四川地區(qū)白背飛虱蟲源地分析及遷入路徑

畢建春,陳星燎,蔣春先,*,李 慶,封傳紅,馬 利,王海建,楊群芳

1 四川農(nóng)業(yè)大學(xué) 農(nóng)學(xué)院,成都 611130 2 四川省農(nóng)業(yè)廳植物保護(hù)站,成都 610041

四川地區(qū)白背飛虱蟲源地分析及遷入路徑

畢建春1,陳星燎1,蔣春先1,*,李 慶1,封傳紅2,馬 利2,王海建1,楊群芳1

1 四川農(nóng)業(yè)大學(xué) 農(nóng)學(xué)院,成都 611130 2 四川省農(nóng)業(yè)廳植物保護(hù)站,成都 610041

為明確四川稻區(qū)白背飛虱遷入種群蟲源地分布及遷飛路徑,運(yùn)用HYSPLIT 4.8平臺(tái)和ArcGIS對(duì)2012年四川17個(gè)站點(diǎn)5—7月白背飛虱燈誘高峰日進(jìn)行了軌跡模擬、蟲源地分析,并運(yùn)用氣象圖形處理軟件Grads對(duì)白背飛虱主要遷入高峰日的蟲源地進(jìn)行風(fēng)場(chǎng)分析。結(jié)果表明：(1)早期5—6月遷入四川盆地的白背飛虱主要降落于川南和川東地區(qū),川南早期蟲源主要來(lái)自越南和老撾北部和云南南部、東部及東北部地區(qū),川東主要集中在重慶南部、湖南西部以及湘鄂渝交界處,少量來(lái)自廣西西北部地區(qū),7月白背飛虱的遷飛因受到西南、偏南及東南氣流的影響,其蟲源廣泛分布于云南、貴州、重慶、廣西、湖南及湖北。(2)白背飛虱遷入四川盆地的路徑主要有4支,第一支,白背飛虱隨西南或偏南氣流由云南經(jīng)貴州西部遷入川南,或再經(jīng)貴州東北部和重慶遷入川東；第二支,白背飛虱隨偏南氣流由廣西經(jīng)貴州中部遷入川南,或經(jīng)貴州東北和重慶遷入川東；第三支,由湖南經(jīng)重慶隨東南或偏南氣流遷入川東；第四支,由云南隨偏南氣流遷入川西。(3)由于特殊地形地勢(shì)的影響,四川盆地白背飛虱的遷入始期和主要遷入期是由東南向西北發(fā)生發(fā)展；四川稻區(qū)白背飛虱主要遷入峰集中在7月份,早期5—6月高峰數(shù)較少,且集中在川南和川東地區(qū),總體上遷入峰變化表現(xiàn)為由東南至西北依次減少,以上對(duì)四川稻區(qū)白背飛虱監(jiān)測(cè)預(yù)警有重要意義。

白背飛虱；蟲源地；遷入路徑；風(fēng)場(chǎng)分析

白背飛虱是典型的遷飛性害蟲[1- 2],其難以治理的主要原因在于其遷飛性。自從 Asahina & Tsuroka1967年在日本本州西南約500 km的太平洋海洋氣象觀測(cè)站首次發(fā)現(xiàn)大群稻飛虱越海遷飛后[3],從此拉開了稻飛虱遷飛研究的序幕。20世紀(jì)70年代末至80年代初,我國(guó)通過(guò)全國(guó)大協(xié)作研究,查明了白背飛虱在我國(guó)的越冬北界,證實(shí)了其在我國(guó)東半部季節(jié)性南北往返遷飛的規(guī)律[1,4- 5],劃分了稻飛虱在我國(guó)的發(fā)生區(qū)劃[6],分析了稻飛虱遷飛時(shí)的氣象條件,并擬定出異地預(yù)測(cè)辦法。我國(guó)白背飛虱蟲源主要來(lái)自中南半島,經(jīng)東、西2條主要路線跨境入侵。白背飛虱在四川地區(qū)不能越冬[6],每年3—4月經(jīng)西線,從云南入境,北向遷移擴(kuò)張進(jìn)入四川,在四川繁殖后,部分蟲源可隨氣流遷入江南、長(zhǎng)江中下游及江淮稻區(qū)發(fā)生為害[1,7]。

