產(chǎn)卵孵化，田間種群增加。7月上旬，雙季早稻正值抽穗期，單季中稻處于分蘗期，雙季早稻田內(nèi)白背飛虱大量羽化，長翅型成蟲迅速增多，可部分轉(zhuǎn)移到中稻田中，之后早稻田內(nèi)營養(yǎng)條件嚴(yán)重惡化，種群數(shù)量一直很低。7月上中旬，單季中稻正值拔節(jié)期，食料優(yōu)越，田間白背飛虱蟲量不斷積累，其中7月20日左右，百叢蟲量超過萬頭，為年度最高。密度效應(yīng)使得田間長翅型成蟲部分遷出。7月末8月初，單季中稻正值抽穗－揚花期，老熟若蟲大量羽化遷出，8月下旬之后，中稻田內(nèi)營養(yǎng)條件進(jìn)一步惡化，田間蟲量很少。雙季晚稻在興安地區(qū)種植面積較少，其白背飛虱百叢蟲量大約在200頭左右。

圖2 2011年廣西興安地區(qū)白背飛虱田間消長動態(tài)

2.3 2011年廣西興安地區(qū)白背飛虱的遷飛軌跡分析

根據(jù)燈下數(shù)據(jù)、田間調(diào)查數(shù)據(jù)并結(jié)合氣象資料分析，歸納2011年廣西興安地區(qū)遷入峰為5月7－10日、6月4－18日、6月27日－7月11日、8月9－11日，8月27日－9月7日，遷出峰為7月17－18日，8月3－5日，10月8日。本文選擇5月7－10日（首次遷入）、6月4－18日（年度最大遷入）遷入峰，8月3－5日，10月8日遷出峰進(jìn)行軌跡分析。

2.3.1 5月7－10日遷入峰分析（百頭遷入峰）

5月7－10日，兩燈首次出現(xiàn)白背飛虱蟲峰。從水平流場看（圖3），5月7－10日02：00 850hPa等壓面上一股10～20m／s的西南氣流從老撾、越南北部直達(dá)我國東部沿海地區(qū)，為白背飛虱北遷提供了運載氣流。興安縣5月7－10日無下沉氣流（圖4），但一直降雨；10日雖未降雨，卻處于大降水邊緣，降雨使白背飛虱無法繼續(xù)北遷，被迫降落（圖5）。軌跡回推顯示（圖6），9h軌跡落點主要在廣西西南部稻區(qū)，24h軌跡落點主要在老撾北部和東北部。根據(jù)2011年翟保平境外考察水稻害蟲結(jié)果［內(nèi)部交流］，老撾中部和北部由于水熱條件限制此時沒有適合白背飛虱遷出的稻田，因此24h軌跡落點為無效蟲源。此次遷入蟲源主要來自廣西西南部稻區(qū)。

圖5 2011年遷飛高峰期的全國24h降雨量分布圖

2.3.2 6月4－18日遷入峰（萬頭遷入峰）

本次遷入峰誘蟲量超過萬頭，為年度最大遷入峰。其中，6月11日，高空探照燈誘蟲2 080頭，佳多自動測報燈誘蟲為年度最大量3 664頭。6月4－18日850hPa高度上10m／s以上西南氣流一直覆蓋廣西地區(qū)，且廣西東北部持續(xù)降雨，迫使白背飛虱在興安地區(qū)大量集中降落。軌跡分析顯示（圖6），9h軌跡回推主要落點在廣西北部、中部和南部地區(qū)，24h軌跡回推顯示，除去入海無效軌跡，蟲源主要分布在廣西西南部和越南北部稻區(qū)。因此，本次遷入峰蟲源主要來自廣西西南部和越南北部稻區(qū)。

2.3.3 8月3－5日遷出峰

7月29日，單季中稻處于抽穗期，田間長翅型白背飛虱百叢蟲量突破千頭，為年度最高。8月5日單季中稻田內(nèi)白背飛虱長翅型成蟲百叢數(shù)量突減至479頭。7月29日、8月1日有降雨，7月30－31日兩燈誘蟲量都很少，8月2日有下沉氣流，都不利于白背飛虱的遷出。8月3－5日興安無降雨（圖5）且有上升氣流（圖4），有利于白背飛虱的起飛。軌跡分析顯示（圖6），此次遷出峰9h軌跡落點主要在湖南西部稻區(qū)，24h軌跡落點主要集中在湖南的北部稻區(qū)。

2.3.4 10月8日遷出峰

10月8日，單季中稻已經(jīng)收割，雙季晚稻也進(jìn)入了黃熟期，田間的營養(yǎng)條件嚴(yán)重惡化，不再適合白背飛虱的生存。高空探照燈誘蟲量由前幾天的0頭突增到928頭，而佳多自動測報燈卻只有16頭。10月8日興安本地?zé)o降水，20：00時925hPa等壓面上有5～6m／s的偏東氣流覆蓋我國華南地區(qū)（圖3），興安上空為0.025Pa／s的上升氣流有利于白背飛虱的遷出。軌跡分析顯示（圖6），9h軌跡落點位于桂林市，24h軌跡落點位于柳州市。由氣象資料可知，之后幾天廣西中南部都幾乎沒有降雨，降落在柳州的白背飛虱可繼續(xù)南遷到達(dá)廣西南部或者越南北部。

