2016, Vol. 36文章信息
- 刘垚, 包云轩, 魏巍, 陆明红, 刘万才
- LIU Yao, BAO Yunxuan, WEI Wei, LU Minghong, LIU Wancai.
- 复杂地形下褐飞虱迁飞的数值模拟:个例研究
- Simulations of the migration of the brown planthopper, Nilaparvata lugens (Stål), across the complex terrain of China: a case study
- 生态学报[J]. 2016, 36(16): 5263-5275
- Acta Ecologica Sinica[J]. 2016, 36(16): 5263-5275
- http://dx.doi.org/10.5846/stxb201501210173
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文章历史
- 收稿日期: 2015-01-21
- 修订日期: 2016-03-21
2. 南京信息工程大学气象灾害预报预警与评估协同创新中心, 南京 210044;
3. 宁夏雷电防护技术中心, 银川 750002;
4. 农业部全国农业技术推广服务中心, 北京 100125
2. Collaborative Innovation Center on Forecast and Evaluation of Meteorological Disasters, Nanjing University of Information Science and Technology, Nanjing 210044, China;
3. Ningxia Lightning Protection Technique Centre, Yinchuan 750002, China;
4. National Agricultural Technology Extension and Service Center, Ministry of Agricultural, Beijing 100125, China
褐飞虱,Nilaparvata lugens(Stål),是我国主要的水稻害虫之一,具群聚性、远距离迁飞性和危害突发性。仅以栽培水稻和野生稻为寄主,主要栖息于水稻近水面的茎底部分,以叶片和叶鞘汁液为食,能够传播水稻草状丛矮病毒和水稻齿叶矮缩病毒,诱发水稻病害的发生,严重感染时,使得水稻干枯、“冒穿”,造成明显的减产[1]。每年春夏时节,褐飞虱可以借助西南暖湿气流向北长距离迁飞和扩散,寻找合适的环境以便生存和繁殖。当秋季来临,冬季风开始南下,寒冷而干燥的偏北风迫使褐飞虱向温暖湿润的南方回迁[2-4]。昆虫迁飞研究从早期的人工观测、触发迁飞的条件分析、影响迁飞的生理生态因素探讨等,到现在的昆虫雷达观测、迁飞轨迹模拟等经历了一个较长的时期。目前对昆虫迁飞的研究仍然是个比较困难的课题。1987年Rosenberg和Magor[5]利用天气图和气象探空数据对秋季褐飞虱回迁进行了研究,分析了不同迁飞距离和≥17℃等温层高度等的迁飞特征。封传红等[6]通过划分低空急流的风速和范围特征,利用轨迹模拟分析中国北方稻区稻飞虱大发生的虫源地和触发成灾的动力机制。而三维轨迹较之二维轨迹能更真实地反应出褐飞虱迁飞的实际动态,胡继超等[7]利用数值天气预报模式输出的风温场模拟结果计算褐飞虱秋季回迁的三维轨迹,并采用不同高度的实测风计算所得的三维轨迹对模拟结果进行检验,检验效果显示褐飞虱迁飞的源汇区域大体上与真实情况是一致的,但在迁飞距离和方位角上存在偏差。20世纪90年代后期,随着数值天气预报模式的发展,褐飞虱迁飞的大气环流形势和天气背景相关研究也越来越多,取得了许多进展,如褐飞虱迁飞的有利气流场、温度场和位势高度场等。