多頻全極化雷達(dá)

　　以上圖片由中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院植物保護(hù)研究所提供

　　2018年底到2019年初，草地貪夜蛾入侵我國。作為一種危害全球的農(nóng)業(yè)害蟲，它們一路遷徙，對我國農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和糧食安全構(gòu)成嚴(yán)峻考驗(yàn)。

　　好在，借助重大遷飛害蟲監(jiān)測和防控體系，我國科學(xué)家及時(shí)關(guān)注和研判害蟲遷飛路線，并作出預(yù)案。

　　中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院植物保護(hù)研究所遷飛害蟲研究團(tuán)隊(duì)在我國西南邊境提前進(jìn)行布防，多個(gè)試驗(yàn)站建立起來，大量高空探照燈一路布設(shè)，連成一張大網(wǎng)。2019年初，科研人員完成了入侵我國的草地貪夜蛾的基因測序，確定了它們的類型、主要危害對象，同時(shí)也找到了精準(zhǔn)防治的生物藥劑和化學(xué)藥劑。

　　除了邊境防控，天地空一體化的監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)全天候監(jiān)測遷飛情況，使草地貪夜蛾被牢牢控制在遷飛過渡區(qū)以南，沒有在我國黃淮海夏玉米和北方春玉米兩大主產(chǎn)區(qū)造成大的危害。

　　隨著科技進(jìn)步，我們正在擁有更多“蟲口奪糧”利器。過去幾十年間，我國建立起一整套全球最龐大、最復(fù)雜、科技含量最高的植物保護(hù)系統(tǒng)，從陸地到海洋，從地上到天空，宛如一張“防蟲天網(wǎng)”，保衛(wèi)著我們的勞動成果。

　　遷飛性害蟲為害甚巨

　　蟲害對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和糧食安全造成重大威脅。人類漫長的農(nóng)耕史，也是一場人類和蟲害斗爭的歷史。檢搜史書，可以找到太多諸如“蝗蟲過境，寸草不生”的記錄。

　　危害大田作物的農(nóng)業(yè)害蟲，很多都具有遷飛的特點(diǎn)，蝗蟲就是最典型的遷飛性害蟲。據(jù)聯(lián)合國糧農(nóng)組織統(tǒng)計(jì)，在世界范圍內(nèi)，農(nóng)作物病蟲害造成的產(chǎn)量損失在37%左右，這其中有很大一部分是遷飛性害蟲造成的。遷飛性害蟲會隨著季風(fēng)一起遷徙，有的遷飛數(shù)百公里，有的跨越大陸，飛過海洋，遷飛距離可達(dá)數(shù)千公里，在陌生而遙遠(yuǎn)的地方突然暴發(fā)，對遷入地農(nóng)業(yè)生產(chǎn)造成巨大威脅，是導(dǎo)致作物病蟲害大流行的重要原因。

　　昆蟲為什么要遷飛?

　　這其實(shí)是一種生存策略。簡單來說，當(dāng)一個(gè)地方食物開始匱乏，昆蟲就會集體遷飛，開拓新的食物來源。以2019—2020年危害全球農(nóng)業(yè)的沙漠蝗蟲為例，它們最初從非洲出發(fā)，一路遷飛到兩河流域、南亞等地，數(shù)量龐大，速度很快，為害甚巨。來自聯(lián)合國糧農(nóng)組織的監(jiān)測數(shù)據(jù)顯示，每平方公里中遷飛的沙漠蝗蟲，一天就可以吃掉3.5萬人的口糧。

　　我國是農(nóng)業(yè)大國，也是遷飛昆蟲影響的重點(diǎn)區(qū)域，尤其是我國東部，處在東亞昆蟲遷飛場中，這是在東亞季風(fēng)等多種因素共同影響下形成的一個(gè)巨大遷飛場。我國公布的10種一類農(nóng)作物害蟲中，就有8種具有遷飛習(xí)性。國家統(tǒng)計(jì)局?jǐn)?shù)據(jù)顯示，“十三五”期間，遷飛性害蟲及其傳播的作物病害，在我國年均發(fā)生15億畝次以上，每年潛在糧食損失超過800億斤。

　　從人工標(biāo)記到海上航捕

　　昆蟲的體積通常很小，而且絕大部分習(xí)慣于夜間遷飛、白天休息，這種晝伏夜出的習(xí)性，使得人類很難直接觀測到遷飛現(xiàn)象。那么，科學(xué)家是怎么知道和認(rèn)識昆蟲遷飛現(xiàn)象的呢?