圖6 2011年廣西興安地區(qū)典型遷入遷出峰軌跡分析

3 討論

本研究利用燈光誘捕和田間系統(tǒng)調(diào)查的方法，監(jiān)測了廣西興安縣白背飛虱發(fā)生動態(tài)。廣西興安地處南嶺以北稻區(qū)，白背飛虱無法越冬，初始蟲源主要由外地遷入。齊會會等［4］對2007－2010年廣西東北部稻區(qū)白背飛虱早期遷入蟲源地進(jìn)行了分析，發(fā)現(xiàn)4年來最大遷入峰期逐年推遲。與2007－2010年相比，2011年春季白背飛虱遷入興安的時間晚，數(shù)量和峰次都少，最大遷入峰要比2010年提前5d，但是要比其余三年晚。并且2011年佳多燈最大遷入峰的誘蟲量只有3 664頭，是最少的一年。2011年天氣特殊，屬于冷冬，氣溫低，作為我國主要蟲源地的越南水稻生育期普遍推遲，據(jù)越南植保局介紹，2011年越南中北部冬春稻水稻生育期推遲20多天；我國華南早稻生育期和兩遷害蟲發(fā)生期均比常年推遲7d左右。越南中北部冬春稻飛虱發(fā)生量比去年減少89.25%，且田間蟲量不到去年同期的1／4，蟲源量偏低。由于白背飛虱的田間種群數(shù)量與遷入量［13］和遷入主峰［14］呈顯著相關(guān)，因此今年田間白背飛虱的發(fā)生量也相對減少。

從田間發(fā)生動態(tài)看，2011年興安單季中稻白背飛虱發(fā)生量明顯高于雙季早稻和晚稻。近幾年，由于城市化進(jìn)程加快，興安地區(qū)的水稻種植制度發(fā)生變化，由原來主要種植雙季稻變?yōu)楝F(xiàn)在以單季中稻種植為主，雙季稻種植面積少。7月份以后早稻進(jìn)入灌漿乳熟期，田內(nèi)食料惡化，而中稻正好處在分蘗期，正適合白背飛虱的生存繁殖，因此早稻田中的部分白背飛虱開始擴散轉(zhuǎn)移到周圍的中稻田中。并且白背飛虱遷入后第一天會選擇濃綠色和株高茂密的稻田棲息［15］，此時遷入的白背飛虱也會選擇在中稻田內(nèi)棲息，再加上當(dāng)?shù)氐陌妆筹w虱大量孵化，從而使單季中稻田里的蟲量大增，百叢蟲量甚至突破萬頭，明顯高于雙季早稻。雙季晚稻田間白背飛虱的發(fā)生情況主要受中稻后期的田間發(fā)生量和秋季回遷情況的影響。而中稻后期白背飛虱在田間的發(fā)生量大大減少，從佳多自動測報燈誘蟲量來看，8月中旬到10月下旬誘蟲量很少，9月8日－10月7日總誘蟲量為26頭，說明秋季回遷降落本地蟲量少。因此，雙季晚稻田發(fā)生量遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于單季早稻。

本研究利用軌跡分析法，模擬了2011年廣西興安地區(qū)白背飛虱典型遷入遷出高峰的遷飛軌跡。鄧望喜認(rèn)為空中北遷飛虱種群大部分在1 500～2 000m高度飛行［6］；封傳紅等［12］的研究也表明，稻飛虱北上遠(yuǎn)距離遷飛的運載氣流為離地面1 500m左右的大尺度低空急流；包云軒等［9］認(rèn)為925hPa等壓面上的偏北氣流有利于白背飛虱的南遷。因此本試驗設(shè)置白背飛虱北遷的高度為8 5 0hPa等壓面，秋季南遷選擇925hPa等壓面。劉芹軒吊飛試驗結(jié)果表明白背飛虱最長飛行時間達(dá)7h以上［10］，張建新等［11］的室內(nèi)吊飛試驗中一頭雌蟲的最長飛行時間為28h，齊會會等［5］綜合分析2007－2010年廣西東北部白背飛虱的遷入說明24h和33h的軌跡落點一般為無效蟲源，所以本研究設(shè)定軌跡回推和順推時間為9h和24h。本次研究發(fā)現(xiàn)，5月初和6月初遷入的白背飛虱主要來自廣西的西南部和中部稻區(qū)，也有部分來自越南的北部稻區(qū)。這與齊會會等2007－2010年研究結(jié)果相似，可見，白背飛虱每年的蟲源地大致相同，隨氣流變化年度間略有不同。

［1］沈君輝，尚金梅，劉光杰.中國的白背飛虱研究概況［J］.中國水稻科學(xué)，2003，17（S1）：7－22.

［2］周國輝，溫錦君，蔡德江，等.呼腸孤病毒科斐濟(jì)病毒屬一新種：南方水稻黑條矮縮病毒［J］.科學(xué)通報，2008，53（20）：2500－2508.

