李光博院士在遷飛性害蟲(chóng)監(jiān)測(cè)預(yù)警中的學(xué)術(shù)貢獻(xiàn)

張?jiān)苹?張智 李祥瑞 朱勛 程登發(fā)

摘要 我國(guó)重大害蟲(chóng)多具有遷飛性，對(duì)其進(jìn)行有效的監(jiān)測(cè)預(yù)警在害蟲(chóng)防治中極為重要，本文回顧了李光博院士在重大遷飛性害蟲(chóng)監(jiān)測(cè)預(yù)警領(lǐng)域中做出的重要貢獻(xiàn)，主要包括：20世紀(jì)60年代，在揭示黏蟲(chóng)遠(yuǎn)距離遷飛規(guī)律的基礎(chǔ)上創(chuàng)造性地提出黏蟲(chóng)“異地”測(cè)報(bào)技術(shù)，被農(nóng)業(yè)農(nóng)村部批準(zhǔn)列入全國(guó)統(tǒng)一測(cè)報(bào)辦法推廣應(yīng)用并傳承至今，成為遷飛性害蟲(chóng)預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)的經(jīng)典理論;20世紀(jì)80年代，李光博院士又領(lǐng)導(dǎo)研究團(tuán)隊(duì)將人工智能技術(shù)應(yīng)用到黏蟲(chóng)“異地”測(cè)報(bào)中，成功研制出黏蟲(chóng)測(cè)報(bào)專(zhuān)家系統(tǒng)，進(jìn)一步提高了黏蟲(chóng)的預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)理論和技術(shù)水平。同時(shí)也在遷飛性害蟲(chóng)預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)信息化方面做出新的探索，研發(fā)了昆蟲(chóng)飛行數(shù)據(jù)微機(jī)采集分析系統(tǒng)，為昆蟲(chóng)遷飛行為和機(jī)理研究提供了有力的技術(shù)手段，也為我國(guó)遷飛性害蟲(chóng)的監(jiān)測(cè)和治理奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。本文還介紹了研究團(tuán)隊(duì)在后續(xù)研究中，繼承和發(fā)展李光博院士的學(xué)術(shù)思想，在昆蟲(chóng)雷達(dá)數(shù)據(jù)采集分析系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)研制方面做出新的突破，對(duì)未來(lái)遷飛性害蟲(chóng)監(jiān)測(cè)預(yù)警研究做了展望。

關(guān)鍵詞 李光博;黏蟲(chóng);遷飛;異地測(cè)報(bào);黏蟲(chóng)專(zhuān)家系統(tǒng);監(jiān)測(cè)預(yù)警

中圖分類(lèi)號(hào)： S435.122

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A

DOI： 10.16688/j.zwbh.2022217

Abstract ?In China， most important agricultural insect pests are migratory. It is vital to forecast the occurrence trend in time for integrated pest management of migratory pests. This paper reviews the main contributions of Academician Li Guangbo in the monitoring and forecasting of migratory insect pests. Academician Li has creatively proposed the remote forecasting technology of Mythimna separata， which has been approved by the Ministry of Agriculture and Rural Affairs to be included in the national unified forecasting methods in 1975 and has been inherited and applied so far. In the 1980s， Academician Li and his team successfully applied artificial intelligence in developing the expert system and flight data acquisition and analysis system to forecast and investigate M.separata， which further improved the forecasting technology and theoretical level of M.separata. The development of insect flight data acquisition and analysis system has promoted the improvement of insect migration mechanism and physiological and ecological research level， and also laid a solid foundation for the monitoring and management of migratory pests in China. In addition， this paper introduces some work in entomological radar in the field of monitoring and early warning of migratory pests in China by the descendant team with Academician Li's academic thought. In the end， further research on forecasting of migratory insect pests in the future is prospected.

Key words Li Guangbo;Mythimna separata （Walker）;migratory;forecast in immigration area;armyworm forecast expert system;monitoring and early warning

黏蟲(chóng)Mythimna separata（Walker）幼蟲(chóng)喜食禾本科植物，在我國(guó)為害歷史已有2000多年。公元前1世紀(jì)，黏蟲(chóng)就已猖獗，從482年-1360年，曾有35次暴發(fā)成災(zāi)記錄，新中國(guó)成立初期，黏蟲(chóng)仍然是威脅我國(guó)水稻、小麥、玉米安全生產(chǎn)的最重要的農(nóng)業(yè)害蟲(chóng)[1-3]。在明確其具有遷飛習(xí)性以前，由于其“來(lái)無(wú)影，去無(wú)蹤”，素有“神蟲(chóng)”之稱(chēng)。為了破解“神蟲(chóng)”治理難題，黨和政府高度重視，以李光博院士為代表的老一輩昆蟲(chóng)學(xué)家通過(guò)多年努力、協(xié)同攻關(guān)，對(duì)黏蟲(chóng)的生物學(xué)特性、發(fā)生為害規(guī)律、預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)和防控技術(shù)進(jìn)行了一系列的研究。1962年，李光博院士把北京大學(xué)張宗炳先生提出的黏蟲(chóng)遷飛假說(shuō)細(xì)化為“黏蟲(chóng)季節(jié)性南北往返遷飛為害假說(shuō)”，將黏蟲(chóng)在我國(guó)東部地區(qū)的發(fā)生為害劃分為5個(gè)區(qū)，并繪制了遷飛途徑的理想圖，組建我國(guó)東部地區(qū)的黏蟲(chóng)遷飛研究協(xié)作組，利用近3年的時(shí)間，在8個(gè)省17個(gè)市（縣），標(biāo)記釋放黏蟲(chóng)200多萬(wàn)頭，回收標(biāo)本12頭。標(biāo)記結(jié)果首次證實(shí)黏蟲(chóng)是一種遷飛害蟲(chóng)，直線飛行距離為600～1 400 km，遷飛路線初步證實(shí)了黏蟲(chóng)季節(jié)性接力式南北往返遷飛為害的規(guī)律[4]。1964年，李光博院士發(fā)表《黏蟲(chóng)季節(jié)性遷飛為害假說(shuō)及標(biāo)記回收試驗(yàn)》之后，贏得國(guó)際同行的高度贊譽(yù)，英國(guó)、澳大利亞、美國(guó)、日本的科學(xué)家專(zhuān)門(mén)組織交流考察，國(guó)際頂尖昆蟲(chóng)學(xué)家在編寫(xiě)遷飛巨著時(shí)，都把該研究當(dāng)成經(jīng)典案例進(jìn)行介紹。在弄清楚困擾人們幾千年之久的“神蟲(chóng)”之謎以后，為了真正把研究結(jié)果與預(yù)測(cè)防治實(shí)踐相結(jié)合，李光博院士創(chuàng)造性地設(shè)計(jì)了黏蟲(chóng)“異地測(cè)報(bào)”辦法[5-8]，并于1975年被農(nóng)業(yè)部批準(zhǔn)列入全國(guó)統(tǒng)一測(cè)報(bào)辦法，在其他遷飛性害蟲(chóng)的預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)中也得到推廣與應(yīng)用。

