翟保平

（南京農(nóng)業(yè)大學(xué)昆蟲(chóng)學(xué)系，農(nóng)業(yè)部病蟲(chóng)害監(jiān)測(cè)與治理重點(diǎn)開(kāi)放實(shí)驗(yàn)室，南京 210095）

我國(guó)農(nóng)作物病蟲(chóng)種類(lèi)繁多，災(zāi)害頻仍，病蟲(chóng)害發(fā)生消長(zhǎng)此起彼伏，屢屢暴發(fā)成災(zāi)。但暴發(fā)和成災(zāi)是兩個(gè)層面的事情，無(wú)論再大的暴發(fā)，只要防治措施及時(shí)得當(dāng)就不會(huì)成災(zāi)。而實(shí)現(xiàn)有效防治的前提是對(duì)病蟲(chóng)害發(fā)生的時(shí)空動(dòng)態(tài)進(jìn)行連續(xù)監(jiān)測(cè)和準(zhǔn)確預(yù)測(cè)，此項(xiàng)工作的缺失或不足恰恰是造成防治失敗而致災(zāi)的根本原因。因而，病蟲(chóng)測(cè)報(bào)學(xué)科在確保我國(guó)糧食安全方面具有舉足輕重的戰(zhàn)略地位。

1 本學(xué)科領(lǐng)域的發(fā)展規(guī)律和研究特點(diǎn)

回顧1970年代以來(lái)病蟲(chóng)測(cè)報(bào)研究的歷程，來(lái)自其他學(xué)科的思路、方法和技術(shù)一直是病蟲(chóng)測(cè)報(bào)能夠取得長(zhǎng)足進(jìn)展的重要因素，因而決定了病蟲(chóng)測(cè)報(bào)學(xué)科是一門(mén)交叉學(xué)科。有關(guān)病蟲(chóng)災(zāi)變預(yù)測(cè)的研究迫切需要突破在單學(xué)科、單一系統(tǒng)的封閉框架內(nèi)進(jìn)行研究的方式而代之以開(kāi)放的多學(xué)科交叉和多途徑綜合研究。3S（遙感RS、地理信息系統(tǒng)GIS、全球定位系統(tǒng)GPS）技術(shù)、昆蟲(chóng)雷達(dá)技術(shù)等高新技術(shù)的應(yīng)用和非線性科學(xué)、大氣科學(xué)等的迅猛發(fā)展，為進(jìn)一步對(duì)災(zāi)變發(fā)生的關(guān)鍵信息和引發(fā)災(zāi)變的關(guān)鍵因子進(jìn)行大規(guī)模綜合研究提供了前所未有的基礎(chǔ)平臺(tái)和技術(shù)手段。

同時(shí)，病蟲(chóng)測(cè)報(bào)學(xué)又是一門(mén)實(shí)踐性極強(qiáng)的應(yīng)用學(xué)科，其優(yōu)先研究領(lǐng)域和當(dāng)前國(guó)家農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的重大科技需求及潛在的需求高度相關(guān)，國(guó)家宏觀政策的調(diào)整、農(nóng)技推廣隊(duì)伍的變化、農(nóng)作物種植制度和栽培方式的演替都隨時(shí)在影響著病蟲(chóng)測(cè)報(bào)研究的重點(diǎn)和方向。因此，病蟲(chóng)測(cè)報(bào)研究從來(lái)都是緊扣國(guó)家目標(biāo)、緊貼生產(chǎn)實(shí)際、與國(guó)家行政部門(mén)和農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣部門(mén)密切互動(dòng)共同發(fā)展的。

2 近年來(lái)本學(xué)科領(lǐng)域的研究現(xiàn)狀和存在的問(wèn)題

中國(guó)的糧食問(wèn)題歷來(lái)是對(duì)國(guó)計(jì)民生具有特殊重要性的大問(wèn)題，21世紀(jì)的中國(guó)糧食問(wèn)題對(duì)世界的影響更為舉世矚目。人口和資源的雙重壓力使我國(guó)農(nóng)業(yè)當(dāng)前和今后都將面臨著長(zhǎng)期食物安全保障的重大任務(wù)，進(jìn)一步提高對(duì)有害生物的災(zāi)變預(yù)警能力已成為各級(jí)政府的共識(shí)。2006年，我國(guó)植保界正式提出了“公共植?！焙汀熬G色植?！钡男吕砟?。2007年6月14日在廣西南寧召開(kāi)的全國(guó)水稻重大病蟲(chóng)防控暨重大植物疫情阻截帶建設(shè)現(xiàn)場(chǎng)會(huì)上，又進(jìn)一步提出要全面推進(jìn)“公共植保”和“綠色植?！保瑢⑥r(nóng)作物病蟲(chóng)害的測(cè)報(bào)和防控從專(zhuān)業(yè)技術(shù)部門(mén)的研究和推廣行為上升到了國(guó)家層面的政府行為［1］。

