松嫩平原亞洲飛蝗發(fā)生的成因1)

鄭樹峰 孫 元 孫 閻 王世喜 王貴強(qiáng) 肖 洋

(黑龍江大學(xué)，哈爾濱，150080) (大慶市農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣中心) (黑龍江大學(xué))

亞洲飛蝗(Locusta migratoria migratoriaL.)是造成蝗災(zāi)的一個(gè)重要蟲源種類，也是分布于我國的飛蝗3個(gè)亞種之一。它具有群集性異地遷飛、選擇適宜環(huán)境集中產(chǎn)卵的特性，是一種食性極雜、可短期暴發(fā)成災(zāi)的害蟲［1］。

在我國，亞洲飛蝗主要分布在新疆、青海、甘肅、內(nèi)蒙古、東北等地區(qū)的草地上，其分布區(qū)海拔高度一般在200～500 m，最高分布可達(dá)2 500 m。亞洲飛蝗主要以禾本科和莎草科牧草為食，也喜食玉米、大麥、小麥等作物［2］。

我國昆蟲學(xué)家在飛蝗及其防治上做了大量卓有成效的研究。在飛蝗的發(fā)生機(jī)理和數(shù)量預(yù)測方面，很多學(xué)者做了許多探索和貢獻(xiàn)［3－4］。關(guān)于蝗蟲發(fā)生氣象環(huán)境成因研究始于20世紀(jì)40年代，其后劉玲［5］，馬世駿等［6］也進(jìn)行了這方面研究。倪紹祥［7］對青海湖地區(qū)草地蝗蟲研究表明，蝗災(zāi)發(fā)生上1 a夏秋季氣溫偏低和當(dāng)年春夏季節(jié)的暖干旱是草地蝗蟲發(fā)生的有利條件。吳瑞芬［8］、任春光等［9］對白洋淀東亞飛蝗持續(xù)大發(fā)生的原因分析得到，降雨量的多少和白洋淀水位的高低與東亞飛蝗的發(fā)生有密切關(guān)系。

我國很多學(xué)者將GIS應(yīng)用于蝗災(zāi)發(fā)生研究當(dāng)中。張洪亮等［10］利用GIS建立了青海湖地區(qū)草地蝗蟲發(fā)生信息數(shù)據(jù)庫及氣候指標(biāo)的空間分布式數(shù)據(jù)庫，對青海湖地區(qū)草地蝗蟲發(fā)生與月均溫的相關(guān)性進(jìn)行分析;張洪亮等［11］還利用GIS對東亞飛蝗卵塊空間格局進(jìn)行研究;季榮等［12］利用地統(tǒng)計(jì)學(xué)方法，在GIS平臺(tái)下研究南大港濕地東亞飛蝗和蘆葦種群的空間格局及兩者間的關(guān)系以及土壤性質(zhì)空間變異對飛蝗卵塊分布格局的影響［13－15］;苑嚴(yán)偉等［16］提出了改進(jìn)的 BP 算法，預(yù)測了東亞飛蝗成蟲發(fā)生密度，結(jié)合GIS空間分析，在數(shù)字地圖上生成蝗蟲發(fā)生密度圖。

2009年6月至7月、2010年7月在松嫩平原一些地區(qū)發(fā)生了大面積、高密度的亞洲飛蝗。本文以發(fā)生在黑龍江省肇源縣與肇州縣交界處的大白水葦塘濕地為研究區(qū)對松嫩平原地區(qū)亞洲飛蝗的發(fā)生成因進(jìn)行分析。

1 研究區(qū)概況

研究區(qū)位于黑龍江省西南部，松嫩平原中部，地處長春、哈爾濱、大慶“金三角”的中心地帶，隸屬于大慶市，具體位于北緯 45°30＇～47°28＇，東經(jīng) 123°44＇～ 126°38＇，肇州縣肇州鎮(zhèn)中華村與肇源縣和平鄉(xiāng)華原村交界處，見圖1。

這里地勢平坦，降水量少，水源缺乏，土質(zhì)貧瘠;地處黑龍江省第一積溫帶，屬中溫帶大陸性季風(fēng)氣候，年均日照2 860 h，積溫2 800℃，無霜期143 d，降水量457.6 mm。其特點(diǎn)是春季多風(fēng)、少雨、干旱;夏季酷熱、多雨;秋季涼爽，易發(fā)生早霜;冬季寒冷、干燥。發(fā)生地的地勢屬相對比較低洼的微波狀平原，東邊為地勢較高的耕地(玉米田)，南邊與安肇新河相鄰，西邊和北邊都是草原。

