我國褐飛虱時空分布與遷移的時空關(guān)系

我國褐飛虱時空分布與遷移的時空關(guān)系

黃褐色門內(nèi)蟲（門內(nèi)蟲）廣泛分布于亞洲和印度洋。它通常猖獗地危及熱帶、亞熱帶和溫帶水域的所有水稻種植區(qū)。這是中國和東南亞許多國家和地區(qū)水稻高產(chǎn)害蟲之一。褐飛虱雖體積小、自主飛行速度慢,但群體具有在適宜天氣、氣候條件下主動升空、隨風(fēng)遠(yuǎn)距離遷飛的能力。遷飛一定的距離后會主動遷入或因動力脅迫(如下沉氣流、降水、地形抬升等)被動降落在一些地區(qū)。如果遷入某一稻區(qū)的褐飛虱種群超過一定的蟲口密度后,會帶來災(zāi)變性危害。因此,它具有季節(jié)性、遠(yuǎn)距離遷飛性和危害突發(fā)性等特點(diǎn)。褐飛虱在我國的發(fā)生和危害十分頻繁和嚴(yán)重,每年受害的水稻面積有6×106—10×106hm2,約占總種植面積的50%或以上,年均稻谷損失達(dá)10×108—15×108kg,大發(fā)生年份造成的損失更大,因此,加強(qiáng)褐飛虱測報和防治的任務(wù)十分緊迫。影響褐飛虱遷飛和發(fā)生程度的主要因素有蟲源分布、水稻品種、大氣背景、地理?xiàng)l件、栽培管理和植保措施等,其中大氣背景是最復(fù)雜的,它不僅影響褐飛虱的田間生境,還控制著褐飛虱的季節(jié)性活動和遠(yuǎn)距離遷飛。褐飛虱災(zāi)變的發(fā)生除了要具備一定的生理?xiàng)l件外,還需有合適的天氣氣候條件,一旦這兩個條件滿足,某個地區(qū)蟲量在較短的時間里會出現(xiàn)突增,這樣災(zāi)變性遷入便發(fā)生了。我國褐飛虱遷飛的季節(jié)一般為3—11月份,該時段影響我國天氣、氣候的主要系統(tǒng)(或大氣活動中心)為位于西北太平洋上的副熱帶高壓和印度次大陸的塔爾低壓,它們的位置及其強(qiáng)度的季節(jié)性變化與褐飛虱的遷飛和種群發(fā)展有著密切的關(guān)系。有研究發(fā)現(xiàn),我國褐飛虱發(fā)生較重的年份大多出現(xiàn)在3—5月副高較強(qiáng)的年份。從氣候?qū)W角度來看,我國褐飛虱危害較重的水稻生長區(qū)大都處于季風(fēng)環(huán)流區(qū)內(nèi),冬夏季風(fēng)的盛行、進(jìn)退和轉(zhuǎn)換是完成褐飛虱季節(jié)性南北遷飛的重要條件之一,在我國由東風(fēng)帶副熱帶高壓和西風(fēng)帶大陸高壓消長和活動所形成的高空氣流場——偏南季風(fēng)與偏北季風(fēng)對褐飛虱的南北遷飛起著關(guān)鍵的運(yùn)載作用。因此,每年春夏之交絕大多數(shù)蟲源從中南半島、泰緬北部的熱帶越冬區(qū),開始隨西南季風(fēng)向東北遷入我國境內(nèi),主降兩廣南部和云南南部;隨后在低空急流、副高、熱帶氣旋等天氣系統(tǒng)的影響下借西南季風(fēng)和東南季風(fēng)陸續(xù)遷入、降落和危害其北方的我國各大稻區(qū);夏末秋初,冬夏季風(fēng)轉(zhuǎn)換后,隨著來自北方的偏北季風(fēng)(以東北季風(fēng)為主)的南下,我國境內(nèi)的褐飛虱種群紛紛開始南遷。這種周期性北遷南返與亞洲地區(qū)季風(fēng)變換關(guān)系密切。由于褐飛虱具有借助季風(fēng)進(jìn)行遷飛的習(xí)性,所以,季風(fēng)進(jìn)退和轉(zhuǎn)換也是影響我國褐飛虱遷飛和分布的關(guān)鍵因素。目前國內(nèi)外關(guān)于東亞季風(fēng)的研究雖然很多,但如何定量描述東亞季風(fēng)的爆發(fā)、進(jìn)退和強(qiáng)度仍是一個比較有爭議的問題,而大部分研究采用季風(fēng)指數(shù),但各種季風(fēng)指數(shù)所反映的區(qū)域或適用的范圍、限制條件均不同。因此,本文在研究季風(fēng)進(jìn)退和轉(zhuǎn)換對褐飛虱遷飛的影響時,通過選取合適的季風(fēng)指數(shù)來定量反映季風(fēng)的時空特征。季風(fēng)指數(shù)大致可分為四大類(1)環(huán)流類:LuandChan用等壓面(或等高面)經(jīng)向風(fēng)定義中國南方冬、夏季風(fēng);(2)溫濕類:Wang及何金海等分別用OLR(向外長波輻射)構(gòu)造了印度夏季風(fēng)指數(shù)、東南亞夏季風(fēng)指數(shù)和南海季風(fēng)指數(shù);(3)海陸差異類:郭其蘊(yùn)取110°E與160°E之間的海平面氣壓差來表征東亞夏季風(fēng)的強(qiáng)度;(4)綜合類:祝從文等將東西向海平面氣壓差與低緯度高、低層緯向風(fēng)切變相結(jié)合,定義了東亞季風(fēng)指數(shù)。