白背飛虱的遠(yuǎn)距離遷飛性使其發(fā)生具有突發(fā)性和爆發(fā)性的特點(diǎn),這大大增加了預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)和防控的難度,因此預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)尤其是異地預(yù)測(cè)顯得尤為重要。同時(shí),研究遷飛性昆蟲的種群特征、遷飛規(guī)律以及爆發(fā)機(jī)制,明確蟲源地及蟲源地的種群動(dòng)態(tài)亦非常重要[8]。相對(duì)于我國(guó)東半部地區(qū)的稻飛虱研究,西南地區(qū)(包括云南、貴州、四川和重慶)稻飛虱遷飛規(guī)律以及蟲源地的研究還非常薄弱。近年來(lái),對(duì)于云南地區(qū)白背飛虱遷飛規(guī)律以及蟲源地的研究取得了一系列的成果[9- 12],而對(duì)于其在四川地區(qū)的遷飛規(guī)律雖有提到[7,13],但對(duì)于四川稻區(qū)不同時(shí)期白背飛虱的確切來(lái)源地卻莫衷一是,對(duì)白背飛虱遷入四川稻區(qū)的路徑也無(wú)清晰解答,同時(shí)蟲源地的探討也僅僅集中在個(gè)別地區(qū)[14- 16],整體的遷飛規(guī)律幾近空白。四川區(qū)域內(nèi)地形復(fù)雜,針對(duì)四川白背飛虱種群生態(tài)學(xué)、遷飛規(guī)律和成災(zāi)機(jī)理的研究非常有限,遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足當(dāng)今監(jiān)測(cè)預(yù)警和主動(dòng)防治的需求,這也成為四川白背飛虱防控工作陷入長(zhǎng)期被動(dòng)局面的重要原因。

鑒于四川稻區(qū)白背飛虱發(fā)生嚴(yán)重性、遷飛環(huán)境的特殊性、未來(lái)我國(guó)雜交稻的發(fā)展趨勢(shì)與四川稻區(qū)白背飛虱種群時(shí)空規(guī)律、蟲源地及遷飛路徑研究非常薄弱的突出矛盾,急需宏觀把握四川稻區(qū)白背飛虱種群時(shí)空動(dòng)態(tài)規(guī)律,明確四川稻區(qū)白背飛虱蟲源地確切分布、遷飛路徑以及與其他地區(qū)蟲源交流情況,這對(duì)四川稻區(qū)乃至全國(guó)白背飛虱精確預(yù)警及有效防控有重要的理論和現(xiàn)實(shí)意義,而遷飛軌跡分析便是確定蟲源地和降蟲區(qū)最常用、最有效的方法之一[8]。目前多是將HYSPLIT軌跡模擬平臺(tái)與GrADS天氣分析顯示系統(tǒng)及ArcGIS地理信息系統(tǒng)相結(jié)合的方法對(duì)各地區(qū)的白背飛虱遷入高峰進(jìn)行遷飛路徑模擬、降落機(jī)制分析和蟲源地探討。而標(biāo)記釋放與回收進(jìn)一步驗(yàn)證了HYSPLIT模型的準(zhǔn)確度[8]。2012年是四川稻區(qū)近60年來(lái)稻飛虱的特大發(fā)生年[15],因此本文用HYSPLIT 4.8平臺(tái)對(duì)2012年四川稻區(qū)不同時(shí)期、不同方位站點(diǎn)的白背飛虱遷入峰進(jìn)行回推軌跡模擬,并結(jié)合ArcGIS軟件以期闡明四川稻區(qū)遷入種群蟲源區(qū)的確切分布以及遷飛路徑,從而為實(shí)現(xiàn)四川稻區(qū)白背飛虱精確預(yù)警及有效防控提供科學(xué)依據(jù)和技術(shù)支撐。

1 材料與方法

1.1 資料來(lái)源

蟲情資料：2012年白背飛虱歷史燈誘蟲情數(shù)據(jù)由四川省各縣植保植檢站提供。根據(jù)各個(gè)站點(diǎn)所處的地理位置的不同,將其分別歸類為,川東、川西、川南、川北和川中,并且各站點(diǎn)燈誘資料的具體時(shí)段見(jiàn)表1,具體位置分布見(jiàn)圖1。

水稻生育期：包括云南、貴州、廣西、廣東、海南、江西、湖南、湖北、重慶和四川4—7月份分旬水稻生育期資料。均從中國(guó)氣象科學(xué)數(shù)據(jù)共享網(wǎng)(http://cdc.cma.gov.cn)下載地圖資料：中國(guó)省級(jí)行政區(qū)圖和國(guó)家基礎(chǔ)地理信息中心網(wǎng)站(http://ngcc.sbsm.gov.cn)下載。

表1 四川各站點(diǎn)燈誘資料及其時(shí)空分布

圖1 四川白背飛虱燈誘站點(diǎn)分布 Fig.1 Distribution of WBPH lighttrapping stations in Sichuan Province