2 研究方法

本研究利用“3S”技術(shù)，采用野外調(diào)查、室內(nèi)實(shí)驗(yàn)室分析的方法對影響亞洲飛蝗的因素進(jìn)行綜合分析。

野外調(diào)查:收集蝗災(zāi)發(fā)生地及周邊地區(qū)地形地貌、土壤水文、氣象資料，在殘蝗活動(dòng)過的地方采集蝗蟲卵塊和土壤樣本，調(diào)查植被狀況。利用GPS對蝗災(zāi)發(fā)生面積進(jìn)行量算;自7月初開始，選擇不同生態(tài)環(huán)境隨機(jī)取樣挖卵，每點(diǎn)1 m2，每次各生境挖卵5塊以上，每10 d調(diào)查1次，待孵化初期開始改為每5 d調(diào)查1次，直至孵化結(jié)束;每個(gè)典型地貌類型區(qū)和蟲卵密度較大地區(qū)采集土壤樣本，利用GPS記錄具體的采樣點(diǎn)。

室內(nèi)分析:在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)，首先將田間調(diào)查卵塊破開，逐粒檢查，挑出死卵，并分析原因，統(tǒng)計(jì)每平方米活卵量，預(yù)報(bào)各生境發(fā)生量。每次挑取挖得各生境的活卵各50粒，用10%漂白粉液浸泡2～3 min，待卵殼溶薄后取出，清水洗凈，用強(qiáng)光透視或解剖檢查胚胎發(fā)育程度，統(tǒng)計(jì)胚胎原頭期、胚轉(zhuǎn)期、顯節(jié)期和胚熟期的數(shù)量及所占百分率，用期距法預(yù)測孵化盛期;然后，孵化期間挖卵調(diào)查，統(tǒng)計(jì)實(shí)際孵化率和存活率，進(jìn)一步確定孵化盛期和密度。對所采土樣進(jìn)行理化分析，主要分析土壤的酸堿度。

圖1 研究區(qū)位置

利用高分辨率的衛(wèi)星遙感影像(圖2)結(jié)合野外實(shí)地調(diào)查情況，對蝗災(zāi)發(fā)生前后當(dāng)?shù)氐耐恋乩眉爸脖桓采w狀況進(jìn)行研究;利用GIS對遙感影像解譯，并對土壤數(shù)據(jù)、水文條件、氣象數(shù)據(jù)、地形地貌數(shù)據(jù)及蟲卵數(shù)量進(jìn)行空間疊合分析。

圖2 2009年7月研究區(qū)ETM影像

3 結(jié)果與分析

3.1 蝗蟲發(fā)生概況

黑龍江省亞洲飛蝗發(fā)生目前尚無史料記載，僅在民間聽幾位百歲老人說發(fā)生過蝗災(zāi)。

2009年7月，大慶市肇源縣與肇州縣交界處(當(dāng)?shù)厝朔Q大白水)的葦塘、草原和部分農(nóng)田上，首次暴發(fā)了建國以來的大范圍、高密度的亞洲飛蝗。飛蝗發(fā)生面積489.6 hm2，其中葦塘和草原475 hm2，耕地14.6 hm2，核心區(qū)面積為329.6 hm2(其中肇源占四分之三)。7月18日發(fā)現(xiàn)高密度蝗蝻100頭/m2左右，核心區(qū)密度高達(dá)1 000頭/m2，局部地塊10 000頭/m2以上;蟲齡1～4齡，但大都處3齡階段，并由核心區(qū)向葦塘四周擴(kuò)散?；葹?zāi)爆發(fā)后，黑龍江省各級(jí)政府高度重視，積極組織廣大干部群眾對蝗蟲發(fā)生區(qū)域，采取飛防、機(jī)防和人防相結(jié)合的方式，進(jìn)行地毯式的噴藥滅殺。累計(jì)出動(dòng)防治人員12 000多人次，出動(dòng)大型機(jī)載噴霧機(jī)4臺(tái)，出動(dòng)推土機(jī)、拖拉機(jī)和四輪車500多臺(tái)次，累計(jì)防治面積達(dá)到1萬多hm2。防治效果達(dá)到99.9%以上，取得了滅蝗工作的全面勝利。