本文研究采用了環(huán)流類季風(fēng)指數(shù),環(huán)流類東亞季風(fēng)指數(shù)能很好的反應(yīng)東亞大氣環(huán)流的變化,能較好的結(jié)合東亞季風(fēng)的其他特征,是發(fā)展比較成熟的一類季風(fēng)指數(shù)。國內(nèi)外學(xué)者研究過的影響昆蟲遷飛的大氣環(huán)流系統(tǒng)主要有鋒面、副高、中尺度天氣系統(tǒng)等,例如Crummay等研究了中尺度天氣系統(tǒng)、降水、海風(fēng)等對褐飛虱遷飛的影響,Watanabe等和包云軒等研究發(fā)現(xiàn)低空急流是稻飛虱遷飛的重要影響因素之一。季風(fēng)是影響褐飛虱遷飛的一個重要大氣背景,但國內(nèi)外研究的比較少,尚屬于起步階段。本文將我國水稻主產(chǎn)區(qū)分為華南、西南、江嶺和江淮四個稻區(qū)來進(jìn)行研究,分析褐飛虱在我國的始見期、高峰期、終見期及其與季風(fēng)進(jìn)退、轉(zhuǎn)換之間的時空關(guān)系,目的在于揭示褐飛虱遷飛時間節(jié)律與季風(fēng)特征量之間的關(guān)聯(lián)機(jī)制,闡明季風(fēng)對褐飛虱遷飛始見期、高峰期、終見期的影響,為褐飛虱遷入期預(yù)報提供重要的參考依據(jù)。1數(shù)據(jù)和方法1.1數(shù)據(jù)收集1.1.1云南誘觀察資料的選取褐飛虱蟲情資料由農(nóng)業(yè)部全國農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣服務(wù)中心提供,包括1979—2008年全國105個植保站的逐日褐飛虱燈誘資料,考慮到資料的完整性和代表性,從中選取云南屏邊、云南臨滄、廣西龍州、廣西合浦、廣西全州、廣西玉林、廣東梅縣、廣東肇慶、廣東曲江、廣東汕頭、福建永安、福建福清、貴州思南、重慶秀山、湖南桂陽、湖北通城、湖北監(jiān)利、安徽東至、安徽巢湖、江西吉安、浙江東陽、浙江路橋、上海奉賢、江蘇宜興、江蘇高郵、江蘇贛榆等26個站作分區(qū)研究。1.1.2資料處理和變化氣象資料為美國國家環(huán)境預(yù)測中心(NCEP)提供的2.5°×2.5°逐日氣象再分析資料,包括格點(diǎn)式風(fēng)場數(shù)據(jù),資料年代為1979—2008年,所有數(shù)據(jù)在計算前均經(jīng)過候平均處理。1.1.3基礎(chǔ)信息研究所用的基礎(chǔ)地理圖層為國家基礎(chǔ)地理信息中心提供的1∶4000000中國電子地圖。1.2方法1.2.1研究區(qū)的選取因?yàn)槲覈局鳟a(chǎn)區(qū)分布在淮河以南,且褐飛虱在我國淮河以南各省發(fā)生較嚴(yán)重,所以本次研究選取的范圍主要集中在淮河流域及其以南的稻區(qū),包括華南、西南、江嶺、江淮四大稻區(qū),分別對各個稻區(qū)褐飛虱的始見期、高峰期和終見期進(jìn)行統(tǒng)計。1.2.2偏北風(fēng)格點(diǎn)u>0,v>0根據(jù)東亞季風(fēng)和南亞季風(fēng)的特點(diǎn),本文選取喬云亭等定義的東亞季風(fēng)指數(shù),分為西南季風(fēng)、東南季風(fēng)、偏北季風(fēng),考慮面積和強(qiáng)度兩個因素,定義了6種季風(fēng)特征指數(shù)。這些指數(shù)能很好地表征南亞西南氣流、西太平洋副高西南側(cè)的東南氣流及中高緯度偏北氣流活動和變化的規(guī)律。利用850hPa高度2.5°×2.5°格點(diǎn)的u(緯向風(fēng))、v(經(jīng)向風(fēng))分量確定每個格點(diǎn)上的風(fēng)向、風(fēng)速大小,具體判斷條件如下:(l)若v<0,則該格點(diǎn)為偏北風(fēng),此時不考慮u分量,取其大小為︱v︱。(2)若v>0,則該格點(diǎn)為偏南風(fēng)。此時再考慮u,則有3種情形:(a)若u>0,則該格點(diǎn)為西南風(fēng)。(b)若u<0,則該格點(diǎn)為東南風(fēng)。(c)若u=0,則累加以該格點(diǎn)為中心的9個格點(diǎn)的u值,其正負(fù)號確定為該格點(diǎn)u的符號,定為東南風(fēng)或西南風(fēng)。凡東南風(fēng)或西南風(fēng),其大小均為(u2+v2)1/2。(3)若v=0,則以與(1)中(c)同樣的方法來判斷v的符號,即累加以該格點(diǎn)為中心的9個格點(diǎn)的v值,其正負(fù)號確定為該格點(diǎn)的v的符號,確定為偏北風(fēng)或偏南風(fēng),再以相同步驟計算其它格點(diǎn),得到了每個格點(diǎn)的風(fēng)向、風(fēng)速。