國(guó)家植保方針的這種戰(zhàn)略性轉(zhuǎn)變也為農(nóng)作物病蟲(chóng)測(cè)報(bào)學(xué)科的發(fā)展造就了新的平臺(tái)。正是從這時(shí)起，國(guó)家對(duì)病蟲(chóng)害測(cè)報(bào)與防控技術(shù)的研究和推廣的投入大幅度增加，一批“973”項(xiàng)目和公益性行業(yè)專(zhuān)項(xiàng)先后立項(xiàng)，國(guó)家現(xiàn)代農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系的建設(shè)全面開(kāi)始，國(guó)家植保工程大規(guī)模鋪開(kāi)，國(guó)家級(jí)和省級(jí)病蟲(chóng)測(cè)報(bào)區(qū)域站得到了前所未有的大發(fā)展。由全國(guó)農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣服務(wù)中心牽頭與全國(guó)600多個(gè)區(qū)域站點(diǎn)聯(lián)網(wǎng)，初步實(shí)現(xiàn)了病蟲(chóng)情報(bào)的網(wǎng)絡(luò)化傳輸、自動(dòng)化處理和可視化發(fā)布，為病蟲(chóng)測(cè)報(bào)研究的深入開(kāi)展和逐步實(shí)現(xiàn)有害生物的數(shù)字化預(yù)警奠定了良好的基礎(chǔ)。

在研究層面，國(guó)內(nèi)專(zhuān)門(mén)從事病蟲(chóng)測(cè)報(bào)研究的單位目前有南京農(nóng)業(yè)大學(xué)信息生態(tài)實(shí)驗(yàn)室、中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)植物病害流行學(xué)實(shí)驗(yàn)室和中國(guó)農(nóng)科院植保所農(nóng)業(yè)有害生物監(jiān)測(cè)預(yù)警研究室。

南京農(nóng)業(yè)大學(xué)信息生態(tài)實(shí)驗(yàn)室近年來(lái)連續(xù)得到了國(guó)家自然科學(xué)基金面上項(xiàng)目、“973”項(xiàng)目、“948”項(xiàng)目、國(guó)家科技支撐計(jì)劃項(xiàng)目、國(guó)家公益性行業(yè)專(zhuān)項(xiàng)和國(guó)家現(xiàn)代農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)體系建設(shè)項(xiàng)目的資助，開(kāi)展了以3S技術(shù)為平臺(tái)、以?xún)蛇w害蟲(chóng)（稻飛虱和稻縱卷葉螟）異地預(yù)測(cè)為核心的一系列害蟲(chóng)監(jiān)測(cè)和災(zāi)變預(yù)警研究［2－8］。2007年以來(lái)，該實(shí)驗(yàn)室與植保技術(shù)推廣部門(mén)密切合作，組織力量千里追蹤兩遷害蟲(chóng)，開(kāi)展了在全球氣候變化和耕作制度演替的新形勢(shì)下兩遷害蟲(chóng)發(fā)生規(guī)律的再研究［9－15］。目前，已形成了以3S技術(shù)、多普勒昆蟲(chóng)雷達(dá)技術(shù)和大氣中尺度模擬技術(shù)為支撐的兩遷害蟲(chóng)監(jiān)測(cè)預(yù)警和研究平臺(tái)。

中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)植物病害流行學(xué)實(shí)驗(yàn)室是目前國(guó)內(nèi)唯一一家做病害流行的單位。該實(shí)驗(yàn)室最突出的貢獻(xiàn)是為推進(jìn)曾士邁院士在新世紀(jì)之初提出的宏觀植物病理學(xué)的概念而做出的努力［16］。他們利用GIS技術(shù)在小麥條銹病越夏越冬區(qū)的宏觀分析和氣候區(qū)劃方面獨(dú)樹(shù)一幟，其基于衛(wèi)星遙感和高光譜遙感技術(shù)的小麥條銹病發(fā)生流行的監(jiān)測(cè)研究已有了相當(dāng)?shù)倪M(jìn)展，對(duì)小麥條銹病孢子的遠(yuǎn)距離風(fēng)傳擴(kuò)散的研究也有了良好的開(kāi)端［17－26］。

