2015年吉林省公主嶺三代黏蟲的蟲源分析

孫嵬 程志加 高月波 賀思聰 周佳春

摘要 為了揭示2015年吉林省公主嶺三代黏蟲的蟲源，為其預測預報及綜合防控提供科學依據(jù)，本文基于掃描昆蟲雷達觀測、常規(guī)監(jiān)測、軌跡模擬及天氣背景學分析等研究方法，對吉林省公主嶺三代黏蟲的蟲源來源進行了分析。結(jié)果表明：（1）因蟲源基數(shù)及增殖倍數(shù)較高，二代黏蟲蛾種群數(shù)量較高；（2）二代黏蟲蛾遷飛以不利其回遷的西南風、南風為主；（3）觀測初期未見黏蟲聚集成層遷飛的現(xiàn)象，直至后期才見黏蟲向西南方向遷飛；（4）氣流和降雨是二代黏蟲蛾未能有效回遷的主要原因，三代黏蟲發(fā)生的蟲源，是北遷的種群和本地種群共同繁殖的結(jié)果。

關(guān)鍵詞 三代黏蟲； 蟲源分析； 掃描昆蟲雷達

中圖分類號： S 431.9

文獻標識碼： A

DOI： 10.16688/j.zwbh.2017280

Abstract In order to determine the source of third-generation armyworm， Mythimna separata in Gongzhuling， Jilin Province in 2015， and to establish a basis for prediction and comprehensive control， the source of third-generation armyworm was investigated based on the observations by scanning entomological radar， routine monitoring， trajectory analysis and weather analysis. We obtained the following results： （1） Due to the population size and proliferation rate， the population number of second-generation armyworm was high； （2） the wind directions were basically southwest and south， so the second-generation armyworm was not able to return to southern China； （3） the aerial stratification was not observed until later period， and （4） due to airflow and rainfall， the second-generation armyworm did not form an effective emigration. The source of third-generation armyworm came from local and northward migrating populations.

Key words Mythimna separata； trajectory simulation； scanning entomological radar

黏蟲Mythimna separata （Walker）是重要的農(nóng)業(yè)害蟲，具暴食性，常將作物葉片全部食光，咬斷穗部。大發(fā)生時可對玉米、小麥、水稻、高粱等作物造成嚴重危害，威脅糧食安全生產(chǎn)[15]。在吉林省一年可發(fā)生兩次危害，之前主要以六七月份發(fā)生的二代黏蟲危害為主，三代黏蟲的發(fā)生面積較少，危害程度較輕，重視程度也相對較低[6]。但近年來，隨著氣候及種植模式的變化，三代黏蟲的發(fā)生規(guī)律出現(xiàn)了變化，對糧食生產(chǎn)造成了嚴重威脅[7]。2012年三代黏蟲在吉林省暴發(fā)性發(fā)生，發(fā)生面積達37.5萬hm2，危害程度觸目驚心[8]。2013年三代黏蟲在吉林省發(fā)生面積達6萬hm2，雖不及2012年，但發(fā)生程度仍重于常年[9]。2015年吉林省三代黏蟲再次嚴重發(fā)生，據(jù)全國農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣服務(wù)中心的報道，吉林省中西部地區(qū)的長春、四平、白城、通化等地發(fā)生面積達到6.8萬hm2。