除了開(kāi)展黏蟲(chóng)遷飛規(guī)律與測(cè)報(bào)技術(shù)研究以外，早在20世紀(jì)80年代，李光博院士高瞻遠(yuǎn)矚對(duì)計(jì)算機(jī)信息技術(shù)在植物保護(hù)領(lǐng)域的應(yīng)用給予了高度重視，率先將人工智能應(yīng)用到黏蟲(chóng)預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)工作中，成功研制黏蟲(chóng)測(cè)報(bào)專(zhuān)家系統(tǒng)，提升了我國(guó)黏蟲(chóng)預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)技術(shù)和理論水平[9-10]。另外，李光博院士還帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)成員圍繞遷飛性害蟲(chóng)研究手段，自行設(shè)計(jì)研制出昆蟲(chóng)模擬飛行記錄儀、小型圓風(fēng)洞、飛行分析系統(tǒng)等，滿(mǎn)足了昆蟲(chóng)遷飛機(jī)制、生理生態(tài)研究的技術(shù)需求，提升了研究水平[11-13]。

在我國(guó)，特別是東半部地區(qū)，地處東亞遷飛場(chǎng)，許多重要的農(nóng)業(yè)害蟲(chóng)大都具有遠(yuǎn)距離遷飛習(xí)性，如黏蟲(chóng)、草地螟Loxostege sticticalis Linnaeus、水稻“兩遷”害蟲(chóng)及近年遷入我國(guó)的草地貪夜蛾Spodoptera frugiperda （Smith）等是影響我國(guó)糧食安全的最重要的害蟲(chóng)種類(lèi)[14]。按照《農(nóng)作物病蟲(chóng)害防治條例》對(duì)病蟲(chóng)害進(jìn)行分類(lèi)管理的要求，2020年9月15日，農(nóng)業(yè)農(nóng)村部公布的《一類(lèi)農(nóng)作物病蟲(chóng)害名錄》所涉及的10種害蟲(chóng)大部分屬于典型的遷飛性害蟲(chóng)。研究害蟲(chóng)遷飛規(guī)律的最終目標(biāo)是建立監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)，準(zhǔn)確預(yù)報(bào)蟲(chóng)情信息，以便為開(kāi)展防控提供決策依據(jù)，減少或避免作物損失。近年來(lái)，雖然遷飛性害蟲(chóng)監(jiān)測(cè)預(yù)警手段有了大幅度的提升，但是遷飛性害蟲(chóng)的預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)準(zhǔn)確率仍然是整個(gè)病蟲(chóng)監(jiān)測(cè)預(yù)警的短板，需要盡快補(bǔ)齊。遷入地害蟲(chóng)的發(fā)生趨勢(shì)與蟲(chóng)源地所能提供的蟲(chóng)源數(shù)量最為密切，在我國(guó)目前的農(nóng)業(yè)種植模式下，只有開(kāi)展“異地”測(cè)報(bào)，才能實(shí)現(xiàn)遷飛性昆蟲(chóng)區(qū)域聯(lián)防聯(lián)控，共同提升黏蟲(chóng)等遷飛性害蟲(chóng)治理水平。為此，我們綜述了李光博院士在黏蟲(chóng)“異地”測(cè)報(bào)、黏蟲(chóng)專(zhuān)家系統(tǒng)等方面的成就，以便更好地開(kāi)展遷飛性害蟲(chóng)預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)，確保國(guó)家糧食安全。

1 李光博院士在黏蟲(chóng)預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)中的重要貢獻(xiàn)

1.1 創(chuàng)造黏蟲(chóng)“異地”測(cè)報(bào)方法，成就遷飛性害蟲(chóng)預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)的經(jīng)典理論