高空氣象資料：美國(guó)環(huán)境預(yù)報(bào)中心(The National Weather Service′s National Centers for Environmental Prediction,簡(jiǎn)稱NCEP)FNL(Final Operational Global Analysis)再分析數(shù)據(jù)(全球每6 h一次,水平分辨率1°×1°)。從http://rda.ucar.edu/datasets/ds083.2/index.html#description下載。

降水資料：從中國(guó)氣象科學(xué)數(shù)據(jù)共享網(wǎng)(http://cdc.cma.gov.cn)下載。

1.2 研究方法

1.2.1 劃分遷入峰

年度白背飛虱遷入峰具體劃分方法為：從燈下出現(xiàn)稻飛虱突增日到高峰后突減日為止,為一個(gè)峰期,峰期中蟲量最多的日期為高峰日；前一峰的突減日和后一峰的突增日之間相距3 d以內(nèi)(含3 d)的,則計(jì)入同一個(gè)峰期。

1.2.2 軌跡分析與參數(shù)設(shè)置

軌跡分析采用美國(guó)國(guó)家海洋和大氣管理局(National Oceanic and Atmospheric Administration,簡(jiǎn)稱NOAA)與澳大利亞國(guó)家氣象局( Australian Bureau of Meteorology)共同開發(fā)的大氣質(zhì)點(diǎn)軌跡分析平臺(tái)HYSPLIT 4.8進(jìn)行在線模擬。軌跡分析的生物學(xué)參數(shù)設(shè)定：逆推以誘蟲燈的位置為起點(diǎn)；白背飛虱順風(fēng)遷移[4,17- 18]；白背飛虱夏季遷飛高度可達(dá)1500—2000 m[1,4,19],飛行的最適溫度為17—22℃[5,7],結(jié)合各地區(qū)的地形特點(diǎn)和不同高度的氣溫差異,設(shè)定軌跡起始高度為距地800,1000,1500,2000 m；白背飛虱在日出前和日落后1h內(nèi)起飛[17,20- 21],回推軌跡以降蟲區(qū)為起點(diǎn),降落日期即為燈誘高峰日,以晨昏朦影時(shí)刻作為軌跡回推的起始時(shí)刻,回推至稻飛虱蟲源地的起飛時(shí)刻[17,22- 23]。本文以降蟲峰日作為回推起始日期,以前一日20點(diǎn)至當(dāng)日5點(diǎn)內(nèi)整點(diǎn)時(shí)刻為起始時(shí)刻,每隔1 h回推一次,在此討論的是白背飛虱長(zhǎng)距離遷飛,飛行時(shí)長(zhǎng)設(shè)為24—33 h。

有效軌跡判定標(biāo)準(zhǔn)：(1)軌跡終止點(diǎn)的時(shí)間必須符合白背飛虱的遷出起飛節(jié)律[20,24]；(2)軌跡終止點(diǎn)必須在水稻種植區(qū)；(3)該稻區(qū)能提供白背飛虱的遷出蟲源,并處于遷出高峰[25- 26]。以上三個(gè)條件缺一不可,以此進(jìn)行軌跡的取舍或調(diào)整。

在Excel中將Hsplit中得到的符合條件的軌跡落點(diǎn)導(dǎo)入ArcGIS 10.0中,結(jié)合有效軌跡判定標(biāo)準(zhǔn)篩選出有效落點(diǎn),然后與底圖迭加,成圖顯示,再根據(jù)落點(diǎn)坐標(biāo)按1°× 1°繪制網(wǎng)格。其中數(shù)字即代表落點(diǎn)數(shù)的個(gè)數(shù),而顏色的深淺則代表落點(diǎn)數(shù)的多少,顏色深表示落點(diǎn)數(shù)多,反之則少。

風(fēng)場(chǎng)分析：利用Excel對(duì)Grads軟件將下載的Fnl氣象資料得出的各蟲源地風(fēng)向進(jìn)行匯總統(tǒng)計(jì),計(jì)算各地各旬或各月的風(fēng)向頻率,并生成8個(gè)方位的風(fēng)向玫瑰圖,將得到的玫瑰圖插入ArcGIS中迭加成最終風(fēng)向圖。風(fēng)向標(biāo)準(zhǔn)按照氣象學(xué)風(fēng)向分類標(biāo)準(zhǔn),分為北—N,東北—NE,東—S,東南—SE,南—S,西南—SW,西—W,西北—NW 8個(gè)方位,對(duì)應(yīng)角度范圍分別為337.5°—22.5°、22.5°—67.5°、67.5°—112.5°、112.5°—157.5°、157.5°—202.5°、202.5°—247.5°、247.5°—292.5°、292.5°—337.5°。