分西南風(fēng)(u>0,v>0)、東南風(fēng)(u<0,v>0)和偏北風(fēng)(v<0)考慮面積和強(qiáng)度兩個因素,定義了如下6個季風(fēng)特征指數(shù):(l)西南季風(fēng)面積(ASW)和強(qiáng)度(ISW)指數(shù):ASW=nSW/N,ISW=∑USW/nSW(2)東南季風(fēng)面積(ASE)和強(qiáng)度(ISE)指數(shù):ASE=nSE/N,ISE=∑USE/nSE(3)偏北季風(fēng)面積(AN)和強(qiáng)度(IN)指數(shù):AN=nN/N,IN=∑UN/nN式中,nSW,nSE和nN為850hPa定義范圍內(nèi)西南風(fēng)、東南風(fēng)和偏北風(fēng)的網(wǎng)格點(diǎn)數(shù),USW、USE和UN為西南風(fēng)、東南風(fēng)和偏北風(fēng)格點(diǎn)的風(fēng)速,N為定義范圍內(nèi)總的網(wǎng)格點(diǎn)數(shù)。以上所有數(shù)據(jù)的時間計算單位均為候。2結(jié)果與分析2.1南遷和北遷三期次大規(guī)模嵌入統(tǒng)計1979—2008年26個站褐飛虱30a平均的始見期、高峰期、終見期,并制成相應(yīng)的GIS空間分布圖(圖1)。從圖1中可以看出:褐飛虱始見期在華南稻區(qū)和西南稻區(qū)一般為第22—28候,在江嶺稻區(qū)一般為第29—34候,在江淮稻區(qū)一般為第35—39候。圖1為我國各稻區(qū)褐飛虱北遷高峰期的空間分布圖,華南稻區(qū)最先迎來北遷高峰期,江淮稻區(qū)最后出現(xiàn)北遷高峰期,從南到北,最早的北遷高峰期和最晚的北遷高峰期相差20候(100d)左右。就全國而言,常年褐飛虱種群從南到北有4次大規(guī)模遷入:第1次大規(guī)模遷入出現(xiàn)我國華南南部、云南南部稻區(qū),發(fā)生時間為27—31候(5月中旬—6月初);第2次遷入出現(xiàn)在32—36候(6月上旬—6月底),發(fā)生在江嶺稻區(qū)南部、云南北部和四川南部稻區(qū);第3次遷入發(fā)生在江嶺稻區(qū)北部和西南稻區(qū)中部,發(fā)生時間為37—40候(7月上中旬);第4次遷入出現(xiàn)在41—48候(7月下旬—8月底),發(fā)生在江淮稻區(qū)和西南稻區(qū)北部。圖1為南遷高峰期,褐飛虱南遷比較迅速,所以南遷最早與最晚的高峰期只相差10候(50d)左右。江淮稻區(qū)和江嶺稻區(qū)的部分地區(qū)最早出現(xiàn)由北向南遷入的高峰期;隨之,其南的稻區(qū)陸續(xù)出現(xiàn)南遷高峰期,兩廣南部的南遷高峰期來得最晚。南遷的第1次大規(guī)模遷入出現(xiàn)在50—54候(9月上旬—9月底),由江淮稻區(qū)的局部地區(qū)南遷至江淮稻區(qū)南部、長江中上游稻區(qū)(江嶺稻區(qū)北部的局部地區(qū))和西南稻區(qū)的北部;第2次遷入出現(xiàn)在55—56候(10月上旬),發(fā)生在江嶺稻區(qū)南部、西南稻區(qū)中南部;第3次南遷出現(xiàn)在57—61候(10月中旬—11月初),種群在東部稻區(qū)由江嶺稻區(qū)南部遷至華南稻區(qū),而在西部則由西南稻區(qū)大部遷向境外泰緬北部越冬;第四次北遷出現(xiàn)在62候(11月上旬)以后,境內(nèi)華南稻區(qū)的大部分蟲源遷向境外的中南半島越冬。圖1為褐飛虱遷入終見期的平均空間分布,我國褐飛虱遷入終見期從北向南是逐漸推遲的。江淮稻區(qū)和江嶺稻區(qū)北部的回遷終見期最早,一般在第53—56候(即9月底—10月上旬);江嶺稻區(qū)南部、華南稻區(qū)北部和西南稻區(qū)大部在第57—60候(10月中、下旬);華南稻區(qū)南部在61—62候(11月上旬)。2.2副熱帶地區(qū)風(fēng)場特征對我國1979—2008年西南季風(fēng)、東南季風(fēng)、偏北季風(fēng)面積指數(shù)經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化后再求多年平均,則得到它們的年內(nèi)季節(jié)變化曲線(圖2),從圖2中可以看出,3種季風(fēng)面積指數(shù)均有很明顯的季節(jié)變化,有研究表明副熱帶地區(qū)3月末海陸熱力差異已經(jīng)逆轉(zhuǎn),由正轉(zhuǎn)負(fù),風(fēng)向由偏北風(fēng)轉(zhuǎn)為偏南風(fēng)。