1. 研究目的与意义、国内外研究现状（文献综述）
| 一、本课题的意义 稻飞虱是水稻产区上的一种重要迁飞性害虫，近年来发生严重，对我国水稻生产造成了极大经济损失[1]。在华南西部、西南东部大发生，长江以南其他稻区偏重发生。在中国，稻飞虱每年的发生面积约0.25亿 hm2，致使水稻减产25 亿 kg,其中以褐飞虱（Nilaparvata lugens Stl）为害最为严重[2]。我国水稻主产区位于秦岭、淮河以南，每年褐飞虱的主要虫源来自中南半岛，其种群发生受气候影响明显。褐飞虱具有喜温、喜湿的特点，国内仅两广南部和云南南部以及海南等冬季较温暖的地区有少量成虫、若虫或卵可以越冬，国外主要在中南半岛越冬。凉夏暖秋、夏秋多雨的气候特点最适宜褐飞虱的生长发育、繁殖和种群大发生[3]。温度对褐飞虱生长发育、繁殖等生物学特性存在显著影响， 20-30℃为褐飞虱生长发育和繁殖的适宜温度，最适温度为26-28℃ ，空中迁飞的适宜温度为15-22℃，39℃及以上高温对褐飞虱存活与生殖具有一定的威胁。褐飞虱生长发育、繁殖和远距离迁飞的最适相对湿度为80%以上[4]。持续性的降水和阴雨天气会导致褐飞虱大发生[5]，降水发生程度直接影响褐飞虱的迁飞、降落、田间种群的发生和危害程度，它通过对发育速率、若虫存活率、成虫生殖力和空中迁飞层的影响而显著地改变褐飞虱种群的增长能力[6-7]。
二、国内外研究概况 1.褐飞虱全发育期的研究 褐飞虱成虫有长短两种翅型，长翅型起迁飞扩散作用，短翅型则定居繁殖。李汝铎[8]等研究在适宜条件下，褐飞虱成虫期的平均寿命为21天，若虫有5个龄期，平均生长历期为13-15天。褐飞虱平均1个世代历期是25天，成虫寿命随着温度的升高而缩短。褐飞虱发育适期温度为25-29C , 在此温度范围内，产卵前期为3-5天，产卵高峰前期为 6-9 天，卵期为7-10天，雌虫寿命为13-25天[9]。褐飞虱在我国1年发生1-12代，大体上自南向北地理纬度每增加2度，1年发生代数减少1代。在长江中下游地区1年发生4代左右，迁入虫源常年始见于6月下旬，早发年在6月中旬，迟发年在7月上旬。迁入后在田间定居繁衍，虫口数量逐代累积，至水稻孕穗后期虫量急骤增加，扬花灌浆后达到高峰[10]。由此可见，褐飞虱生长发育、繁殖等生物学特性受到地理位置、环境气候条件的影响较为明显。
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2.气候条件与褐飞虱生长发育、繁殖的关系研究
2.1温度条件对褐飞虱的影响
温度是褐飞虱种群生命系统中的一个重要因子，它通过对褐飞虱的发育、存活和产卵等影响其种群数量的变动，尤其是高、低温对褐飞虱有明显的调控和抑制作用。温度对褐飞虱发生程度的影响,高温主要是影响褐飞虱的正常发育,从而降低了存活率及繁殖力。低温主要是通过延长发育期,随着气温的不断下降的趋势,愈加明显地降低其繁殖力和存活率，影响其种群的生长[8]。祝树德等[11]建立了褐飞虱种群增长趋势指数与温度的关系模型，发现最适温度为24.2℃，成虫比若虫对高温更为敏感，短翅型成虫对高温最敏感，长翅型雌成虫对高温最有耐性。16℃低温下，长翅型成虫比短翅型成虫的存活率高，低温对若虫的影响大于成虫。李干金等[12]研究通过设置6个靶标温度33、35、37、39、39.5 和 40℃，采集初羽化24h的褐飞虱雌雄成虫在靶标温度下分别处理2h，与未经过高温处理的褐飞虱成虫进行对照。结果表明在 39—40℃高温暴露下，褐飞虱成虫存活及产卵量和后代总存活能力显著下降，39℃及以上高温对褐飞虱存活与生殖具有一定的威胁。
