我国昆虫雷达发展现状与应用展望

昆虫雷达是开展迁飞性害虫监测与研究的一种重要手段。我国自1984年建立首台昆虫雷达以来,经过几代研究者的不懈努力,雷达昆虫学取得了重要进展。为促进我国昆虫雷达事业的发展,笔者介绍了我国各种昆虫雷达的建设与运转概况,分析了昆虫雷达发展面临的一些难题,围绕研制、生产与推广应用提出了相关的建议。     

雷达在昆虫学研究中的应用

昆虫雷达因能无干扰地远距离探测到自然状态下昆虫自由飞行行为,已被广泛用于昆虫高空远距离迁飞和近地飞行行为研究,成为昆虫学研究中一个卓越的研究工具。同时天气雷达也越来越多地用于鸟和昆虫的监测,探地雷达也在探测堤坝蚁穴中起到了重要作用。本文分析了各种不同类型雷达的性能和近年来在昆虫学研究中的应用,以昆虫学家的视角审视了雷达能为昆虫学研究做什么以及其中的挑战。     

毫米波扫描昆虫雷达空中昆虫监测的初步应用

2007年6～10月,利用毫米波扫描昆虫雷达在广西兴安县植保站进行了空中昆虫的初步监测,结合地面灯和高空灯诱集,分析了地面和高空昆虫种群动态变化。结果表明:空中昆虫种群数量、种类季节性变化明显,6～9月夜间昆虫虫口密度相对较高,进入10月份夜间昆虫相对减少,雷达回波点密度和灯下诱集虫量有很高的一致性。夏季,19:00～22:00与05:30～07:00雷达回波密度各有一明显高峰期;秋季,只在20:00～21:00有一明显回波密度高峰期。昆虫飞行高度主要集中在2 000 m以下,大部分集中在500～1 000 m。姊妹灯诱捕表明,稻飞虱和稻纵卷叶螟为优势迁飞种类。昆虫飞行受气象条件影响较大。     

毫米波扫描昆虫雷达数据处理分析系统

利用C#和MySQL自行研发了毫米波扫描昆虫雷达数据处理分析系统,设计了较为通用的雷达数据库,实现了雷达数据的统一管理、转换、查询、统计与分析,为昆虫迁飞的总体空间研究提供了平台。使用该系统可计算得到一系列昆虫迁飞参数,如昆虫数量、空中密度、飞行速度及定向等,为毫米波昆虫雷达提供了通用的数据分析功能,对提高其数据管理与分析效率具有重要的推动作用。这为昆虫雷达监测网的建立奠定了基础,将为迁飞性害虫的监测预警与有效治理提供重要的技术支撑。     

我国农作物病虫害智能监测预警技术新进展

近年来, 随着计算机、互联网、物联网、人工智能、传感器、遥感等技术的快速发展, 智能虫情测报灯、智能性诱捕器、昆虫雷达、无人机遥感、卫星遥感、智能识别App等现代智能农作物病虫监测装备及重大病虫害实时智能监测预警系统建设方面取得了比较明显的进步。本文综述了我国近5年在利用光谱遥感、昆虫雷达、图像识别等技术进行农作物病虫害监测预警研究和应用方面取得的重要进展, 分析了各类技术存在的不足与难点, 提出了未来发展的方向, 以期为充分利用空天地多源数据实现农作物病虫害精准预报提供指导。     

垂直监测昆虫雷达空中昆虫监测的初步应用

2004年7～9月,利用垂直监测昆虫雷达(vertical-looking radar,VLR或insect monitoring radar,IMR)在成都西郊文家场进行了空中昆虫初步监测。结果表明:7、8月份夜间昆虫虫口密度相对较大,在20:00～22:00有一较明显的高峰期。进入9月份夜间昆虫相对减少且没有明显的高峰期,白天午后虫口密度相对较高。观测到昆虫飞行高度主要集中在1 200 m以下,大部分集中在300～600 m。在观测时间内每天06:30左右有约15 min回波突然增多的现象,而且昆虫数量受天气条件影响较大。     

视频轨迹分析技术在昆虫行为学研究中的应用

行为是昆虫生物学功能的体现,评估昆虫行为学效果是昆虫学研究的重要组成部分.传统的昆虫行为学研究主要以直接观察和手工记录为主,存在定性武断和耗时费力等诸多问题.现代视频记录技术的应用,极大地推动了昆虫行为学的发展.本文综述了昆虫视频轨迹分析技术的发展过程,及其在昆虫飞行行为、雌雄关系、运动模式和捕食行为等方面的应用.     