中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院植物保護(hù)研究所農(nóng)業(yè)有害生物監(jiān)測(cè)預(yù)警研究室在國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目的連續(xù)資助下，完成并完善了X頻帶掃描昆蟲(chóng)雷達(dá)控制程序設(shè)計(jì)和編制，實(shí)現(xiàn)了昆蟲(chóng)雷達(dá)的數(shù)字化觀測(cè)，使國(guó)內(nèi)雷達(dá)昆蟲(chóng)學(xué)的發(fā)展上了一個(gè)臺(tái)階。目前，該實(shí)驗(yàn)室擁有多部昆蟲(chóng)雷達(dá)，包括厘米波和毫米波掃描昆蟲(chóng)雷達(dá)（觀測(cè)基地在山東長(zhǎng)島和廣西興安）及垂直波束昆蟲(chóng)監(jiān)測(cè)雷達(dá)（觀測(cè)基地在內(nèi)蒙古烏盟），近十年的連續(xù)觀測(cè)產(chǎn)出了一系列新發(fā)現(xiàn)［27－33］。近年來(lái)，該實(shí)驗(yàn)室先后主持了國(guó)家科技支撐計(jì)劃項(xiàng)目、“973”項(xiàng)目、國(guó)家公益性研究專(zhuān)項(xiàng)等多項(xiàng)關(guān)于重大害蟲(chóng)區(qū)域性暴發(fā)監(jiān)測(cè)與預(yù)警的研究課題。目前，國(guó)內(nèi)唯一一個(gè)“測(cè)報(bào)學(xué)”碩士學(xué)位學(xué)科點(diǎn)就設(shè)在中國(guó)農(nóng)科院植保所。

目前存在的問(wèn)題：

（1）病蟲(chóng)測(cè)報(bào)研究需要長(zhǎng)期穩(wěn)定的經(jīng)費(fèi)支持

在以前很長(zhǎng)一段時(shí)間里，決策部門(mén)只關(guān)心應(yīng)急，往往只在病蟲(chóng)大暴發(fā)大流行時(shí)才立項(xiàng)研究，一旦病蟲(chóng)消退就沒(méi)人再關(guān)心相關(guān)研究。這就造成了研究工作時(shí)斷時(shí)續(xù)，資料數(shù)據(jù)殘缺不全；而植保推廣部門(mén)對(duì)此起彼伏的病蟲(chóng)暴發(fā)防不勝防、疲于應(yīng)付。病蟲(chóng)害預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)是一種公益事業(yè)和政府行為，其效益主要體現(xiàn)在社會(huì)效益上。但測(cè)報(bào)準(zhǔn)確程度的提高可大大減少農(nóng)作物產(chǎn)量和品質(zhì)的損失，同時(shí)又可降低農(nóng)藥使用量而減輕環(huán)境污染，故其經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益均十分顯著；尤其是若能把生物災(zāi)變預(yù)報(bào)準(zhǔn)確的話，其經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益將更為可觀。因此，只有依靠政府部門(mén)的持續(xù)投入和研究人員踏踏實(shí)實(shí)的基礎(chǔ)性工作，生物災(zāi)變預(yù)測(cè)才能出現(xiàn)實(shí)質(zhì)性的進(jìn)步。國(guó)家自然科學(xué)基金委2002年曾對(duì)“災(zāi)害性病蟲(chóng)害預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)的基礎(chǔ)研究”實(shí)行長(zhǎng)期資助計(jì)劃就是非常明智的政策。而小麥銹病全國(guó)協(xié)作組能維持?jǐn)?shù)十年不散，也是得益于有關(guān)部門(mén)的長(zhǎng)遠(yuǎn)目光。建議基金委將此長(zhǎng)期資助項(xiàng)目制度化，每年都遴選1～3個(gè)與病蟲(chóng)害測(cè)報(bào)相關(guān)的選題給予長(zhǎng)期支持。