包云轩等[8-10]利用中尺度数值模式输出的气象场,加入轨迹模拟起点、高度和时间等参数模拟出褐飞虱的迁飞轨迹,在此基础上对我国褐飞虱北迁、南迁的过程分别进行了数值模拟,采用三维轨迹分析方法,推算了褐飞虱的迁飞参数,其结果与虫情田间实况普查、雷达观测资料相吻合,阐明了褐飞虱迁飞行为的动力学机制。复杂地形条件下的大气边界层特征和物质的输送与扩散规律一直是边界层气象学研究的难点与热点。不同地区由于复杂的下垫面条件,其边界层特征及物质输送过程也不同,地形起伏会在其上方形成特殊的风温场和湍流场,影响物质的输送和扩散[11]。由于风载昆虫与气溶胶粒子具相似性,大气扩散模型被许多学者用于模拟昆虫迁飞轨迹与扩散分布。拉格朗日混合单粒子轨迹模型(Hybrid Single Particle Lagrangian Integrated Trajectory Model,HYSPLIT)计算在平流层受到平均风场和气流扩散的情况下固定数量粒子的运动轨迹。而HYSPLIT模型也被用于模拟蝴蝶的迁飞轨迹,分析了蝴蝶迁飞的密度分布[12],以及蛾子随气流远距离迁飞至地中海北部的迁飞轨迹[13]等。本文采用另一种拉格朗日粒子扩散模式——FLEXPART模式,研究复杂地形条件下褐飞虱的迁出虫源地、空中迁飞轨迹、降落区,分析覆盖复杂地形的大气背景对褐飞虱迁飞及降落分布的影响,探明复杂地形对褐飞虱迁飞的影响机制,对害虫测报与防治、农业防灾减灾和保障我国粮食安全具有重要的理论意义和实践价值。
1 资料与方法 1.1 研究区域我国长江以南水稻主产区的地形以山地、丘陵为主,以南岭为界,以北是江南丘陵,以南是两广丘陵,东部以武夷山为界,以东是浙闽丘陵,以西是江南丘陵。本文研究区域位于广东省、江西省、安徽省和湖北省,属于我国南方稻区。该地区主要以亚热带季风气候为主,夏季炎热多雨,最热月平均气温大于22℃,冬季温和湿润,最冷月平均气温为0℃,气温随季节的变化显著,四季分明。年降水量在1000—1500 mm,降水量随季节的变化相似,夏季降水较多,无明显干季,而冬天降水量也较大。充足的雨量和日照时数对我国南方水稻生长有利。
研究区域的地形较为复杂,南岭位于闽、粤、桂、赣四省交界,是一条东西走向的山脉,由五个主要山岭组成,地势不高,仅有千余米(最高峰海拔约为2142m),地形较破碎。武夷山地处福建省与江西省的交界处,东北-西南走向,东西两坡呈现明显的不对称性,东坡舒缓,有层级地形发育;西坡陡峻,断崖显著。罗霄山脉是万洋山、诸广山和武功山的统称,位于中国湖南和江西的交界。罗霄山脉长400km,主要山峰海拔多在1000m以上,组成罗霄山脉的几座小山岭则成东北-西南走向。鄱阳湖位于江西省的北部,长江中下游南岸。鄱阳湖以松门山为界,分为南北两部分,北面为入江水道,南面为主湖体。
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| 图 1 研究区域地形概况 Fig. 1 The terrain of the research area |
广东、广西两省区水稻种植面积广,水稻安全生育期多数地方为220—280d。以双季稻为主,典型的晚稻品种一般在6月下旬播种,10月10日前后齐穗,11月中旬收获。湖南、江西、福建、安徽、湖北5省的气候均适宜水稻种植,也是我国的水稻产量大省。褐飞虱常年在这些省、区活动,发生面积大,危害严重,造成严重的经济损失[14]。
褐飞虱虫情资料为逐日褐飞虱灯诱资料,来源于农业部全国农业技术推广服务中心。气象再分析资料由美国国家环境预测中心(NCEP)提供,空间分辨率为1°×1°,时间间隔为6h的FNL气象再分析场资料。基础地理信息数据包括STRM 90m高程由国家基础地理信息中心提供。
1.3 方法 1.3.1 WRF模式及参数化方案本研究中采用的WRF模式版本为3.6,设置双向三重嵌套,模拟采用1°×1°的NCEP全球气象再分析资料,水平范围以点(113.84°E,26.90°N)为中心,模式垂直分为27层,模式积分初始时刻为2008年9月30日21:00(UTC,下同),结束时刻为10月3日00:00,积分时间步长为180s,模式配置及参数化方案设置见表 1,结果每小时输出1次,以最内层嵌套区域输出的物理量场进行分析计算。