　　在我國，相關(guān)領(lǐng)域研究可追溯至20世紀(jì)60年代。最初，科學(xué)家們在不同區(qū)域發(fā)現(xiàn)了類似的病蟲害現(xiàn)象，猜想害蟲可能像候鳥一樣遷飛。為了證實(shí)這一猜想，中國農(nóng)科院植保所牽頭組建了協(xié)作組，以當(dāng)時(shí)危害嚴(yán)重的黏蟲為研究對象。這一工作持續(xù)了3年，在我國東部8省份，捕捉、標(biāo)記并釋放了200萬頭黏蟲，并先后在遠(yuǎn)離釋放地的地方回收到12頭標(biāo)本。這項(xiàng)研究首次證實(shí)了黏蟲是一種遷飛性害蟲，它們南北往返，接力式遷飛，直線飛行距離可達(dá)600到1400公里。

　　20世紀(jì)80年代針對棉鈴蟲的研究，成為遷飛性害蟲研究和防治的典型案例。當(dāng)時(shí)，棉鈴蟲在我國黃河流域、長江流域暴發(fā)成災(zāi)，面積之大、為害之重歷史罕見。奇怪的是，蟲災(zāi)在南北不同地方同時(shí)暴發(fā)，但在同一地方每年發(fā)生的情況又有所不同?？茖W(xué)家們猜想，這種差異可能是遷飛造成的。為此，科學(xué)家們提出了一個(gè)“棉鈴蟲兼性遷飛”的假說。

　　為證實(shí)這一假說，科學(xué)家們首先根據(jù)暴發(fā)地分布，推測棉鈴蟲遷飛路線，然后再去實(shí)地驗(yàn)證，看能否捕到昆蟲。在這條推測路線中，渤海灣是一個(gè)重要通道，每年從華北往東北遷飛的昆蟲，很可能在這里跨越大海。為此，1996—1997年，科研人員14次乘坐客輪，在海上捕捉昆蟲。

　　這場艱辛漫長的跨海捕蟲之旅證明，之前的預(yù)測是準(zhǔn)確的，14次航捕中，科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)21種跨海遷飛的昆蟲，并首次證實(shí)棉鈴蟲具有長途遷飛的能力。

　　全天候監(jiān)測為防治提供支持

　　發(fā)現(xiàn)了昆蟲遷飛規(guī)律和遷飛通道，意味著可以把蟲害防治關(guān)口前移，在遷飛途中甚至在遷出地進(jìn)行更大力度防治，盡可能減少遷飛種群數(shù)量，將遷飛昆蟲危害降到最低。

　　而要做到這一切，當(dāng)時(shí)的科研能力遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠，還需要長期觀測和深入研究。為此，科學(xué)家們反復(fù)尋找，在渤海灣中找到一個(gè)沒有農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的小島——北隍城島。北隍城島隸屬于山東蓬萊長島，面積2.7平方公里，島上有兩個(gè)村莊，人們以漁業(yè)為生，不進(jìn)行農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，這意味著島上不會有本地的農(nóng)業(yè)害蟲，凡是在島上發(fā)現(xiàn)的農(nóng)業(yè)害蟲，都是遷飛過境的，這是一個(gè)絕佳的研究地點(diǎn)。

　　科研人員2002年上島，在島上安置高空探照燈，這種設(shè)備可以在夜晚誘捕大量趨光昆蟲。隨后，一部車載昆蟲雷達(dá)被運(yùn)送到島上，安置在一座小山的山頂，這是我國制造的第二部昆蟲雷達(dá)，可以在夜空中監(jiān)測到人類肉眼看不到的昆蟲。

