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【南京日报】这个团队厉害了!追着害虫“跑”,用大数据预测迁飞趋势

2023-03-17 来源:南京日报 作者:李花 许天颖 图片:

“这个变化,对于江苏农田算是利好。”近日,南京农业大学胡高教授团队联合全国测报体系在国际著名生态学期刊《全球变化生物学》(英文名《Global Change Biology》)上发表研究论文,揭示全球变暖背景下,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,为推动农业强国、助力乡村全面振兴、保障粮食安全做出积极贡献。本期“见证南京高校‘科技原创力’栏目”走近被称之为“跑团”的胡高教授团队。

斗智斗勇几百年,褐飞虱是水稻“传统”害虫

褐飞虱是稻飞虱的一种,有远距离迁飞习性,是中国和许多亚洲国家当前水稻上的主要害虫之一。褐飞虱为单食性害虫,独独“宠爱”水稻,它们在水稻上取食和繁殖后代,以成、若虫群集于稻丛基部,刺吸茎叶组织汁液,犹如“吸血鬼”把稻子茎叶“吸干”,稻子因此而停止生长。虫量大,受害重时引起稻株瘫痪倒伏,俗称“冒穿”,导致水稻的严重减产或失收。

胡高告诉记者,世界上许多重大暴发性、毁灭性害虫都是迁飞性昆虫,其中一种就是褐飞虱。害虫迁飞大规模暴发严重威胁我国粮食安全。“其实,人类跟褐飞虱斗智斗勇了几百年。”胡高说,我国的褐飞虱是从东南亚迁徙而来,一般来说,每年的3—5月,它们会在华南地区,到了6—7月,会迁徙到长江中下游。“它们差不多六七月份会飞到江苏。”胡高说,“为了减少褐飞虱对水稻的危害,其实科学家做过大量的研究探索,比如培育水稻抗虫品种来提高水稻对褐飞虱的抗性,但是褐飞虱太 ‘狡诈’,适应性太强,往往不出几年水稻品种就失去了抗性,不再抗虫了。”

追着害虫“跑”,发现褐飞虱迁飞新模式

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。

“我们就想着,可否从这方面寻找突破口。”全球变暖是当前人类面临的全球性问题,其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,这将严重影响迁飞害虫的准确测报和有效防控。

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。

“每一个发现背后其实都是艰辛。”胡高说,除了褐飞虱,他的团队还研究沙漠蝗、草地贪夜蛾等。为了研究这些害虫,他和团队的行程经常排得满满当当,云南、广西、河南……调研农作物的受灾情况和虫害的发生规律。他们团队主动蹲守在户外,追着害虫“跑”,在多个地区设立监测点。 “为了研究这些害虫,我们经常早上6点就起床,田间实验、下地捉虫。为了抓害虫的‘侵袭现场’或者特定的数据搜集,我们常常需要半夜行动,才能完成相关课题。”胡高告诉记者,能吃苦是基本功,“此刻,我的3个学生正在云南和海南正在跟踪调查着稻飞虱和草地贪夜蛾。”

正是胡高教授团队辗转南北逐稻飞,以及全国测报体系构建的病虫监测网络,才使得数据预测成为可能,用大数据赋能农业发展。

最新研究发现带来利好,江苏农田褐飞虱虫害减少

本次研究发现,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。“对于江苏包括南京来说,这个研究发现是好消息。对于害虫的防控,依托完整的网络系统,这些年,江苏的褐飞虱虫害确实较少。”胡高说。

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曾娟处长介绍,长江下游地区褐飞虱暴发的问题有所缓解,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。

这个新发现让研究者振奋,但同时也觉得工作任重道远。胡高说,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。“同时,害虫的迁飞规律和暴发机制需要再研究进行重新阐释。”

据悉,胡高教授团队长期从昆虫迁飞及其监测预警的研究工作,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。

南京日报/紫金山新闻记者 李花

通讯员 许天颖

图片由受访者提供

原文链接:

http://m.zjsnews.cn/news/5340438648848917590


审核:许天颖

校对:裴古丽

编辑:俞佳宁

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