（2）國(guó)內(nèi)數(shù)據(jù)的質(zhì)量和共享程度決定了測(cè)報(bào)研究究竟能走多遠(yuǎn)

沒(méi)有系統(tǒng)、規(guī)范、完整、準(zhǔn)確的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，即使有再先進(jìn)的軟件和硬件，病蟲(chóng)預(yù)測(cè)也無(wú)從談起。所以情報(bào)的收集和初始信息的處理居于特別重要的地位。情報(bào)質(zhì)量的高低和信息量的大小對(duì)預(yù)報(bào)目標(biāo)的逼近關(guān)系極大，尤其是對(duì)初始信息極敏感的災(zāi)變預(yù)測(cè)對(duì)象，初始信息量的充分性直接決定了預(yù)報(bào)的成敗。必須指出的是，近年來(lái)我國(guó)病蟲(chóng)測(cè)報(bào)系統(tǒng)的人才隊(duì)伍很不穩(wěn)定且日益老化，而在現(xiàn)有的人事制度和公考制度框架下，年輕的專(zhuān)業(yè)人才很難進(jìn)入測(cè)報(bào)系統(tǒng)，其直接后果就是病蟲(chóng)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的質(zhì)量越來(lái)越難以保證。而近年來(lái)誘蟲(chóng)燈具的更新?lián)Q代，則使幾十年來(lái)積累的歷史病蟲(chóng)數(shù)據(jù)無(wú)法與新的燈誘數(shù)據(jù)匹配，統(tǒng)計(jì)預(yù)報(bào)從而難以為繼。

同時(shí)，由于各部門(mén)的資料數(shù)據(jù)都有各自的權(quán)屬，不同機(jī)構(gòu)之間的協(xié)調(diào)難度極大，很多研究工作因數(shù)據(jù)無(wú)法共享而出現(xiàn)難以逾越的人為障礙。測(cè)報(bào)學(xué)科有些科學(xué)問(wèn)題往往就剩了一層窗戶(hù)紙，但就因數(shù)據(jù)的不可得而難以捅破。因此，有待于國(guó)內(nèi)科研生態(tài)的進(jìn)一步健康發(fā)展，數(shù)據(jù)的質(zhì)量和共享程度將決定病蟲(chóng)測(cè)報(bào)研究究竟能走多遠(yuǎn)。

3 病蟲(chóng)測(cè)報(bào)學(xué)科的發(fā)展方向

研究生物災(zāi)變預(yù)測(cè)的目的在于事先的應(yīng)變，即盡力找到引發(fā)害蟲(chóng)災(zāi)變的觸發(fā)點(diǎn)和臨界值，以便在災(zāi)變發(fā)生前采取相應(yīng)措施，化解大發(fā)生種群的形成。生物災(zāi)變的發(fā)生具有大強(qiáng)度、小概率、復(fù)雜性（多因子相互作用）、混沌性（非常規(guī)趨勢(shì)）和突變性（量變到質(zhì)變，能量積累后的突然釋放）的特點(diǎn)，多尺度效應(yīng)是復(fù)雜系統(tǒng)所具有的典型特征。系統(tǒng)的變異程度往往取決于研究時(shí)所取的尺度。在非常細(xì)微的時(shí)空尺度上，隨機(jī)現(xiàn)象會(huì)使系統(tǒng)變得不可預(yù)測(cè)；但若放大研究尺度，也即將不可預(yù)測(cè)和無(wú)法重復(fù)的個(gè)例上升到這些事例的集合，系統(tǒng)的行為便可表現(xiàn)出某種程度的規(guī)律性，從而使系統(tǒng)的變異性下降而可預(yù)測(cè)性增強(qiáng)。因此，開(kāi)展宏微觀結(jié)合、多學(xué)科交叉的多尺度和多途徑綜合研究應(yīng)是最好的選擇。

3.1 方法論研究

自“六五”以來(lái)，國(guó)家組織力量連續(xù)攻關(guān)，對(duì)病蟲(chóng)害的預(yù)報(bào)準(zhǔn)確率已可達(dá)80%。但實(shí)際上，能夠成災(zāi)的，也是最需要預(yù)警的害蟲(chóng)種群的暴發(fā)性突增恰恰是用常規(guī)預(yù)測(cè)方法報(bào)不出來(lái)的那20%。究其原因，除了基礎(chǔ)研究薄弱使得科學(xué)儲(chǔ)備不足與有害生物災(zāi)變預(yù)測(cè)的難度所形成的巨大反差外，方法論上的障礙也顯而易見(jiàn)。從方法論入手，探索有害生物災(zāi)變的機(jī)制和預(yù)警方法及因應(yīng)之道，是實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展中亟待解決的一個(gè)棘手問(wèn)題。