在第15候(3月11—15日)西南風(fēng)面積指數(shù)開始由負(fù)轉(zhuǎn)正,第16候(3月16—20日)偏北風(fēng)面積指數(shù)由正轉(zhuǎn)為負(fù)。5月第4個候(28候),副高東撤至西太平洋,南海季風(fēng)爆發(fā),從季風(fēng)指數(shù)上看在第29候(5月21—25日)左右東南季風(fēng)面積指數(shù)開始不斷增大,同時西南風(fēng)面積指數(shù)在6月份達(dá)到最大,而東南季風(fēng)在7月份達(dá)最強(qiáng),東南季風(fēng)的撤退比西南夏季風(fēng)緩慢。9月中旬副高南退,隨后西南季風(fēng)和東南季風(fēng)迅速減退,偏北季風(fēng)面積指數(shù)在9—10月份迅速增大,使得夏季的東南季風(fēng)和西南季風(fēng)在入秋后的9月轉(zhuǎn)為偏北季風(fēng)。2.3褐虱的飛行過程與風(fēng)、風(fēng)、虱的關(guān)系2.3.1月之后5月510褐飛虱是典型的風(fēng)載遷飛性害蟲,它的空中遠(yuǎn)距離飛行主要依賴于遷飛層的運(yùn)載氣流。同一測站不同年份褐飛虱遷入的始見期差異很大,如1987年廣西合浦的褐飛虱始見期為3月10日,而在1980年始見期卻為6月20日,這兩年的始見期相差了3個月之多。究其原因最重要的一點(diǎn)是西南季風(fēng)始盛期和最大值均不同,1980年春季西南季風(fēng)指數(shù)在27候達(dá)最大值為7.13,而1987年春季西南季風(fēng)指數(shù)最大值比1980年提前了13候(即65d左右)達(dá)到,最大值出現(xiàn)在14候值為8.10。從季風(fēng)與褐飛虱遷入的時空關(guān)系上看,在第15候左右,副熱帶地區(qū)海陸熱力差異已經(jīng)逆轉(zhuǎn),圖3表明第15候開始對流層低層盛行的冬季偏北風(fēng)已明顯轉(zhuǎn)弱,而西南風(fēng)明顯增強(qiáng)。從圖2季風(fēng)指數(shù)的季節(jié)變化也可以看出,常年第15候后,偏北季風(fēng)指數(shù)由正轉(zhuǎn)負(fù),而西南季風(fēng)指數(shù)由負(fù)轉(zhuǎn)正,表明季風(fēng)環(huán)流由偏北季風(fēng)轉(zhuǎn)為弱西南季風(fēng),隨著季風(fēng)的轉(zhuǎn)換,華南、西南兩稻區(qū)南部首先有境外蟲源初始遷入。5月中旬開始,西南季風(fēng)逐漸增強(qiáng)并控制我國西南地區(qū)大部和華南地區(qū)西部,副高西南側(cè)的東南風(fēng)也開始影響到華南地區(qū)東部,兩者在云貴高原東側(cè)的華南地區(qū)匯合,此時,我國熱帶地區(qū)大部和副熱帶地區(qū)南部(長江以南,20°N—32°N之間)夏季風(fēng)開始盛行,偏北季風(fēng)快速消退,伴隨其后的是華南、西南兩稻區(qū)境外蟲源的初始遷入遍及全域;6月中旬,副高脊線出現(xiàn)第1次北跳,副高整體向東北偏北方向移動,500hPa高度120°E副高脊線位于20—25°N之間,此時,南海夏季風(fēng)爆發(fā),我國北緯28°N以南西南季風(fēng)達(dá)鼎盛期,東南季風(fēng)也進(jìn)一步北上并擴(kuò)展到長江南岸,江嶺稻區(qū)開始出現(xiàn)初始蟲源遷入;7月下旬,副高脊線出現(xiàn)第2次北跳,500hPa高度120°E副高脊線位于25—30°N之間,我國各稻區(qū)西南季風(fēng)轉(zhuǎn)入快速衰退期,東南季風(fēng)進(jìn)入鼎盛期,兩者在110—140ue84aSymbolpB@E之間匯合后以偏南風(fēng)形式出現(xiàn)(圖3),此時江淮稻區(qū)有初始蟲源遷入并逐漸遍布全域(圖1,圖2)。2.3.2稻區(qū)褐飛病種群南遷和風(fēng)場特征一方面,從季風(fēng)指數(shù)的季節(jié)變換來看,第15—16候是西南季風(fēng)與偏北季風(fēng)的變換期,此時夏季風(fēng)(西南季風(fēng))開始盛行、冬季風(fēng)(偏北季風(fēng))開始消退,第22—31候是我國西南季風(fēng)指數(shù)的第1次突增期,至23候出現(xiàn)第1次極大值(圖2),伴隨其后的是褐飛虱種群的第1次大規(guī)模北遷,期間華南稻區(qū)和西南稻區(qū)在第22候、第25候、第29候分別出現(xiàn)境外蟲源遷入的高峰,江嶺稻區(qū)南部在第27候出現(xiàn)遷入高峰;第32—36候西南季風(fēng)指數(shù)在我國2次快增達(dá)最強(qiáng)期,隨之,西南稻區(qū)中部、江嶺稻區(qū)大部在第36候出現(xiàn)遷入高峰;第37—40候出現(xiàn)東