陳智勇，張智，劉杰，康愛國，趙素梅，尹祥杰，李占清，謝愛婷，張?jiān)苹?

2020年我國北方地區(qū)草地螟種群的時(shí)空動(dòng)態(tài)與蟲源分析

陳智勇1，張智2，劉杰3，康愛國4，趙素梅5，尹祥杰6，李占清7，謝愛婷2，張?jiān)苹?*

1中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院植物保護(hù)研究所植物病蟲害生物學(xué)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 100193；2北京市植物保護(hù)站，北京 100029；3全國農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣服務(wù)中心，北京 100125；4河北省康?？h植保植檢站，河北張家口 076650；5內(nèi)蒙古自治區(qū)植保植檢站，呼和浩特 010010；6山西省植物保護(hù)植物檢疫總站，太原 030001；7科爾沁右翼前旗農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣中心，內(nèi)蒙古科爾沁 137713

【目的】研究2020年草地螟（）在我國北方地區(qū)季節(jié)性時(shí)空動(dòng)態(tài)，并對各主要發(fā)生區(qū)的蟲源性質(zhì)進(jìn)行分析，探討草地螟在我國華北、東北地區(qū)，境內(nèi)、境外的蟲源銜接關(guān)系，為提高草地螟預(yù)測預(yù)報(bào)水平提供技術(shù)支持?！痉椒ā坷帽本?、天津、河北、內(nèi)蒙古、遼寧、山西相關(guān)植保站探照燈誘蟲器或蟲情測報(bào)燈的蟲情數(shù)據(jù)，分析草地螟在我國北方地區(qū)種群數(shù)量的時(shí)空動(dòng)態(tài)變化。通過GrADS軟件對FNL全球分析資料進(jìn)行處理，獲得高峰期內(nèi)主要蛾峰日的風(fēng)場數(shù)據(jù)并繪制風(fēng)場圖。采用基于WRF模式編寫的三維質(zhì)點(diǎn)軌跡分析程序?qū)Σ莸孛w飛路線進(jìn)行模擬，利用R 3.8的ggplot2 3.3.0程序包對軌跡模擬結(jié)果進(jìn)行繪圖?！窘Y(jié)果】2020年越冬代草地螟成蟲主要發(fā)生在山西、河北北部，內(nèi)蒙古中西部和興安盟地區(qū)；1代草地螟成蟲大量突增主要集中在內(nèi)蒙古化德縣和與之接壤的河北康?？h。風(fēng)場分析顯示，在草地螟典型的遷飛期內(nèi)，華北及東北地區(qū)均受到鋒面和氣旋過程的影響；東北氣旋前部的偏南或西南低空急流為華北越冬區(qū)的草地螟遠(yuǎn)距離遷入東北提供了有利條件，其后部的西北氣流則會阻礙草地螟向東北的遷飛。蟲源分析顯示，華北地區(qū)越冬代成蟲大部分滯留當(dāng)?shù)匚：Γ糠纸柚m宜的西南氣流向東北地區(qū)及中蒙、中俄三國交界遷飛；內(nèi)蒙古興安盟地區(qū)5月下旬蟲源主要來自草地螟華北越冬區(qū)，6月上旬部分來自華北越冬區(qū)，部分來自中蒙、中俄三國交界處，6月下旬主要來自華北越冬區(qū)遷出蟲源。1代草地螟成蟲主要來自內(nèi)蒙古中西部及中蒙邊界1代幼蟲發(fā)生區(qū)，受鋒面天氣影響在內(nèi)蒙古化德縣和河北康?？h聚集降落，并進(jìn)一步向東北方向遷飛擴(kuò)散?！窘Y(jié)論】2020年是草地螟2018年種群回升以來又一重發(fā)年份；氣旋天氣形成的強(qiáng)勁氣流是華北地區(qū)和境外蟲源順利進(jìn)入東北地區(qū)的主要運(yùn)載氣流，風(fēng)切變、氣旋中心等氣流的輻合使大面積遷飛的成蟲聚集降落，造成局部蟲量突增；我國華北和東北地區(qū)草地螟越冬代和1代成蟲均與境外蟲源存在頻繁的交流，因此，開展草地螟區(qū)域性聯(lián)合監(jiān)測對草地螟的異地測報(bào)具有重要的指導(dǎo)意義。