生物災(zāi)變的發(fā)展演化是在生物圈這個(gè)大背景下一種多尺度的生態(tài)過(guò)程，是生態(tài)系統(tǒng)中物質(zhì)流、能量流和信息流相互作用的結(jié)果。復(fù)雜系統(tǒng)（如農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)）內(nèi)變量眾多，且變量之間并非簡(jiǎn)單的因果關(guān)系而呈非線性關(guān)系，這就使得用于線性系統(tǒng)的常規(guī)預(yù)測(cè)方法（統(tǒng)計(jì)預(yù)測(cè)）無(wú)能為力。同時(shí)，災(zāi)變發(fā)生是種群數(shù)量不連續(xù)的突然變化，突變的出現(xiàn)改變了系統(tǒng)發(fā)展的方向和性質(zhì)，也使得預(yù)測(cè)的基本原則失效。此外，災(zāi)變的突發(fā)是小概率事件，又具有多因素性、非線性和不確定性的特點(diǎn)，其大尺度的時(shí)空變化過(guò)程未必呈周期性，有的事例甚至絕無(wú)僅有，故基于類(lèi)推原則和連貫原則的傳統(tǒng)預(yù)測(cè)理論和方法完全不適用，因此亟待開(kāi)展突發(fā)事件的預(yù)測(cè)理論和方法論的研究，盡快形成一整套全新的預(yù)測(cè)方法和完整的軟、硬件配套技術(shù)。

害蟲(chóng)災(zāi)變的發(fā)生在空間上既具有全域性，又具有區(qū)域性，在時(shí)間上既表現(xiàn)無(wú)序的非穩(wěn)定性，某種程度上又存在有序的規(guī)律性和周期性。生態(tài)系統(tǒng)是一個(gè)非常復(fù)雜、有自組織現(xiàn)象的非線性結(jié)構(gòu)，許多非線性理論都是從生態(tài)學(xué)研究中發(fā)展起來(lái)的，如物種競(jìng)爭(zhēng)與協(xié)同學(xué)、邏輯斯諦模型與混沌、病蟲(chóng)害暴發(fā)與突變等。因此，利用非線性理論研究害蟲(chóng)種群的暴發(fā)與崩潰是自然而然的事情。借助非線性科學(xué)工具，如分形、混沌、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、小波分析等，探索生物災(zāi)變發(fā)生行為的動(dòng)力學(xué)特征和時(shí)空分布規(guī)律，構(gòu)建復(fù)雜系統(tǒng)中災(zāi)變預(yù)測(cè)的理論框架和全新的方法論，從而形成害蟲(chóng)災(zāi)變預(yù)警的綜合集成體系。