農(nóng)作物病蟲(chóng)害預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)，簡(jiǎn)稱(chēng)病蟲(chóng)測(cè)報(bào)，是指系統(tǒng)、準(zhǔn)確監(jiān)測(cè)農(nóng)田病蟲(chóng)草鼠發(fā)生動(dòng)態(tài)，并運(yùn)用生物學(xué)、生態(tài)學(xué)、數(shù)學(xué)、系統(tǒng)科學(xué)、邏輯學(xué)等知識(shí)和方法，結(jié)合實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)和歷史資料，對(duì)病蟲(chóng)草鼠未來(lái)發(fā)生危害趨勢(shì)作出預(yù)測(cè)，為農(nóng)戶(hù)提供準(zhǔn)確、及時(shí)的預(yù)報(bào)服務(wù)。病蟲(chóng)測(cè)報(bào)被普遍認(rèn)為是植物保護(hù)乃至農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的基礎(chǔ)性工作。相比本地發(fā)生的病蟲(chóng)種類(lèi)，遷飛性害蟲(chóng)的預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)有其獨(dú)特性。1957年在全國(guó)黏蟲(chóng)預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)會(huì)上，李光博院士曾建議各發(fā)生區(qū)的黏蟲(chóng)預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)需重點(diǎn)關(guān)注上一世代蟲(chóng)口基數(shù)，系統(tǒng)分析影響下一代黏蟲(chóng)發(fā)生的各種生態(tài)因子等內(nèi)容，提出治成蟲(chóng)、殺卵塊、滅低齡幼蟲(chóng)的綜合治理策略[1]。隨著對(duì)黏蟲(chóng)發(fā)生規(guī)律的逐漸認(rèn)知，根據(jù)黏蟲(chóng)發(fā)生規(guī)律制定的短期預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)基本準(zhǔn)確，但中長(zhǎng)期預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)還需要進(jìn)一步提高，為解決這一問(wèn)題，弄清黏蟲(chóng)大發(fā)生世代蟲(chóng)源及其“來(lái)龍去脈”具有非常重要的意義。李光博院士在明確黏蟲(chóng)遷飛為害規(guī)律的基礎(chǔ)上，將我國(guó)東半部黏蟲(chóng)發(fā)生分為5個(gè)區(qū)，根據(jù)區(qū)域劃分及各區(qū)域蟲(chóng)源之間的關(guān)系，創(chuàng)造性地提出了黏蟲(chóng)“異地測(cè)報(bào)”方法[4-5，15]。“異地測(cè)報(bào)”是指通過(guò)在前一個(gè)發(fā)生區(qū)（遷出區(qū)）調(diào)查蟲(chóng)源基數(shù)、發(fā)育進(jìn)度、性比、蛾峰時(shí)間、天敵寄生率、氣候條件等指標(biāo)，經(jīng)過(guò)綜合分析，判斷下一個(gè)發(fā)生區(qū)（遷入?yún)^(qū)）相關(guān)發(fā)生趨勢(shì)[8]。依據(jù)2月-3月廣東、廣西、福建等華南地區(qū)越冬代蟲(chóng)源基數(shù)及種群發(fā)育進(jìn)度，可預(yù)測(cè)浙江、江蘇、安徽、河南等長(zhǎng)江中下游和黃淮南部一代黏蟲(chóng)發(fā)生趨勢(shì);依據(jù)4月-5月一代發(fā)生區(qū)黏蟲(chóng)基數(shù)和發(fā)育進(jìn)度，可預(yù)測(cè)東北、內(nèi)蒙古等地二代發(fā)生情況;依據(jù)6月下旬至7月中旬在東北、內(nèi)蒙古等地二代基數(shù)和發(fā)育進(jìn)度，可預(yù)測(cè)華北、黃淮等地三代發(fā)生情況;依據(jù)8月中下旬至9月上旬山東、河北等省三代黏蟲(chóng)基數(shù)及發(fā)育進(jìn)度，可為湖南、江西、廣東、福建等省秋季9、10月為害世代的預(yù)測(cè)提供依據(jù)。實(shí)踐證明，黏蟲(chóng)“異地測(cè)報(bào)”對(duì)指導(dǎo)蛾、卵、及幼蟲(chóng)的綜合防治，具有非常重要的參考價(jià)值，為黏蟲(chóng)的中、長(zhǎng)期測(cè)報(bào)探索出一條新的途徑，黏蟲(chóng)治理也因此獲得重要進(jìn)展[5，16]?！拔母铩逼陂g，全國(guó)黏蟲(chóng)研究工作基本停頓，但發(fā)生動(dòng)態(tài)調(diào)查與“異地”測(cè)報(bào)仍在繼續(xù)，并在實(shí)踐中逐步加以完善[8]。1975年，黏蟲(chóng)“異地”測(cè)報(bào)辦法被原農(nóng)林部批準(zhǔn)列入全國(guó)統(tǒng)一測(cè)報(bào)辦法推廣應(yīng)用。同年，在河北邢臺(tái)召開(kāi)了第一次全國(guó)黏蟲(chóng)科研協(xié)作座談會(huì)，會(huì)議在總結(jié)交流經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，制訂了研究協(xié)作計(jì)劃，組建了全國(guó)黏蟲(chóng)異地測(cè)報(bào)協(xié)作網(wǎng)，由中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院植物保護(hù)研究所主持，承擔(dān)單位包括全國(guó)各地的有關(guān)科研單位、地（縣）級(jí)植保站甚至村級(jí)的預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)站（點(diǎn)）和氣象部門(mén)。參加“異地測(cè)報(bào)”網(wǎng)絡(luò)的有關(guān)單位，根據(jù)黏蟲(chóng)遷飛規(guī)律和不同季節(jié)遷出地與遷入地之間的關(guān)系，利用統(tǒng)一的調(diào)查方法，開(kāi)展系統(tǒng)調(diào)查，并通過(guò)“模式電報(bào)”在規(guī)定時(shí)間內(nèi)將調(diào)查結(jié)果傳遞至主持單位，經(jīng)過(guò)整理分析，每年發(fā)布中長(zhǎng)期預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)4～6次，為全國(guó)黏蟲(chóng)防控提供參考[16-17]。在70年代期間，幾次黏蟲(chóng)大發(fā)生都及時(shí)準(zhǔn)確地發(fā)布了預(yù)報(bào)，為指導(dǎo)黏蟲(chóng)防治提供了重要科學(xué)依據(jù)與信息[16]。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，截至1979年，我國(guó)利用黏蟲(chóng)“異地測(cè)報(bào)”辦法共發(fā)布測(cè)報(bào)信息50余期，準(zhǔn)確率達(dá)85%以上[16，18]。1978年，原農(nóng)林部報(bào)請(qǐng)國(guó)務(wù)院批準(zhǔn)，成立了全國(guó)農(nóng)作物病蟲(chóng)預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)總站，負(fù)責(zé)全國(guó)農(nóng)作物病蟲(chóng)害預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)的技術(shù)管理和技術(shù)研發(fā)業(yè)務(wù)，黏蟲(chóng)“異地”測(cè)報(bào)工作由中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院植物保護(hù)研究所移交該站負(fù)責(zé)進(jìn)行。