草地螟；遷飛；時(shí)空動(dòng)態(tài)；蟲源

0 引言

【研究意義】草地螟（）隸屬鱗翅目螟蛾科，是一種世界性害蟲，主要分布于北緯36°—55°之間的國家或地區(qū)，以在歐亞大陸危害最重[1-2]。在我國，主要分布于華北、東北和西北農(nóng)牧區(qū)，具有遷飛性、周期暴發(fā)性、毀滅性等特點(diǎn)，是農(nóng)牧業(yè)區(qū)的主要害蟲之一[3-4]，大發(fā)生年份局部造成的作物產(chǎn)量損失可達(dá)到50%，在危害嚴(yán)重的區(qū)域甚至?xí)斐山^收[5-6]。2020年農(nóng)業(yè)農(nóng)村部根據(jù)《農(nóng)作物病蟲害防治條例》，加強(qiáng)農(nóng)作物病蟲害的分類管理，將草地螟列為一類農(nóng)作物病蟲害。自新中國成立以來，我國共經(jīng)歷3個(gè)草地螟大發(fā)生周期（1955—1961年、1978—1984年和1996—2009年），截至2016年，成災(zāi)的年份已達(dá)27年[7]。2009年越冬代草地螟成蟲暴發(fā)，但1代幼蟲種群驟減，直到2017年，草地螟在全國范圍內(nèi)一直處于總體輕發(fā)生狀態(tài)[8]。2018年草地螟1代幼蟲在內(nèi)蒙古、黑龍江、吉林三省交界處出現(xiàn)高密度種群[9]。江幸福等[10]根據(jù)草地螟發(fā)生周期規(guī)律、太陽黑子活動(dòng)周期以及田間種群動(dòng)態(tài)監(jiān)測結(jié)果，推測我國草地螟第4個(gè)發(fā)生周期或?qū)砼R。草地螟作為一種重大的遷飛性害蟲，其有效防控依賴于準(zhǔn)確的異地預(yù)測預(yù)報(bào)，而蟲源地和遷飛路徑準(zhǔn)確與否是異地預(yù)測預(yù)報(bào)的關(guān)鍵。因此，做好草地螟大區(qū)域時(shí)空動(dòng)態(tài)分布和季節(jié)性精細(xì)化遷飛路徑，對提高我國草地螟的監(jiān)測預(yù)警水平，保障農(nóng)牧業(yè)安全生產(chǎn)具有重要意義?！厩叭搜芯窟M(jìn)展】20世紀(jì)80年代，全國草地螟科研協(xié)作組協(xié)調(diào)多家單位聯(lián)合攻關(guān)，對草地螟越冬區(qū)域、遷飛路徑、發(fā)生危害規(guī)律和預(yù)測預(yù)報(bào)等方面進(jìn)行了系統(tǒng)研究，明確了華北地區(qū)是我國草地螟的主要發(fā)生基地和東北地區(qū)的主要蟲源區(qū)[11]。但這些理論無法解釋東北地區(qū)個(gè)別年份越冬代草地螟高峰期早于華北地區(qū)和遷入高峰期卵巢發(fā)育級別低的問題。陳曉等利用東北地區(qū)第3個(gè)暴發(fā)周期大發(fā)生年份的天氣背景系統(tǒng)分析了越冬代草地螟的初始蟲源，提出華北“發(fā)生基地”的種群雖可遷入東北構(gòu)成當(dāng)?shù)卮蟀l(fā)生蟲源之一，但并非主要蟲源，東北地區(qū)草地螟種群主要來自當(dāng)?shù)丶熬惩庠蕉瑓^(qū)[12-13]，如俄羅斯的東西伯利亞，蒙古國，上述地區(qū)與我國的華北和東北地區(qū)相鄰，且植被類型相似，草地螟在這些地區(qū)重發(fā)期和輕發(fā)期的高度同步性表明這些地區(qū)的種群之間緊密相關(guān)[14]。另外，由于我國草地螟的主要發(fā)生地華北、東北地區(qū)位于東亞遷飛場的北端，受東亞季風(fēng)的影響，華北、東北地區(qū)和境內(nèi)、境外蟲源遷飛交流頻繁[15-16]，造成草地螟種群動(dòng)態(tài)時(shí)空分布具有不連續(xù)性，從時(shí)間上來說，具有間歇性暴發(fā)的特點(diǎn)，從空間上來說，不同的世代很少在同一地區(qū)連續(xù)發(fā)生[17]，加上目前中蒙、中俄國際間的交流與合作相對較少，境外蟲源對我國草地螟暴發(fā)的影響程度以及境外蟲源大規(guī)模遷入的天氣背景至今尚不明確，給我國的預(yù)測預(yù)報(bào)帶來很大挑戰(zhàn)?！颈狙芯壳腥朦c(diǎn)】針對草地螟周期性暴發(fā)存在遷飛路線的復(fù)雜性和蟲源不確定性而造成其災(zāi)變預(yù)警能力低的難題，在草地螟的主要發(fā)生區(qū)設(shè)置監(jiān)測點(diǎn)，形成區(qū)域性聯(lián)合監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)，利用聯(lián)合監(jiān)測點(diǎn)探照燈誘蟲器或蟲情測報(bào)燈的蟲情數(shù)據(jù)，分析2020年各主要發(fā)生區(qū)草地螟種群數(shù)量時(shí)空變化動(dòng)態(tài)，利用GrADS、Python、R等程序語言，分析草地螟遷飛高峰期的天氣背景，并對草地螟的遷飛路徑進(jìn)行模擬?！緮M解決的關(guān)鍵問題】明確2020年草地螟越冬代和1代成蟲種群的時(shí)空動(dòng)態(tài)，分析我國華北和東北地區(qū)以及境內(nèi)外蟲源的銜接關(guān)系，探索區(qū)域性聯(lián)合監(jiān)測在草地螟監(jiān)測預(yù)警中的作用。

1 材料與方法

1.1 觀測時(shí)間和地點(diǎn)

