2020年江苏省稻飞虱虫源地及暴发成因分析

张 国，朱 凤,于居龙，张新凤，周 晨，张建华，赵来成，姚克兵，焦 杨，束兆林*

(1. 江苏丘陵地区镇江农业科学研究所，江苏句容 212400；2. 江苏省植物保护植物检疫站，南京 210014；3.江苏镇江国家农业科技园，江苏句容 212403)

江苏省稻作历史悠久，年均水稻OryzasativaL.种植面积约2 300 000 ha，水稻总产值一直稳居全国前列，是我国重要的粮食生产省份之一(苗翠翠等, 2011; 佴军等, 2012)，同时也是稻飞虱的重发区。自2012年以来，随着种植制度、水稻品种以及用药方式的改变，江苏省稻飞虱发生面积逐年减少，发生程度普遍较轻(朱凤等, 2021)。但2020年，稻飞虱在江苏省沉寂了近10年后再次卷土重来，导致部分地区水稻产量损失惨重，其暴发种群的形成原因值得研究。

稻飞虱是典型的r-对策型害虫，具有极高的内禀增长率，对环境具有较强的适应性，在外界条件适宜的情况下极易暴发成灾。2005-2007年褐飞虱NilaparvatalugensStål连续3年在我国长江中下游地区大暴发，程家安和祝增荣(2006)通过历史资料比对分析，认为2005年褐飞虱暴发成灾的主要原因是单季稻面积扩大和滥用化学药剂所致。齐国君等(2010)认为，皖南地区单季稻种植面积的扩大，显著增加了当地单季中稻、双季晚稻中褐飞虱的种群数量和危害程度，也导致了近年来长江三角洲地区频繁出现褐飞虱的后期迁入。张国等(2018)通过分析江西省泰和县2008-2013年褐飞虱的田间调查及灯诱数据，并结合气象资料，认为后期迁入虫量、秋季温度以及晚稻田早期迁入虫量是导致泰和县晚稻田褐飞虱连年暴发的主要原因。关于江苏省稻飞虱暴发成因的研究多集中于2012年之前，且多为一年一地或多年一地的个例性分析(陈元洲等, 2007; 易红娟等, 2008; 2012)，对于省域尺度下稻飞虱暴发成因尚缺乏系统的研究。

因此，本文通过分析江苏省2020年的灯诱及田间调查数据，并结合气象资料，探讨稻飞虱在江苏省沉寂近10年后再次暴发的成因，以期为江苏省稻飞虱灾变预警和可持续治理提供科学依据。

1 材料与方法

1.1 虫情数据

2020年江苏省40个站点白背飞虱SogatellafurciferaHorváth、褐飞虱灯诱数据，褐飞虱田间数据及2011-2021年稻飞虱发生程度数据均由江苏省植物保护植物检疫站提供。2017-2020年句容市稻飞虱防治日期及所用药剂由句容市农业技术推广中心提供。

1.2 气象数据

地面温度和降雨数据由哥白尼气候变化服务(Copernicus Climate Change Service, C3S, http://cds.climate.copernicus.eu)数据平台下载，分辨率为0.1°×0.1°，时间间隔为1 h的格点数据。句容监测点温、湿度资料由句容市气象局提供。

1.3 稻飞虱灯诱高峰日的选择

依据《稻飞虱测报调查规范》(GB/T 15794-2009)，从出现稻飞虱成虫量突增日到高峰后突减日为止，为一个峰期，峰期中虫量最多的日期为高峰日；前一峰的突减日和后一峰的突增日之间相距3 d以内的，则计入同一峰期。在本研究中，峰期的每一天均做回推轨迹，白背飞虱与褐飞虱分开统计。

根据上述高峰日选择方法，选择白背飞虱灯诱数据较为完整的8个站点，共得到86个高峰日；选择褐飞虱灯诱数据较为完整的5个站点，共得到37个高峰日。

1.4 轨迹分析参数设置

由于稻飞虱体型微小，当风速高于1.6 m/s时，被认为是完全顺风迁飞(Furunoetal., 2005)，因此把稻飞虱在空中的迁飞过程视为空气质点移动，可用轨迹分析模型模拟其迁飞路线。轨迹分析使用NOAA的HYSPLIT平台计算稻飞虱的迁飞轨迹。