| 方案 Scheme | 第1层 First layer | 第2层 Second layer | 第3层 Third layer |
| 分辨率Resolution/km | 45 | 15 | 5 |
| 网格数Grid number/个 | 115×115 | 205×235 | 289×337 |
| 陆面过程Continental process | Noah | Noah | Noah |
| 近地面层Near-surface layer | Monin-Obukhov | Monin-Obukhov | Monin-Obukhov |
| 边界层方案Boundary layer scheme | YSU | YSU | YSU |
| 微物理过程Microphysic process | WSM3 | WSM3 | WSM3 |
| 积云对流Cumulus convection | Kain-Fritsch | Kain-Fritsch | |
| 短波辐射Short-wave radiation | Dudhia | Dudhia | Dudhia |
| 长波辐射Long-wave radiation | rrtm | rrtm | rrtm |
FLEXPART模式是一种拉格朗日粒子扩散模式,适用于模拟大范围的大气传输过程。该模式由挪威大气研究所(Norwegian Institute for Air Research,NILU)开发[15],可以计算不同释放源(点、线、面或体积源)的轨迹,模拟不同粒子(或气团、示踪物)在大气中长距离、中尺度的扩散等过程。FLEXPART模式可以应用前向运算来模拟放射性物质或空气污染物等的扩散,也可以通过后向运算来确定对于测定排放源(如温室气体和火山灰)等有潜在影响的什么的分布区域,当研究区域内的观测站点比排放源的数量少时,后向运算更具有优势[16]。
本研究采用WRF-FLEXPART耦合模式,使用WRF输出结果作为FLEXPART模式的气象驱动场,采用前向和后向模拟,对比分析复杂地形条件下褐飞虱的迁飞特征及其密度分布。其中,后向模拟使用真实的褐飞虱测报数据,即2008年9月30日至10月3日(北京时)的累计虫量,设置广东曲江站(24.68°N,113.68°E)、肇庆站(23.05°N,112.47°E)和梅县站(24.28°N,116.05°E)作为释放点源,即降虫地。前向模拟使用假设数据释放,设置湖北宜昌站(30.42°N,111.18°E)、安徽东至站(30.06°N,117.01°E)和江西吉安站(27.07°N,114.58°E)作为释放点源,即迁出虫源地。前向和后向模拟开始释放时间均为2008年10月1日18：00,模式模拟时长均为2008年9月30日21：00至10月3日00：00,采样率为1200s,同步间隔600s,结果每小时输出1次。
1.3.3 轨迹及密度计算方法由FLEXPART模式获得不同站点释放褐飞虱的连续位置,利用GIS空间分析法对不同站点的各时刻褐飞虱位置点进行线性拟合,可以得到褐飞虱迁飞的轨迹。同样,对各时刻的褐飞虱做点密度分析,得到褐飞虱迁飞的密度分布。
2 结果与分析 2.1 褐飞虱虫量特征2008年9月30日至10月3日褐飞虱虫量空间分布如图 2,褐飞虱由北向南迁入稻区,该区域内各站虫量都各有增减。在该时间内,褐飞虱虫量主要分布在安徽省南部、湖北省南部和广东省。相对于广东省褐飞虱虫量分布范围广而言,广西壮族自治区、湖南省、江西省和福建省的褐飞虱虫量则非常少。9月30日褐飞虱主要分布在安徽省南部、湖北省南部和广东省等地,安徽省南部的褐飞虱虫量持续高值(图 2)。湖北省中部和广东省东部的褐飞虱降虫量也较多,达上万头。10月1日安徽省南部的降虫量明显增加,广东省大部分地区虫量逐渐增加,而沿海的个别站点减少(图 2)。2日湖北省南部褐飞虱虫量依然很多,而安徽省南部虫量逐渐减少,广东省北部虫量逐渐增加(图 2)。3日湖北省南部褐飞虱虫量急剧减少,广东省北部褐飞虱虫量快速增加(图 2)。
