草地螟遷飛、越冬規(guī)律及暴發(fā)機制研究.pdf

1、草地螟Loxostege sticticalis L.是一種世界性害蟲,主要分布在北溫帶干旱少雨地區(qū)。在我國主要分布在華北、東北和西北地區(qū),是我國北方農(nóng)牧區(qū)重要的遷飛性害蟲。幼蟲可嚴重為害大豆,甜菜、苜蓿、向日葵等作物及牧草。草地螟具有間歇性暴發(fā)的特點,新中國成立以來已經(jīng)3次暴發(fā)成災(zāi),給農(nóng)牧業(yè)生產(chǎn)造成了巨大的經(jīng)濟損失。目前人們對草地螟的發(fā)生規(guī)律尚缺乏全面了解。為此,本研究應(yīng)用大氣數(shù)值模擬、軌跡分析、天氣分析、相關(guān)分析等方法,探索草地螟遷

2、飛、越冬規(guī)律和暴發(fā)機制,為提高草地螟預(yù)測預(yù)報水平提供科學的依據(jù)。主要研究結(jié)果如下:
　　 1.草地螟遷飛規(guī)律。
　　 (1)東北草地螟越冬代成蟲主要來自當?shù)丶熬惩庠蕉瑓^(qū),即東亞荒漠帶以北的區(qū)域.華北草地螟“發(fā)生基地”對東北草地螟發(fā)生有重要影響,但并非主要蟲源地。另外,在某些年份中,境外越冬代成蟲還能夠大規(guī)模遷入華北,這是第三個暴發(fā)周期以來一個新出現(xiàn)的現(xiàn)象。在分析、整理歷年草地螟遷飛過程的基礎(chǔ)上,繪制了我國草地螟越冬代成蟲

3、主要遷飛路徑圖。
　　 (2)東北地區(qū)在草地螟一代成蟲發(fā)生期間,以西南風為主,北風、東北風頻率較低,不利于成蟲向華北遷飛；在二代成蟲發(fā)生期間,東北風、北風頻率有所上升,但西南風仍然占優(yōu)勢且風向變化頻繁,仍不利于成蟲向華北草地螟“發(fā)生基地”遷飛,但有利于成蟲向環(huán)渤海灣地區(qū)遷飛.在1979年以來的20個發(fā)生年份中,東北草地螟夏季種群成功遷入關(guān)內(nèi)的事件僅發(fā)生了4次,其中僅有1次遷至華北草地螟“發(fā)生基地”,另外3次遷至環(huán)渤海灣地區(qū),而向

4、內(nèi)蒙古東部和境外遷飛的現(xiàn)象出現(xiàn)了3次.因此,東北夏季種群遷飛到華北的機率是極低的,通常不能構(gòu)成華北一代成蟲蟲源.松嫩平原地區(qū)當?shù)赜鸹囊淮上x種群往往受到夏季高溫的影響而急劇回落。
　　 (3)華北草地螟夏季種群往往呈現(xiàn)局地短距離擴散模式.南部平川區(qū)在6月末至7月上旬羽化的一代成蟲通常向北擴散到北部高海拔冷涼地區(qū),發(fā)生二代幼蟲。北部高海拔地區(qū)在7月末至8月上中旬羽化的一代或二代成蟲如果向南擴散到平川地區(qū),則能夠發(fā)生二代或三代幼蟲

5、。在氣候異常的情況下,華北草地螟夏季種群亦能出現(xiàn)遠距離遷飛的現(xiàn)象。
　　 (4)滯留在華北北部的草地螟種群存在非典型的世代間往返遷飛、擴散活動,遠距離遷飛的草地螟種群的后代基本無法遷回蟲源地,即不存在世代間往返遷飛的現(xiàn)象。
　　 2.我國草地螟一代成蟲異地遷入種群暴發(fā)機制。包括以下幾個環(huán)節(jié):(1)境外上年秋季存有廣闊的越冬區(qū)；(2)當年5—6月份,東亞荒漠帶或漠北草原帶上降水異常偏多,導致一代幼蟲在境外大量繁殖；(3)一

6、代成蟲羽化后,境外出現(xiàn)惡劣的氣候條件,促使成蟲大量遷入我國。
　　 3.境外及我國東北地區(qū)草地螟越冬區(qū)形成機理。(1)漠北草原帶降水條件良好,但在90年代以前,積溫不足以完成兩個完整世代,因此很少出現(xiàn)集中越冬區(qū)。90年代以來,隨著氣候變暖,漠北草原帶上積溫增加,有利于二代幼蟲的發(fā)生并留下集中越冬區(qū)。(2)東亞荒漠帶及草原帶南部的積溫可以使其完成兩個世代,但嚴重干旱限制了草地螟的發(fā)生。只有在降水異常偏多的條件下,才有可能發(fā)生二代幼

7、蟲,出現(xiàn)集中越冬區(qū)。(3)東北平原區(qū)夏季高溫是草地螟一代成蟲發(fā)生的主要制約因素。最高氣溫通常出現(xiàn)在7月下旬,成蟲能否避開這一高溫時段,是其種群能否得以延續(xù)的關(guān)鍵。當?shù)匾淮上x在7月中旬前后羽化,只有向西遷飛到內(nèi)蒙古東部高海拔地區(qū)才能發(fā)生數(shù)量較多的二代幼蟲。異地蟲源如果在7月末以后遷入,則可在平原區(qū)發(fā)生二代幼蟲,部分可滯育越冬。
　　 4.草地螟遠距離遷飛活動與氣候背景的關(guān)系。(1)華北草地螟越冬代成蟲向東北的遠距離遷飛活動受到蟲