2 結(jié)果與分析

2.1 白背飛虱燈下蟲情時(shí)空動(dòng)態(tài)分析

通過(guò)對(duì)2012年4—7月四川各站點(diǎn)燈誘數(shù)據(jù)分析可以看出,各站點(diǎn)白背飛虱始見(jiàn)期和誘蟲量差異明顯(圖2)。

圖2 2012年四川各站點(diǎn)白背飛虱始見(jiàn)日和誘蟲量Fig.2 Dates of first appearance and WBPH light-trap catches in Sichuan Province, 2012

其中,白背飛虱始見(jiàn)日最早出現(xiàn)在川南各站點(diǎn),為4月下旬到5月下旬,其中興文為最早,始見(jiàn)日是4月20日,其次為敘永,4月26日；然后是川東各站點(diǎn),為5月上旬到6月中旬,達(dá)縣始見(jiàn)日為5月4日,其次大竹始見(jiàn)日為5月9日；川西、川北和川中各站點(diǎn)始見(jiàn)日出現(xiàn)在6月中旬到7月中旬,最晚為川西的漢源,其始見(jiàn)日為7月17日。因此可以看出,白背飛虱在四川地區(qū)最早出現(xiàn)在川南,其次為川東。

白背飛虱誘蟲量最多的是川南地區(qū),其次是川中和川東地區(qū),川北和川西各站點(diǎn)平均誘蟲量相對(duì)較少。

因此,由燈下始見(jiàn)日和各站點(diǎn)不同時(shí)間燈誘情況可知,四川白背飛虱具有明顯的由東南向西北依次推遲發(fā)生的特點(diǎn),并且其發(fā)生程度也依次減弱。

2.2 四川地區(qū)白背飛虱主要遷入峰期和峰次分析

根據(jù)2012年各站點(diǎn)監(jiān)測(cè)蟲情,將四川各地區(qū)白背飛虱遷入峰期歸納如下：川南主要遷入期為5月7—9日,6月10日、14日、19日和28—29日,7月5日、10日、15—17日、20—22日和30日；川東主要遷入峰為6月19日、24—25日、28—29日,7月2—5日、7—12日、20—21日和27—28日；川中主要遷入期為7月7日、11—12日、16—17日、20日、22—23日、27—29日；川西主要遷入期為7月15日、20—21日、27—28日和31日；川北主要遷入期為7月17—18日、26—28日、30—31日。

可以看出：四川地區(qū)白背飛虱遷入峰主要集中在7月份,而5月份和6月份高峰數(shù)相對(duì)較少。不同站點(diǎn)、不同時(shí)期遷入峰各不相同,四川白背飛虱主要遷入峰期隨時(shí)間變化表現(xiàn)為,由東南向西北依次減少,并且發(fā)生重點(diǎn)集中在川南和川東。

2.3 蟲源地分析

運(yùn)用HYSPLIT 4.8對(duì)2012年四川17個(gè)站點(diǎn)的白背飛虱遷入高峰日進(jìn)行回推軌跡分析；并結(jié)合各個(gè)落點(diǎn)的水稻生育期情況,得到有效軌跡落點(diǎn)2187個(gè)。由于四川各地區(qū)白背飛虱遷入高峰日各不相同,因此本文以時(shí)間順序來(lái)闡述四川各稻區(qū)白背飛虱蟲源地的分布情況(圖3)。

5月份白背飛虱遷入高峰集中在川南稻區(qū),并以敘永和興文為主,其蟲源地集中在云南南部以及越南和老撾的北部；6月份只有川南稻區(qū)和川東稻區(qū)有明顯的白背飛虱遷入,川南蟲源地主要分布在云南東部和東北部地區(qū)；而川東稻區(qū)蟲源與川南有明顯的不同,主要集中在重慶南部、湖南西部以及湘鄂渝交界處,此外,廣西西北部地區(qū)可以提供少量的蟲源。