國內(nèi)對于黏蟲的研究多集中于有較長危害歷史的主害代，因?qū)θはx在吉林省危害的重視程度相對較低，對吉林省二代黏蟲蛾蟲源的研究較少[1013]。吉林省農(nóng)業(yè)科學院的科研人員早期的研究認為，吉林省二代黏蟲成蟲的發(fā)生蟲源與本省以北地區(qū)發(fā)生的蟲源有關(guān)，是在南遷過程中遷入繁殖，從而造成危害，本地蟲源并非主體[6]。胡高等[14]基于軌跡分析及天氣背景學分析，提出1980年吉林省暴發(fā)的三代黏蟲蟲源，來自于黑龍江省黏蟲蛾的南遷及吉林省本地種群遇雨滯留。武向文[15]、潘蕾[16]提出東亞遷飛場的Pied-piper效應，指出東北二代成蟲無法順利回遷，將走向生態(tài)死角。張云慧等[17]應用軌跡模擬方法、天氣背景學分析對2012年發(fā)生的三代黏蟲進行了研究，認為充足的蟲源、低溫高濕的環(huán)境條件為三代黏蟲在東北的大發(fā)生提供了重要條件，因降雨和氣流的影響，二代成蟲未能有效回遷，東北重災區(qū)的蟲源主要來自于本地，部分來自于華北北部。本文以2015年二代黏蟲蛾峰期的常規(guī)蟲情監(jiān)測為基礎(chǔ)，掃描昆蟲雷達觀測為技術(shù)手段，結(jié)合2015年的氣象資料，采用軌跡分析及天氣背景分析方法，對2015年吉林省公主嶺三代黏蟲發(fā)生的蟲源進行了分析，以期為此世代黏蟲的預測預報及綜合防控提供科學理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 常規(guī)監(jiān)測

在公主嶺市吉林省農(nóng)業(yè)科學院的試驗田內(nèi)設(shè)置兩臺誘蛾器，進行二代成蟲的種群動態(tài)監(jiān)測。誘蛾器的設(shè)置、制作方法，成蟲卵巢發(fā)育級別、交尾率的統(tǒng)計方法如GB/T 15798—2009《粘蟲測報調(diào)查規(guī)范》所述，其中卵巢解剖為抽檢，每次調(diào)查20頭雌蛾，如不足20頭，需全部檢查。調(diào)查期為二代黏蟲的發(fā)生高峰期（2015年7月15日-7月30日）。在監(jiān)測時段內(nèi)誘集到的黏蟲成蟲總量顯著提高的日期作為突增日。

1.2 雷達觀測、軌跡分析與天氣背景分析

本研究選用我國第一臺昆蟲雷達——公主嶺雷達，進行黏蟲遷飛的觀測，雷達的基本參數(shù)、指標、觀測及記錄方法如孫嵬等[7]所述。

軌跡分析應用NOAA（美國國家海洋及大氣管理局）開發(fā)的HYSPLIT（混合單粒子拉格朗日整合軌跡）模型，在網(wǎng)頁版（ready.arl.noaa.gov/index.php）運行[18]，選用的氣象數(shù)據(jù)為1948年至今的全球再分析數(shù)據(jù)軌跡分析，起點高度設(shè)置為雷達屏幕上觀測到的高度，假設(shè)黏蟲順風飛行，遷飛時間設(shè)置為19：00至次日3：00，即順推時間以19：00為起始時間，逆推時間以3：00為起始時間，飛行持續(xù)時間為8 h。利用ArcGis10.2軟件制圖顯示。

氣象數(shù)據(jù)來自于美國國家環(huán)境預報中心（NCEP）和美國國家大氣研究中心（NCAR）聯(lián)合提供的1948年至今的全球再分析數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)為每日記錄4次，根據(jù)需要下載850 hpa（海拔約1 500 m）或者 925 hpa（海拔約700 m）的風場u分量，v分量、溫度等數(shù)據(jù)，利用GRADS軟件讀取相關(guān)信息[19]。在中國氣象科學數(shù)據(jù)共享網(wǎng)下載逐日的降水資料。