李光博院士提出的由上一發(fā)生區(qū)發(fā)生情況預(yù)測(cè)下一發(fā)生區(qū)發(fā)生趨勢(shì)的黏蟲(chóng)“異地測(cè)報(bào)”方法，豐富了病蟲(chóng)測(cè)報(bào)理論與方法。隨后“異地測(cè)報(bào)”技術(shù)被廣泛應(yīng)用于草地螟、小地老虎、稻飛虱、稻縱卷葉螟、麥蚜等其他重大遷飛性害蟲(chóng)的預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)，同時(shí)也被美國(guó)、英國(guó)、澳大利亞昆蟲(chóng)學(xué)家應(yīng)用開(kāi)展其他地區(qū)遷飛性害蟲(chóng)的綜合治理。遷飛性害蟲(chóng)的“異地預(yù)測(cè)”方法，被國(guó)際同行譽(yù)為新經(jīng)典。截至目前“異地測(cè)報(bào)”仍然是我國(guó)遷飛性害蟲(chóng)預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)的主要指導(dǎo)思想，在近年來(lái)草地貪夜蛾、水稻“兩遷”害蟲(chóng)等遷飛性害蟲(chóng)綜合治理中發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。

1.2 研發(fā)專(zhuān)家系統(tǒng)，開(kāi)創(chuàng)國(guó)內(nèi)病蟲(chóng)測(cè)報(bào)智能化先河

專(zhuān)家系統(tǒng)是一個(gè)智能計(jì)算機(jī)程序系統(tǒng)，其內(nèi)部蘊(yùn)含某個(gè)領(lǐng)域?qū)＜掖罅康闹R(shí)與經(jīng)驗(yàn)，在用戶(hù)輸入各種條件以后，計(jì)算機(jī)經(jīng)過(guò)推理和判斷，模擬人類(lèi)專(zhuān)家的決策過(guò)程，對(duì)那些需要人類(lèi)專(zhuān)家處理的復(fù)雜問(wèn)題給出解決方案。20世紀(jì)80年代，隨著計(jì)算機(jī)的廣泛應(yīng)用和人工智能技術(shù)的提高，專(zhuān)家系統(tǒng)在國(guó)內(nèi)外得到一定關(guān)注。1982年，美國(guó)建成第一個(gè)用于診斷大豆病害的農(nóng)業(yè)專(zhuān)家系統(tǒng)[19]，

在新品種選育和施肥方面國(guó)內(nèi)也陸續(xù)成功研制出

專(zhuān)家系統(tǒng)，但用于開(kāi)展遷飛性害蟲(chóng)預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)的專(zhuān)家系統(tǒng)，當(dāng)時(shí)國(guó)內(nèi)外還未見(jiàn)報(bào)道。1986年，機(jī)電部主持“七五”國(guó)家重點(diǎn)科技攻關(guān)項(xiàng)目“人工智能及模式識(shí)別”課題，李光博院士領(lǐng)導(dǎo)的團(tuán)隊(duì)負(fù)責(zé)“實(shí)用專(zhuān)家系統(tǒng)”子課題，成功研制了功能齊全、人機(jī)界面友好的黏蟲(chóng)測(cè)報(bào)專(zhuān)家系統(tǒng)。該系統(tǒng)以李光博院士為專(zhuān)家對(duì)象，依據(jù)他30多年來(lái)從事黏蟲(chóng)遠(yuǎn)距離遷飛、異地測(cè)報(bào)、種群動(dòng)態(tài)、發(fā)生為害規(guī)律和綜合防治技術(shù)研究的理論和實(shí)踐，包括知識(shí)庫(kù)（具有150多條規(guī)則）、數(shù)據(jù)庫(kù)（包括我國(guó)22個(gè)省市、39個(gè)測(cè)報(bào)站點(diǎn)20～30年的測(cè)報(bào)資料）、推理機(jī)（正向推理）和人機(jī)交互接口（菜單選擇和圖形顯示）等幾個(gè)組成部分。當(dāng)用戶(hù)回答完計(jì)算機(jī)提出的有關(guān)蟲(chóng)源區(qū)和防治區(qū)的黏蟲(chóng)種群密度、發(fā)育階段、天敵密度、性比、植物生長(zhǎng)情況及氣候條件等問(wèn)題后，經(jīng)過(guò)運(yùn)算，系統(tǒng)自動(dòng)給出發(fā)生等級(jí)、防治方法及防治適期等結(jié)果[9-10]。1990年，根據(jù)越冬區(qū)黏蟲(chóng)基數(shù)、氣象條件和一代區(qū)氣象、作物長(zhǎng)勢(shì)等生態(tài)因子，應(yīng)用專(zhuān)家系統(tǒng)對(duì)一代黏蟲(chóng)發(fā)生趨勢(shì)進(jìn)行預(yù)測(cè)，預(yù)測(cè)結(jié)果與當(dāng)年實(shí)際發(fā)生情況完全吻合，達(dá)到了專(zhuān)家會(huì)商決策水平。

