鄧曉悅 張雪艷 蔣春先

摘要 草地貪夜蛾是2019年入侵我國的重大遷飛性害蟲，2019年6月底-7月中旬在川西高原發(fā)現(xiàn)草地貪夜蛾幼蟲為害。研究川西高原草地貪夜蛾遷入種群蟲源地分布及遷飛路徑，對(duì)豐富草地貪夜蛾遷飛生物學(xué)以及川西高原草地貪夜蛾監(jiān)測(cè)預(yù)警和防控有重要意義。本文利用基于WRF模式的昆蟲三維軌跡分析程序，對(duì)入侵川西高原的草地貪夜蛾遷飛路徑及天氣背景進(jìn)行了分析。結(jié)果表明，6月底-7月中旬川西高原查見的草地貪夜蛾幼蟲為6月下旬-7月初遷入成蟲繁殖而來。川西高原草地貪夜蛾遷入蟲源主要分布在云南西部、西北部，西藏東南部和緬甸北部。草地貪夜蛾可從蟲源地隨偏西-西南氣流經(jīng)1～3夜遷飛而來，有效遷飛高度為海拔3 500～5 350 m。降水、下沉氣流和低溫的綜合作用可迫使草地貪夜蛾降落在川西高原。

關(guān)鍵詞 川西高原; 草地貪夜蛾; 蟲源分析; 軌跡分析; 氣象背景

中圖分類號(hào)： S 435.132 ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A ?DOI： 10.16688/j.zwbh.2019593

Abstract Fall armyworm is a major migratory pest that invaded China in 2019. The larvae of fall armyworm were found in the Western Sichuan Plateau from the end of June to the middle of July. The better understanding of its source areas and migration path will enrich the migration biology of fall armyworm and be beneficial for monitoring and control of this pest. In this paper， the WRF model based 3D trajectory analysis program was used to analyze the migration path and weather background of fall armyworm invaded the Western Sichuan Plateau. The results showed that the larvae of fall armyworm found in the Western Sichuan Plateau in the end of June to the middle of July were offspring of the adult invaded in the late June to the early July. These fall armyworm were mainly came from western and northwestern Yunnan， southeastern Tibet and northern Myanmar and might spend 1-3 nights with the help of the west-southwest airflow. The effective migration height is 3 500-5 350 m above sea level. The combination of precipitation， downdraft and low temperature can force the fall armyworm to land on the Western Sichuan Plateau.

Key words Western Sichuan Plateau; fall armyworm; Spodoptera frugiperda; source analysis; trajectory analysis; weather background

草地貪夜蛾Spodoptera frugiperda （J.E.Smith）為鱗翅目夜蛾科昆蟲，具雜食性、暴食性，寄主范圍十分廣泛，可為害玉米、苜蓿、大麥、蕎麥等300多種植物[1]，是聯(lián)合國糧農(nóng)組織全球預(yù)警的超級(jí)害蟲[2]。草地貪夜蛾為害嚴(yán)重，在墨西哥東北部，其為害可造成玉米產(chǎn)量損失10.6%[3]。在一些經(jīng)濟(jì)條件落后的地區(qū)，如在中美洲的洪都拉斯，造成玉米減產(chǎn)達(dá)到40%[4];在南美的阿根廷和巴西，其為害可分別造成72%和34%的產(chǎn)量損失[5-7]。

草地貪夜蛾原產(chǎn)于美洲熱帶及亞熱帶地區(qū)，具有很強(qiáng)的遷飛能力，在適宜風(fēng)速下單晚遷飛距離可達(dá)幾百千米[8]。2016年以前，草地貪夜蛾僅分布在北美洲、南美洲、中美洲及加勒比地區(qū)，其后在非洲、亞洲迅速擴(kuò)張[8]。2019年1月，我國云南省普洱市江城縣首次發(fā)現(xiàn)并確認(rèn)草地貪夜蛾入侵[9]，截至9月我國已有25個(gè)省份發(fā)現(xiàn)草地貪夜蛾，見蟲面積超100萬hm2[10]。