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| 图 2 中国南方稻区褐飞虱灯诱虫量分布 Fig. 2 Distribution of N. lugens′ light trap catches in the rice-growing regions of the south China |
从2008年10月1日18:00 925hPa风温场(图 3)可以看出,安徽南部、湖北东部、湖南东部、江西全省和广东北部盛行东北风,风速为2—10m/s;湖北西部以东风为主,风速均较小,为1—4 m/s。湖北西部山区(大巴山、巫山等)、南岭、武夷山脉和罗霄山的气温很低,约在18℃以下,而山脉之间的谷地较为温暖。两广地区气温较高均在20℃以上。10月1日22:00(图 3),我国东南地区逐渐降温,风速减小,湖北省、湖南省大部、江西省和广东省北部保持东北风且风速降至2m/s。南岭、武夷山脉和罗霄山气温降至16℃左右,两广地区气温也略有下降。10月2日8:00(图 3),我国南方气温急剧降低,风速减小至2—6 m/s。长江下游地区气温均在16℃以下,盛行北风或东北风。广西、广东气温也降至20℃以下。10月2日16:00(图 3),我国南方气温有所回升,风向由北风或东北风转为东风,风速增加,约在4—8 m/s。广西、广东气温回升至20℃以上,且境内多为偏东风,风速较大约为6—8m/s。
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| 图 3 华南地区925hPa风温场 Fig. 3 Wind field and temperature field on 925hPa isobaric surface |
图 4是2008年10月1日18:00至2日16:00气温和垂直速度分别沿点(22°N,112°E)至点(32°N,118°E)的剖面图。10月1日18:00(图 4),在点(28°N,115°E)附近高空有下沉气流,其垂直速度约为-3×10-2 m/s,低空气温约为20—22℃,这样的条件有利于褐飞虱降落迁入本地。该区域以北地区气温较低,15℃等温层约在900hPa,促使褐飞虱向南方迁飞。10月1日22:00(图 4),曲江站附近高空有下沉气流,垂直速度-3×10-2m/s。10月2日08:00(图 4),曲江站附近有强烈的下沉气流,垂直速度-6×10-2 m/s,低空气温较高在24℃以上。10月2日16:00(图 4),曲江站附近下沉气流仍然存在,垂直速度-2×10-2 m/s,低空气温有所下降在20—24℃左右。在曲江站附近存在较为明显的垂直对流,而且距其较近的区域有下沉气流,对于褐飞虱降落提供了有利条件。气温的垂直分布一定程度上说明了褐飞虱趋向于向着温暖的地方迁飞。当遇到强下沉气流时,会使稻飞虱迫降,降落区种群数量大增[17]。
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| 图 4 气温和垂直速度沿点(22°N,112°E)至点(32°N,118°E)剖面图 Fig. 4 Pattern of temperature and vertical speed along(22°N,112°E)—(32°N,118°E) |