2 結(jié)果與分析

2.1 蟲源信息

如表1所示，二代黏蟲成蟲期誘蛾量較高，二代高峰期10 d（7月19日-7月28日）誘蛾數(shù)量達到305頭，相當于一代高峰期10 d（5月29日—6月7日）誘蛾量185頭的1.65倍。7月27日之前，卵巢發(fā)育級別以低級別為主，主要是1級、2級。7月29日之后，卵巢發(fā)育各級別均有分布，較高級別的卵巢發(fā)育表明雌性成蟲已產(chǎn)卵。交尾率呈現(xiàn)逐漸升高的趨勢，7月26日之后的調(diào)查中，交尾率均為100%。吉林省20：00的925 hpa等壓面顯示，7月17日-7月28日上空主要為南風、西南風、東南風，7月29日與7月30日始見有利于黏蟲回遷的東北風。2015年7月15日-7月30日降雨量為95 mm，為近5年來同期降雨量強度最低的一個年度（2011年：123 mm；2012年：366 mm；2013年：667 mm；2014年：629 mm）。

2.2 蟲源地分析

7月19日調(diào)查，誘蛾器中的蟲量突增，共誘蛾107頭，卵巢發(fā)育級別以低級別為主，主要為1級，交尾率為7.7%。蟲源組成為本地蟲源及外來蟲源總和。雷達的回波高度主要集中于300 m以下，將逆推點高度設(shè)置為200 m、300 m，8 h的軌跡回推顯示外來蟲源地主要位于遼寧鐵嶺附近（圖1）。7月18日20：00，吉林省925 hpa等壓面上盛行2～4 m/s的東南風，為黏蟲向北遷飛提供了運載氣流，等溫線的溫度范圍在22～24℃之間（圖2）。7月19日2：00吉林省925 hpa高度上無明顯下沉氣流（圖3）。對遷入的黏蟲再進行1 d的軌跡順推分析顯示，黏蟲將向東北方向遷飛至農(nóng)安附近。

7月24日調(diào)查，誘蛾器中的蟲量突增，共誘蛾81頭，卵巢發(fā)育以低級別為主，主要為2級，交尾率為68.4%。蟲源組成為本地蟲源及外來蟲源總和。雷達的回波高度集中于300 m以下，逆推點高度設(shè)置為200 m、300 m，1 d的軌跡回推顯示蟲源地為遼寧鐵嶺附近，2 d的回推軌跡顯示蟲源地位于遼寧本溪附近（圖1）。7月23日20：00，吉林省925 hpa等壓面上盛行4 m/s左右的西南風，為黏蟲向北遷飛提供了運載氣流（圖2）。7月24日2：00吉林省925 hpa高度上無明顯下沉氣流，此日的降蟲應為降雨所致（圖3）。對遷入的黏蟲再進行1 d的軌跡順推分析顯示，黏蟲將向東北方向遷飛至長春的東北部。

7月29日調(diào)查，誘蛾器中的蟲量突增，共誘蛾52頭，卵巢解剖結(jié)果顯示，雌成蟲卵巢發(fā)育級別分布較為寬泛，較高的卵巢發(fā)育級別說明雌性成蟲已經(jīng)完成產(chǎn)卵，交尾率為100%。蟲源組成為本地蟲源及外來蟲源總和。雷達的回波高度集中于300 m以下，逆推點高度設(shè)置為200 m、300 m，1 d的軌跡回推顯示蟲源地為遼寧鐵嶺附近，2 d的回推軌跡顯示蟲源地位于沈陽附近（圖1）。7月28日20：00，吉林省925 hpa等壓面上盛行3～10 m/s的西南風，為黏蟲向北遷飛提供了運載氣流（圖2）。7月29日2：00吉林省925 hpa高度上無明顯下沉氣流，此日的降蟲應該為降雨所致（圖3）。

2.3 回遷分析

在7月29日與7月30日的雷達監(jiān)測中，觀測到了黏蟲的聚集成層現(xiàn)象。7月29日觀測到3個蟲層，高度分別為280 m、800 m及1 150 m，將此高度設(shè)置為軌跡分析的順推高度。1 d的順推結(jié)果顯示，黏蟲將向西南方向遷飛，2 d的順推結(jié)果顯示，黏蟲將繼續(xù)向西南方向遷飛（圖1）。氣象分析顯示，7月29日20：00的850 hpa高度的風場分析吉林省主要受東北氣流的控制，風速為3～6 m/s，925 hpa高度的風場分析吉林省主要受東北氣流的控制，風速為2～7 m/s（圖2）。