2020年4—10月，觀測地點(diǎn)設(shè)置在北京市延慶區(qū)（40.55°N，116.07°E），地處東北與華北地區(qū)交界處，是我國許多重大遷飛性害蟲由華北遷入東北地區(qū)的路徑之一。觀測點(diǎn)及周邊海拔500 m以上，地勢平坦，周圍大片農(nóng)田，主要種植玉米和葉菜類蔬菜。

聯(lián)合監(jiān)測站點(diǎn)得益于北京市農(nóng)業(yè)農(nóng)村局的支持，主要涉及北京、天津、河北、內(nèi)蒙古、遼寧、山西等?。ㄗ灾螀^(qū)、直轄市）植物保護(hù)部門，包括康?？h植保站、代縣植保站、烏拉特中旗植保站、科爾沁右翼前旗植保站等（圖1）。

審圖號：GS（2022）532號

1.2 燈光誘蟲器及觀測方法

北京延慶和不同地點(diǎn)高空測報(bào)燈光源為上海亞明照明有限公司生產(chǎn)的投光燈具，配以功率為1 kW的美標(biāo)金屬鹵化物燈泡，下面設(shè)置燈具支架、集蟲漏斗、網(wǎng)袋。為細(xì)化遷飛軌跡起始時(shí)間，北京延慶監(jiān)測點(diǎn)設(shè)置了時(shí)控開關(guān)，約1 h為一個(gè)取樣時(shí)間段，每晚共計(jì)9段。其他聯(lián)合監(jiān)測點(diǎn)同為1 kW的美標(biāo)金屬鹵化物燈泡光源誘集，時(shí)空開關(guān)自動(dòng)控制日落開燈，日出關(guān)燈，未設(shè)置分時(shí)段取樣。聯(lián)合監(jiān)測點(diǎn)中重點(diǎn)監(jiān)測區(qū)域如延慶、康保縣、代縣、烏拉特中旗、科爾沁右翼前旗、化德縣記錄遷飛高峰期日誘蟲量，其他草地螟遷飛波及區(qū)主要記錄遷飛高峰期的蟲情信息，包括高峰期、峰值日期、當(dāng)日誘蟲量和卵巢發(fā)育進(jìn)度等。

1.3 氣象數(shù)據(jù)及分析方法

高空風(fēng)場數(shù)據(jù)由美國國家環(huán)境預(yù)報(bào)中心（National Centers for Environmental Prediction，NCEP）、美國國家大氣研究中心（National Center for Atmospheric Research，NCAR）提供的FNL全球分析資料（Final Operational Global Analysis）。該資料時(shí)間間隔為6 h，空間分辨率為1.0°×1.0°。

在GrADS 2.1平臺上進(jìn)行分析，采用925 hPa壓力層面u分量、v分量數(shù)據(jù)合成風(fēng)場矢量圖，分析草地螟遷飛高峰期內(nèi)高空盛行的風(fēng)場。

1.4 WRF模式方案和參數(shù)設(shè)定

WRF模式（Weather Research and Forecasting model）是由NCEP、NCAR聯(lián)合多家大學(xué)和研究機(jī)構(gòu)共同開發(fā)的新一代中尺度數(shù)值預(yù)報(bào)模式和同化系統(tǒng)。本研究使用WRF 3.8中尺度數(shù)值模式[18]，以FNL為初始數(shù)據(jù)，輸出每小時(shí)一次的30 km×30 km格距氣象要素場作為昆蟲軌跡分析程序所需要的高時(shí)空分辨率背景場，其他參數(shù)設(shè)置參考林培炯等[19]。

1.5 飛行參數(shù)及軌跡模擬

軌跡模擬采用基于WRF模式編寫的三維質(zhì)點(diǎn)軌跡分析程序。該方法已成功應(yīng)用于草地貪夜蛾（）[20]、褐飛虱（）[21]、黏蟲（）[22]等多種遷飛昆蟲。根據(jù)草地螟多數(shù)在日落前后起飛、黎明降落的習(xí)性，順推軌跡模擬以北京時(shí)間20：00為起始時(shí)間，次日6：00為終止時(shí)間，而回推軌跡模擬以北京時(shí)間6：00為起始時(shí)間，前日20：00為終止時(shí)間，連續(xù)飛行3—5個(gè)夜晚，并以前一晚的落點(diǎn)作為后一晚的起點(diǎn)。昆蟲的自主飛行速度設(shè)為1 m·s-1[23]，飛行高度設(shè)距地100—1 000 m高度[24-25]。