7月份整個(gè)四川稻區(qū)均出現(xiàn)白背飛虱遷入高峰,屬于白背飛虱大量遷入的時(shí)間段,其蟲源分布比較復(fù)雜,川東、南、西、北和中部稻區(qū)蟲源地各有不同,并且各稻區(qū)在7月不同的時(shí)間段其蟲源分布也各不相同。為了能夠更為精確的分析各個(gè)稻區(qū)的蟲源,將7月劃分為上中下三旬分別進(jìn)行分析(圖3)。7月上旬有遷入高峰的有川南、川東和川中地區(qū),其中川南稻區(qū)蟲源主要分布在云南地區(qū)；川東蟲源主要分布在云南東部和北部,廣西中西部及貴州西部可提供少量蟲源；川中蟲源主要分布在云南中西部；7月中旬四川稻區(qū)均有白背飛虱遷入高峰；川南蟲源分布在云南東北部、貴州中部地區(qū)；川東蟲源主要分布在川南、川中和重慶西部,貴州中部地區(qū)可以提供少量的蟲源；川中蟲源主要分布在川西南部、貴州地區(qū)以及云南東部地區(qū)；川西蟲源分布在云南北部；川北蟲源分布于湖北西部以及鄂渝交界處；7月下旬,川南蟲源主要分為兩個(gè)部分,其中一個(gè)是云南地區(qū),另一個(gè)為貴州中部地區(qū)；川東蟲源較為復(fù)雜,貴州西部、云南東北部、湘黔交界處；川中蟲源分布較為簡(jiǎn)單,主要集中貴州地區(qū),云南可提供少量蟲源；川西蟲源分布在云南西部和北部以及攀西,表明攀西更南方向的稻區(qū)可以為偏北的稻區(qū)提供蟲源；川北蟲源分布比較復(fù)雜,川南、東、中部均可為川北提供蟲源,此外貴州東部以及重慶中西部也可為其提供部分蟲源；

2.4 蟲源地分布與高空風(fēng)向頻率的關(guān)系

由蟲源地分析可知,川東5—6月份蟲源來(lái)自兩廣、湖南、重慶和江西等地,分析各蟲源地850 hPa風(fēng)向得知(圖4A、B),云南南部至中部以西南或偏南氣流占絕對(duì)優(yōu)勢(shì)地位,貴州東北部以偏東和東南氣流為優(yōu)勢(shì)氣流,使得云南方向而來(lái)的西南或偏南氣流無(wú)法到達(dá)川東地區(qū),而廣西西北、湖南西部等蟲源地東南、西南和偏南氣流頻率相差不多,重慶以偏南和東南氣流為優(yōu)勢(shì)氣流,因此,川東早期的蟲源地位于其東南方向,在重慶至湖南呈現(xiàn)出東南—西北分布,在廣西西北部呈現(xiàn)出南—北分布；進(jìn)一步統(tǒng)計(jì)7月上旬各地風(fēng)向(圖4C),云南方向西南或偏南氣流進(jìn)一步加強(qiáng),貴州東北部至重慶西南部偏南氣流增加,偏東或東南氣流比例減少,湖南西部偏東氣流減弱至最低,偏南或西南氣流占據(jù)絕對(duì)地位,因此川東蟲源地相應(yīng)的向西南方向移動(dòng),位于云南東北至廣西西北一帶；到7月中旬(圖4D),廣西偏南風(fēng)頻率增加,湖南西部仍受到偏南和西南氣流影響,使得貴州西部受到云南方向而來(lái)的偏南或西南氣流影響減少,中部至南部受到廣西而來(lái)的偏南氣流影響增加,因此其蟲源區(qū)移動(dòng)至貴州中部和四川中南部；下旬時(shí)(圖4E),云南南部、貴州和廣西地區(qū)西南風(fēng)和偏南風(fēng)減弱,各個(gè)風(fēng)向的頻率較為平均,此時(shí)湖南西部西南和偏南氣流減弱,東南和偏東氣流增強(qiáng),川東同時(shí)受到西南和東南氣流的影響,其蟲源區(qū)一部分位于云南東北部,呈現(xiàn)東—西分布,落點(diǎn)較為分散,另一部分位于貴州西部至湖南西部一帶,呈現(xiàn)東南—西北分布,較為集中。

圖3 各地區(qū)5—7月白背飛虱蟲源地頻次分布Fig.3 Frequency distribution of WBPH source areas from May-July at different sites7a: 7月上旬Early July；7b: 7月中旬Middle July；7c: 7月下旬Late July

川北地區(qū)于6月下旬至7月上旬始見(jiàn)白背飛虱,中下旬開始有明顯的遷入高峰。由蟲源地分布可以看出,湖北、湖南南部、貴州以及川東、南和川中地區(qū)均可以成為其蟲源地,其主要受到偏東、東南和偏南氣流的影響,唯獨(dú)川西地區(qū)無(wú)法為其提供白背飛虱蟲源。進(jìn)一步分析各蟲源地850 hPa高空風(fēng)向頻率可知(圖4D、E),川西的漢源站點(diǎn)其受到西南或偏南方向的氣流影響很小,使得偏西一帶沒(méi)有合適的運(yùn)載氣流,使得白背飛虱向北遷飛,因此無(wú)法為川北提供蟲源。

