多頻全極化雷達

　　以上圖片由中國農(nóng)業(yè)科學院植物保護研究所提供

　　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)成嚴峻考驗。

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

　　中國農(nóng)業(yè)科學院植物保護研究所遷飛害蟲研究團隊在我國西南邊境提前進行布防，多個試驗站建立起來，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，同時也找到了精準防治的生物藥劑和化學藥劑。

　　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，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，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，遷飛距離可達數(shù)千公里，在陌生而遙遠的地方突然暴發(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?

　　這其實是一種生存策略。簡單來說，當一個地方食物開始匱乏，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，這是在東亞季風等多種因素共同影響下形成的一個巨大遷飛場。我國公布的10種一類農(nóng)作物害蟲中，就有8種具有遷飛習性。國家統(tǒng)計局數(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。

　　從人工標記到海上航捕

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

　　在我國，相關(guān)領(lǐng)域研究可追溯至20世紀60年代。最初，科學家們在不同區(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。為了證實這一猜想，中國農(nóng)科院植保所牽頭組建了協(xié)作組，以當時危害嚴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、標記并釋放了200萬頭黏蟲，并先后在遠離釋放地的地方回收到12頭標本。這項研究首次證實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600到1400公里。

　　20世紀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。當時，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暴發(fā)，但在同一地方每年發(fā)生的情況又有所不同。科學家們猜想，這種差異可能是遷飛造成的。為此，科學家們提出了一個“棉鈴蟲兼性遷飛”的假說。

　　為證實這一假說，科學家們首先根據(jù)暴發(fā)地分布，推測棉鈴蟲遷飛路線，然后再去實地驗證，看能否捕到昆蟲。在這條推測路線中，渤海灣是一個重要通道，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)測是準確的，14次航捕中，科學家們發(fā)現(xiàn)21種跨海遷飛的昆蟲，并首次證實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，當時的科研能力遠遠不夠，還需要長期觀測和深入研究。為此，科學家們反復(fù)尋找，在渤海灣中找到一個沒有農(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，島上有兩個村莊，人們以漁業(yè)為生，不進行農(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，這是一個絕佳的研究地點。

　　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，一部車載昆蟲雷達被運送到島上，安置在一座小山的山頂，這是我國制造的第二部昆蟲雷達，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，這部車載昆蟲雷達并不算先進，它無法準確識別昆蟲的種類，只能捕捉動態(tài)畫面，然后由科研人員將雷達成像拍攝下來，寄回北京進行對比識別?？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和習性，每日不輟，積累了大量研究數(shù)據(jù)和素材。

　　后來，科學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站，命名為長島試驗站。在這里，科學家們針對多種遷飛昆蟲進行長時間的監(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，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，科學家們進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。

　　長島試驗站這樣的工作各地都在進行?；诜揽毓ぷ鞯男枰?，農(nóng)業(yè)農(nóng)村部實施了“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防范區(qū)。三個區(qū)域特點不同，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)試驗站、昆蟲雷達、高空探照燈、地面誘捕設(shè)施等，根據(jù)田間情況及時開展應(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)”威力還在不斷強化，比如，今天的昆蟲雷達更加先進，可以實時監(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。在全國任何地點發(fā)現(xiàn)遷飛昆蟲，都可以在最短時間內(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現(xiàn)。(作者吳孔明為中國工程院院士、中國農(nóng)業(yè)科學院院長)