2 結(jié)果

2.1 草地螟成蟲季節(jié)性種群動(dòng)態(tài)分析

2020年全年燈誘結(jié)果顯示，草地螟主要有兩次誘蟲高峰期，分別對應(yīng)越冬代成蟲和1代成蟲。越冬代成蟲主要出現(xiàn)在4月下旬至6月下旬，河北康?？h7月上旬仍可誘集到越冬代成蟲。山西代縣4月底見蟲，5月15日誘蟲數(shù)量1 050頭，此后燈下持續(xù)誘集到草地螟，尤其是6月上中旬，每日誘集數(shù)量基本都在1 000頭以上（圖2-A），田間卵巢發(fā)育級別Ⅰ-Ⅱ占90%左右，應(yīng)為當(dāng)?shù)卦蕉x源。北京延慶區(qū)、河北康保縣、內(nèi)蒙古中西部的烏拉特中旗等地在6月中下旬出現(xiàn)大面積的同期突增，主要遷飛高峰期集中在6月18—20日（圖2、表1），其中烏拉特中旗6月19日誘蟲數(shù)量達(dá)到930 477頭（圖2-D），卵巢發(fā)育級別Ⅰ-Ⅱ占70%左右。東北地區(qū)的科爾沁右翼前旗探照燈5月28日首次見蟲2頭，30日突增至17 616頭，此后在6月8—9日、6月12—13日和6月18—23日又出現(xiàn)3次遷入，日誘蟲量在萬頭以上（圖2-F），其中6月12日328 200頭，6月20日221 408頭，6月22日162 588頭。另外，中俄交界處的額爾古納市6月8日誘蟲量2 000頭，烏蘭浩特市6月21日單日誘蟲數(shù)量17 334頭（表1）。東北地區(qū)誘集到的草地螟卵巢發(fā)育級別以Ⅲ級為主，具有典型的遷入蟲源生理特征。

1代成蟲主要出現(xiàn)在8月上旬至9月下旬，北京延慶區(qū)、河北康?？h和與此毗鄰的內(nèi)蒙古化德縣在8月10—15日出現(xiàn)同期突增，北京延慶區(qū)高峰期蟲量在幾百至上千頭（圖2-B）。河北康?？h8月10—11日、14日和24日，蟲量分別為27 300、23 264、14 292和10 480頭（圖2-C）。內(nèi)蒙古化德縣8月10—11日分別誘到31 560、173 064頭，8月13—15日誘蛾分別為29 863、1 158 000、409 900頭（圖2-E），16日以后蟲量減少，進(jìn)入9月份各地零星見蟲。東北地區(qū)監(jiān)測點(diǎn)燈下未見草地螟1代成蟲明顯的遷飛峰期。

2020年草地螟越冬代成蟲在華北北部誘蟲數(shù)量出現(xiàn)大面積同期突增，燈下誘蟲數(shù)量突破歷史記錄，為典型的重發(fā)年份，整體表現(xiàn)為華北地區(qū)成蟲發(fā)生程度重、范圍廣、羽化高峰期由南向北推進(jìn)、持續(xù)時(shí)間長；東北地區(qū)草地螟越冬代誘蟲高峰期早、蛾量大、持續(xù)時(shí)間長、遷入峰次多。1代成蟲主要發(fā)生在華北地區(qū)，以內(nèi)蒙古的化德縣和與此相鄰的河北康保縣發(fā)生較重，具體表現(xiàn)為單日誘蟲量高，突增突減現(xiàn)象明顯，持續(xù)時(shí)間較短；東北地區(qū)草地螟1代成蟲誘集數(shù)量少。

A：代縣Dai County；B：延慶區(qū)Yanqing District；C：康保縣Kangbao County；D：烏拉特中旗Urad Middle Banner；E：化德縣Huade County；F：科爾沁右翼前旗Horqin Right Front Banner

表1 2020年北方地區(qū)越冬代草地螟遷飛高峰期

卵巢發(fā)育級別括號中的百分比為對應(yīng)級別占總蟲量的百分比

The percentage of ovarian development grade in brackets is the percentage of the corresponding grade in the total insect population

2.2 草地螟遷飛高峰期風(fēng)場

以山西代縣為代表的山西北部草地螟越冬區(qū)5月中旬陸續(xù)出現(xiàn)草地螟羽化高峰，6月上旬至中旬為羽化盛期；內(nèi)蒙古中西部烏拉特中旗等草地螟越冬區(qū)羽化高峰期出現(xiàn)在6月18—20日；以科爾沁右翼前旗為代表的東北地區(qū)，越冬代成蟲出現(xiàn)4次典型的遷飛高峰，分別為5月30日、6月8—9日、6月12—13日和6月18—23日。空中風(fēng)場顯示，2020年5月29—30日，中蒙俄三國接壤地區(qū)冷暖鋒交匯，形成鋒面氣旋，并自西向東移動(dòng)，氣旋前部的偏南低空急流為華北主要越冬區(qū)的草地螟遠(yuǎn)距離遷入東北提供了有利條件（圖3-A）。6月1—6日，鋒面逐漸向東南方向推進(jìn)，華北越冬區(qū)風(fēng)場轉(zhuǎn)為西北風(fēng)，東北地區(qū)主要盛行東北風(fēng)，阻止了華北北部越冬代草地螟繼續(xù)向東北遷飛（圖3-B）。6月7—8日，副熱帶高壓相對增強(qiáng)，致使鋒面氣旋轉(zhuǎn)而向西北推移，8日和9日，華北及東北大面積地區(qū)再次盛行南風(fēng)或西風(fēng)（圖3-C），草地螟在氣流的運(yùn)載下又一次大規(guī)模向東北遷飛，科爾沁右翼前旗再次出現(xiàn)誘蟲高峰，6月9日最高達(dá)到52 404頭。11—12日，內(nèi)蒙古、吉林、黑龍江三省交界處形成東北氣旋，低壓中心位于興安盟地區(qū)，華北的越冬代成蟲借助氣旋前部的西南氣流遷入東北，蒙古國及俄羅斯東西伯利亞的越冬代成蟲則借助氣旋后部的西北氣流遷入我國，造成科爾沁右翼前旗6月12日當(dāng)日誘蟲數(shù)量328 200頭（圖3-D）。6月14日在蒙古高壓的影響下，土默特右旗地區(qū)形成蒙古反氣旋，連續(xù)3 d的西北風(fēng)阻斷了北遷的通道，燈下誘蟲數(shù)量下降到幾百頭。6月19—23日，在副熱帶低壓的影響下，我國北方整體呈現(xiàn)南風(fēng)或西南風(fēng)，為華北地區(qū)越冬代草地螟向東北方向遷飛提供了合適的氣流（圖3-E、3-F、3-G），6月20日當(dāng)日誘蟲數(shù)量221 408頭，6月22日162 588頭。6月24—30日受蒙古氣旋和東北氣旋的影響，華北地區(qū)盛行西北風(fēng)，東北地區(qū)盛行東北風(fēng)，不利于華北越冬代草地螟向東北地區(qū)遷飛（圖3-H），6月24日以后草地螟誘蟲數(shù)量也急劇下降到幾百頭。