2.5 白背飛虱遷入四川盆地的時(shí)間及主要路徑

四川盆地由于四面環(huán)山,且山脈大多都在1000 m以上,造成氣流閉塞,使得白背飛虱降落和發(fā)生特點(diǎn)有其獨(dú)特性[13]。白背飛虱主要由3個(gè)方向遷入盆地,川西、川南和川東,根據(jù)燈誘資料和蟲源地結(jié)果,總結(jié)2012年白背飛虱遷入四川盆地的主要時(shí)間和路徑。

圖4 2012年四川地區(qū)蟲源地850hPa等壓面各月風(fēng)向頻次分布Fig.4 Frequency of monthly wind directions at the Sichuan source areas of Sichuan Province at 850 hPa, 20127a: 7月上旬Early July,7b: 7月中旬Middle July,7c: 7月下旬Late July; JH: 景洪Jinghong,KM: 昆明Kunming,FN: 富寧Funing,PA: 普安Pu′ an,ZA: 正安Zheng′ an,GY: 貴陽(yáng)Guiyang,HC: 河池Hechi,BS: 百色Baise,GG: 貴港Guigang,HH: 懷化Huaihua,GZ: 古丈Guzhang, SD: 邵東Shaodong,HY: 漢源Hanyuan,YC: 宜昌Yichang,DZ: 丹寨Danzhai

川西：白背飛虱遷入路徑最為簡(jiǎn)單,只有路徑1(圖5A),6月—7月份均是隨西南或偏南氣流由中南半島北部至云南南部一帶、云南西南部,經(jīng)云南北部越過(guò)橫斷山脈遷入。

川南：白背飛虱遷入川南有兩條線路,即路徑2和路徑3(圖5A)。路徑2,4月下旬至5月下旬,白背飛虱隨西南或偏南氣流由中南半島北部至云南南部一帶,經(jīng)云南東北和貴州西部遷入川南地區(qū)；6月至7月份由云南地區(qū)經(jīng)其東北部和貴州西北部遷入(路徑2),或由廣西隨偏南氣流經(jīng)貴州中部遷入(路徑3)；

川東：5月—6月份白背飛虱遷入川東的路徑有兩條(圖4B)。其一是路徑5,即是由廣西隨偏南氣流經(jīng)貴州東北部、重慶遷入川東；另一條是路徑6,即隨東南氣流由廣東、江西、湖南西部和重慶一路遷入。7月份遷飛路徑較為多樣復(fù)雜,路徑4、路徑5和路徑6在上中下各旬均有遷入,其中路徑4(圖4B),即隨西南或偏氣流由云南地區(qū),經(jīng)貴州西部和東北部、重慶遷入。

圖5 2012年四川盆地白背飛虱遷入路徑圖Fig.5 Migration pathway of WBPH in Sichuan Province, 2012

3 結(jié)論與討論

白背飛虱發(fā)生程度受蟲源地發(fā)生情況、遷入時(shí)間和氣象因素的直接影響[10],此外其遷飛和降落也要受到氣象條件和降蟲地的地形地勢(shì)影響。四川盆地白背飛虱的遷入始期和主要遷入期的方向與我國(guó)大部分地區(qū)由南向北推進(jìn)不同,其主要原因是受到四川盆地特殊地形地勢(shì)的影響。白背飛虱初始遷入盆地的方位主要是川東、川南和川西地區(qū)。川西站點(diǎn)位于邛崍山脈西側(cè),其東側(cè)、南側(cè)、西北側(cè)均有高山,導(dǎo)致其主要受到云南方向的偏南氣流和高原方向的偏北氣流的影響,而由于邛崍山脈對(duì)偏南的氣流起到了一定的阻擋作用,因此白背飛虱較少由川西站點(diǎn)遷往盆地其他方向,而川東和川南則無(wú)明顯的高山阻擋,有由南向北的偏南氣流和由東向西的偏東或東南氣流(圖4D、E),白背飛虱可以遷往其他方向的站點(diǎn)。因此,形成了盆地白背飛虱由東南向西北方向推進(jìn)的模式[7]。