图 5是2008年10月1日13:00 至2日16:00 相对湿度沿点(22°N,112°E)至点(32°N,118°E)剖面图。10月1日13:00 至22:00 (图 5),曲江站附近低层相对湿度较周围低。在113.5°E—117°E范围内中低层大气相对湿度较大在70%以上,在114°E—115°E区域大气相对湿度可达到80%以上。点(30°N,117°E)东北方向高空相对湿度低于20%,褐飞虱是一种喜湿的迁飞性昆虫,在迁飞过程中会趋向于湿度较大的地方迁飞。而且秋季相对湿度40%—50%有利于褐飞虱迁飞和降落,而40%—50%相对湿度带的高度由115°E附近上空向西南逐渐降低,褐飞虱易于向西南迁飞而不易向地面降落。10月2日08:00 (图 5),东北方向湿度较低的空气逐渐向西南扩散,且点(23.5°N,113°E)附近高空相对湿度也低于30%,点(30°N,117°E)与点(23.5°N,113°E)之间区域相对湿度在50%左右,有利于秋季褐飞虱迁飞和降落。10月2日16:00 (图 5),干空气继续向西南方向移动,在113°E—117°E范围内中低层大气相对湿度增加可达60%以上,而曲江站附近低层相对湿度较周围低,在60%以下,较之10月2日08:00，相对湿度明显增加,将有利于褐飞虱迁入后繁殖生存。
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| 图 5 相对湿度沿(22°N,112°E)—(32°N,118°E)剖面图 Fig. 5 Pattern of relative humidity along(22°N,112°E)—(32°N,118°E) |
气温的空间分布决定了褐飞虱迁飞的空间区域,15℃等温线限定了褐飞虱成层远距离迁飞的上限高度,空中气温的变化决定褐飞虱迁飞高度[5, 18]。
2.3.1 褐飞虱迁飞轨迹特征研究区域内地形复杂,由于海拔、坡度等不同,接收到的太阳辐射不同,导致气温变化差异明显。地形对局地风速风向的影响也是很复杂的。褐飞虱的迁飞轨迹不仅受空中气温分布的影响,还受到飞行高度上风速风向的影响。由于复杂地形条件下,局地气温及风速风向是复杂而多变的,如山顶的气温日较差小于山谷,同一海波高度,阳坡的气温高于阴坡等等。对2008年10月1日18:00 、22:00 、2日8:00 和16:00 的拟合轨迹曲线进行分析,该时间段气温及风速风向随时间的变化决定了褐飞虱的迁飞轨迹。后向模拟时间段内(图 6),曲江站和肇庆站的褐飞虱主要来自于江西省北部,从江西省北部沿武夷山脉与罗霄山间的谷地向广东中部迁飞。褐飞虱沿山脉走向,往低地势迁飞,迁飞轨迹自东北—西南方向有一个向内陆的微小弧度。而梅县站西北方向为浙闽丘陵,地势普遍较高,不利于褐飞虱的迁飞与扩散。从前向模拟结果(图 6)看出,湖北西部地形较高,宜昌站迁出的褐飞虱无法穿越此处山脉,其迁飞距离较近,对周围地区的虫量贡献较大。而东至站迁出的褐飞虱向西南迁飞时,遇到幕阜山和九岭山的阻挡会转向南迁入江西省中部,对该地区的虫源贡献较大。吉安站迁出的褐飞虱借道罗霄山谷,沿南岭南麓向西南方向迁入湖南境内。
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| 图 6 2008年10月1日18:00、22:00、2日8:00和16:00褐飞虱迁飞模拟轨迹 Fig. 6 Trajectories of N. lugens′ populations at 18:00 and 22:00 on Oct 1st,at 08:00 and 16:00 on Oct 2nd in 2008 |
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| 图 7 褐飞虱迁飞模拟方位角和距离 Fig. 7 Azimuth angle and distance of N. lugens′ migration |