川西高原為青藏高原東南緣和橫斷山脈的一部分，主要包括四川阿壩藏族羌族自治州和甘孜藏族自治州，屬于少數(shù)民族聚居區(qū)。川西高原平均海拔高，季節(jié)和晝夜溫差大，氣候條件與四川其他地方明顯不同，草地貪夜蛾的寄主玉米為當(dāng)?shù)刂饕Z食作物。由于川西高原特殊的地理氣候條件，遷飛性昆蟲發(fā)生報(bào)道較少。2019年6月29日川西高原甘孜州九龍縣子耳鄉(xiāng)發(fā)現(xiàn)草地貪夜蛾幼蟲，后陸續(xù)在甘孜州其他地區(qū)發(fā)現(xiàn)，見蟲地海拔在2 160～3 353 m之間。經(jīng)檢索，該最高海拔已超過國際農(nóng)業(yè)與生物科學(xué)中心（CABI，http：∥www.cabi.org/）和全球物種多樣性信息庫（GBIF，http：∥www.gbif.org）等數(shù)據(jù)庫中記錄的發(fā)生在墨西哥米卻肯?。∕ichoacan）的3 011 m。因此探究川西高原草地貪夜蛾來源，對(duì)于川西高原草地貪夜蛾監(jiān)測(cè)預(yù)警和有效防控以及豐富草地貪夜蛾遷飛生物學(xué)，擴(kuò)大對(duì)高原遷飛性害蟲的認(rèn)識(shí)有重要意義。為此，本文運(yùn)用基于WRF模式（Weather Research and Forecasting Model）的昆蟲三維軌跡分析，對(duì)遷入川西高原甘孜州草地貪夜蛾的蟲源分布、遷飛路徑及天氣背景進(jìn)行了研究。

1 材料與方法

1.1 數(shù)據(jù)來源

蟲情數(shù)據(jù)：草地貪夜蛾蟲情數(shù)據(jù)來源于四川省農(nóng)業(yè)農(nóng)村廳植物保護(hù)站。

氣象數(shù)據(jù)：高空氣象數(shù)據(jù)來源于美國國家環(huán)境預(yù)報(bào)中心和美國國家大氣研究中心（NCEP/NCAR）的全球再分析數(shù)據(jù)（FNL，6 h 1次，空間分辨率1.0°×1.0°）。地面降水?dāng)?shù)據(jù)來源于四川省農(nóng)村經(jīng)濟(jì)綜合信息中心。

1.2 基于WRF模式的三維軌跡及大氣環(huán)流背景分析

1.2.1 WRF模式氣象資料處理、模擬區(qū)域與參數(shù)設(shè)置 ?利用新一代中尺度預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)模式對(duì)NCEP/NCAR每6 h 1次全球再分析資料精細(xì)化為每1 h 1次的氣象數(shù)據(jù)。資料輸入WRF 模式經(jīng)數(shù)值模擬后，輸出每小時(shí)1次的30 km×30 km 格距氣象要素場(chǎng)作為三維軌跡分析程序所需要的高時(shí)空分辨率背景場(chǎng)。設(shè)置WRF模式中心位置為23°N， 102°E;水平網(wǎng)格130×110，其余參數(shù)設(shè)置與齊國君等[11]對(duì)首次入侵廣東草地貪夜蛾遷飛路徑分析的參數(shù)相同。

1.2.2 軌跡計(jì)算

草地貪夜蛾的回推軌跡計(jì)算使用基于WRF模式的三維軌跡分析程序。以川西高原4個(gè)見蟲點(diǎn)作為回推軌跡的起點(diǎn)。草地貪夜蛾的回推軌跡計(jì)算基于以下遷飛特征和參數(shù)：1）在高空順風(fēng)遷飛，定向?yàn)橄蛴移?0°[12-13];2）自身飛行速度 4.5 m/s[14-15];3）草地貪夜蛾夜間飛行，傍晚起飛，黎明前降落[16]，根據(jù)四川地區(qū)日出日落時(shí)間，設(shè)置起飛時(shí)間為20：00（BJT），降落時(shí)間為6：00（BJT）之前;4）結(jié)合各回推起點(diǎn)的海拔高度，設(shè)置不同遷飛高度;5）飛行低溫閾值為10℃[17-18]，當(dāng)高空氣溫低于該值時(shí)軌跡停止計(jì)算;6）草地貪夜蛾可連續(xù)飛行 1～3 個(gè)夜晚[19-20]，在每晚飛行過程中，空中個(gè)體每一整點(diǎn)時(shí)間都可能降落，所以，每個(gè)夜晚都進(jìn)行逐小時(shí)回推。通過回推落點(diǎn)有合適寄主及已有草地貪夜蛾發(fā)生并提供有效遷出蟲源進(jìn)行有效軌跡落點(diǎn)篩選。