7月30日觀測到3個蟲層，高度分別為160 m、430 m及950 m，將此高度設(shè)置為軌跡分析的順推高度。1 d的順推結(jié)果顯示，黏蟲將向西南方向遷飛，2 d的順推結(jié)果顯示，黏蟲將向西北方向遷飛（圖1）。氣象分析顯示，7月30日20：00的850 hpa高度的風場分析顯示吉林省主要受東北氣流的控制，風速為3～6 m/s，925 hpa高度的風場分析顯示吉林省主要受東北氣流的控制，風速為3～7 m/s（圖2）。

3 討論

本研究利用掃描昆蟲雷達及相關(guān)的分析方法，對于2015年二代黏蟲成蟲在吉林省公主嶺的蟲源進行了研究。二代黏蟲發(fā)生的高峰期主要以不利種群回遷的西南風與南風為主，初期未見聚集成層遷飛的現(xiàn)象，直至后期的7月29日、7月30日，才見有利于黏蟲回遷的東北風，可見黏蟲聚集成層遷飛，位移方向為西南，在此期間，遼寧省農(nóng)業(yè)科學院許國慶研究員在沈陽的監(jiān)測中，觀測到了黏蟲蛾量的增加（內(nèi)部交流），但此時回遷的蟲源已不是主體。本次的分析結(jié)果顯示，2015年吉林省公主嶺地區(qū)三代黏蟲發(fā)生的蟲源，是北遷的種群和本地種群共同繁殖的結(jié)果。這與張云慧等[17]對2012年東北黏蟲暴發(fā)蟲源的研究結(jié)果相近。

害蟲暴發(fā)成災，首先需要具備的條件就是較高的蟲源數(shù)[20]。2015年春季遷入吉林省的一代黏蟲成蟲的數(shù)量較高且有著較高的增殖倍數(shù)，使得二代成蟲有著較高的種群數(shù)量。本研究中初期調(diào)查到的低級別卵巢發(fā)育種群，為本地羽化的種群，而后期調(diào)查到的高級別卵巢發(fā)育的種群，則應為本地滯留的種群或者從外遷入的種群，且已完成產(chǎn)卵，孵化出三代黏蟲幼蟲形成危害。本研究結(jié)果顯示，氣流和降水是二代黏蟲蛾未能有效回遷的主要原因[21]，這與張云慧等[17]對2012年東北三代黏蟲暴發(fā)的研究結(jié)果相近。

本文作者所在的吉林省農(nóng)業(yè)科學院監(jiān)測預警課題組，根據(jù)本研究所獲的相關(guān)信息及分析結(jié)果，對2015年吉林省中西部地區(qū)黏蟲局部暴發(fā)發(fā)生進行了準確預警，通過相應的途徑第一時間發(fā)送了預測預報信息。2015年是繼2012年、2013年之后，三代黏蟲在吉林省又一次發(fā)生危害，三代黏蟲在吉林省的暴發(fā)性發(fā)生呈現(xiàn)出常態(tài)化，并表現(xiàn)出一些新的特點，應在今后的研究中，加強針對于此代黏蟲的監(jiān)測預警、遷飛滯留及暴發(fā)機制等方面的研究。

參考文獻

[1] ZHANG Lei， JIANG Xingfu， LUO Lizhi. Determination of sensitive stage for switching migrant oriental armyworms into residents [J].Environmental Entomology，2008，37（6）：13891395.

[2] 張云慧. 東北與華北地區(qū)遷飛昆蟲的垂直昆蟲雷達監(jiān)測與蟲源分析[D]. 北京：中國農(nóng)業(yè)科學院， 2008.