石保坤等[7]设置系列恒温 19、22、25、28、31、34℃，测定以上温度下对褐飞虱发育、存活和产卵等影响，并建立了温度对褐飞虱生物学参数影响的一系列关系模型。发现温度对卵历期、若虫历期和产卵前期等具有显著的回归模型，而与若虫存活率、产卵量和产卵期等之间的回归模型不显著。表明卵历期、若虫历期和产卵前期的影响直接且影响程度大，而若虫存活率、产卵量和产卵期等涉及更为复杂的生理过程，温度对这些参数的影响不那么直接且影响程度小。施辰子等[13]测定了13-25℃低温对褐飞虱生长发育的影响，发现13℃成虫不能产卵，22℃和25℃产卵量明显高于16℃和19℃，若虫的发育历期与温度呈线性相关。褐飞虱的世代发育起点温度为8.28℃，有效积温为627.77d℃。Keizi Kiritani[14]研究表明对于产卵前期具有高发育起点温度的物种显示出生殖活动的最大增加，而具有较低发育起点温度的越冬昆虫倾向于在温度升高时更早出现。
吕亮等[15]采用持续升温和恒温相结合的方法，研究比较了褐飞虱不同虫态的耐热性。结果表明褐飞虱长翅型成虫的耐热性明显较差，短翅型雌成虫对温度变化的适应能力较强，成虫的耐热性高于若虫。以上的研究都明确了温度对褐飞虱生长发育、繁殖有显著影响及特定趋势。但温度设置涵盖范围不完全，要么只有高温或低温，要么梯度过少。
2.2降水与空气湿度对褐飞虱的影响
陈惠[16]等利用福建省14个县 1975-2006年稻飞虱资料和相应气象资料, 分析了福建省稻飞虱发生与气象条件的关系。结果表明与旬降水量无明显的相关关系, 而与旬降水日数具有正相关关系。并因此选择6月中下旬和 9月中下旬的降雨日数作为稻飞虱气象条件适宜程度等级预报的湿度因子。包云轩等[3]研究了褐飞虱的迁入峰次与降水日数
有关，降水日数越多，迁入峰次就越多，继而导致发生程度重，降水对褐飞虱的迁入降落有明显的动力迫降作用。并将6-10月降水量、降水日数和降水强度作为预报因子，建立了褐飞虱发生等级的回归方程，经F检验后表明降水对迁飞有明显影响。吕仲贤等[17]研究认为褐飞虱卵浸水后的初孵若虫的存活率随卵浸水时间的延长而明显下降。在21-26℃下，产卵后立即浸水对浙江及广西2个褐飞虱种群的卵孵化无明显影响，而在产卵4d后浸水对浙江种群的卵孵化有显著的抑制作用。由此可推测褐飞虱产卵时降水对褐飞虱种群卵孵化无明显影响，但褐飞虱种群来源过少，可在全国多地稻区以此推及进行类似实验。李袭杰]等[18对近 10 年我国东部水稻主产区9 个省的虫量数据进行统计分析；使用专业气象资料分析及可视化软件 GrADS 对迁飞场中与稻飞虱迁飞过程同步的天气活动进行展示。研究得出我国南方汛期雨量偏多，会对稻飞虱的北迁形成阻滞;而暴雨和洪涝会使田间稻飞虱卵和若虫数量难以增长。
杜筱玲[19]等基于统计学、物候学方法, 得出气温在25-29℃且相对湿度在75%以上的温湿条件是适宜稻飞虱发生发展并出现高峰期的气象条件，并构建了评定稻飞虱发生程度的指标-湿温比R。还考虑了此次为一定虫源条件下气候因素对褐飞虱的影响，故所建模型仅适用于稻飞虱降落后至繁殖为害阶段。并未对稻飞虱的迁入迁出气象影响过程及迁入虫源作相关影响研究分析。
3．江苏气象条件与生长发育、繁殖的研究