南季風(fēng)指數(shù)的第1次突增期,我國華南、西南、江嶺、江淮四稻區(qū)在第38—42候都先后出現(xiàn)了不同程度的遷入峰,但以華南稻區(qū)北部和江嶺稻區(qū)的遷入峰最明顯;第41候是東南季風(fēng)與西南季風(fēng)的變換期,此時東南季風(fēng)盛行并控制南方水稻主產(chǎn)區(qū),而西南季風(fēng)則開始快速衰退;第41—48候東南季風(fēng)指數(shù)2次突增進(jìn)入最強(qiáng)期,此時大量蟲源從長江以南稻區(qū)遷入江淮稻區(qū)乃至北方稻區(qū)(或從西南稻區(qū)中、南部遷入其北部),使這些稻區(qū)在第45—48候出現(xiàn)我國境內(nèi)的第4次大規(guī)模北遷(個別年份會出現(xiàn)由江淮稻區(qū)向北方稻區(qū)的第5次北遷)。第49候西南季風(fēng)快速后撤至華南沿海,偏北季風(fēng)開始快速增強(qiáng),但東南季風(fēng)仍控制我國東部地區(qū)(圖3);第50—54候偏北季風(fēng)快速增強(qiáng),東南、西南季風(fēng)快速減弱,這一時期的第1次大規(guī)模南遷使北方稻區(qū)和江淮北部稻區(qū)的蟲源遷至江淮南部和長江中上游稻區(qū),同時也使西南稻區(qū)北部的蟲源南遷至中部;第55—56候東南季風(fēng)與偏北季風(fēng)勢均力敵、平分秋色,種群從江淮稻區(qū)、長江中上游稻區(qū)大規(guī)模南遷至江嶺南部或從西南中部遷至南部;第57—61候偏北季風(fēng)盛行、東南季風(fēng)后撤至東南沿海,這一時期褐飛虱種群從江嶺南部回遷至華南稻區(qū)或從西南南部撤向泰緬越冬區(qū);第62候偏北季風(fēng)控制我國全境,東南季風(fēng)和西南季風(fēng)均撤離我國大陸,而伴隨其后(第66候)出現(xiàn)的第4次大規(guī)模南遷則使我國華南稻區(qū)的絕大多數(shù)褐飛虱種群遷向中南半島越冬(圖2,圖4)。分析3種季風(fēng)面積指數(shù)與4個稻區(qū)褐飛虱遷入峰期之間的關(guān)系可以發(fā)現(xiàn):由于各個稻區(qū)所處的地理緯度不同,常年所具有的氣候特征不同,華南和西南稻區(qū)地處北半球歐亞大陸東南端的熱帶地區(qū)北部和亞熱帶地區(qū)南部,受西南季風(fēng)影響最大、且其影響時間也最長,褐飛虱作為有季節(jié)性遷飛習(xí)性的小型風(fēng)載遷飛性昆蟲,在春季其生理上從境外蟲源地主動遷出的需求正好能逐步適應(yīng)西南季風(fēng)的活動節(jié)律,而作為迎接先期西南季風(fēng)和后期隨季風(fēng)遷入的褐飛虱種群的前沿區(qū)域,華南和西南稻區(qū)的南部最先迎來一年中的第一個褐飛虱遷入峰,之后,隨著季節(jié)的更替,西南季風(fēng)和東南季風(fēng)逐漸北進(jìn),其北的各個稻區(qū)依次出現(xiàn)第2個、第3個和第4個北遷高峰。夏末秋初,江淮稻區(qū)地處亞熱帶地區(qū)北部,受偏北季風(fēng)影響最早,也是最先迎來南遷高峰的前沿區(qū)域,之后,隨著季節(jié)的更替,偏北季風(fēng)的快速南下,其南的各個稻區(qū)依次出現(xiàn)第2個、第3個南遷高峰。另一方面,從850hPa實(shí)際風(fēng)場分析,第22候開始,我國南部地區(qū)的西南季風(fēng)開始推進(jìn),伴隨著西南季風(fēng)的大面積盛行,華南和西南稻區(qū)出現(xiàn)第一個褐飛虱北遷高峰期(圖4和圖5)。第41候西南季風(fēng)達(dá)鼎盛期,第42候西南季風(fēng)強(qiáng)度轉(zhuǎn)弱、東南季風(fēng)轉(zhuǎn)強(qiáng),兩者匯合轉(zhuǎn)向?yàn)槠巷L(fēng),我國淮河以南大部受其影響(圖4,圖5),江嶺稻區(qū)大部、華南和西南稻區(qū)的北部出現(xiàn)一年中的北遷主峰,蟲源主要來自華南南部和西南南部稻區(qū)。第47—48候我國東部稻區(qū)東南季風(fēng)獨(dú)掌局面,西部稻區(qū)西南季風(fēng)與偏北季風(fēng)進(jìn)入轉(zhuǎn)換期,此時的西南季風(fēng)快速衰弱南撤,而偏北季風(fēng)快速增強(qiáng)南下,這導(dǎo)致了我國東部受東南風(fēng)影響的最大的江嶺稻區(qū)和江淮稻區(qū)出現(xiàn)了北遷主峰,而華南稻區(qū)出現(xiàn)了北遷次峰,西南北部地區(qū)因冬夏季風(fēng)的持久拉鋸戰(zhàn)也出現(xiàn)了北遷主峰(圖4和圖5)。