　　現(xiàn)在看起來，這部車載昆蟲雷達(dá)并不算先進(jìn)，它無法準(zhǔn)確識別昆蟲的種類，只能捕捉動態(tài)畫面，然后由科研人員將雷達(dá)成像拍攝下來，寄回北京進(jìn)行對比識別?？蒲腥藛T住在漁民家里，晚上監(jiān)測和誘捕昆蟲，白天解剖昆蟲，研究昆蟲遷飛過程中的特點(diǎn)和習(xí)性，每日不輟，積累了大量研究數(shù)據(jù)和素材。

　　后來，科學(xué)家們在北隍城島建起了一座監(jiān)測和研究遷飛昆蟲的試驗(yàn)站，命名為長島試驗(yàn)站。在這里，科學(xué)家們針對多種遷飛昆蟲進(jìn)行長時(shí)間的監(jiān)測和研究，并研發(fā)出多種監(jiān)測預(yù)警和防治方法。

　　實(shí)施“三區(qū)四帶”布防措施

　　探明昆蟲的遷飛規(guī)律、遷飛通道等特點(diǎn)，蟲害防治就變得更加高效。比如，在遷出地加大防治力度，能減少昆蟲遷出數(shù)量，這樣它們在遷入地造成的危害就會降低，或可維持在可控范圍內(nèi)。針對棉鈴蟲的防治就是其中的典型。在探明渤海灣遷飛通道后，科學(xué)家們進(jìn)一步了解了棉鈴蟲遷飛路線，它們每年5—6月從華北平原起飛，一路翻山跨海到達(dá)東北平原，在9—10月又從東北平原回到華北平原?？梢姡A北平原是重要的防治地，科學(xué)家們在這里種植抗蟲棉，減少棉鈴蟲數(shù)量，遷出的棉鈴蟲少了，遷入的自然也就少了。

　　再如，在昆蟲遷飛途中進(jìn)行攔截，也可有效降低蟲群數(shù)量。昆蟲攔截方法有很多，遷飛高峰期，一盞高空探照燈一個(gè)晚上可以誘捕成千上萬的昆蟲。地面燈誘設(shè)備、性誘設(shè)備等，也可用來協(xié)同攔截遷飛昆蟲。

　　長島試驗(yàn)站這樣的工作各地都在進(jìn)行。基于防控工作的需要，農(nóng)業(yè)農(nóng)村部實(shí)施了“三區(qū)四帶”布防措施。所謂“三區(qū)”，指主要位于西南華南的周年繁殖區(qū)、主要位于長江流域的遷飛過渡區(qū)以及主要位于黃淮海及北方的重點(diǎn)防范區(qū)。三個(gè)區(qū)域特點(diǎn)不同，采取的防治措施也不同。所謂“四帶”，即邊境防線、長江防線、黃河防線、長城防線四大防線。每一條防線上，都有無數(shù)試驗(yàn)站、昆蟲雷達(dá)、高空探照燈、地面誘捕設(shè)施等，根據(jù)田間情況及時(shí)開展應(yīng)急防治工作。

　　目前，我國各地農(nóng)業(yè)部門、農(nóng)業(yè)科研單位、農(nóng)業(yè)院校等都在不斷推進(jìn)農(nóng)業(yè)遷飛害蟲的監(jiān)測預(yù)警。這張全方位監(jiān)測預(yù)警的“防蟲天網(wǎng)”威力還在不斷強(qiáng)化，比如，今天的昆蟲雷達(dá)更加先進(jìn)，可以實(shí)時(shí)監(jiān)測昆蟲遷飛情況，包括識別昆蟲種類、監(jiān)測遷飛數(shù)量等。在全國任何地點(diǎn)發(fā)現(xiàn)遷飛昆蟲，都可以在最短時(shí)間內(nèi)確定遷飛情況并發(fā)出預(yù)警，開啟防治工作。這樣的場景正在不斷實(shí)現(xiàn)。(作者吳孔明為中國工程院院士、中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院院長)