1.2.3 草地貪夜蛾遷飛的大氣環(huán)流背景場(chǎng)分析

利用氣象圖形處理軟件GrADS提取全球再分析數(shù)據(jù)（FNL）中600 hPa（海拔高度約4 200 m）和650 hPa（海拔高度約3 600 m）高度層的水平風(fēng)場(chǎng)、溫度場(chǎng)及垂直速度場(chǎng)等要素，并結(jié)合降水?dāng)?shù)據(jù)進(jìn)行天氣背景的診斷分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 川西高原草地貪夜蛾遷入情況分析

根據(jù)四川省農(nóng)業(yè)農(nóng)村廳植物保護(hù)站田間調(diào)查結(jié)果，6月29日在川西高原九龍縣子耳鄉(xiāng)發(fā)現(xiàn)草地貪夜蛾幼蟲，幼蟲齡期為3～6齡;后陸續(xù)于7月上、中旬在巴塘縣、得榮縣發(fā)現(xiàn)，幼蟲齡期為4～6齡。見蟲地海拔在2 135 m以上，最高海拔為巴塘縣亞日貢鄉(xiāng)仲勉村3 353 m。按照幼蟲發(fā)育歷期推算，川西高原各地發(fā)現(xiàn)的幼蟲可能為6月下旬-7月初遷入的成蟲繁殖而成。

2.2 川西高原草地貪夜蛾遷入蟲源地分布

2.2.1 九龍縣子耳鄉(xiāng)

九龍縣子耳鄉(xiāng)海拔高度為2 135 m，為川西高原最早查見草地貪夜蛾的地方。軌跡模擬設(shè)置飛行海拔高度為2 500～4 000 m，間隔250 m進(jìn)行1～3晚回推。結(jié)果表明，6月19日回推1～3晚落點(diǎn)均在九龍縣境內(nèi)，為無效軌跡。6月20-22日，回推1晚落點(diǎn)多在四川甘孜境內(nèi);回推2～3晚，落點(diǎn)均在云南北部、西北部和西部。有效軌跡飛行高度集中在海拔3 750和4 000 m（圖1）。因此，九龍縣子耳鄉(xiāng)查見的草地貪夜蛾幼蟲可能為云南北部、西北部和西部的草地貪夜蛾經(jīng)2～3晚遷飛降落的成蟲繁殖而來。

2.2.2 巴塘縣蘇哇龍鄉(xiāng)

巴塘縣蘇哇龍鄉(xiāng)在7月4日查見草地貪夜蛾4～6齡幼蟲，見蟲點(diǎn)海拔2 650 m，推測(cè)其可能為6月22-25日遷入成蟲繁殖而成。設(shè)置模擬飛行高度為海拔2 500～5 000 m，間隔250 m。結(jié)果表明，有效軌跡飛行高度集中在海拔4 500～5 000 m。6月22-25日回推1～3晚落點(diǎn)均集中在西藏東南部、云南西北部的云南與西藏交界處附近（圖2）。因此，巴塘縣蘇哇龍鄉(xiāng)查見的草地貪夜蛾幼蟲可能從西藏東南部、云南西北部的云南與西藏交界處經(jīng)過1～3晚飛行降落的成蟲繁殖而來。

2.2.3 巴塘縣亞日貢鄉(xiāng)