扫描昆虫雷达实时数据采集、分析系统

利用自行设计、制作的扫描昆虫雷达数据采集分析系统,对扫描雷达回波的VGA图像信号进行单帧采集和多幅序列采集,经过图像处理、参数自动识别和回波的自动分析、计算后可得到昆虫活动的方位、高度、距离、密度、飞行的方向和速度等一系列迁飞活动数据。对迁飞昆虫活动实时监测,实现该类害虫的准确预测和有效治理具有非常重要的作用。     

雷达监测农作物迁飞性害虫研究与应用前景

文章简述了应用雷达监测迁飞性昆虫的应用原理,美国、英国和澳大利亚等国研究概况,以及我国引进和开发这一先进技术在农作物迁飞性昆虫监测上的进展情况,阐明了应用雷达监测黏虫、褐飞虱、草地螟、棉铃虫、甜菜夜蛾等农作物重大迁飞害虫时间和空间动态变化等方面的应用前景。     

农业害虫自动识别与监测技术

随着计算机和互联网技术的发展,信息技术已被广泛地应用于植物保护领域,推动农业害虫的监测走向信息化、智能化和精准化。我们综述了农业害虫自动识别与监测技术的最新研究进展,分析了各种技术的特点与优势。这些技术均需要特定的设备获取农业害虫及其生境的信息,提取昆虫信息特征,并利用这些特征进行昆虫种类的识别与计数,达到害虫监测的目的。图像识别技术适合于自动识别与监测栖息于作物表面的害虫,昆虫雷达(厘达或激光雷达)技术特别适合于自动识别与监测高空中飞行的害虫,而声音识别技术在自动识别与监测隐蔽害虫方面具有优势。最近发展起来的基于深度学习的害虫识别方法避免了传统的手工设计特征方法,提高了害虫识别的鲁棒性,展示了一旦建立完整的昆虫信息库就可以实现害虫自动识别与监测的可能;这给昆虫学家提出了一个艰巨的任务,即鉴定和正确标识机器学习所需的大量的昆虫信息。     

中哈边境塔城区域迁飞性昆虫雷达观测研究初探

2017年和2018年6月至8月运用KC-08XVSD型昆虫雷达,结合探照灯诱虫器和地面诱虫灯诱捕数据及地面气象数据,分析了中哈边境塔城区域空中昆虫飞行特征及主要类群。结果表明:高空灯共诱捕到昆虫151种,分属12目50科,主要以鳞翅目和鞘翅目为主,地面灯共诱捕到昆虫137种,分属12目54科,主要以鞘翅目、半翅目、双翅目和直翅目为主,其中高空灯下宽胫夜蛾、旋歧夜蛾和甘薯天蛾的种群数量具有突增突减现象。雷达监测结果显示:灯下诱集到大量昆虫时,雷达回波时间主要集中在22:00-02:00,回波高度主要集中在200~600 m,有明显的成层现象和哑铃形回波分布。偏西风天气、风速在1.4~2.9 m/s时高空灯和地面灯诱虫数量较多。研究结果为利用昆虫雷达长期监测中哈边境昆虫迁飞提供基础数据,为深入探讨中哈边境区域害虫迁飞规律和监测预警提供科学依据。     

2015年吉林省公主岭三代黏虫的虫源分析

为了揭示2015年吉林省公主岭三代黏虫的虫源, 为其预测预报及综合防控提供科学依据, 本文基于扫描昆虫雷达观测、常规监测、轨迹模拟及天气背景学分析等研究方法, 对吉林省公主岭三代黏虫的虫源来源进行了分析。结果表明:(1)因虫源基数及增殖倍数较高, 二代黏虫蛾种群数量较高; (2)二代黏虫蛾迁飞以不利其回迁的西南风、南风为主; (3)观测初期未见黏虫聚集成层迁飞的现象, 直至后期才见黏虫向西南方向迁飞; (4)气流和降雨是二代黏虫蛾未能有效回迁的主要原因, 三代黏虫发生的虫源, 是北迁的种群和本地种群共同繁殖的结果。     

AFLP分子标记技术在昆虫学研究中的应用及展望

扩增片段长度多态性技术（AFLP）已经成为一个普遍应用的分子标记技术,具有集成高效性、高信息量、无需知道序列信息等诸多优点,近年来又在酶切、扩增体系、检测和分析方法等方面不断得到改进,已广泛应用于生物学的各个领域。近十年来,AFLP分子标记技术在昆虫学研究中得到广泛应用,极大地促进了人们对昆虫多样性遗传基础的了解。目前研究人员已经利用该技术绘制了有益昆虫以及农艺学上重要害虫的基因连锁图谱,并对控制相关性状的基因进行了标记以及QTL定位等。本文简要介绍了AFLP分子标记技术在有益昆虫、重要农业害虫、检疫害虫等研究中的应用,并对该技术应用前景进行了简单的展望。     

虫口统计学的概念与应用

昆虫种群数量变化既体现了昆虫种群演化过程中的变异和趋势,又体现了昆虫种群对生态环境的响应,而虫口统计学是研究昆虫种群数量变化的理论基础,是探索昆虫种群变化机制的重要工具和途径。本文概括虫口统计学的概念与内涵、研究方法、应用领域,并对其前景进行了展望,以期为虫口统计学在昆虫学研究中的应用提供理论基础。