2020年1代成蟲高峰期主要發(fā)生河北康?？h和內(nèi)蒙古化德縣等地，時(shí)間為8月10—15日，空中風(fēng)場顯示，2020年8月9—11日，內(nèi)蒙古大興安嶺地區(qū)形成氣旋并向東北方向移動(dòng)，使內(nèi)蒙古中西部和華北北部地區(qū)盛行西北風(fēng)與來自南方的偏南氣流在河北與內(nèi)蒙古交界處相遇，形成鋒面天氣（圖4-A），造成8月10—11日順風(fēng)遷飛的1代草地螟成蟲在河北康保縣和內(nèi)蒙古化德縣被迫降落，出現(xiàn)草地螟同期突增日誘蟲量都在萬頭以上（圖2-C、2-E）。8月11—12日，在內(nèi)蒙古烏拉特中旗西北方向、中蒙兩國國界線上，由于蒙古高壓和副熱帶高壓的影響，冷暖鋒在此交匯，逐漸形成鋒面氣旋，華北北部盛行偏南風(fēng)（圖4-B），12日兩地的誘蟲量急劇下降到幾百頭；隨后氣旋中心沿國界線，向東北方向移動(dòng)，加之副熱帶高壓的相對減弱和北方強(qiáng)氣流的影響，至8月13—14日，內(nèi)蒙古中部及華北北部地區(qū)又逐漸由東南風(fēng)轉(zhuǎn)為西北風(fēng)（圖4-C），河北康保縣8月14日誘蟲14 292頭，內(nèi)蒙古化德縣8月13—15日誘蛾分別為29 863、1 158 000、409 900頭。8月23—27日的合成風(fēng)場顯示，華北地區(qū)主要西北和偏北風(fēng)（圖4-D），河北康?？h日誘蟲量在幾百到上萬頭。東北地區(qū)主要受東北低壓控制，盛行偏南風(fēng)（圖4-D），不利于華北地區(qū)蟲源向東北方向遷飛。

審圖號：GS（2022）532號

2.3 草地螟遷飛軌跡

軌跡分析顯示，5月30日科爾沁右翼前旗草地螟蟲源主要來自山西北部和內(nèi)蒙古中南部地區(qū)，借助強(qiáng)勁的西南氣流1—2 d到達(dá)吉林、內(nèi)蒙古、黑龍江的交界處，并繼續(xù)向東北方向遷飛，31日到達(dá)中俄交界處，并在當(dāng)?shù)赝Ａ簟?月8日科爾沁右翼前旗草地螟蟲源主要來自山西北部地區(qū)，部分來自中蒙交界處，與山西代縣越冬代草地螟羽化高峰期的順推軌跡和6月8日中俄交界處的額爾古納市出現(xiàn)誘蛾高峰的蟲情信息一致（表1）。6月9—13日科爾沁右翼前旗草地螟蟲源主要來自中蒙、中俄三國交界處，6月9日繼續(xù)向東北方向遷往中俄邊界，10—13日草地螟蟲源主要在當(dāng)?shù)嘏腔病?月18—20日內(nèi)蒙古的中北部烏拉特中旗、達(dá)拉特旗和鄂托克前旗越冬代成蟲大量羽化遷出，軌跡分析顯示蟲源主要向東北方向遷飛，進(jìn)入東北地區(qū)中部和中蒙、中俄邊界，受副熱帶低壓的影響在科爾沁右翼前旗發(fā)生偏轉(zhuǎn)向中蒙、中俄三國交界處遷飛，未遷入黑龍江和吉林等地，與6月21日內(nèi)蒙古烏蘭浩特市單日誘蟲數(shù)量17 334頭的蟲情結(jié)果一致（表1）。6月18—20日和22日，科爾沁右翼前旗與華北北部同期突增的草地螟蟲源一部分來自華北地區(qū)，一部分為前期遷入當(dāng)?shù)氐南x源受鋒面天氣的影響在當(dāng)?shù)仄痫w后聚集降落，6月23日軌跡分析顯示草地螟蟲源主要來自華北北部地區(qū)隨西南氣流遷入（圖5）。

