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前沿 | 植保胡高教授团队联合全国测报体系揭示全球变暖引起的降水和风场改变致使我国褐飞虱迁飞格局转变

2023-02-17 来源:植物保护学院 作者:高博雅 图片:

近日,南京农业大学胡高教授团队联合全国测报体系在《Global Change Biology》上发表题为“Changing patterns of the East Asian monsoon drive shifts in migration and abundance of a globally important rice pest”的研究论文,揭示了全球变暖背景下降水和风场条件的变化致使我国褐飞虱迁飞模式发生转变,为迁飞害虫的准确测报和科学防控提供了重要理论参考。

世界上许多重大暴发性、毁灭性害虫都是迁飞性昆虫(如沙漠蝗、草地贪夜蛾和褐飞虱),我国迁飞性害虫的危害尤为严重,《一类农作物病虫害名录》中10种一类害虫有7种具有迁飞性,并且基本上都是主要粮食作物害虫。害虫迁飞大规模暴发为害严重威胁我国粮食安全。由于昆虫个体小,飞行能力有限,其远距离迁飞必须依赖于高空快速气流来实现,迁飞虫群也会因降水、下沉气流、低温等天气过程而迫降,形成区域性聚集降落。因此,气象条件对昆虫远距离迁飞的影响至关重要。那么,明确空中大气背景场对昆虫迁飞过程的影响,对实现迁飞性害虫的早期预警和有效防控具有重要意义。

全球变暖是当前人类面临的全球性问题。全球变暖显著影响全球区域性气候,包括季节性盛行气流和区域性降水的时空分布。这些改变也必然直接或间接影响昆虫的季节性迁飞过程,改变昆虫迁飞模式(迁飞时间、方向和距离)和发生分布范围,将严重影响迁飞害虫的准确测报和有效防控,但鲜有相关研究报道。

针对该问题,南京农业大学胡高教授团队基于1978-2019年全国300多个站点的稻飞虱监测数据和相关气象资料,研究发现:自2001年以来,影响我国夏季盛行气流和降水时空分布的重要大气环流系统西太平洋副热带高压(简称副高)强度显著增强、位置明显西移。受此影响,我国长江以南地区夏季西南气流显著变弱、降水增加,江淮地区降水显著减弱,不利于褐飞虱的远距离迁飞,致使华南地区7月迁出褐飞虱的迁飞距离显著变短,长江下游地区褐飞虱迁入量显著下降。以往研究以为:副高的位置及强度与长江下游地区褐飞虱迁入量及其后期发生程度呈显著相关。但本研究发现:由于褐飞虱迁飞模式的转变,长江下游不再成为褐飞虱7月份迁飞的主降区,副高强度与长江下游地区褐飞虱迁入量的相关关系也不复存在。

本研究的通讯作者胡高教授说,由于迁飞害虫的暴发取决于迁入种群,准确预测迁入时间、迁入区和迁入量是实现迁飞害虫有效防控、减施农药的关键。全球变暖引起区域性气候变化导致害虫迁飞模式发生变化,这意味着以往建立的预测方法和模型在全球变暖背景下可能不再适用或准确性下降,迁飞害虫的暴发更加难以预测。“害虫的迁飞规律和暴发机制需要再研究进行重新阐释。”

本研究的共同作者之一、全国农业技术推广服务中心测报处处长曾娟介绍:“稻飞虱是我国水稻上最为重要的害虫,尤其是本文所研究的褐飞虱。根据长期监测和研究,在全球变暖的背景下,长江下游地区褐飞虱暴发的问题有所缓解。然而,这同时意味着褐飞虱在我国的暴发机制更为复杂、迁飞路径更难预测,重发区域的随机性也随之增加。因此,从全国稻区的角度看,褐飞虱的监测防控难题不是已经解决了,而是增加了。”

南京农业大学硕士生吕华和博士生翟孟源为该论文的共同第一作者,南京农业大学胡高教授为论文通讯作者,全国农业技术推广服务中心测报处曾娟博士以及南京农业大学客座教授、英国埃克塞特大学副教授Jason W. Chapman博士也参与了本研究。该研究得到科技部国家重点研发计划、国家自然科学基金等项目的资助。

胡高教授团队长期从昆虫迁飞及其监测预警的研究工作。近年来该团队以通讯/第一作者在Science2016)、Current Biology2019)、PNAS2021)、Global Change Biology2023)等国际顶级期刊上连续发表高水平研究论文,多次为我国相关职能部门提供我国重大迁飞性害虫发生趋势的研判分析,在国内外学术界具有良好的学术影响。

原文链接:https://doi.org/10.1111/gcb.16636

审核:屈勇 赵烨烨

校对:胡晓璐

编辑:谷雨

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