采用Vincenty方法计算褐飞虱迁飞的方位角和迁飞距离(图 7),以正北和正东方向为正方向。广东省内后向模拟3个站,其虫源均来自东北方向。曲江站和肇庆站东北部有一山谷通道,褐飞虱可由该通道顺风迁飞和扩散,虫量来源以东北偏北方向为主。而梅县站的东北方向为浙闽丘陵,地形较高且复杂多变,褐飞虱难以穿越且迁飞距离近、方向多变,所以虫量来源多以广东省和福建省的交界处——地势较低的区域为主。前向模拟结果中,东至站与吉安站附近的山脉较低且有山谷通道使得褐飞虱可以穿越,这两个站点的褐飞虱是沿山脉顺西南方向迁飞的,且迁飞距离也较为相近。宜昌站位于山脚下,该处山脉地势高且没有明显的山谷,因此,宜昌站的褐飞虱向西南迁飞时,会遇到山脉的阻挡而转向西北偏西,造成褐飞虱滞留在本地的水稻种植区。
2.3.2 褐飞虱迁飞密度特征褐飞虱黄昏和黎明会有两次起飞迁出[19],而Otuka等[20]认为褐飞虱迁飞模拟最大时长为59h较为合适。采用GIS空间分析法分析前向、后向模拟的褐飞虱迁飞密度分布,后向模拟时长14h(图 8),曲江和肇庆的褐飞虱虫源地相同,主要来自于江西省境内,而梅县的褐飞虱则来自于福建省东南部。在褐飞虱密度高值区附近高空有下沉气流,低空气温在20—22℃左右(图 3,图 4),这样的天气条件有利于褐飞虱迁入。该区域以北地区气温较低,促使褐飞虱向较暖的南方迁飞。迁飞18h(图 8)和27h(图 8)的褐飞虱密度高值区位于江西与广东两省交界处和江西中部,褐飞虱密度分布沿武夷山和罗霄山之间的山谷分布呈东北-西南走向。曲江站附近高空有下沉气流(图 4)。褐飞虱密度高值区附近高空无明显的下沉气流,其低空气温略高于周围,约在16—18℃之间(图 3)。江西省中部(28.5°N,116.5°E)附近褐飞虱密度较高,范围较大,而(26.5°N,115°E)附近褐飞虱密度也属于高值区,但其范围很小。而曲江站附近有强烈的下沉气流,低空气温较高(图 3,图 4)。迁飞36h(图 8)的褐飞虱密度分布范围从江西北部至广东曲江,在江西中部和西南部形成了密度较高的区域,高值区均处于300m以下的河谷地。梅县的褐飞虱虫源则来自福建省,江西省的褐飞虱虫源极少翻越武夷山为当地作贡献。曲江站附近有下沉气流,低空气温约为20—24℃(图 3,图 4)。曲江站附近下沉气流利于褐飞虱聚集形成密度的高值区,当有强烈的下沉气流且气温较高时,有利于褐飞虱向地面降落。
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| 图 8 不同迁飞历时的褐飞虱降落密度分布(后向模拟) Fig. 8 Distribution of N. lugens′ land falling density in different migration directions (Backward simulation) |
总体上,褐飞虱密度分布位于武夷山脉西侧,呈平行走向,武夷山脉西坡较为陡峭、断崖显著,褐飞虱远离山体从东北—西南方向迁飞,密度分布在武夷山西坡较为均匀。罗霄山由多个山岭构成,褐飞虱可沿其连接的、地势低的地方穿越,密度分布较为分散。褐飞虱密度沿河谷地带分布且高值区多分布在较温暖的地区。同时,南迁至广东省曲江站的褐飞虱来源基本在江西省境内,极少数来自于湖北东南部和湖南东北部。
前向模拟时长14h(图 9),宜昌站迁出的褐飞虱向周围扩散的密度分布较为一致,而东至和吉安站迁出的褐飞虱向西南方向扩散的分布密度较大,密度较高的区域集中在该站点的西南方向。从东至和吉安站迁出18h和27 h(图 9)的褐飞虱种群随着气流的进一步向西南方向扩散,受山体和山谷走向的影响有不同程度的偏向。而宜昌站迁出的褐飞虱受到其西部山脉的阻挡,褐飞虱随气流折向西北偏西或向南部扩散。从东至和吉安站迁出36 h的褐飞虱种群进一步沿山势地形向西南方向扩散(图 9),而从宜昌站迁出的褐飞虱绕过山体向西或西南方向扩散。对照褐飞虱扩散密度分布图(图 8,图 9)可以发现,褐飞虱沿顺风方向迁飞,风速较大时利于褐飞虱的水平输送,当风速为3—8 m/s时褐飞虱迁飞很明显,迁飞方向基本与风向一致[21]。