影響白背飛虱遷入四川盆地川東、川南和川西站點(diǎn)早晚的因素也不盡相同。早期(4月—5月上旬)我國(guó)大部稻區(qū)水稻生育期處于播種—移栽期,無(wú)法提供白背飛虱蟲源,只有云南南部、兩廣南部—海南以及老撾越南可以提供蟲源。4月下旬以前四川盆地還處于偏北氣流控制之下,并且16℃等溫線在云貴交界處徘徊,直到下旬才擴(kuò)展至四川盆地,此時(shí)云南、貴州中部至川南處于西南氣流控制之下,因此4月下旬川南地區(qū)即可見(jiàn)蟲,推測(cè)其蟲源來(lái)自于老撾、越南北部至云南南部一帶,同時(shí)貴州東北部至重慶、川東一帶卻處于東南、偏東或偏北氣流控制之下,云南方向的白背飛虱無(wú)法到達(dá)川東地區(qū),而川東5月上旬可見(jiàn)白背飛虱,推測(cè)其可能于兩廣南部隨偏南風(fēng)而至。當(dāng)個(gè)別年份西南氣流強(qiáng)勁至影響到川東地區(qū),其白背飛虱始見(jiàn)日則可能提前,由路徑4遷入川東(圖5B)。因此西南氣流的強(qiáng)弱和16℃等溫線是影響川南和川東白背飛虱遷入早晚的重要因素。與此同時(shí)川西雖然也處于西南或偏南氣流的影響之下,但由于春季白背飛虱遷飛高度較低,加上云貴高原的阻擋作用,使得白背飛虱不能隨偏南或西南氣流進(jìn)入盆地西部[7,13],直到夏季(6—8月份)遷飛高度增加后才能越過(guò)高山進(jìn)入西部地區(qū),因此其白背飛虱始見(jiàn)日最早出現(xiàn)在6月份,靠北的站點(diǎn)更是7月份燈下才出現(xiàn)白背飛虱,而此時(shí)川東和川南白背飛虱則已開始頻繁遷入。

由于白背飛虱各代長(zhǎng)翅型成蟲出現(xiàn)比率高(一般80%),具有一定比率向外遷飛的特性[1],與水稻生育期的關(guān)系沒(méi)有褐飛虱與水稻的關(guān)系那么密切[27],其每一代只要天氣條件適宜,則均可遷出。7月份時(shí),由于各地水稻開始進(jìn)入生長(zhǎng)的中后期,白背飛虱也已至少繁殖一代以上,所以可以提供白背飛虱蟲源的范圍大大增加,相應(yīng)的其遷飛路徑更為復(fù)雜多變,不同的氣象背景會(huì)導(dǎo)致不同的白背飛虱遷飛路徑。由圖3蟲源地分布可以看出,不同月份中,5月和6月白背飛虱的蟲源地分布較為簡(jiǎn)單,而7月則比較復(fù)雜,7月份之前各稻區(qū)剛處于白背飛虱開始遷入時(shí)期,水稻生長(zhǎng)發(fā)育也處于前期,可提供白背飛虱蟲源的稻區(qū)較少,而且各地的風(fēng)向比較單一,均具有明顯的優(yōu)勢(shì)風(fēng)向,因此川南和川東的蟲源地分布比較簡(jiǎn)單,軌跡落點(diǎn)較為集中。不同地區(qū)中以川西的蟲源地分布最為簡(jiǎn)單,只在云南西部和北部一帶,最為復(fù)雜的屬川東,其蟲源地分布于云南、貴州、廣西、湖南、重慶以及川南和川中一帶。造成這種差異的原因是川東和川西所受到氣流的影響差異巨大。川西由于其地理位置,與云南交界處被高山包圍,只單一的受到由云南方向而來(lái)的偏南氣流的影響,因此其蟲源地范圍較小,只在云南,而川東則同時(shí)受到云南方向的西南氣流、廣西方向的偏南氣流以及湖南方向的東南氣流的共同影響,因此其蟲源地范圍巨大,蟲源組成復(fù)雜。

不同的地理?xiàng)l件、不同天氣系統(tǒng)和蟲源的空間分布差異形成了稻飛虱降落分布的時(shí)空差異[28],而稻飛虱遠(yuǎn)距離遷入和大型天氣系統(tǒng)的分布變化與移動(dòng)密切相關(guān),但由于遷飛路徑上常有中小系統(tǒng)的存在和自然地理?xiàng)l件的影響,各地水平輸送蟲量是不同的,甚至相鄰地區(qū)也會(huì)出現(xiàn)截然不同的現(xiàn)象[13]。7月10日20:00川東地區(qū)850 hPa高空出現(xiàn)低渦天氣系統(tǒng),“低渦”偏東方向由于由廣西而來(lái)的偏南氣流與偏北的氣流在此相遇,而形成大面積強(qiáng)降雨天氣,使得白背飛虱迫降于此,而“低渦”偏北和偏西方向是由偏北氣流控制,攜蟲的偏南氣流無(wú)法到達(dá),因此此時(shí)在“低渦”偏東的站點(diǎn),如大竹、達(dá)縣與鄰水出現(xiàn)白背飛虱遷入峰,而其他處于“低渦”偏北或偏西的川東站點(diǎn)并無(wú)白背飛虱遷入峰。