“黏蟲(chóng)測(cè)報(bào)專(zhuān)家系統(tǒng)”得到國(guó)內(nèi)外同行專(zhuān)家的高度評(píng)價(jià)和一致贊揚(yáng)，其推廣與應(yīng)用對(duì)指導(dǎo)黏蟲(chóng)預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)和防治決策、確保農(nóng)作物高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)具有重要的實(shí)踐意義。1991年，“黏蟲(chóng)測(cè)報(bào)專(zhuān)家系統(tǒng)”獲得中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院科技進(jìn)步一等獎(jiǎng)，李光博院士于1991年被評(píng)為“七五”國(guó)家科技攻關(guān)有突出貢獻(xiàn)的科學(xué)家，項(xiàng)目主要完成人程登發(fā)研究員被評(píng)為國(guó)家“七五”科技攻關(guān)先進(jìn)個(gè)人。同年北京科學(xué)教育電影制片廠聘請(qǐng)李光博院士為科學(xué)顧問(wèn)，將黏蟲(chóng)“異地測(cè)報(bào)”技術(shù)和黏蟲(chóng)測(cè)報(bào)專(zhuān)家系統(tǒng)等研究成果拍成彩色科教片《黏蟲(chóng)與黏蟲(chóng)測(cè)報(bào)系統(tǒng)》，成功將科研成果搬上銀幕，并在全國(guó)公開(kāi)發(fā)行。

1.3 重視監(jiān)測(cè)工具研制，引領(lǐng)病蟲(chóng)害監(jiān)測(cè)預(yù)警方向

我國(guó)重大的農(nóng)業(yè)害蟲(chóng)黏蟲(chóng)、草地螟、麥蚜、水稻“兩遷”害蟲(chóng)等都具有遷飛習(xí)性，為提高其監(jiān)測(cè)預(yù)警水平，有效防控遷飛性害蟲(chóng)的為害，必須加強(qiáng)遷飛性害蟲(chóng)的遷飛行為參數(shù)和遷飛機(jī)制的研究。20世紀(jì)80年代初期，李光博院士就高度關(guān)注計(jì)算機(jī)信息技術(shù)在植物保護(hù)領(lǐng)域的應(yīng)用。面對(duì)昆蟲(chóng)遷飛機(jī)制、生理生態(tài)研究的技術(shù)需求，借鑒國(guó)內(nèi)外經(jīng)驗(yàn)，自行設(shè)計(jì)研制出昆蟲(chóng)模擬飛翔測(cè)定儀、昆蟲(chóng)飛翔記錄裝置及小型圓風(fēng)洞等裝置[11-13]，并領(lǐng)導(dǎo)設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)了適應(yīng)于當(dāng)時(shí)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集和分析程序，實(shí)現(xiàn)了昆蟲(chóng)飛行數(shù)據(jù)采集的自動(dòng)化[20]。昆蟲(chóng)飛行能力測(cè)試系統(tǒng)包括吊飛昆蟲(chóng)的飛行磨、飛行信息的光電信號(hào)轉(zhuǎn)換裝置、數(shù)據(jù)采集整理單片機(jī)、計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)采集及分析系統(tǒng)等。飛行磨采用磁懸浮結(jié)構(gòu)，阻力非常小，每臺(tái)信號(hào)數(shù)據(jù)采集整理單片機(jī)可同時(shí)采集16臺(tái)飛行磨的吊飛數(shù)據(jù)，分別記錄測(cè)試?yán)ハx(chóng)個(gè)體的飛行時(shí)間、停飛時(shí)間及次數(shù)等，利用統(tǒng)計(jì)分析軟件可以計(jì)算累計(jì)飛行距離、飛行速度等參數(shù)。該飛行能力測(cè)定系統(tǒng)性能好、功能全、效率高，被國(guó)內(nèi)其他同行單位廣泛使用。2000年以前，國(guó)內(nèi)黏蟲(chóng)[21]、小地老虎[22]、草地螟[23]、小麥蚜蟲(chóng)[24-25]等昆蟲(chóng)的飛行能力測(cè)定都是由該系統(tǒng)完成的。相關(guān)飛行參數(shù)不但為昆蟲(chóng)軌跡分析提供了重要參數(shù)，還為昆蟲(chóng)雷達(dá)目標(biāo)識(shí)別提供了重要證據(jù)。此外，昆蟲(chóng)飛行能力測(cè)定系統(tǒng)的成功研制，為闡明遷飛性昆蟲(chóng)起飛、降落和遷飛途中與環(huán)境條件如溫度、濕度、光照和氣流之間的關(guān)系，食物營(yíng)養(yǎng)對(duì)昆蟲(chóng)飛行能力的影響，遷飛過(guò)程中昆蟲(chóng)體內(nèi)物質(zhì)變化，產(chǎn)卵對(duì)飛行能力的影響等發(fā)揮了至關(guān)重要的作用[21-25]。1989年，“昆蟲(chóng)飛行數(shù)據(jù)微機(jī)采集分析系統(tǒng)及應(yīng)用”獲得農(nóng)業(yè)部科技進(jìn)步三等獎(jiǎng)。同年，美國(guó)農(nóng)業(yè)部南方作物研究實(shí)驗(yàn)室Lopez博士來(lái)所參觀，對(duì)該系統(tǒng)給予高度評(píng)價(jià)，并聘請(qǐng)?jiān)擁?xiàng)目的主要完成人程登發(fā)研究員到其實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行為期兩年的合作研究。至今，國(guó)內(nèi)外正在使用的飛行能力測(cè)定系統(tǒng)，其原理和當(dāng)年的系統(tǒng)基本類(lèi)似，除軟件界面更為圖形化以外，在多數(shù)方面仍未超越當(dāng)年的水平。