3.2 亞洲飛蝗發(fā)生原因

影響蝗蟲發(fā)生和消長的環(huán)境因素主要有自然因素、天敵因素和人類活動(dòng)等。其中自然因素包括氣候因素、土壤水文狀況、地形地貌以及植被類型等。

3.2.1 氣候因素

氣象條件直接作用于蝗蟲的生長、發(fā)育、繁殖和活動(dòng)，影響到蝗蟲的分布、發(fā)生和消長。氣候異常對蝗蟲災(zāi)害發(fā)生起著重要作用。研究區(qū)各月降水分布不均，十年九春旱;近幾年，發(fā)生夏旱、夏伏旱、伏秋旱，甚至幾旱相連(表1)。

表1 研究區(qū)1988—2009年降水量 mm

研究區(qū)1 a中1月份降水最少，以7月份降水量最多，7、8兩月的降水量占總降水量的53%左右(表2)。

表2 研究區(qū)2007—2009年1—10月降水量 mm

2009年氣候特殊，是大慶地區(qū)近60 a來不遇的5月大旱、6月多雨、7月份干旱少雨的特殊氣候。旱、澇相間出現(xiàn)，蝗蟲發(fā)生隨之嚴(yán)重。2005年澇災(zāi)后，庫、洼積水，減少了蝗蟲棲息和產(chǎn)卵場所，影響了蝗卵的孵化，當(dāng)年蝗蟲發(fā)生較輕。2006年水退后，雜草叢生，地面板結(jié)，適宜蝗蟲取食、產(chǎn)卵，蝗蟲隨之遷入。另外，連年的大旱是造成蝗蟲大量發(fā)生的主要原因。研究區(qū)2006—2009年連續(xù)干旱，這種時(shí)段性、區(qū)域性干旱較為頻繁的出現(xiàn)，致使當(dāng)?shù)貪竦?、湖泊脫水現(xiàn)象普遍，適宜飛蝗發(fā)生。

在蝗蟲生命史的所有階段中，氣溫對蝗卵孵化的影響顯得最為重要，8月是蝗蟲交尾、產(chǎn)卵的主要時(shí)期，氣溫決定蝗蟲能否正常進(jìn)行產(chǎn)卵或產(chǎn)卵的日距;研究區(qū)2008年8月和9月氣溫比歷年平均氣溫偏高，保證了蝗蟲的正常產(chǎn)卵而且縮短了蝗蟲產(chǎn)卵的日距，使得蝗蟲的產(chǎn)卵數(shù)量增加，從而影響了2009年蝗蟲的暴生。1月是蝗蟲越冬的關(guān)鍵時(shí)期，由于這一階段蟲卵存在于表土中，因此蟲卵對土壤的溫度和濕度都有一定的要求。研究區(qū)2008年出現(xiàn)了暖冬現(xiàn)象，2009年1月氣溫高于歷年平均氣溫，也促使亞洲飛蝗蟲卵的成活率增加。

受異常氣象條件(表3)和“溫室效應(yīng)”的影響，增加了亞洲飛蝗的突發(fā)性、頻發(fā)性，以及遷飛危害的可能性。尤其是蝗災(zāi)發(fā)生上1 a或2 a的夏秋季干旱而翌年春季或初夏降水較多，往往導(dǎo)致使當(dāng)年蝗蟲發(fā)生嚴(yán)重。研究區(qū)2009年5月高溫，6月低溫，7月晝夜溫差較大，白天氣溫不高，夜間最低氣溫較低。多年平均年有效積溫為3 173℃，2008年有效積溫降到3 001℃，2009年為3 096℃。2009年之前連續(xù)多年的暖冬，亞洲飛蝗越冬條件改善，導(dǎo)致高密度、大面積亞洲飛蝗突然爆發(fā)。

表3 研究區(qū)1988—2009年平均氣溫 ℃

3.2.2 植被條件

亞洲飛蝗喜食禾本科植物和莎草科牧草，研究區(qū)植被類型以禾本科(Gramineae)為主，分布最多的就是蘆葦(Phragmites australis)，禾本科的植物還有拂子茅(Calamagrostis epigeios);除了禾本科的植物外，還有黎科(Polygonum)［大葉黎(Chenopodium hybridum)、濱黎(Atriplex canescens)和堿蓬(Suaedasp.)］，蓼科(Polygonaceae)［堿蓼(Polygolum sibiricum)］，菊科(Asteraceae)［大薊(Cephalonoplos setosum)、草地風(fēng)毛菊(Saussurea amara)］，薔薇科(Rosaceae)［鵝絨萎菱菜(Potentilla ansrina)］，茜草科(Rubiaceae)［蓬子菜(Galium verum)］。蘆葦是飛蝗的主要食物，也是其主要棲息和產(chǎn)卵的場所。蘆葦?shù)纳L期是5月到9月，而飛蝗從蟲卵發(fā)展成若蟲和成蟲的過程主要集中在7月和8月，作為飛蝗的主要食物，當(dāng)?shù)靥J葦?shù)纳锪客耆梢詽M足飛蝗從蟲卵發(fā)展成若蟲以及從若蟲發(fā)展成成蟲食物的需求。