江苏位于长江、淮河下游,属于中纬度东亚季风气候,大气环流在不同纬度、海陆之间进行水汽和能量的交换与输送,从而影响着天气、气候状况。在特定的地理位置、地貌特征及太阳辐射、大气环流的综合影响下，江苏的基本气候特点为：气候温和、季风显著、夏秋多雨。包云轩等[4]通过对近30年来太平洋海温场、南方涛动、迁入区降水和温度异常与江苏省褐飞虱发生程度之间关系的分析，ENSO事件对江苏省天气、气候的影响有一定的滞后效应，从而影响到褐飞虱种群。江苏省6月是梅雨季,7-8月易出现暴雨,降水强度和范围不均匀性强，而从年际变化来看,随着气候变暖,2000年以来江苏温度适宜度总体呈上升趋势，降水适宜度存在年际波动,但没有明显的变化趋势[20]。江苏省地理位置、环境所致的气候条件决定了该省6-8月的强降水天气，夏季高温且易出现异常高温现象，带来空气温湿度的变化，也对迁入害虫褐飞虱种群的生物学特性带来影响。日本学者Keizi Kiritani[21]发现由于全球变暖可能引发对水稻和水果侵袭虫群造成的损害增加，同时爆发6种物种的极地地理传播。稻绿蝽和茶翅蝽成虫的冬季死亡率预计会随着每次升高1℃而降低15％。由此可见，研究江苏省的空气温湿度等气候条件变化，将能对未来迁入该地的褐飞虱种群生长发育、繁殖进行预测和有效防控。
三、应用前景
气候条件是决定褐飞虱发生和种群发展的关键因子。Ali M P等[22]人认为全球变暖等可能成为潜在驱动因素，并通过线性模型统计分析月内温度和年降水量这些天气变量对褐飞虱发生的影响。统计模型显示，温度升高的预期效果是模糊的，并与降雨量相互作用。该分析表明，全球变暖可能是亚洲一些水稻种植区最近爆发褐飞虱种群增加的原因，如果气候变化持续，这种暴发的严重程度可能会增加。根据前人的研究表明，褐飞虱的适宜温度为25-28℃，高、低温对褐飞虱有明显的调控和抑制作用。低于13℃成虫不能产卵，而39℃及以上高温对褐飞虱存活与生殖具有一定的威胁。褐飞虱的适宜空气湿度为75%以上，产卵时降水对褐飞虱种群卵孵化无明显影响，但暴雨和洪涝会使田间稻飞虱卵和若虫数量难以增长。江苏属东亚季风气候区，处在亚热带和暖温带气候过渡地带，形成了夏秋多雨、季风显著的气候特征。独特的地理位置与气候条件使其粮食生产以水稻、小麦为主，而水稻的生长季正与迁入长江中下游的褐飞虱盛行期相撞。则分析江苏气象条件对褐飞虱生育、繁衍及为害的影响显得尤为重要，以此预估未来的气象条件变化对褐飞虱发生的可能趋势，进而对长江中下游稻区的水稻生产和害虫防治提供参考。
| 参考文献： [1]刘万才,刘振东,黄冲,陆明红,刘杰,杨清坡.近10年农作物主要病虫害发生危害情况的统计和分析[J].植物保护,2016,42(05):1-9 46. [2]单绪南,朱恩林,杨普云.2008年全国农作物病虫害发生概况、防治进展及2009年防控对策[J].中国植保导刊,2009,29(05):16-18. [3]程家安,祝增荣.2005年长江流域稻区褐飞虱暴发成灾原因分析[J].植物保护,2006,32(4):1-4. [4]包云轩,蒋蓉,谢晓金,朱叶芹,杨荣明,朱凤.近30年气候异常对江苏省褐飞虱灾变性迁入的影响[J].生态学报,2014,34(23):7078-7092. [5]邱良妙,刘其全,林仁魁,占志雄.2015年福建省局部地区褐飞虱暴发成灾主要原因分析与防控对策[J].环境昆虫学报,2016,38(03):494-499. [6]包云轩,唐辟如,孙思思,陆明红,谢晓金,刘万才.中南半岛前期异常气候条件对中国南方稻区褐飞虱灾变性迁入的影响及其预测模型[J].生态学报,2018,38(08):2934-2947. [7]石保坤,胡朝兴,黄建利,侯茂林.温度对褐飞虱发育、存活和产卵影响的关系模型[J].生态学报,2014,34(20):5868-5874. [8]李汝铎.温度对褐飞虱种群生长的影响[J].植物保护学报,1984,(02):101-107. [9]王菊明,沈天龙,夏其明.褐稻虱各虫态发育历期与温度的关系[J].