3.2 境外蟲(chóng)源研究

我國(guó)農(nóng)作物幾種重大的遷飛性害蟲(chóng)都是來(lái)自中南半島（越南、老撾、緬甸及泰國(guó)北部），在國(guó)內(nèi)無(wú)法進(jìn)行越冬蟲(chóng)源的監(jiān)測(cè)和控制，無(wú)法預(yù)測(cè)中南半島春季遷出蟲(chóng)源的發(fā)生量和致害性變化，也無(wú)法實(shí)施全年周期性綜合治理。更為嚴(yán)重的是，近年來(lái)由于境外蟲(chóng)源區(qū)栽培制度和防治藥劑的改變，境外蟲(chóng)源區(qū)與我國(guó)稻區(qū)的水稻品種和用藥環(huán)境趨于相同，使得這些遷飛性害蟲(chóng)在我國(guó)高強(qiáng)度用藥環(huán)境中逐漸產(chǎn)生的抗性基因無(wú)法在境外越冬地獲得稀釋?zhuān)瑥亩购οx(chóng)抗藥性迅速增加，境外殘留蟲(chóng)量大增，形成了巨量的遷出蟲(chóng)源，致使我國(guó)遷飛性害蟲(chóng)連年暴發(fā)。且由于遷入量大而落地成災(zāi)，難以實(shí)施有效的綜合治理，只能進(jìn)行高強(qiáng)度的連續(xù)打藥而形成惡性循環(huán)：其抗藥性越來(lái)越強(qiáng)，種群數(shù)量越打越多連續(xù)翻倍增長(zhǎng)，秋季回遷進(jìn)入中南半島的蟲(chóng)量也越來(lái)越多，翌年春季再度遷入我國(guó)的初期蟲(chóng)源自然也水漲船高數(shù)量劇增，國(guó)際水稻所和東南亞植保界因此把我國(guó)稱(chēng)之為“bug maker”［34］。由于與相關(guān)國(guó)家的相關(guān)部門(mén)并無(wú)正式的雙邊合作關(guān)系，我們無(wú)法獲得對(duì)這些害蟲(chóng)測(cè)報(bào)和防治至關(guān)重要的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)：境外蟲(chóng)源如何分布、其種群數(shù)量如何變化、何時(shí)何地能為我國(guó)提供多少有效遷入蟲(chóng)源等。而且老撾、緬甸由于經(jīng)濟(jì)落后，其植保技術(shù)力量極其薄弱；越南雖有較強(qiáng)的植保技術(shù)力量，但因兩國(guó)關(guān)系的波折導(dǎo)致雙方溝通不暢。所幸的是，中越兩國(guó)農(nóng)業(yè)部已于2008年末簽署了兩國(guó)關(guān)于水稻遷飛性害蟲(chóng)的雙邊合作協(xié)議，但能否順利實(shí)施落實(shí)到位還有待觀察。

因此，要控制遷飛性害蟲(chóng)的暴發(fā)危害，需建立與中南半島五國(guó)（越、老、緬、泰、柬）的聯(lián)防體制，交流蟲(chóng)情情報(bào)，對(duì)國(guó)外蟲(chóng)源進(jìn)行有效的監(jiān)控，通過(guò)統(tǒng)一調(diào)控農(nóng)藥的使用，實(shí)施區(qū)域性綜合治理和源頭治理，是解決遷飛性害蟲(chóng)問(wèn)題的關(guān)鍵所在。建議國(guó)家基金委與中南半島國(guó)家建立合作關(guān)系，通過(guò)5～10年的努力，使我國(guó)對(duì)遷飛性害蟲(chóng)早期遷入的異地預(yù)測(cè)上一個(gè)臺(tái)階，實(shí)現(xiàn)遷飛性害蟲(chóng)蟲(chóng)情、抗藥性和致害性的跨境監(jiān)測(cè)和源頭治理。

3.3 害蟲(chóng)暴發(fā)的臨界條件的多尺度演化

鑒于復(fù)雜系統(tǒng)的多尺度層次性和自組織臨界性，探明各尺度和各層次間的互作及其信息交換、引發(fā)災(zāi)變的臨界條件在多時(shí)空尺度背景下的演化過(guò)程及突變點(diǎn)，對(duì)生物災(zāi)變預(yù)警將有突破性的意義。

對(duì)于遷飛性害蟲(chóng)，僅對(duì)某一地區(qū)的小范圍研究無(wú)法理解其遷入、遷出動(dòng)態(tài)及其機(jī)制；只有在更大的空間尺度（全國(guó)或跨國(guó)）和更長(zhǎng)的時(shí)間尺度上以地面資源配置的變化與天氣系統(tǒng)的演化和運(yùn)動(dòng)為參照，才可得到遷飛種群大規(guī)模起降的規(guī)律和異地預(yù)測(cè)的參數(shù)。

認(rèn)識(shí)和理解系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和行為如何在不同尺度上發(fā)生改變，可望為災(zāi)變預(yù)警提供可識(shí)別的多因素前兆?？稍诓煌叨壬蠈?duì)多種因素進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，密切注意是否存在一觸即發(fā)的危險(xiǎn)前兆，能量的積累是否已接近其臨界點(diǎn)；同時(shí)，用全新的思路和方法重新梳理數(shù)十年來(lái)積累的歷史蟲(chóng)情和氣象氣候資料，以地理信息系統(tǒng)（GIS）為平臺(tái)，發(fā)掘?yàn)?zāi)變的機(jī)制和規(guī)律，從中提取可預(yù)測(cè)信息，尤其是長(zhǎng)期預(yù)測(cè)指標(biāo)。