2 李光博院士對(duì)監(jiān)測(cè)預(yù)警團(tuán)隊(duì)后續(xù)工作的影響

李光博院士晚年重病在身，仍然關(guān)注植物保護(hù)學(xué)科的發(fā)展，經(jīng)常鼓勵(lì)團(tuán)隊(duì)成員程登發(fā)研究員繼續(xù)利用其在計(jì)算機(jī)信息技術(shù)方面的專(zhuān)長(zhǎng)和優(yōu)勢(shì)，把農(nóng)作物病蟲(chóng)害監(jiān)測(cè)預(yù)警技術(shù)推向一個(gè)新的高度，早日實(shí)現(xiàn)植物保護(hù)的現(xiàn)代化。隨著信息技術(shù)的發(fā)展，我國(guó)遷飛性害蟲(chóng)的監(jiān)測(cè)預(yù)警手段有了大幅改善。1998年，中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院植物保護(hù)研究所吳孔明院士牽頭組建國(guó)內(nèi)第2臺(tái)掃描昆蟲(chóng)雷達(dá)。受當(dāng)時(shí)技術(shù)限制，掃描昆蟲(chóng)雷達(dá)數(shù)據(jù)采集還未實(shí)現(xiàn)數(shù)字化，掃描昆蟲(chóng)雷達(dá)觀測(cè)仍然需要專(zhuān)業(yè)人員值守，數(shù)據(jù)采集還必須利用照相機(jī)或攝像機(jī)拍攝雷達(dá)顯示屏幕，數(shù)據(jù)分析也依賴(lài)人工，非常費(fèi)時(shí)費(fèi)力。團(tuán)隊(duì)成員程登發(fā)研究員創(chuàng)新地提出“RGB” 三色圖法計(jì)算監(jiān)測(cè)目標(biāo)的飛行方向和速度，并開(kāi)發(fā)了數(shù)據(jù)采集與分析軟件，自動(dòng)分析目標(biāo)的飛行高度、方位、方向和速度等參數(shù)，實(shí)現(xiàn)了昆蟲(chóng)雷達(dá)數(shù)據(jù)采集與分析自動(dòng)化，為掃描昆蟲(chóng)雷達(dá)的推廣應(yīng)用提供了強(qiáng)有力的技術(shù)支撐[26-28]。目前，該分析方法和研究思路一直被國(guó)內(nèi)外雷達(dá)廠商和研究同行采用和借鑒。此外，程登發(fā)研究員帶領(lǐng)研究團(tuán)隊(duì)分別于2004年和2006年相繼建成垂直監(jiān)測(cè)昆蟲(chóng)雷達(dá)和毫米波昆蟲(chóng)雷達(dá)對(duì)北方重大遷飛性害蟲(chóng)黏蟲(chóng)、草地螟和南方水稻“兩遷”害蟲(chóng)開(kāi)展系統(tǒng)監(jiān)測(cè)與研究，通過(guò)對(duì)遷飛性害蟲(chóng)持續(xù)監(jiān)測(cè)，相關(guān)數(shù)據(jù)和研究在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和舉辦重大社會(huì)活動(dòng)時(shí)都起到重要的支撐作用[29-31]。黏蟲(chóng)遷飛動(dòng)態(tài)的及時(shí)獲取和相關(guān)分析結(jié)果，為全國(guó)黏蟲(chóng)預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)提供了重要依據(jù);草地螟在我國(guó)北方地區(qū)的遷飛為害規(guī)律的揭示在2008年“防草地螟、保奧運(yùn)會(huì)”中起到關(guān)鍵的支撐作用，確保了奧運(yùn)會(huì)的順利召開(kāi)[32]。

3 李光博院士相關(guān)貢獻(xiàn)在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的指導(dǎo)意義

近幾年，黏蟲(chóng)、草地螟、水稻“兩遷”害蟲(chóng)等遷飛性害蟲(chóng)在局地呈重發(fā)、頻發(fā)態(tài)勢(shì)。2018年底，草地貪夜蛾從云南侵入我國(guó)，現(xiàn)已在我國(guó)定殖并持續(xù)發(fā)生為害[33]。截至目前，遷飛性害蟲(chóng)暴發(fā)為害依然是影響我國(guó)農(nóng)業(yè)安全生產(chǎn)的重要因素。受多種因素的影響，遷飛性害蟲(chóng)降落暴發(fā)成災(zāi)有很大的不確定性。1958年，李光博院士在山東、遼寧和北京京郊調(diào)查時(shí)發(fā)現(xiàn)耕作粗放、雜草叢生、植被覆蓋大會(huì)引起黏蟲(chóng)大發(fā)生[34]。在近幾年黏蟲(chóng)暴發(fā)時(shí)，也經(jīng)?？梢钥吹金はx(chóng)在某個(gè)雜草叢生地塊發(fā)生重，而相隔一條馬路但管理較好地塊卻很難查見(jiàn)黏蟲(chóng)。除環(huán)境條件以外，發(fā)生地下一代幼蟲(chóng)發(fā)生情況取決于上一代成蟲(chóng)遷入量，因此，開(kāi)展“異地測(cè)報(bào)”可以為遷入地提供最重要的蟲(chóng)情信息，對(duì)遷入地相關(guān)害蟲(chóng)的預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)具有重要意義。為了持續(xù)控制遷飛性害蟲(chóng)，壓低種群基數(shù)，確保糧食安全，“異地測(cè)報(bào)”只能加強(qiáng)，不能削弱。但是受耕作制度的影響，我國(guó)農(nóng)作物種植結(jié)構(gòu)復(fù)雜，管理水平參差不齊，病蟲(chóng)害的發(fā)生程度差異大，要做好“異地測(cè)報(bào)”也并非易事。做好“異地測(cè)報(bào)”既要從管理層面加強(qiáng)設(shè)計(jì)，也要加強(qiáng)相關(guān)方面的研究。首先要弄清楚蟲(chóng)源地和遷入地之間的關(guān)系，明確遷入地受哪些異地蟲(chóng)源的影響，這樣“異地測(cè)報(bào)”將會(huì)更加有的放矢。其次，加強(qiáng)蟲(chóng)源地和遷入地的遷飛規(guī)律研究。蟲(chóng)源地要結(jié)合當(dāng)?shù)匕l(fā)生特點(diǎn)，擴(kuò)大調(diào)查范圍，確保掌握當(dāng)?shù)卣鎸?shí)的種群密度，并持續(xù)開(kāi)展監(jiān)測(cè)，明確蟲(chóng)源的遷出量、遷出時(shí)間和遷飛方向。遷入地，也要持續(xù)開(kāi)展監(jiān)測(cè)，明確蟲(chóng)源的遷入量、是否再起飛和本地停留蟲(chóng)源量等關(guān)鍵信息。第三，做好本地短期測(cè)報(bào)和精細(xì)化預(yù)報(bào)，體現(xiàn)“異地測(cè)報(bào)”價(jià)值。依靠“異地測(cè)報(bào)”和本地監(jiān)測(cè)結(jié)果，按照總體偏輕發(fā)生個(gè)別地塊可能大發(fā)生的原則，做好本地短期發(fā)生趨勢(shì)預(yù)測(cè)。