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| 图 9 不同迁飞历时的褐飞虱种群降落密度分布(前向模拟) Fig. 9 Distribution of N. lugens′ land falling density in different migration directions (Forward simulation) |
本文利用2008年褐飞虱逐日灯诱数据,选取轨迹计算相关参数如起飞、降落时间和迁飞高度等,通过WRF-Flexpart耦合模式模拟了2008年9月30日至10月3日褐飞虱南迁过程的迁飞轨迹,分析了种群降落密度的时空分布特征,并对复杂地形条件下褐飞虱迁飞的大气条件进行了探讨,研究得到如下结论：从后向模拟结果可以发现,褐飞虱种群多沿地势较低的、顺山脉走向的山谷飞行,迁飞轨迹沿从东北至西南方向降落有一个向内陆的微小弧度。曲江站、梅县站和肇庆站3个站褐飞虱的迁入虫源均来自站点的东北方向,若站点上游地区地势较低,褐飞虱迁飞的距离则较长;若上游地区地形较高且复杂多变时,褐飞虱难以穿越,则进行距离较近、方向多变的迁飞。褐飞虱在平原地区扩散较山区快,沿河谷地带降落密度较高。褐飞虱降落区与山脉走向一致,当山脉较为陡峭或断崖较多时,褐飞虱则向偏离山体的方向迁飞,降虫区带状分布在断崖或陡峭的山坡西侧,形状较为平整。若山脉由多个山岭组成,褐飞虱可沿其地势低的山谷穿越,其降虫区密度分布较为分散。前向模拟结果显示,若站点附近的山脉较低且有山谷通道,褐飞虱沿山脉顺风方向迁飞,且迁飞距离较远。若山脉地势高且没有明显的山谷,褐飞虱遇山脉阻挡而转向造成种群滞留。褐飞虱迁飞轨迹会受山体和山谷走向的影响产生不同程度的偏向。若褐飞虱迁飞前进方向上地形较为平坦或遇有山谷的地形时,褐飞虱迁飞和扩散较快,其降虫区密度在平原区分布较为一致,有山谷时会沿山谷走向平行分布。若其前进方向上山峰较高且无山谷时,褐飞虱会转向或绕山体迁飞,不易扩散。
4 讨论褐飞虱是一种喜温湿的风载迁飞性害虫,其种群动态变化和迁飞行为不仅与水稻生育期、地理条件以及天气气候条件有关,还与病虫害管理与控制策略有关[22-23]。秋季,我国北方和中部稻区气温降低、水稻逐渐趋于黄熟,褐飞虱种群生境恶化,会迫使其向温暖的南方迁飞,以获得足够的食物、热量及适宜的生存环境。若迁飞地(或降虫区)的条件(风、温度、湿度、食物和天敌等)有利,褐飞虱种群会快速的繁殖增长并危害水稻生长。
通过对此次褐飞虱南迁过程的分析发现,褐飞虱顺风迁飞,秋季东北风有助于褐飞虱南迁。较强的水平气流有利于褐飞虱的长距离迁飞,强下沉气流则对褐飞虱的迁飞起到重要的迫降作用。当有强烈的下沉气流且气温较高时,有利于褐飞虱向地面降落,聚集形成高密度区。褐飞虱的起飞、水平飞行、降落都与局地温度变化有关,褐飞虱迁飞的阈值温度约为16℃[23-24]。受气温的垂直分布影响,褐飞虱降虫密度沿河谷地带分布且密度高值区多分布在较温暖的地区,这在一定程度上说明了褐飞虱趋向于向着温暖的区域迁飞,与胡高等[25]的研究结论一致。而迁飞场的湿度条件是影响褐飞虱空中迁飞的另一个决定因素,秋季褐飞虱迁飞种群多分布在湿度大的空中区域,本研究模拟的褐飞虱降落区多在相对湿度50%以上的地区,这与秋季相对湿度40%—50%有利于褐飞虱迁飞和种群增长的结论相吻合[26]。
本研究模拟的2008年9月30日至10月3日的褐飞虱南迁过程与同期实际的虫情灯诱数据分析结果较为一致。但由于模型初始设计为非生物粒子扩散,并未考虑褐飞虱迁飞过程中的主动性,因此,模拟所得的迁飞轨迹、迁飞方位角和迁飞距离等与实际发生的褐飞虱迁飞路径和降虫区之间还存在一定程度的偏差。由于实际测报业务中,褐飞虱灯诱和田间普查时次少、空间密度稀、缺乏时空连续的虫情数据,且目前用于定点迁飞动态监测的昆虫雷达使用较少,且没有可行的四维动态监测工具,因此,这一偏差的纠正需要较长时间的等待。
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