3.4 害蟲(chóng)間歇性猖獗的生態(tài)機(jī)制

病蟲(chóng)害的猖獗都是間歇性的，往往在沉寂多年之后突然暴發(fā)，猖獗一段時(shí)間后又銷(xiāo)聲匿跡。我們迫切需要知道大發(fā)生種群是怎樣形成的，什么時(shí)候、什么條件下會(huì)暴發(fā)？是什么因素造成了原本低密度的種群突然迅速增加？其種群質(zhì)量和生命參數(shù)有了何種變化？大發(fā)生種群從量變到質(zhì)變的觸發(fā)機(jī)制和臨界條件是什么？栽培制度、品種布局、作物長(zhǎng)勢(shì)、管理水平和發(fā)生區(qū)的氣象氣候條件等對(duì)大發(fā)生種群的最終形成有怎樣的放大或壓制作用？這恰恰需要對(duì)間歇期的低密度種群進(jìn)行深入細(xì)致的研究。

因此，需從種群質(zhì)量和適合度入手，在更大的空間尺度（跨國(guó)）和更長(zhǎng)的時(shí)間尺度（數(shù)十年來(lái)的歷史蟲(chóng)情）上通過(guò)多學(xué)科交叉、宏微觀結(jié)合、多尺度多途徑的攻堅(jiān)，探索引發(fā)種群性質(zhì)突變的關(guān)鍵階段和關(guān)鍵因子及其從低密度種群到大發(fā)生種群轉(zhuǎn)折的觸發(fā)點(diǎn)和臨界點(diǎn)，闡明病蟲(chóng)害間歇性猖獗的宏觀規(guī)律和微觀機(jī)制，從而得到有關(guān)大發(fā)生種群形成的可預(yù)測(cè)性指標(biāo)和遷飛性害蟲(chóng)境內(nèi)外各稻區(qū)、各發(fā)生地之間中小尺度的蟲(chóng)源銜接關(guān)系，實(shí)現(xiàn)精細(xì)化異地預(yù)測(cè)和源頭治理。

3.5 遷飛性害蟲(chóng)的地域性降蟲(chóng)規(guī)律

國(guó)內(nèi)通過(guò)對(duì)各農(nóng)作區(qū)種植制度和歷年主害代遷入遷出期的分析，基本明確了幾種遷飛性害蟲(chóng)的遷入遷出動(dòng)態(tài)和銜接關(guān)系及其相關(guān)的天氣過(guò)程。但這些零星的定性研究還無(wú)法形成可預(yù)測(cè)的信息，也難以滿足生產(chǎn)上對(duì)害蟲(chóng)突發(fā)的預(yù)報(bào)要求。如利用空間分析手段在GIS平臺(tái)上重現(xiàn)稻飛虱北遷的降落過(guò)程，可見(jiàn)其降落分布與當(dāng)年闡釋的遷飛規(guī)律相差甚遠(yuǎn)。顯然，只有明確害蟲(chóng)降落分布的規(guī)律和機(jī)制，才能形成具有實(shí)際意義的可操作的預(yù)警指標(biāo)。因此，要從根本上揭示遷飛性害蟲(chóng)的降落機(jī)制，需要從更高層次上鳥(niǎo)瞰昆蟲(chóng)的遷飛過(guò)程。

深入研究害蟲(chóng)的遷飛過(guò)程和地域性降蟲(chóng)規(guī)律可確定大發(fā)生蟲(chóng)源形成的觸發(fā)點(diǎn)和臨界值，為異地預(yù)測(cè)提供基本參數(shù)。這需要借助專(zhuān)門(mén)的研究工具（如昆蟲(chóng)雷達(dá)）和多學(xué)科交叉（如邊界層氣象學(xué)、天氣學(xué)等），通過(guò)連續(xù)幾年的數(shù)據(jù)積累，再綜合高空和地面風(fēng)溫場(chǎng)、作物信息及相關(guān)地理信息，用GIS對(duì)逐日蟲(chóng)情做大區(qū)域的空間分析和三維軌跡分析，可望闡明遷飛性害蟲(chóng)的時(shí)空分布、行為參數(shù)和空中種群參數(shù)及特定天氣系統(tǒng)與不同立地條件下空中種群的降落分布規(guī)律，據(jù)此得出主降區(qū)、遷入量、遷入類(lèi)群及其發(fā)育期距等災(zāi)變預(yù)警參數(shù)。