審圖號：GS（2022）532號

北京延慶區(qū)、河北康?？h、內(nèi)蒙古化德縣1代草地螟成蟲基本為同期突增，初步判定為同批蟲源。軌跡模擬顯示，1代草地螟遷飛高峰期受大面積流行的較強(qiáng)偏西氣流影響，蟲源地和遷出區(qū)相對分散，蟲源主要來自山西北部、內(nèi)蒙古的中西部及中蒙邊界等1代幼蟲發(fā)生區(qū)，順西北氣流向東北地區(qū)的中南部遷飛擴(kuò)散（圖6）。

3 討論

3.1 草地螟周期性暴發(fā)危害與種群動(dòng)態(tài)分析

草地螟是一種典型的間歇性暴發(fā)成災(zāi)的害蟲，發(fā)生危害具有明顯的周期性，往往沉寂多年之后突然暴發(fā)，一段時(shí)間后又銷聲匿跡。例如2008年1代幼蟲輕發(fā)生，1代成蟲在華北、東北地區(qū)出現(xiàn)大面積突增，2代幼蟲發(fā)生危害橫跨華北、東北7省，發(fā)生面積約1 256.19萬公頃，草地螟的喜食作物豆類、向日葵等雙子葉作物受害嚴(yán)重[6]，并由此引起了大豆期貨市場的動(dòng)蕩，對社會及人民生活造成一定影響[26]。2009年草地螟越冬代成蟲誘蟲量創(chuàng)歷史新高，但1代幼蟲種群驟減，促使第3個(gè)暴發(fā)周期結(jié)束。自2018年草地螟種群在東北地區(qū)出現(xiàn)恢復(fù)性增長以來，據(jù)全國農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣服務(wù)中心發(fā)布的蟲情報(bào)道，2019—2020年連續(xù)出現(xiàn)草地螟越冬代蟲量突增，尤其是2020年5月底至6月上旬內(nèi)蒙古、山西、河北等地?zé)粝露攴逶?、蛾量大，鄰國蒙古國達(dá)爾汗省也出現(xiàn)蟲量高、百步驚蛾量上萬頭的記錄。6月中旬，內(nèi)蒙古自西向東9個(gè)盟（市）14個(gè)監(jiān)測點(diǎn)的探照燈出現(xiàn)萬頭至幾十萬頭以上蛾峰，誘蛾量歷史罕見[27-28]。本研究聯(lián)合監(jiān)測點(diǎn)北京延慶區(qū)、山西代縣、河北康?？h、內(nèi)蒙古烏拉特中旗、科爾沁右翼前旗等地區(qū)于6月18—20日先后進(jìn)入高峰期，高空測報(bào)燈單日誘蟲量高達(dá)幾十萬頭，與全國農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣服務(wù)中心發(fā)布的蟲情信息一致。隨著東北地區(qū)大豆振興計(jì)劃的推進(jìn)，大豆種植面積逐年擴(kuò)大，草地螟對大豆的喜食性強(qiáng)于玉米[29]，發(fā)生危害區(qū)寄主作物對草地螟的適合度顯著增加，有利于草地螟種群的恢復(fù)性增長，也對大豆產(chǎn)業(yè)帶來一定的威脅，因此應(yīng)加強(qiáng)草地螟第4個(gè)暴發(fā)周期的監(jiān)測與防控。