上海农业科技,1981,(04):14-17. [10]李汝铎. 褐飞虱种群动态预测模型研究[A]. 农业部全国农业技术推广服务中心、中国昆虫学会.中国有害生物综合治理论文集[C].农业部全国农业技术推广服务中心、中国昆虫学会:中国植物保护学会生物入侵分会,1996:1. [11]祝树德,陆自强,杭杉保,徐海.温度对褐飞虱种群调控作用研究[J].华东昆虫学报，1994,(01):53-59. [12]李干金,徐显浩,张海亮,朱敏,崔旭红.短时高温暴露对褐飞虱存活和生殖特性的影响[J].中国农业科学,2015,48(09):1747-1755. [13]施辰子,王海荣,戈林泉,吴进才,郭玉人.低温对褐飞虱发育、生殖的影响[J].上海交通大学学报(农业科学版),2010,28(03):292-295 304. [14]Kiritani K.The impact of global warming and land-use change on the pest status of rice and fruit bugs (Heteroptera) in Japan[J].Global change biology,2007,13(8):1586-1595. [15]吕亮,常向前,张舒,杨小林,袁斌.褐飞虱不同虫态的耐热性比较[J].植物保护,2016,42(03):52-55 122. [16]陈惠,关瑞锋,杨凯,林晶,王家义,李丽纯,马治国.福建省稻飞虱气象条件适宜程度等级预报[J].中国农业气象,2008,(04):496-498. [17]吕仲贤,俞晓平,郑许松,陈建明.不同温度下浸水对褐飞虱生存、繁殖及其寄主的影响[J].生态学报,2000,(04):624-628. [18]李袭杰,胡妍月,马健,王业臣,王丽,陆明红,翟保平.2015-2016年厄尔尼诺事件对我国稻飞虱发生的影响[J].昆虫学报,2017,60(04):450-463. [19]杜筱玲,郭瑞鸽.江西中南部稻飞虱气象等级的监测预警[J].中国农业气象,2008,(03):371-374. [20]徐敏,吴洪颜,张佩,高苹,徐经纬.基于气候适宜度的江苏水稻气候年景预测方法[J].气象,2018,44(09):1200-1207. |
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2. 研究的基本内容和问题
一、研究目标：在已有的水稻迁飞害虫褐飞虱对温度、湿度和降水指标研究的基础上，根据江苏近50年来的温度、湿度和降水条件的变化特征，分析气象条件对褐飞虱生育、繁衍及为害的影响，并重点分析极端高温、生育期积温、空气湿度、降水量、降水持续时间等因素的影响，以此预估未来的气象条件变化对褐飞虱发生趋势的可能趋势。
二、研究内容：
3. 研究的方法与方案
一、研究方法：
1、统计褐飞虱不同发育阶段所需的界限温度、有效积温、湿度界限、降水量和降水日数。
2、统计近50年来，江苏四地在褐飞虱为害期间，不同发育阶段的界限温度、有效积温、湿度界限、降水量和降水日数。
4. 研究创新点
该课题的特色在于针对褐飞虱在一地为害期间不同生育期的多项气象条件进行了统计分析，并以此为基础，通过分析气象条件的可能发生趋势而预测害虫的发生趋势。
5. 研究计划与进展
1、2018年12月：搜索文献并阅读
2、2018年12月底-2019年1月:撰写开题报告及论文综述
3、2019年2-3月：阅读文献，统计数据、分析及优化研究方法
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