近年來(lái)，隨著信息技術(shù)的快速發(fā)展，遷飛性害蟲(chóng)監(jiān)測(cè)工具自動(dòng)化程度不斷提高，預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)手段正朝著模型化、精準(zhǔn)化、圖形化發(fā)展，重大遷飛性害蟲(chóng)監(jiān)測(cè)預(yù)警水平也得到大幅提升[35-36]。2017年，四部委聯(lián)合印發(fā)的《全國(guó)動(dòng)植物保護(hù)能力提升工程建設(shè)規(guī)劃（2017-2025年）》中，明確我國(guó)將建設(shè)15個(gè)遷飛性害蟲(chóng)昆蟲(chóng)雷達(dá)監(jiān)測(cè)站，同時(shí)全國(guó)很多區(qū)域站都配備了專(zhuān)門(mén)探測(cè)空中種群的高空探照燈。目前，正在運(yùn)轉(zhuǎn)的昆蟲(chóng)雷達(dá)和高空探照燈已經(jīng)成功投入生產(chǎn)應(yīng)用，全國(guó)昆蟲(chóng)雷達(dá)網(wǎng)正在積極籌建之中。隨著昆蟲(chóng)雷達(dá)網(wǎng)的完善與運(yùn)轉(zhuǎn)，在信息技術(shù)的支撐下，植保工作者會(huì)繼承和發(fā)展李光博院士的學(xué)術(shù)思想，解密更多的“神蟲(chóng)”信息，為國(guó)家糧食安全做出新的貢獻(xiàn)。

參考文獻(xiàn)

[1] 李光博. 黏蟲(chóng)發(fā)生規(guī)律和防治策略[M]∥中國(guó)農(nóng)科院植物保護(hù)研究所.中國(guó)植物保護(hù)科學(xué).北京：科學(xué)出版社，1961： 446.

[2] 江幸福，張蕾，程云霞，等. 我國(guó)粘蟲(chóng)發(fā)生危害新特點(diǎn)及趨勢(shì)分析[J]. 應(yīng)用昆蟲(chóng)學(xué)報(bào)，2014，51（6）：1444-1449.

[3] 姜玉英，李春廣，曾娟，等. 我國(guó)粘蟲(chóng)發(fā)生概況：60年回顧[J]. 應(yīng)用昆蟲(chóng)學(xué)報(bào)，2014，51（4）：890-898.

[4] 李光博，王恒祥，胡文繡. 粘蟲(chóng)季節(jié)性遷飛為害假說(shuō)及標(biāo)記回收試驗(yàn)[J]. 植物保護(hù)學(xué)報(bào)，1964，3（2）：101-109.

[5] 中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院植物保護(hù)研究所.粘蟲(chóng)遷飛規(guī)律及1972年發(fā)生趨勢(shì)的預(yù)測(cè)[J].農(nóng)業(yè)科技通訊，1972（5）：20-22.

[6] 中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院植物保護(hù)研究所病蟲(chóng)部報(bào)組. 粘蟲(chóng)發(fā)生規(guī)律的研究概況[J].植保科技，1973（1）： 25 -35.

[7] 李光博. 粘蟲(chóng)的綜合防治[M]∥中國(guó)科學(xué)院動(dòng)物研究所.中國(guó)主要害蟲(chóng)綜合防治. 北京：科學(xué)出版社，1979： 301-319.

[8] 李光博. 粘蟲(chóng)發(fā)生規(guī)律與綜合防治技術(shù)[J]. 農(nóng)業(yè)科技情報(bào)，粘蟲(chóng)專(zhuān)輯，1980（3）：3-37.

[9] 程登發(fā)，郭予元，倪漢祥，等. 麥田一代粘蟲(chóng)測(cè)報(bào)專(zhuān)家系統(tǒng)研究[C]∥北京昆蟲(chóng)學(xué)會(huì)成立四十周年學(xué)術(shù)討論會(huì)論文摘要匯編.1990：150-151.

[10]程登發(fā)，李光博，倪漢祥，等.粘蟲(chóng)測(cè)報(bào)專(zhuān)家系統(tǒng)（AWFES）[C]∥首屆全國(guó)中青年植物保護(hù)科技工作者學(xué)術(shù)討論會(huì)論文集.1991：324-331.

[11]張志濤. 昆蟲(chóng)吊飛裝置[J]. 植物保護(hù)，1982（6）：30-32.

[12]張志濤，李光博. 粘蟲(chóng)飛翔生物學(xué)特性初步研究[J]. 植物保護(hù)學(xué)報(bào)，1985，12（2）：93-100.