圖6 1代草地螟遷飛軌跡模擬

3.2 草地螟遠(yuǎn)距離遷飛的動(dòng)力場分析

盡管草地螟具有很強(qiáng)的自主飛行能力[30]，但遠(yuǎn)距離遷飛還是主要借助氣流實(shí)現(xiàn)，雷達(dá)監(jiān)測已經(jīng)證實(shí)草地螟成蟲隨風(fēng)飛行，一定條件下也可逆風(fēng)飛行，當(dāng)風(fēng)速達(dá)到5—10 m·s-1，草地螟飛行方向和風(fēng)向一致，遷飛過程中飛行高度與最大風(fēng)速和最佳風(fēng)向有關(guān)[15-16,23-24]。孫虹雨[31]分析了草地螟標(biāo)記釋放回收時(shí)期的天氣圖發(fā)現(xiàn)，草地螟的遷飛過程與冷鋒的影響進(jìn)程相對應(yīng)，東北冷渦的時(shí)空分布與草地螟降落區(qū)域、成蟲密度呈顯著相關(guān)。本文對草地螟的華北地區(qū)多個(gè)遷飛峰期的氣流分析顯示，高峰期與冷暖鋒交匯、鋒面天氣密切相關(guān)，尤其是氣旋前部的偏南低空急流為華北主要越冬區(qū)的草地螟遠(yuǎn)距離遷入東北提供了有利條件，例如5月30日氣旋前部強(qiáng)勁的西南氣流使草地螟可以在1個(gè)晚上從華北直接到達(dá)東北中部地區(qū)的科爾沁右翼前旗。蒙古國及俄羅斯東西伯利亞的越冬代成蟲則借助氣旋后部的西北氣流遷入我國，造成當(dāng)?shù)叵x源的突增。本次結(jié)果和前期學(xué)者通過天氣背景分析提出低溫、冷暖鋒過境、惡劣天氣來臨會誘發(fā)草地螟大規(guī)模外遷，降水、下沉氣流、氣流輻合區(qū)、冷鋒鋒面會導(dǎo)致草地螟集中降落的研究結(jié)果一致[12-13,15,32]。2020年8月，我國北方及中蒙俄三國交界處出現(xiàn)兩次反氣旋天氣，僅在18—20日和27—29日存在向南遷飛的適應(yīng)風(fēng)場，從1代成蟲主要發(fā)生地的軌跡結(jié)果中，發(fā)現(xiàn)蟲源均來自中蒙邊界或華北北部1代幼蟲發(fā)生區(qū)，未發(fā)現(xiàn)東北蟲源回遷的現(xiàn)象，與潘蕾等[33]認(rèn)為的東北遷飛場表現(xiàn)出顯著的Pied piper效應(yīng)的觀點(diǎn)，以及陳曉[34]的東北遷入種群僅有極少數(shù)能夠回遷至華北的結(jié)果相同。但由于影響草地螟遠(yuǎn)距離遷飛的天氣系統(tǒng)較多，還需結(jié)合田間多年歷史數(shù)據(jù)，系統(tǒng)分析不同遷飛過程的天氣背景，找到草地螟災(zāi)變的關(guān)鍵預(yù)警指標(biāo)。

3.3 草地螟境內(nèi)外蟲源關(guān)系分析

草地螟是一種世界性害蟲，發(fā)生危害橫跨東北亞地區(qū)，與我國相鄰的俄羅斯、蒙古國等地均分布廣泛[35]，蟲源問題一直是其預(yù)測預(yù)報(bào)的難點(diǎn)。俄羅斯相關(guān)專家系統(tǒng)研究了草地螟種群動(dòng)態(tài)與各發(fā)育階段氣候因子的關(guān)系，建立了草地螟的預(yù)測預(yù)報(bào)模型指導(dǎo)田間防控[36-37]。由于俄羅斯草地螟主要發(fā)生區(qū)不具備典型的昆蟲遷飛場，草地螟大規(guī)模遠(yuǎn)距離遷飛的現(xiàn)象并不經(jīng)常出現(xiàn)，因此利用前期的蟲源基數(shù)和氣象指標(biāo)預(yù)測草地螟后期種群動(dòng)態(tài)的準(zhǔn)確性很高。我國在20世紀(jì)80年代已查明草地螟的主要越冬區(qū)和危害區(qū)，隨著全球氣候變暖，華北和東北越冬場所有向北擴(kuò)張的趨勢[38]，加上華北、東北地區(qū)和境內(nèi)、境外蟲源存在頻繁的交流，導(dǎo)致我國中長期預(yù)測預(yù)報(bào)與實(shí)際發(fā)生存在較大的偏差，很難有效指導(dǎo)田間防控[4,39]。本次蟲源分析也顯示，我國華北地區(qū)草地螟越冬代成蟲羽化后，環(huán)境條件適宜，部分成蟲滯留當(dāng)?shù)匚：?，部分成蟲借助西南氣流向東北地區(qū)遷飛，與華北地區(qū)接壤的蒙古國中南部也會為東北地區(qū)提供蟲源。2020年東北地區(qū)的蟲源主要來自華北地區(qū)，部分來自中蒙、中俄三國交界處，東北地區(qū)遷入峰次多，與華北地區(qū)和境外存在頻繁的蟲源交流。1代成蟲主要來自山西北部、內(nèi)蒙古的中西部及中蒙邊界等1代幼蟲發(fā)生區(qū)，并進(jìn)一步向東北方向遷飛擴(kuò)散。草地螟作為一種間歇性暴發(fā)成災(zāi)的遷飛性害蟲，前3個(gè)暴發(fā)周期的研究結(jié)果對其遷飛規(guī)律的認(rèn)識尚不完善，華北、東北地區(qū)和境內(nèi)、境外蟲源之間的銜接關(guān)系以及間歇性災(zāi)變機(jī)制尚不清楚。隨著草地螟第4個(gè)暴發(fā)周期的來臨，應(yīng)加強(qiáng)與蒙古國、俄羅斯等國的合作，在更大的范圍內(nèi)開展草地螟的聯(lián)合監(jiān)測，及時(shí)共享蟲情信息，才能建立準(zhǔn)確的異地預(yù)測預(yù)報(bào)技術(shù)，及時(shí)發(fā)布蟲情信息，有效指導(dǎo)田間防控。