巴塘縣亞日貢鄉(xiāng)仲勉村7月6日發(fā)現(xiàn)草地貪夜蛾4～6齡幼蟲，見蟲點(diǎn)海拔3 353 m。推測(cè)為6月24-27日遷入。設(shè)置模擬飛行高度為海拔3 500～5 500 m，間隔250 m。結(jié)果表明，有效軌跡集中在海拔4 500～5 250 m?；赝骑w行1晚的落點(diǎn)集中在四川甘孜州境內(nèi);回推2晚落點(diǎn)多集中于云南西北部，部分在西藏東南部;回推3晚落點(diǎn)多在云南西北部（圖3）。因此，巴塘縣亞日貢鄉(xiāng)查見的草地貪夜蛾幼蟲可能由云南西北部、西藏東南部經(jīng)2～3晚遷飛降落的成蟲繁殖而來。

2.2.4 得榮縣瓦卡鎮(zhèn)

得榮縣瓦卡鎮(zhèn)瓦卡村7月12日查見草地貪夜蛾4～6齡幼蟲，見蟲點(diǎn)海拔高度2 057 m，推測(cè)成蟲為7月2-5日遷入。設(shè)置模擬飛行高度為海拔2 500～4 500 m，間隔250 m。結(jié)果表明，有效軌跡集中在海拔3 500～4 250 m。回推1晚落點(diǎn)集中在云南西北部;回推2～3晚落點(diǎn)主要集中在云南西北部和緬甸北部（圖4）。因此，得榮縣瓦卡鎮(zhèn)查見的草地貪夜蛾幼蟲可能從云南西北部和緬甸北部經(jīng)1～3晚遷飛降落的成蟲繁殖而來。

2.3 草地貪夜蛾遷入時(shí)期氣象背景分析

2.3.1 草地貪夜蛾遷入時(shí)期高空風(fēng)場(chǎng)分析

6月-7月，我國西南部盛行西南季風(fēng)，孟加拉灣暖濕氣流一路經(jīng)過孟加拉-印度-西藏、緬甸-云南進(jìn)入四川，緬甸和云南均受強(qiáng)勁的西南季風(fēng)控制。6月16-25日，650 hPa高空，緬甸北部，我國云南、西藏東南部，貴州，廣西一帶盛行4～8 m/s的偏西-西南風(fēng)，該氣流在到達(dá)我國川西高原上空后轉(zhuǎn)為西南氣流。6月25日-7月5日，4～8 m/s的西南氣流從緬甸北部進(jìn)入我國云南，在到達(dá)川西高原后轉(zhuǎn)為偏南氣流（圖5）。6月16日-7月5日西南氣流整體風(fēng)速均接近甚至高于草地貪夜蛾自身飛行速度，可作為草地貪夜蛾遠(yuǎn)距離遷飛的運(yùn)載氣流。從圖6可知，4個(gè)見蟲點(diǎn)在草地貪夜蛾遷飛期間（包括回推的1～3日）、600 hPa或650 hPa上空風(fēng)向以西南-偏南風(fēng)為主。因此，在此期間盛行的西南氣流為草地貪夜蛾從緬甸、云南遷入川西高原地區(qū)的重要?jiǎng)恿Α?/p>

2.3.2 草地貪夜蛾遷入期間引起降蟲的氣象因子分析 ?在川西高原草地貪夜蛾遷入期中，綜合4個(gè)降蟲點(diǎn)氣象情況可以發(fā)現(xiàn)，12.5%的遷入日發(fā)生了風(fēng)向切變，43.75%發(fā)生了降水，50%降蟲點(diǎn)有下沉氣流，25%有低溫屏障（圖7）。因此，推測(cè)降水、下沉氣流和低溫的綜合作用迫使草地貪夜蛾降落。在不同降蟲點(diǎn)引起降蟲的氣象因子不同，如子耳和亞日貢降蟲主要與下沉氣流和降水有關(guān)，巴塘蘇哇龍受風(fēng)向切變、低溫和降水共同影響。得榮瓦卡與下沉氣流、低溫和降水有關(guān)，并且所有降蟲日均有下沉氣流。