轨迹回推参数设置如下：(1)稻飞虱是顺风迁移的。(2)稻飞虱在日出前或日落后1 h内起飞(翟保平, 2005)。(3)稻飞虱夏季一般300～2 500 m高度飞行，秋季在100～1 500 m，但最大密度一般出现在1 000 m左右(邓望喜, 1981; Rileyetal., 1991; 1994)。白背飞虱体重较轻，迁飞能力强，迁飞高度比褐飞虱高。因此设定白背飞虱飞行高度距地面1 000 m、1 500 m和1 800 m；褐飞虱飞行高度为距地面800 m、1 000 m、1 200 m和1 500 m。(4)迁飞过程为1次性飞行，回推轨迹以降虫区为起点，以降落时间为起始时刻(早5 ∶00)，向前每隔1 h的整点回推一次，回推至稻飞虱的起飞时刻(前一晚19 ∶00)，且最大时长不超过36 h(芦芳等, 2013; 史金剑等, 2014)。(5)回推轨迹落点时间必须符合褐飞虱的起飞节律，落点地区无极端气象条件，如降雨、大风等，落点地区必须要有合适生育期(乳熟期以后)的水稻及长翅型成虫(郑大兵等, 2011)。

1.5 稻飞虱早期迁入与经纬度相关分析

取稻飞虱首个灯诱高峰日日期及首个高峰日灯诱虫量，将高峰日日期数值化处理，即6月1日为数值1，6月2日为数值2，6月3日为数值3，以此类推；灯诱虫量取对数值。分别将白背飞虱与褐飞虱首个迁入高峰日日期和虫量与所在监测点经纬度做相关性分析。

1.6 数据处理

利用Grads气象图形软件提取ERA5的地面逐时再分析数据，进行气象绘图处理，利用Visual FoxPro软件提取回推轨迹所需时刻的落点进行分析，后导入ArcGIS地理信息系统，将虫源地落点按1°×1°范围计数统计，以不同颜色梯度表示该范围内落点数量多少，颜色越深，则该区域有效落点越多，来自该地区的稻飞虱虫源概率越大，最后将各个站点虫源地叠加，以此表示江苏省2020年稻飞虱虫源地分布，进行作图分析。利用Origin Lab和SPSS对灯诱及田间数据进行统计分析并制图。

2 结果与分析

2.1 2011-2021年江苏省稻飞虱发生规模分析

2011-2021年江苏省稻飞虱发生程度总体较轻，其中发生程度为2级(偏轻发生)的年份有8年，发生程度为3级(一般发生)的年份为2012年和2013年，2020年江苏省稻飞虱发生面积为6 769.307万亩次，发生程度为近11年中最高，是近11年中的唯一偏重发生年份(图1)。

图1 2011-2021年江苏省稻飞虱发生规模Fig.1 Occurrence scale of rice planthoppers in Jiangsu Province from 2011 to 2021

2.2 稻飞虱早期迁入与经纬度的关系

江苏省各站点灯诱结果显示，2020年白背飞虱首个迁入高峰日的迁入虫量与纬度呈显著负相关(P<0.05)，纬度越高，迁入虫量越少，但与经度无显著相关性。首个迁入峰的迁入时间与纬度呈极显著正相关(P<0.01)，纬度越高，迁入时间越晚；与经度呈显著负相关(P<0.05)，经度越高，迁入时间越早(图2-A, B, C, D)。2020年褐飞虱首个迁入峰的迁入时间与纬度呈显著正相关，即纬度越高，迁入时间越晚，但与经度无显著相关性；首个迁入峰的迁入虫量与经、纬度均无显著相关性(图2-E, F, G, H)。

图2 白背飞虱(A～D)与褐飞虱(E～H)首个迁入峰迁入虫量、时间同经纬度的关系Fig.2 Relationship between the number and time of WBPH (A～D) and BPH (E～H) in first migration peak with latitude and longitude注：虫量为对数值，日期6月1日为1、6月2日为2、6月3日为3、以此类推。Note: The number of BPH was log10, June 1 was 1, June 2 was 2, June 3 was 3, and so on.

2.3 2020年江苏省稻飞虱虫源地分析

2.3.1白背飞虱虫源地分析

通过白背飞虱回推轨迹落点得知，赣榆县白背飞虱虫源地主要位于安徽中部以及鄂、赣、皖三省交界处，射阳县白背飞虱主要来自于江苏南部以及浙江北部，江都区白背飞虱虫源地主要位于浙江南部、江西中、北部地区，靖江市白背飞虱虫源地主要位于江西东北部以及湘、赣交界地区，通州区白背飞虱主要来自于苏、浙交界以江西东北部，高淳区白背飞虱虫源地主要位于湖北东部以及湘、赣交界地区，宜兴市白背飞虱主要来自于江西中、南部，张家港市白背飞虱则主要来自于鄂、赣、皖三省交界地区以及湘、赣交界地区。总体而言，2020年江苏省白背飞虱虫源地主要位于江西中、北部、湖北东部以及湖南东部(图3)。

图3 2020年江苏省不同站点白背飞虱虫源地分布Fig.3 Distribution of source areas of WBPH in Jiangsu Province in 2020注：A，赣榆；B，射阳；C，江都；D，靖江；E，通州；F，高淳；G，宜兴；H，张家港；I，8个站点汇总。Note: A, Ganyu; B, Sheyang; C, Jiangdu; D, Jingjiang; E, Tongzhou; F, Gaochun; G, Yixing; H, Zhang Jiagang; I, Summary of 8 sites.