4 結(jié)論

2020年越冬代草地螟在我國華北地區(qū)發(fā)生程度重、面積廣、持續(xù)時(shí)間長；東北地區(qū)高峰日期早、遷飛峰次多、蛾量大，多地誘蛾量歷史罕見。草地螟的誘蛾高峰期與冷暖鋒交匯、鋒面天氣密切相關(guān)，尤其是氣旋前部的偏南低空急流為華北主要越冬區(qū)的草地螟遠(yuǎn)距離遷入東北提供了有利條件，而蒙古國及俄羅斯東西伯利亞的越冬代成蟲則借助氣旋后部的西北氣流遷入我國，造成當(dāng)?shù)叵x源的突增。我國華北地區(qū)草地螟越冬代成蟲部分滯留當(dāng)?shù)匚：?，部分借助西南氣流遷入東北地區(qū)。2020年東北地區(qū)的蟲源主要來自華北地區(qū)，部分來自中蒙、中俄三國交界處，相互之間存在頻繁的蟲源交流。2020年未發(fā)現(xiàn)東北地區(qū)1代草地螟成蟲向華北地區(qū)的回遷現(xiàn)象。綜上，開展草地螟區(qū)域性聯(lián)合監(jiān)測對其異地測報(bào)具有重要的指導(dǎo)意義。

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Spatiotemporal dynamics and source ofin northern Chinain 2020

Chen ZhiYong1, Zhang Zhi2, Liu Jie3, Kang Aiguo4, Zhao Sumei5, Yin XiangJie6, Li ZhanQing7, Xie Aiting2, Zhang YunHui1*

1State Key Laboratory for Biology of Plant Diseases and Insect Pests, Institute of Plant Protection, Chinese Academy of Agricultural Sciences, Beijing 100193;2Beijing Plant Protection Station, Beijing 100029;3National Agro-Tech Extension and Service Centre, Beijing 100125;4Kangbao Plant Protection and Plant Inspection Station of Hebei Province, Zhangjiakou 076650, Hebei;5Plant Protection and Quarantine Station of Inner Mongolia Autonomous Region, Hohhot 010010;6Shanxi Province Plant Protection and Plant Quarantine Station, Taiyuan 030001;7Agricultural Technology Extension and Service Center of Horqin Right Front Banner, Horqin 137713, Inner Mongolia

【Objective】To provide supports for improving the monitoring and warning level of the beet webworm,, the seasonal spatiotemporal distribution in Northern China, the sources and relationship betweenin North and Northeast China, within and outside China were studied in 2020.【Method】The searchlight traps were assembled to daily monitoring in Beijing, Tianjin, Hebei, Liaoning, Shanxi and Inner Mongolia.Based on the monitoring data of searchlight traps at the plant protection stations in the 6 provinces (municipality, Autonomous Region), the population fluctuations and migration pattern ofin Northern China were analyzed by using GrADS and R.The FNL data were processed by GrADS software, to obtain wind field information and draw the map.A three-dimensional particle trajectory analysis program based on WRF model was used to simulate the migration route of, and the trajectory simulation results were plotted by ggplot2 3.3.0 package of R3.8.【Result】The overwintering generation ofadults mainly occurred in Shanxi, Hebei and Inner Mongolia, and a large number of adults of the 1st generation were found in Huade of Inner Mongolia and Kangbao of Hebei in 2020.During the typical migration period, North China and Northeast China were affected by frontal and cyclonic processes.The southward or southwest low-level jet at the front of the northeast cyclone provided favorable conditions for the long-distance migration ofinto the northeast region, but the northwest airflow at the back of it blocked the migration path.The results showed that most of the overwintering adults stayed in North China and some of them migrated to Northeast China and the border of China, Mongolia and Russia with the help of southwest airflow.In late May, the main source in Hinggan League of Inner Mongolia came from the overwintering area ofin North China.In early June, part of them came from the overwintering area of North China, part of them came from the junction of China, Mongolia and Russia.In late June, the main source came from North China.The adults of the 1st generation ofmainly came from the 1st generation larva occurrence areas in central and western Inner Mongolia and the border between China and Mongolia.Affected by the frontal weather, they gathered and landed in Huade of Inner Mongolia and Kangbao of Hebei, and further migrated to the northeast.【Conclusion】2020 is a typical year of outbreak since the population ofhas risen again in 2018.Strong air currents are important reasons for its successful migration, the convergence of wind shear and cyclone center causes the migrating adults to gather and land in large area, resulting in a sudden increase of local insect population.Both the overwintering generation and the 1st generation ofin North China and Northeast China were closely related to the foreign sources.It is of great significance to carry out the regional monitoring and prediction and forecasting in advance for.

; migration; spatiotemporal dynamics; source

2021-04-22；

2021-06-17

國家現(xiàn)代農(nóng)業(yè)（小麥）產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系建設(shè)專項(xiàng)（CARS-03）、內(nèi)蒙古科技計(jì)劃項(xiàng)目（2021GG0396）、北京市科技創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)發(fā)展投入項(xiàng)目（PXM2016_036203_000049）

陳智勇，E-mail：chenzy9612@163.com。通信作者張?jiān)苹郏琓el：010-62815935；E-mail：zhangyunhui@caas.cn

（責(zé)任編輯 岳梅）