3 討論

川西高原由于特殊地理氣候環(huán)境有關(guān)遷飛性昆蟲發(fā)生的報(bào)道較少。2019年6月底-7月中旬，甘孜州多地陸續(xù)發(fā)現(xiàn)草地貪夜蛾幼蟲，最高見蟲地海拔3 353 m。本文運(yùn)用基于WRF模式的昆蟲三維軌跡分析，對(duì)草地貪夜蛾遷入川西高原甘孜州的遷飛路徑及天氣背景場(chǎng)進(jìn)行了研究。發(fā)現(xiàn)川西高原6月底-7月中旬發(fā)現(xiàn)的草地貪夜蛾蟲源主要來自于云南北部、西部，西藏東南部及緬甸北部地區(qū)。2018年年底草地貪夜蛾在緬甸形成蟲源基地，隨后進(jìn)入我國云南西南部地區(qū)[13]。截至2019年1月底，云南省草地貪夜蛾發(fā)生面積412 hm2，云南西部如大理、德宏、寶山等州市均有發(fā)生。7月初草地貪夜蛾在云南13州市72個(gè)縣發(fā)生，發(fā)生面積10萬hm2[21]。5月底6月初，西藏東南部林芝地區(qū)查見草地貪夜蛾幼蟲和卵。因此，從時(shí)間上看上述地區(qū)查見的草地貪夜蛾繁殖后可成為川西高原的蟲源地，在今后川西高原草地貪夜蛾監(jiān)測(cè)預(yù)警與防控工作中，需密切監(jiān)控云南北部、西部，西藏東南部及緬甸北部地區(qū)草地貪夜蛾蟲情。

許多遷飛性昆蟲在夜間飛行時(shí)都具有聚集成層現(xiàn)象，會(huì)選擇溫度、風(fēng)速合適的高度層進(jìn)行遷飛[22]。由于地形地勢(shì)的不同，同種昆蟲在不同地區(qū)飛行高度有所不同[23]。因此在軌跡模擬時(shí)，常設(shè)置不同高度，并通過有效軌跡所在高度推測(cè)遷飛性昆蟲可能的飛行高度。羅舉等在模擬浙江建德草地貪夜蛾遷入蟲源時(shí)，認(rèn)為飛行高度參數(shù)設(shè)置在海拔1 250～1 750 m較為合理（內(nèi)部交流）。齊國君在研究首次入侵廣東草地貪夜蛾蟲源時(shí)發(fā)現(xiàn)，有效飛行高度在1 500～2 250 m[11]。本文中甘孜州查見的草地貪夜蛾分布在海拔2 135～3 353 m，結(jié)合高空溫度、氣流及各地海拔實(shí)際，本文在軌跡模擬時(shí)設(shè)置不同的飛行海拔高度，經(jīng)落點(diǎn)篩選后發(fā)現(xiàn)，有效軌跡在海拔3 500～5 350 m。但有關(guān)草地貪夜蛾實(shí)際飛行高度，還需要通過昆蟲雷達(dá)進(jìn)行觀測(cè)。

昆蟲的遷飛行為與大氣背景密切相關(guān)。當(dāng)攜蟲氣流在遇到降雨、下沉氣流、風(fēng)向輻合等外力作用時(shí)，遷飛昆蟲會(huì)被迫集中降落;當(dāng)溫度驟變低于其飛行閾值溫度或飛行能源物質(zhì)耗盡時(shí)，會(huì)選擇主動(dòng)降落[24]。因此，一次遷入過程是多種因素綜合作用的結(jié)果。齊國君等認(rèn)為風(fēng)向切變、降雨和下沉氣流為草地貪夜蛾迫降廣東提供便利條件[11]。本研究表明，降水、下沉氣流和低溫的綜合作用迫使草地貪夜蛾降落川西高原。

由于川西高原草地貪夜蛾為首次遷入，掌握其遷飛蟲源分布、遷入路徑，還需在持續(xù)多年監(jiān)測(cè)基礎(chǔ)上進(jìn)行分析。川西高原草地貪夜蛾幼蟲均是在玉米上發(fā)現(xiàn)，說明在當(dāng)時(shí)環(huán)境下可以產(chǎn)卵、孵化和生長，草地貪夜蛾如何在高原環(huán)境下生存，以及玉米收獲后草地貪夜蛾的去向等問題還需要進(jìn)一步研究。

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（責(zé)任編輯： 田 喆）