第50候開始,盛行風(fēng)向出現(xiàn)明顯的逆時針偏轉(zhuǎn)(圖5),長江以南由東南風(fēng)轉(zhuǎn)為偏東風(fēng),長江以北出現(xiàn)東北偏東風(fēng),來自北方稻區(qū)、江淮稻區(qū)北部和西南稻區(qū)北部的褐飛虱蟲源開始向南回遷,此時江淮稻區(qū)出現(xiàn)南遷主峰而江嶺稻區(qū)北部出現(xiàn)南遷次峰;第51候盛行風(fēng)向繼續(xù)逆轉(zhuǎn)、東北風(fēng)明顯增強(qiáng)(圖5),西南稻區(qū)中部出現(xiàn)來自其北部的南遷主峰;第53候以東北風(fēng)為主導(dǎo)風(fēng)向的偏北季風(fēng)控制我國南方水稻主產(chǎn)區(qū)(圖5),受熱力脅迫(降溫)、動力輸送雙重作用的影響,占全國水稻總種植面積60%以上的江嶺稻區(qū)和華南稻區(qū)大部迎來南遷主峰。西南稻區(qū)地形起伏明顯,氣流運(yùn)行阻力重重,南部的云貴高原平均海拔在2000m左右,南北面均是凸凹不平的坡面,運(yùn)載蟲源的氣流只能從峽谷穿梭,受坡面阻擋、地形抬升、氣流繞行和季節(jié)變換的共同影響,無論是南北遷的季節(jié)、降蟲區(qū)域、遷入蟲量都受到了一定程度的限制。有一例外的是:從褐飛虱北遷、南遷高峰期的空間分布圖上看(圖1),貴州思南地區(qū)北遷始見期來得晚,南遷終見期來得早,這主要是與該地區(qū)所處向東開口的喇叭口地形及其受盛行風(fēng)向影響的程度有關(guān),因?yàn)?月中旬(39—40候)之前該地區(qū)以南盛行西南季風(fēng),受喇叭口區(qū)南側(cè)地形屏障影響,褐飛虱蟲源很難進(jìn)入該地區(qū);之后東南季風(fēng)由弱變強(qiáng),喇叭口區(qū)受其正面影響,成為氣流匯合區(qū),有大量蟲源涌入,其西側(cè)地形高度較高(平均高度在1800m以上),褐飛虱種群被動力迫降,故與之前相比,燈誘蟲量呈幾何級數(shù)上升,同時蟲量也明顯高于其它地區(qū)。南遷時,由于前期偏北季風(fēng)在該地區(qū)以北以東北風(fēng)向?yàn)橹?蟲源得以順利涌入,而在后期風(fēng)向逆轉(zhuǎn)后以西北偏北風(fēng)向?yàn)橹?受喇叭口區(qū)北側(cè)地形屏障影響,褐飛虱蟲源也很難再進(jìn)入該地區(qū),故南遷高峰期出現(xiàn)得早。2.3.3從南北氣流的變化對褐飛病種群的影響在季風(fēng)進(jìn)退和轉(zhuǎn)換上,我國副熱帶夏季風(fēng)的北上是一個緩慢的過程,但其南撤及冬季風(fēng)的南下是一個急速的過程,進(jìn)入9月份以后,夏季風(fēng)迅速減弱南退,在第51候我國江淮稻區(qū)大部和江嶺稻區(qū)北部以東北風(fēng)為主導(dǎo)風(fēng)向的偏北季風(fēng)攜帶冷空氣越過秦嶺、淮河到達(dá)長江沿岸(圖5),西南季風(fēng)快速南撤、東南季風(fēng)勢力也明顯減弱(圖2),此時褐飛虱種群隨著偏北氣流紛紛南遷。第54—56候,我國單季晚稻由北向南先后轉(zhuǎn)入黃熟期,褐飛虱種群取食條件惡化,江淮地區(qū)(北緯32°N—35°N)偏北風(fēng)迅速增強(qiáng),(圖2,圖3),加上氣溫的快速下降,受生境和氣候的雙重脅迫,這些地區(qū)殘留在田間的褐飛虱種群最終遷出并趨向更南、氣候條件更適宜、取食條件更好的南方稻區(qū)。第57—60候夏季風(fēng)(包括東南季風(fēng)、西南季風(fēng))快速后撤至華南沿海(如圖2所示的東南季風(fēng)指數(shù)和西南季風(fēng)指數(shù)均轉(zhuǎn)為負(fù)值),冬季風(fēng)(偏北季風(fēng))開始盛行,江嶺稻區(qū)南部、華南稻區(qū)北部和西南稻區(qū)大部東北風(fēng)逐漸控制全局(圖3),同時這3個稻區(qū)晚稻也陸續(xù)進(jìn)入黃熟期,受季風(fēng)和生境惡化的雙重影響,褐飛虱種群回遷至華南稻區(qū)南部和云南南部的部分稻區(qū),至此,褐飛虱種群已全部遷出非越冬區(qū)。第61—62候,夏季風(fēng)撤離我國大陸,冬季風(fēng)獨(dú)控全局,在華南南部、云南南部(22°N—25°N)東北風(fēng)進(jìn)入鼎盛期,越冬條件逐漸惡化,絕大部分蟲口遷向緯度更低的境外越冬區(qū),而少數(shù)蟲口留下越冬,在來年第14候(3月上旬)前極少有境內(nèi)遷飛。2.2褐飛銻異常發(fā)生年份內(nèi)的種群嵌入和人上述分析是基于統(tǒng)計平均的,為了全面理解事物的普遍性和特殊性,針對這30a中褐飛虱遷入始、終見期異常早和異常晚的個例作進(jìn)一步的探討,以揭示季風(fēng)對褐飛虱異常發(fā)生年份中種群遷入、遷出的影響。