[3] JIANG Xingfu， LUO Lizhi， ZHANG Lei， et al. Regulation of migration in Mythimna separata （Walker） in China： a review integrating environmental， physiological， hormonal， genetic， and molecular factors[J]. Environmental Entomology， 2011， 40（3）： 516.

[4] 江幸福，張蕾，程云霞，等.我國粘蟲發(fā)生危害新特點及趨勢分析[J].應用昆蟲學報，2014，51（6）：14441449.

[5] 姜玉英，李春廣，曾娟，等.我國粘蟲發(fā)生概況：60年回顧[J].應用昆蟲學報，2014，51（4）：890898.

[6] 陳瑞鹿.農(nóng)作物病蟲預測預報手冊[M]. 長春：吉林人民出版社， 1979.

[7] 孫嵬，程志加，張強，等. 應用掃描昆蟲雷達監(jiān)測二代黏蟲成蟲[J]. 東北農(nóng)業(yè)科學，2016， 41（6）： 7981.

[8] 曾娟， 姜玉英， 劉杰.2012年黏蟲暴發(fā)特點分析與監(jiān)測預警建議[J]. 植物保護， 2013， 39（2）： 117121.

[9] 劉杰， 姜玉英， 曾娟.2013年我國黏蟲發(fā)生特點分析[J]. 植物保護， 2015， 41（3）： 131137.

[10]CHEN Ruilu， BAO Xiangzhi， DRAKE V A， et al. Radar observations of the spring migration into northeastern china of the oriental armyworm moth， Mythimna separata， and other insects [J]. Ecological Entomology， 1989， 14（2）： 149162.

[11]FENG Hongqiang， ZHAO Xincheng， WU Xianfu， et al. Autumn migration of Mythimna separata （lepidoptera： noctuidae） over the bohai sea in northern China [J]. Environmental Entomology， 2008， 37（3）： 774781.

[12]高月波， 孫雅杰， 張強， 等. 東北粘蟲春季空中蟲群的遷飛行為[J]. 應用昆蟲學報， 2014， 51（4）：906913.

[13]叢勝波， 萬鵬， 黃民松， 等. 武漢地區(qū)粘蟲的種群動態(tài)及越冬規(guī)律[J]. 湖北農(nóng)業(yè)科學， 2015， 54（23）： 59045907.

[14]胡高， 吳秋琳， 武向文， 等. 東北二代粘蟲大發(fā)生機制：1980年個例分析[J]. 應用昆蟲學報， 2014， 51（4）： 943957.

[15]武向文. 我國東北地區(qū)昆蟲遷飛場的Pied piper效應[D]. 南京：南京農(nóng)業(yè)大學， 2001.

[16]潘蕾. 東亞遷飛場的Pied Piper效應與我國三代粘蟲的間歇性暴發(fā)機制[D]. 南京： 南京農(nóng)業(yè)大學， 2009.

[17]張云慧， 張智， 姜玉英， 等. 2012年三代黏蟲大發(fā)生原因初步分析[J]. 植物保護， 2012， 38（5）： 18.

[18]STEIN A F， DRAXLER R R， ROLPH G D， et al. NOAAs Hysplit atmospheric transport and dispersion modeling system[J]. Bulletin of the American Meteorological Society， 2015， 96（12）： 20592077.

[19]KALNAY E， KANAMITSU M， KISTLER R， et al. The NCEP/NCAR 40-year reanalysis project [J]. Bulletin of the American Meteorological Society， 1996，77（3）： 437470.

[20]張智. 北方地區(qū)重大遷飛性害蟲的監(jiān)測與種群動態(tài)分析[D]. 北京：中國農(nóng)業(yè)科學院， 2013.

[21]潘蕾， 武向文， 陳曉， 等. 東北遷飛場對粘蟲的Pied piper效應[J]. 應用昆蟲學報， 2014， 51（4）： 974986.

（責任編輯：田 喆）