8、源區(qū)位置、氣候因素、風場條件等因素的影響。(2)境外蟲源大規(guī)模遷入我國的氣候背景在不同區(qū)域之間存在明顯的差異。如果蟲源區(qū)位于東亞荒漠帶上,由于當?shù)丨h(huán)境條件極為惡劣,因此無論是越冬代成蟲還是一代成蟲在羽化后都將外遷。如果蟲源區(qū)位于漠北草原帶上,由于降水是草原上草地螟繁殖的主要影響因素,因此在嚴重干旱的春季,成蟲將大舉外遷,在雨水豐沛的春季,成蟲將滯留在草原帶上發(fā)生一代幼蟲.當夏季出現(xiàn)異常的高溫、干旱,一代成蟲將大量外遷。如果蟲源區(qū)位于森林

9、草原帶上,由于6月、8月的低溫是草地螟繁殖的主要制約因素,因此氣溫波動將促使成蟲遷出.
　　 5.草地螟遷飛過程與天氣背景的關(guān)系。
　　 (1)利用吉林植保所1999年在鎮(zhèn)賚縣對草地螟遷飛活動的雷達觀測結(jié)果,分析了草地螟空中蟲群對風溫場的響應(yīng)機制。結(jié)果表明,草地螟空中蟲群的成層行為是對.溫度和風速綜合作用的響應(yīng)。在高溫天氣中,溫度不是草地螟飛行的限制因素,蛾群通常受到低空急流的集聚作用,在最大風速帶中成層；在低溫天氣中,

10、低溫成為草地螟飛行的限制因素,蛾群在高于低溫域值的區(qū)域內(nèi)成層.草地螟空中蟲群飛行的低溫域值可能在12—12.5℃之間.在溫度條件適宜的夜晚,如果沒有低空急流,空中蛾群將可能分布在較高的高度上,而且蟲層范圍也會更寬。
　　 (2)對2004年5月24—25日華北北部草地螟一次遷飛過程進行了模擬,結(jié)果顯示大同等地5月24日晚草地螟成蟲的大規(guī)模外遷與冷鋒過境有密切的關(guān)系。遷出種群大部分向東北方向遷飛,途經(jīng)豐寧等地時發(fā)生了迫降,迫降是由

11、強下沉氣流引發(fā)的。
　　 (3)歸納了草地螟起飛、降落、遠距離遷飛的天氣背景。惡劣天氣結(jié)束、冷鋒過境、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)、冷鋒鋒面會導致草地螟集中降落。北方氣旋與我國草地螟春季種群的遠距離遷飛遷飛有密切關(guān)系,臺風北上有利于我國東北草地螟夏季種群向關(guān)內(nèi)方向遷飛,反氣旋則影響著歐洲草地螟向西遷飛。
　　 6.我國草地螟春季種群異常波動的氣候背景。東北6月份高溫、干旱是草地螟大發(fā)生的

12、必要條件,而異常低溫或多雨天氣的出現(xiàn)將導致種群數(shù)量急劇回落；華北5—6月份降水偏多將有利于草地螟暴發(fā)。計算了關(guān)鍵氣候因子與前期海溫場、位勢高度場的相關(guān)系數(shù)分布,利用顯著相關(guān)區(qū)建立了預(yù)測方程。另外還發(fā)現(xiàn),東北地區(qū)草地螟種群崩潰與大火山噴發(fā)存在密切關(guān)系。
　　 7.近百年來歐亞大陸草地螟種群時空動態(tài)。從20世紀20年代末至今,歐亞大陸草地螟種群先后經(jīng)歷了四個群發(fā)期,分別為1928-1935年、1948—1960年、1970-1989

13、年和1997年至今.草地螟發(fā)生區(qū)存在洲際間轉(zhuǎn)移的現(xiàn)象。我國草地螟的暴發(fā)具有穩(wěn)定的準20年的周期.俄羅斯歐洲部分草地螟的暴發(fā)周期則存在年代際變化。
　　 8.我國草地螟的分布范圍在不同年代間存在明顯的變遷,發(fā)生區(qū)重心不斷北移。原因在于,在50年代華北地區(qū)草地螟很少向東北遷飛,而70年代以來則可頻繁遷入東北；在50年代東北極少有草地螟越冬現(xiàn)象,而90年代以來,卻頻繁出現(xiàn).草地螟遷飛、越冬規(guī)律的變化均與氣候變暖有關(guān)。氣候變暖不但導致華

14、北草原嚴重干旱化,還促使越冬繭羽化期提前,導致成蟲期與雨季相背離,促使成蟲大量外遷.同時,氣候變暖還增加了蒙古國東部、內(nèi)蒙古東部和俄羅斯赤塔州二代幼蟲發(fā)生頻率,進而留下大量越冬蟲繭。
　　 9.草地螟間歇性暴發(fā)的可能機制.(1)我國草地螟種群數(shù)量在華北北部7月降水偏多時期開始回升并進入一個新的暴發(fā)周期。東亞高空西風急流位置存在年代際間南北振蕩,導致華北北部7月降水量出現(xiàn)年代際波動,進而影響了我國草地螟間歇性暴發(fā)。(2)我國草地螟