2.2.1偏北評論員和西南東南角帶的全球風(fēng)場初春是褐飛虱遷入我國的季節(jié),常年在3月中旬左右,褐飛虱開始零星遷入我國華南稻區(qū)的兩廣南部。但褐飛虱始見期年際差異較大,分析1979—2008年間我國各植保站褐飛虱蟲情資料可以發(fā)現(xiàn):這30a中,我國1980年褐飛虱遷入始見期最早,在3月3日(第13候),發(fā)生在廣東曲江。1996年最晚,在5月16日,發(fā)生在廣西龍州。造成褐飛虱始見期差異的氣象因素主要是大氣環(huán)流輸送條件,其中季風(fēng)就是主要的環(huán)流動力背景。為了了解季風(fēng)是否直接影響褐飛虱的活動,常年19候左右正值偏北風(fēng)向西南風(fēng)轉(zhuǎn)向時期,西南風(fēng)在我國各個稻區(qū)開始盛行(圖3),所以分別分析19候偏北風(fēng)強(qiáng)度指數(shù)和西南風(fēng)強(qiáng)度指數(shù)與褐飛虱始見期的年際變化(圖6),發(fā)現(xiàn)在極早年份1980年偏北季風(fēng)強(qiáng)度指數(shù)極小,而西南季風(fēng)指數(shù)基本上處于最大值范圍,極晚年份1996年偏北季風(fēng)指數(shù)呈現(xiàn)極大值,而西南季風(fēng)指數(shù)在最小值范圍內(nèi)。說明在極端年份是偏北季風(fēng)和西南季風(fēng)指數(shù)與褐飛虱始見期的對應(yīng)關(guān)系較好。西南季風(fēng)的北上是春季褐飛虱種群從境外蟲源地遷入我國華南、西南南部稻區(qū)的直接動力,是決定遷入始見期早晚的關(guān)鍵因素。常年第14候我國南部邊境出現(xiàn)偏北季風(fēng)與西南季風(fēng)勢均力敵的局面,意味著褐飛虱境外蟲源理論上可達(dá)我國南部邊境;第16候偏北季風(fēng)明顯減弱北撤(其面積指數(shù)由正轉(zhuǎn)負(fù)),西南季風(fēng)可達(dá)我國華南、西南南部,此時褐飛虱種群理論上可遷入這兩地區(qū);第22候西南季風(fēng)進(jìn)入盛期,理論上種群初始遷入也應(yīng)進(jìn)入高峰期,華南、西南南部植保站全部有境外蟲源遷入。這是因?yàn)楹诛w虱種群的遷出對天氣、氣候要有一個適應(yīng)過程,這個適應(yīng)過程的長短要視境外蟲源地水稻生育期(即距黃熟期和收獲期的天數(shù))、種群在田間的密度和發(fā)育狀況(距有翅型、長翅型出現(xiàn)的天數(shù))等而定。從圖7中可以看出:1980年,從第11候初開始(2月21日),我國青藏高原以東、長江以南就開始大范圍盛行西南風(fēng),且強(qiáng)度明顯大于往年,西南季風(fēng)的北上比往年提早了15—20d。在西南風(fēng)持續(xù)盛行了11d后,有褐飛虱從境外蟲源地隨風(fēng)遷出并遷入我國華南南部地區(qū)(圖7)。1996年,第26候時,在云南東南部的局部地區(qū)出現(xiàn)了東南風(fēng),盡管有蟲源能從中南半島東坡北端的越南蟲源地遷出,但由于地形屏障和海拔高度的影響,種群仍很難遷入(圖8);到了第28候,西南季風(fēng)才進(jìn)入我國華南、西南南部,且勢力極弱,此時(5月16日)才有少量蟲源隨西南氣流進(jìn)入我國。西南季風(fēng)比往年推遲了60d左右(圖8)。由此可見,西南季風(fēng)北上的早遲決定了褐飛虱在我國遷入始見期的早晚。比較始見期和實(shí)際風(fēng)場圖的變化發(fā)現(xiàn):提前始見期1—3候的風(fēng)場就開始有變化,變化幅度大小有別,說明始見期滯后于季風(fēng)的變化,且滯后期一般為1—3候(即5—15d)。極早、極晚遷入始見期的年份有這樣的特征,一般年份也基本上遵循這樣的規(guī)律。2.2.2偏北評論員影響南遷實(shí)踐常年9月初,我國水稻主產(chǎn)區(qū)進(jìn)入秋季,副高逐漸減弱并南撤東退,東南季風(fēng)控制的區(qū)域逐漸被偏北季風(fēng)(以東北風(fēng)為主導(dǎo)風(fēng)向)所代替,同時江淮稻區(qū)和江嶺稻區(qū)北部的單季稻相繼成熟,褐飛虱取食條件惡化,種群隨著偏北氣流紛紛開始南遷,南遷的終見期則從北向南由早及遲地出現(xiàn),這種變化基本上是由偏北季風(fēng)盛行的時間、范圍和強(qiáng)度所控制的。這30a中,我國褐飛虱最早遷入終見期出現(xiàn)在1992年10月1日,發(fā)生在廣東汕頭;最晚終見期出現(xiàn)在1986年11月28日,也發(fā)生在廣東汕頭。