3.2.3 地貌、土壤、水文狀況

亞洲飛蝗多分布在海拔154～2 000 m的范圍內(nèi)，一般在200～500 m。大慶市肇源縣與肇州縣交界處的大白水地區(qū)的海拔高度在140 m左右。飛蝗的適生環(huán)境往往表現(xiàn)為地形較低洼，多數(shù)是洼地或湖沼，研究區(qū)的地貌表現(xiàn)為波狀起伏的低平原，相對高差不大，低處多為排水不暢的季節(jié)性積水洼地和低位沼澤，這些積水洼地和地位沼澤適合亞洲飛蝗的生活和產(chǎn)卵。

研究區(qū)處在東亞大陸地帶性土壤黑土—黑鈣土帶內(nèi)，此外還發(fā)育了較大面積的隱域性土壤鹽堿化草甸土和沼澤土。在土壤分類學(xué)上可分為:黑鈣土、草甸土、堿土、沼澤土等幾個(gè)土類。這幾個(gè)土壤類型都是亞洲飛蝗可能分布的土壤類型。

安肇新河流經(jīng)此區(qū)，另有通向水泡子的小水溝，地下水位相對較高，呈季節(jié)性的地面積水，局部常有0.5 m深的積水，葦塘周邊土壤時(shí)干時(shí)濕，以干為主。這種土壤多為干時(shí)的條件比較適合飛蝗產(chǎn)卵。如果產(chǎn)卵適宜地的湖濱灘地內(nèi)泛水，成蟲不能在此產(chǎn)卵而被迫產(chǎn)卵于湖灘外圍或含鹽量高(pH值在8以上)的灘地，而蟲卵采集的結(jié)果表明，在大多數(shù)土壤含鹽量比較高的地方基本上都能夠采集到蟲卵，抽樣測定結(jié)果顯示，采集到蟲卵的土壤pH值為8.15～8.31。

4 結(jié)論與討論

松嫩平原河流湖泊眾多，適于蝗蟲發(fā)生危害的葦塘、濕地星羅棋布。濕地以沙壤土為主，飛蝗喜食的蘆葦?shù)群瘫究浦参锓植紡V闊，適宜飛蝗產(chǎn)卵孵化和蝗蝻取食，且以上區(qū)域人煙稀少，人為對環(huán)境的干擾少，有利于飛蝗種群繁殖和積累。

松嫩平原亞洲飛蝗的發(fā)生受地形地貌、氣候、土壤、水文及植被類型等多種因素的影響，其中氣候因素是最主要的影響因素，2008年夏秋季干旱而2009年初夏降水較多都是造成亞洲飛蝗發(fā)生的主要原因。此外，雖有適宜的生境條件，如果蟲口基數(shù)甚低，也不能大量發(fā)生;野外調(diào)查的結(jié)果顯示，蟲口基數(shù)已經(jīng)達(dá)到一定數(shù)量，所以造成了松嫩平原蝗災(zāi)的發(fā)生。

氣候變暖加快了蝗蟲的發(fā)育進(jìn)度，使蝗蟲發(fā)生期提前、發(fā)生世代增加。在適宜的溫度范圍內(nèi)，溫度越高，所需發(fā)育時(shí)間越短，高溫干旱年完成1代所經(jīng)歷時(shí)間較低溫多雨年短，在我國除東亞飛蝗1 a可發(fā)生2～4代外，其它蝗種都是1 a發(fā)生1代。受全球氣候變暖的影響，使亞洲飛蝗發(fā)生帶北移，建國以后，在黑龍江亞洲飛蝗暴發(fā)尚屬首次。這次蝗災(zāi)雖然在各級(jí)政府和專家及群眾的共同努力下得到了控制，但是不可能消滅干凈，如果氣候條件適合，很有可能再次爆發(fā)，發(fā)生帶也會(huì)隨全球氣候變暖再次北移。

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