此外,本文僅對(duì)2012年一年的數(shù)據(jù)進(jìn)行了分析,為明確四川盆地白背飛虱發(fā)生發(fā)展的規(guī)律,還需多年的資料進(jìn)行進(jìn)一步的分析。

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Origins and migration pathways of white-backed planthopperSogatellafurcifera(Horváth) in Sichuan

BI Jianchun1, CHEN Xingliao1,JIANG Chunxian1,*, LI Qing1,FENG Chuanhong2,MA Li2,WANG Haijian1,YANG Qunfang1

1CollegeofAgronomy,SichuanAgriculturalUniversity,Chengdu611130,China2Plantprotectionstation,DepartmentofAgricultureSichuanProvince,Chengdu610041,China

We analyzed the distribution of the origins and migration pathways of white-backed planthoppers (WBPHs),Sogatellafurcifera(Hemiptera; Insecta), in Sichuan, China. The WBPHs were collected daily from light traps at seventeen stations between May and July, 2012. The trajectories and distributions of the source areas during the peak days of WBPH migration were simulated and analyzed using HYSPLITY4.8 (Hybrid Single-Particle Lagrangian Integrated Trajectory) and ArcGIS. Additionally, the meteorological backgrounds of the WBPH immigration peak source areas were analyzed using Grads (Grid Analysis and Display System). During the early migratory stage (May-June),S.furciferacongregated in the southern and eastern areas of Sichuan. WBPHs from south Sichuan traveled to northern Vietnam and Laos, and to the southeast and northeast of Yunnan Meanwhile,WBPHs sourced from the eastern parts of Sichuan were found south of Chongqing, west of Hu′ nan, and at the border junction of Hu′ nan, Hubei, and Chongqing (which partly extends into southwestern Guangxi). In July, influenced by the southwesterly, southerly, and southeasterly winds, the WBPH sources were widely distributed in Yunnan, Guizhou, Chongqing, Guangxi, Hu′ nan, and Hubei. The main sources in early July were Yunnan, part of mid-western Guangxi, and west of Guizhou. In mid-July, the sources shifted to the northeast, namely, northeastern Yunnan to central Guizhou. Meanwhile, WBPHs originating from south Sichuan may have migrated to central and eastern Sichuan. In late July, WHPHs may have traveled from western to northern Sichuan. At other stations, the source distributions were more average. We also found four main migratory paths of WBPHs in Sichuan. The first path extends from west Guizhou to south Sichuan. Under southwest and southerly airflows, the path continues through northeast Guizhou, Chongqing, to east Sichuan. The second path extends from central Guizhou to south Sichuan, or (aided by a southerly wind) through northeast Guizhou, Chongqing to east Sichuan. The third path extends from Hunan, through Chongqing, and to east Sichuan. This path is helped by southeast and southerly air flows. The fourth path extends from Yunnan to west Sichuan under a southerly airflow. Because of the spatial topography, the WBPHs tended to migrate from southeast to northwest during the beginning and mid-period of the migration. The migration peaks varied at different stations and in different periods. The migration of WBPHs in Sichuan generally peaked in July, whereas the WBPH migrations in southern and eastern Sichuan peaked to a lesser extent in May and June. Overall, the major migration peaks were reduced from southeast to northwest. The accurate monitoring and prediction of WBPH in Sichuan is important.

white-backed planthopper; source area; migration pathway; wind field analysis

國(guó)家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目(31201504);四川省農(nóng)作物及畜禽育種攻關(guān)項(xiàng)目( 2011nz20098- 17)

2015- 10- 23;

日期:2016- 08- 02

10.5846/stxb201510232144

*通訊作者Corresponding author.E-mail: chunxianjiang@126.com

畢建春,陳星燎,蔣春先,李慶,封傳紅,馬利,王海建,楊群芳.四川地區(qū)白背飛虱蟲源地分析及遷入路徑.生態(tài)學(xué)報(bào),2017,37(6):1832- 1843.

Bi J C, Chen X L,Jiang C X, Li Q,Feng C H,Ma L,Wang H J,Yang Q F.Origins and migration pathways of white-backed planthopperSogatellafurcifera(Horváth) in Sichuan.Acta Ecologica Sinica,2017,37(6):1832- 1843.