2.3.2 褐飞虱虫源地分析

褐飞虱回推轨迹落点可知，2020年高淳区褐飞虱主要来自于安徽南部、浙江北部以及江西东北部，江都区褐飞虱虫源地则主要分布于江苏省中南部以及安徽南部，通州区褐飞虱主要来自于上海、浙江北部，张家港市褐飞虱虫源地主要分布于江苏省南部、浙江北部以及上海。总体而言，2020年江苏省褐飞虱虫源地主要分布于江苏省南部、安徽省南部、浙江北部以及江西省中北部(图4)。

图4 2020年江苏省不同站点褐飞虱虫源地分布Fig.4 Distribution of source areas of BPH in Jiangsu Province in 2020注：A，高淳；B，江都；C，通州；D，宜兴；E，张家港；F，5个站点汇总。Note: A, Gaochun; B, Jiangdu; C, Tongzhou; D, Yixing; E, Zhang Jiagang; F, Summary of 5 sites.

2.4 降雨对江苏省稻飞虱早期迁入的影响

江苏省地处长江下游地区，6月份开始陆续进入水稻移栽期。通过分析2020年6-7月份江苏省逐时降雨量可知，自6月中旬开始直至7月中旬，苏中、苏南地区有近一个月持续降水期，这段时间恰好是白背飞虱迁入时期，其中靖江在6月中旬出现迁入峰，张家港、高淳在6月中、下旬均有一个迁入峰。7月份，宜兴、靖江、高淳、赣榆等多个监测点迁入峰多出现在上、中旬，与降雨呈明显的吻合趋势(图5，6)。

图5 2020年6月份江苏省逐小时降雨量(A)及部分站点灯诱虫量(BCD)Fig.5 Hourly precipitation and light-trap catches of WBPH in Jiangsu Province in June 2020注：A，降雨量为118°E至122°E平均值，下图同。Note: A, Average precipitation from 118°E to 122°E, the same below.

图6 2020年7月份江苏省逐小时降雨量(A)及部分站点灯诱虫量(BCDE)Fig.6 Hourly precipitation and light-trap catches of WBPH in Jiangsu Province in July 2020

2.5 秋季温、湿度对褐飞虱田间虫量的影响

田间虫量调查，结果显示，太仓、宜兴等6站点2020年田间褐飞虱百丛虫量在9月下旬均超过3 000头，其中太仓、盐都两站点百丛褐飞虱虫量均在10 000头以上，赣榆百丛虫量超过100 000头。就百丛短翅型虫量来看，9月上旬，各站点虫量均已达到60～80头左右，其中盐都和赣榆2站点直至9月下旬，其百丛虫量仍在100头以上，这也是两站点在9月末田间百丛虫量破万的主要原因(图7)。2020年9月上旬，以句容监测点为代表，其最高气温在30℃左右，平均气温在25℃左右，至中、下旬，温度虽有所下降，但最高温度仍在25℃以上，平均气温在22℃左右，十分有利于褐飞虱的生长发育。就相对湿度而言，9月中旬，句容监测点相对湿度均在80%以上，至9月下旬，相对湿度仍在70%以上，利于褐飞虱发生(图8)。

图7 太仓、宜兴、江都、靖江、盐都、赣榆6站点2020年褐飞虱田间虫量Fig.7 Number of BPH in rice fields in Taicang, Yixing, Jiangdu, Jingjiang, Yandu and Ganyu in 2020注：柱状图为田间百丛虫量，折线图为田间百丛短翅型虫量。Note: The bar chart type was total number of BPH per 100 hills, the line chart type was number of brachypterous BPH per 100 hills.

图8 2020年9月份句容监测点温、湿度Fig.8 Temperature and relative humidity in Jurong in September, 2020