3.6 傳毒蟲(chóng)媒的生物學(xué)與生態(tài)學(xué)及植物病毒病的流行學(xué)

20世紀(jì)60年代中期起，灰飛虱曾在我國(guó)長(zhǎng)三角地區(qū)傳播病毒病危害。本世紀(jì)以來(lái)，灰飛虱已在長(zhǎng)三角稻區(qū)傳播水稻條紋葉枯病引起嚴(yán)重危害；近年又在山東、河北等地傳播玉米粗縮病，而且所傳播的黑條矮縮病也呈上升趨勢(shì)?；绎w虱一直被認(rèn)為是本地害蟲(chóng)，可是近年明顯北擴(kuò)，并在山東大面積發(fā)生，甚至在東北也出現(xiàn)大量灰飛虱。同時(shí)，日本和韓國(guó)也出現(xiàn)大量灰飛虱，其條紋葉枯病帶毒率也與我國(guó)長(zhǎng)三角稻區(qū)灰飛虱的帶毒率相同。2008年6月上旬日本突然在吸蟲(chóng)裝置中捕到大批灰飛虱，日方提出該批蟲(chóng)源來(lái)自江蘇。由于我國(guó)與日本農(nóng)藥使用情況不同，我國(guó)灰飛虱種群已對(duì)吡蟲(chóng)啉產(chǎn)生了抗藥性，而日本種群已對(duì)氟蟲(chóng)腈產(chǎn)生了抗藥性?？墒墙鼇?lái)日本九州也突然發(fā)現(xiàn)了抗吡蟲(chóng)啉的灰飛虱種群，這一種群是否來(lái)自中國(guó)？灰飛虱是否也會(huì)被氣流攜帶而表現(xiàn)出遷飛習(xí)性呢？

故應(yīng)對(duì)灰飛虱遷飛的可能性及其飛行行為開(kāi)展研究。在研究灰飛虱翅型分化、生殖特性、飛行行為、飛行能力的基礎(chǔ)上，通過(guò)全國(guó)稻區(qū)以及日本、韓國(guó)燈下蟲(chóng)量動(dòng)態(tài)及卵巢發(fā)育程度的比較分析，闡釋不同地理區(qū)域灰飛虱種群遺傳特性的變化規(guī)律，確定是否存在大范圍同期突增和遷飛現(xiàn)象。在初步確認(rèn)具有遷飛可能的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步開(kāi)展灰飛虱的空間動(dòng)態(tài)規(guī)律研究。同時(shí)，深入研究水稻與灰飛虱及其傳播的病毒病的互作關(guān)系，明確與病毒病流行相關(guān)的種間互作關(guān)系和機(jī)理，包括介體灰飛虱的獲毒和傳毒能力，傳毒方式及其影響因子，帶毒種群形成的分子機(jī)理，病毒攜帶對(duì)介體灰飛虱種群生長(zhǎng)發(fā)育、生殖生理、遷飛能力的影響及其機(jī)制，病毒病流行的歷史波動(dòng)性與介體昆蟲(chóng)種群動(dòng)態(tài)、病毒消長(zhǎng)及農(nóng)業(yè)技術(shù)變化的關(guān)系等，從而揭示灰飛虱種群擴(kuò)張與水稻條紋葉枯病和黑條矮縮病暴發(fā)的生態(tài)機(jī)理以及病原病毒與介體灰飛虱協(xié)同致災(zāi)效應(yīng)及其機(jī)制。

3.7 植物真菌病害病原孢子的風(fēng)傳擴(kuò)散及沉降機(jī)制

經(jīng)過(guò)數(shù)十年的連續(xù)攻關(guān)，近年來(lái)我國(guó)在小麥銹病菌源區(qū)研究方面有了較大突破，西南麥區(qū)已進(jìn)入我們的視野。需進(jìn)一步研究國(guó)內(nèi)各菌源區(qū)之間病害流行的因果關(guān)系，借助GIS空間分析技術(shù)和大氣動(dòng)力學(xué)原理分析歷年來(lái)病害流行的時(shí)空動(dòng)態(tài)與銜接路徑，闡明病原孢子的風(fēng)傳擴(kuò)散規(guī)律及沉降機(jī)制。

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