同樣分析發(fā)現(xiàn)褐飛虱終見期與60候的東南風(fēng)面積指數(shù)和偏北風(fēng)面積指數(shù)在極端年份有較好的對應(yīng)關(guān)系(圖9),在終見期極早年份1992年中偏北季風(fēng)面積指數(shù)處于最大值,而東南季風(fēng)面積指數(shù)呈現(xiàn)最小值。在極晚年份1986年,偏北季風(fēng)面積指數(shù)處于最小值范圍,東南季風(fēng)面積指數(shù)在在最大值范圍內(nèi)。偏北季風(fēng)的南下是褐飛虱種群南遷的直接和根本動力,是決定遷入終見期早晚的關(guān)鍵因素。常年第48—49候偏北季風(fēng)可達(dá)我國江淮地區(qū),意味著北部褐飛虱蟲源理論上可南遷至這一地區(qū);第51候偏北季風(fēng)明顯加強(qiáng)南下(其面積指數(shù)由負(fù)轉(zhuǎn)正),影響范圍可達(dá)我國江嶺稻區(qū)、西南中部稻區(qū),此時褐飛虱種群理論上可南遷至這兩個地區(qū);第57候偏北季風(fēng)與東南季風(fēng)勢均力敵,偏北風(fēng)影響到我國華南和西南的北部地區(qū),理論上種群可南遷華南、西南北部稻區(qū);第60候以后,偏北季風(fēng)進(jìn)入快速增強(qiáng)期,而夏季風(fēng)撤出我國大陸,理論上,絕大多數(shù)褐飛虱種群可遷出我國大陸。1992年,從第53候初開始(9月21日)(圖10),我國兩湖盆地以東、云貴高原東側(cè)的東部地區(qū)就開始大范圍盛行東北季風(fēng)。在其持續(xù)盛行12d后,除極少部分在本地(華南南部、西南南部)越冬的蟲源外,絕大部分褐飛虱種群從我國境內(nèi)遷向低緯境外(圖10)。1986年夏秋連續(xù)高溫,冬季風(fēng)來得特別晚,第64候時我國東部沿海省份的稻區(qū)有微弱的偏北風(fēng)出現(xiàn),除華南沿海外的東南稻區(qū)已陸續(xù)出現(xiàn)南遷終見期(圖11),第66候,我國水稻主產(chǎn)區(qū)已完全為強(qiáng)勁的東北季風(fēng)所控制(圖11),緊隨其后的是我國褐飛虱終見期的出現(xiàn)。這一年偏北季風(fēng)的盛行和南下比往年推遲了45d左右?？梢?偏北季風(fēng)南下的早遲決定了我國褐飛虱遷入終見期的早晚。比較南遷終見期和實(shí)際風(fēng)場圖的變化發(fā)現(xiàn):終見期也滯后于季風(fēng)的變化,且滯后期一般為1—3候(即5—15d),其他年份也基本上存在這種情況。計算南、北遷歷期和冬、夏季風(fēng)對褐飛虱遷入影響的歷時可以發(fā)現(xiàn):北遷平均歷時130d左右,變化于108—182d之間;南遷平均歷時77d左右,變化于37—95d之間。影響北遷的夏季風(fēng)平均歷時為169d左右,變化于118—192d之間;影響南遷的冬季風(fēng)平均歷時78d左右,變化于37—95d之間。我國夏季風(fēng)北上速度慢,歷時長,影響北遷的時間長,導(dǎo)致我國北遷歷期長;而冬季風(fēng)南下快,歷時短,影響南遷的時間短,導(dǎo)致我國南遷歷期短。從南北遷蟲量變化看,北遷總蟲量略多于南遷。北遷歷時長,峰次多,但單位峰次蟲量少;南遷歷時短,峰次少,但單位峰次蟲量多。綜上所述,冬夏季風(fēng)的轉(zhuǎn)換早遲、進(jìn)退快慢、強(qiáng)弱變化和覆蓋范圍對褐飛虱遷入的始見期、北遷高峰期、南遷高峰期和終見期有著至關(guān)重要的影響。3偏北東南角的財政危機(jī),導(dǎo)致褐飛病向中國傾斜,財政風(fēng)場的變化,是影響我國農(nóng)業(yè)海外風(fēng)局的重要因素本文根據(jù)近30年中國褐飛虱燈誘資料,統(tǒng)計出歷年褐飛虱遷入始見期、南北遷高峰期和遷出終見期,利用NCEP/NCAR氣象再分析數(shù)據(jù)計算了逐候季風(fēng)指數(shù),分析了季風(fēng)進(jìn)退和轉(zhuǎn)換對我國不同稻區(qū)褐飛虱遷入的影響。得到以下結(jié)論:(1)常年3月中、下旬是我國偏北季風(fēng)轉(zhuǎn)換為西南季風(fēng)的時期,西南季風(fēng)開始后的4月上旬是褐飛虱第1次大規(guī)模北遷的時期,第1次大規(guī)模北遷的主降區(qū)為華南稻區(qū)和西南稻區(qū),隨后遷向其北的其他稻區(qū)。(2)6月中旬—8月中旬是偏南季風(fēng)指數(shù)達(dá)最大值的時期,也是各稻區(qū)褐飛虱北遷峰次最多、遷入量最集中的時期。(3)8月下旬至9月中旬為偏南季風(fēng)向偏北季風(fēng)的轉(zhuǎn)換時期,也是褐飛虱北遷的終見期、南遷的始見期,第1次大規(guī)模南遷發(fā)生在這一時期內(nèi),主降區(qū)為江淮稻區(qū)和江嶺稻區(qū)。(4)9月下旬至10月中旬是偏北季風(fēng)