3 结论与讨论

江苏省位于长江下游稻区，属暖温带至亚热带过渡性季风气候区，亦是我国稻飞虱的常年重发区。2020年，江苏省稻飞虱在沉寂了近10年后，再次大发生，为测报工作敲响了警钟。江苏省每年迁入的稻飞虱均来自南方稻区，其中江西省中、北部是2020年江苏省白背飞虱的主要虫源地，而安徽南部及浙江北部则是2020年江苏省褐飞虱的主要虫源区。这可能与两种飞虱迁入期不同有关，江苏省白背飞虱主迁入期在6月中下旬至7月份，而褐飞虱主迁入期则要到8月下旬至9月份，季节风向的转变导致两种飞虱虫源地有所不同。Hu等(2014)通过分析长三角地区后期褐飞虱虫源地发现，长三角本地、皖南及赣北是长三角地区后期褐飞虱主要虫源地，与本研究结果类似。此外，江西省水稻种植制度多样，既有大面积的双季稻种植区，还有一定面积的单季中稻，其复杂的种植制度十分有利于稻飞虱的繁殖，也为江苏稻区提供了连续不断的迁入虫源(张国等, 2018)。从6月下旬至7月份，江西省早稻田及中稻田均能提供大量的迁出白背飞虱，而2020年江苏省白背飞虱迁入峰也主要出现在此时期。与江西省种植制度不同，皖南及浙北主要以单季中稻为主，8月下旬至9月份，这两地水稻陆续进入灌浆至成熟期，在风向合适的情况下能为江苏省带来大量褐飞虱虫源(Huetal., 2011)。而本研究结果也表明2020年江苏省褐飞虱主要来自于这两地。

降雨是导致稻飞虱降落的一个主要因素(谭涵秋等, 1984)。2005年，华南、江南南部和西南单季中稻区出现的多次迁入峰均与同期大范围的连续性降水有关(翟保平和程家安, 2006)。2007年 5月下旬至6月中旬，江西省中、南部出现连续性降雨，与此同时，多个站点出现罕见的白背飞虱迁入峰(Zhangetal., 2016)。蔡文华等(1998)通过分析1975-1992年19个植保站灯诱资料并结合大气环流形势，发现褐飞虱在春夏季北迁以及秋季回迁时，绝大多数是伴随降雨和下沉气流降落在福建省的。包云轩等(2014)研究结果表明降雨对褐飞虱迁入的影响明显，但有限制条件，一般降雨量大、降雨日数多的年份褐飞虱迁入量大、发生程度较重。2020年江淮地区梅雨期偏长，梅雨期间雨量显著偏多，强降水过程频繁，覆盖范围广(杨梦兮等, 2020)，江苏省多个站点在此期间出现了明显的迁入峰，其中高淳、靖江等站点单灯单日白背飞虱迁入虫量均为数千头，为近年之最。早期的大量迁入为江苏省带来了丰富的虫源，有利于后期虫量的积累。

2020年江苏省褐飞虱迁入峰较少，迁入虫量低，但至9月末，盐都、太仓、赣榆、靖江等地褐飞虱百丛虫量均达到万头以上，部分田块甚至冒穿，其原因可能是在9月上旬，田间短翅型褐飞虱百丛虫量较高，为后期虫量快速增长奠定了基础。与此同时，2020年9月份，江苏南部地区气温较常年整体偏高0.5℃～1℃，十分有利于褐飞虱的暴发。许多研究表明，褐飞虱暴发的适宜条件是“凉夏暖秋”，而“暖秋”更是影响褐飞虱种群增长的关键(李汝铎, 1984; 程家安等, 1992)。石宝坤等(2014)通过分析不同温度对褐飞虱发育、存活和产卵的影响，发现22℃～25℃褐飞虱若虫存活率最高。而2020年9月上旬句容监测点平均温度为25℃，至9月中下旬，气温虽有所下降，但平均温度仍在22℃左右，导致田间褐飞虱虫量居高不下。与此同时，2012年以来，稻飞虱连年的轻发生也可能导致部分农户在 2020年忽视了稻飞虱的严重程度。病虫情报显示，苏南地区2017-2019年对稻飞虱防治均结束于水稻破口期(8月下旬或9月初)(表1)，当2020年稻飞虱再次暴发时，部分农户未能紧密追踪田间褐飞虱动态实施充分的防治，加之褐飞虱对吡蚜酮、噻虫嗪和烯啶虫胺等常用药剂抗性的上升引起的防治效果的下降(全国农业技术推广服务中心，2021)，也可能对2020年后期稻飞虱暴发起到促进作用。

表1 2017-2020年句容稻飞虱防治时间及药剂Table 1 Prevention time and pesticide varieties of rice planthoppers in Jurong County from 2017 to 2020

续表1 Continued table 1

综上所述，2020年江西中、北部是江苏省早期迁入的白背飞虱主要虫源地，而安徽南部和浙江北部则是江苏省后期迁入褐飞虱的主要虫源地，江淮地区6-7月份的超长梅雨期为江苏省带来了大量的早期迁入虫源，9月初田间大量短翅型成虫为后期褐飞虱的暴发奠定了基础，加之秋季适宜的温度和抗药性等综合原因，导致了稻飞虱在江苏省消沉近10载后再次暴发。需要指出的是，本研究仅分析了江苏省2020年稻飞虱暴发成因，但要阐明该省份稻飞虱的发生规律，还需要针对其他年份不同发生程度的成因进行详细分析，从而全面明确稻飞虱在江苏省的暴发规律及形成机制。