［3］蔡昭雄.廣西桂北稻飛虱發(fā)生規(guī)律及其防治［J］.廣西農(nóng)業(yè)科學(xué)，2007，38（5）：536－538.

［4］齊會會，張云慧，蔣春先，等.廣西東北部稻區(qū)白背飛虱早期遷入蟲源分析［J］.中國農(nóng)業(yè)科學(xué)，2011，44（16）：3333－3342.

［5］Feng H Q，Wu K M，Cheng D F，et al.Radar observations of the autumn migration of the beet armywormSpodopteraexigua（Lepidoptera：Noctuidae）and other moths in northern China［J］.Bulletin of Entomological Research，2003，93（2）：115－124.

［6］鄧望喜.褐飛虱及白背飛虱空中遷飛規(guī)律的研究［J］.植物保護(hù)學(xué)報，1981，8（2）：73－81.

［7］翟保平，張孝羲，程遐年.昆蟲遷飛行為的參數(shù)化Ⅰ.行為分析［J］.生態(tài)學(xué)報，1997，17（1）：9－19.

［8］翟保平，張孝羲.昆蟲遷飛行為的參數(shù)化Ⅱ.模式與檢驗［J］.生態(tài)學(xué)報，1997，17（2）：80－89.

［9］包云軒，徐希燕，王建強，等.白背飛虱重大遷入過程的大氣動力學(xué)背景［J］.生態(tài)學(xué)報，2007，27（11）：4527－4535.

［10］劉芹軒，張桂芬.白背飛虱飛翔活動的研究［J］.昆蟲知識，1984，21（6）：241－243.

［11］張建新，張孝羲，羅衛(wèi)華.白背飛虱飛行能力的研究［J］.昆蟲知識，1992，29（2）：65－69.

［12］封傳紅，翟保平，張孝羲，等.我國低空急流的時空分布與稻飛虱北遷［J］.生態(tài)學(xué)報，2002，22（4）：559－565.

［13］朱明華，陳光玉，田茂仁，等.白背飛虱種群動態(tài)研究［J］.昆蟲知識，1990，27（5）：257－260.

［14］祝增榮，程家安，黃次偉，等.白背飛虱種群動態(tài)的模擬研究［J］.生態(tài)學(xué)報，1994，14（2）：188－195.

［15］胡國文，謝明霞，汪毓才.白背飛虱的降落與生境選擇的觀測和分析［J］.昆蟲知識，1987，24（1）：1－4.

Occurrence dynamics and trajectory analysis of the white－backed planthopper，Sogatellafurcifera，in Xing’an of Guangxi Municipality in 2011

Wu Junjie1，2， Jiang Chunxian1，2， Zhang Yunhui1， Qi Huihui1， Li Qing2， Cheng Dengfa1
（1.StateKeyLaboratoryforBiologyofPlantDiseasesandInsectPests，InstituteofPlantProtection，ChineseAcademyofAgriculturalSciences，Beijing100193，China；2.CollegeofAgronomy，SichuanAgriculturalUniversity，Chengdu611130，China）

The occurrence dynamics of the white－backed planthopper（WBPH），Sogatellafurcifera（Horváth），was studied by using light traps and systematic field surveys in Xing’an of Guangxi Municipality in2011.The spatiotemporal distribution of the source areas of WBPH migration peaks was analyzed using HYSPLIT4.8（Hybrid Single－Particle Lagrangian Integrated Trajectory），a software package that simulates migration trajectories，and GrADS（Grid Analysis and Display System），aprogram for analyzing and displaying the synoptic meteorology background during the migration periods.The results showed that：（1）the initial immigration period of WBPH was the 6th of May in Xing’an of Guangxi Municipality in2011.There were 8 migration peaks.The immigration peaks were the 5－7th of May，the 4－18th of June，the 27th of June－11th of July，the 9－11th of August，the 27th of August－7th of September，and the emigration peaks were 17－18th of July，3－5th of August and8th of October；（2）WBPH occurred on each of the three annual rice crops（early double－crop，middle－season singlecrop，and late double－crop），with some overlapping planthopper generations on more than one crop.The population density of WBPH in the middle－season single－crop rice field was significantly higher than in other two rice fields；（3）the main source areas of the early immigration of WBPH in early May were located in southwestern Guangxi Municipality.A massive immigration in early June probably came from southwestern Guangxi Municipality and northern Vietnam.Analysis of weather conditions during the migration peaks showed that southwest wind carried massive numbers of WBPH into Xing’an，while heavy rainfall caused mass descent.Local WBPH carried by northeast air currents may arrive at Liuzhou of Guangxi Municipality in early October.

Sogatellafurcifera； occurrence dynamics； migration； trajectory analysis

S 435.112.3

A

10.3969／j.issn.0529－1542.2012.05.010

2012－01－10

2012－03－04

國家重點基礎(chǔ)研究發(fā)展計劃（“973”計劃）項目（2010CB126200）；公益性行業(yè)（農(nóng)業(yè)）科研專項（200903051）

＊ 通信作者E－mail：dfcheng＠ippcaas.cn