[13]程登發(fā)，周希明，曹雅忠，等. 昆蟲(chóng)飛行數(shù)據(jù)微機(jī)采集、分析系統(tǒng)的研究[C]∥北京昆蟲(chóng)學(xué)會(huì)成立四十周年學(xué)術(shù)討論會(huì)論文摘要匯編. 1990：166.

[14]張智，祁俊鋒，張瑜，等. 遷飛性害蟲(chóng)監(jiān)測(cè)預(yù)警技術(shù)發(fā)展概況與應(yīng)用展望[J].應(yīng)用昆蟲(chóng)學(xué)報(bào)，2021，58（3）：530-541.

[15]李光博，王恒祥，胡文繡. 華北第三代粘蟲(chóng)防治與發(fā)生預(yù)測(cè)[J]. 植物保護(hù)，1963， 1（1）：14-15.

[16]李光博.我國(guó)粘蟲(chóng)研究概況及主要成就[J]. 植保參考，1990（6）： 6-8.

[17]李光博. 我國(guó)粘蟲(chóng)研究概況及主要進(jìn)展[J]. 植物保護(hù)， 1993， 19（4）：2-4.

[18]李光博.黏蟲(chóng)綜合防治研究的設(shè)計(jì)與實(shí)踐[C].中國(guó)植物保護(hù)學(xué)會(huì)第四屆年會(huì)會(huì)刊，1985： 24-30.

[19]MICHALSKI R S， DAVIS J H， BISHT V S， et al. PLANT/ds： an expert consulting system for the diagnosis of sloybean diseases [C]. Proceedings of conference. Orsay， France： European Conference on Artificial Intelligence， 1982： 133-138.

[20]黏蟲(chóng)大豆害蟲(chóng)研究組. 試用微型電子計(jì)算機(jī)采集計(jì)算昆蟲(chóng)吊飛數(shù)據(jù)成功[J]. 植物保護(hù)，1984（5）：33.

[21]曹雅忠，黃葵，李光博. 空氣相對(duì)濕度對(duì)黏蟲(chóng)飛翔活動(dòng)的影響[J]. 植物保護(hù)學(xué)報(bào)，1995，22（2）：134 -138.

[22]賈佩華，曹雅忠. 小地老虎成蟲(chóng)的飛翔活動(dòng)[J].昆蟲(chóng)學(xué)報(bào)，1992，35（1）：59-65.

[23]羅禮智，李光博. 草地螟不同蛾齡成蟲(chóng)飛行能力和行為的研究[M]∥青年生態(tài)學(xué)者論叢（二）. 北京： 中國(guó)科學(xué)技術(shù)出版社. 1992：303-308.

[24]程登發(fā)， 田喆， 孫京瑞. 禾縊管蚜在不同溫度條件下的飛行能力[J]. 昆蟲(chóng)學(xué)報(bào)， 1997， 40（S1）： 180-185.

[25]程登發(fā)， 田喆， 李紅梅，等. 溫度和濕度對(duì)麥長(zhǎng)管蚜飛行能力的影響[J]. 昆蟲(chóng)學(xué)報(bào)， 2002， 45（1）： 80-85.

[26]CHENG Dengfa， WU Kongming， TIAN Zhe， et al. Acquisition and analysis of migration data from the digitized display of a scanning entomological radar [J]. Computers and Electronics in Agriculture， 2002， 35： 63-75.

[27]程登發(fā)，張?jiān)苹?，陳林，? 農(nóng)作物重大生物災(zāi)害監(jiān)測(cè)與預(yù)警技術(shù)[M].重慶：重慶出版社，2014.

[28]程登發(fā)， 封洪強(qiáng)， 吳孔明.掃描昆蟲(chóng)雷達(dá)與昆蟲(chóng)遷飛監(jiān)測(cè)[M]. 北京： 科學(xué)出版社，2005.

[29]齊會(huì)會(huì)， 張?jiān)苹郏?程登發(fā)，等. 褐飛虱2009年秋季回遷的雷達(dá)監(jiān)測(cè)及軌跡分析[J]. 昆蟲(chóng)學(xué)報(bào)， 2010， 53（11）： 1256-1264.

[30]QI Huihui， JIANG Chunxian， ZHANG Yunhui， et al. Radar observations of the seasonal migration of brown planthopper （Nilaparvata lugens Stl） in Southern China [J].Bulletin of Entomological Research， 2014， 104（6）：731-741.

[31]張?jiān)苹郏?張智， 姜玉英，等. 2012年三代黏蟲(chóng)大發(fā)生原因初步分析[J]. 植物保護(hù)， 2012， 38（5）： 1-8.

[32]張?jiān)苹郏?楊建國(guó)， 金曉華，等. 探照燈誘蟲(chóng)帶對(duì)遷飛草地螟的空中阻截作用[J]. 植物保護(hù)， 2009， 35（6）：104-107.

[33]吳孔明. 中國(guó)草地貪夜蛾的防控策略[J]. 植物保護(hù)，2020，46（2）：1-5.

[34]李光博，王鴻，趙圣菊，等. 麥田小氣候?qū)Φ谝淮诚x(chóng)發(fā)生數(shù)量影響的研究[J]. 植物保護(hù)學(xué)報(bào)，1963（1）：57-62.

[35]張智， 張?jiān)苹郏?姜玉英， 等. 雷達(dá)昆蟲(chóng)學(xué)研究進(jìn)展及應(yīng)用前景[J]. 植物保護(hù)， 2017，43（5）： 18–26.

[36]張鹿平， 張智， 季榮， 等.昆蟲(chóng)雷達(dá)建制技術(shù)的發(fā)展方向[J]. 應(yīng)用昆蟲(chóng)學(xué)報(bào)， 2018， 55（2）： 153–159.

（責(zé)任編輯：楊明麗）