最新研究顯示：每年1.5萬噸昆蟲飛過中國東區夜空

生活在中國東區的人們可能不知道，每天夜裡，當人們熟睡時，成百上千億的昆蟲，正在他們頭頂飛過，這些昆蟲的質量加起來可能有數百噸。它們之中的絕大部分都是害蟲，在漫長的遷徙中，尋找新的覓食地。

這一數字來自河南省農科院植保所所長封洪強團隊的一項新研究，在過去20年中，他們用自主研發的世界上最先進的昆蟲雷達，長期在野外進行昆蟲遷飛監測，最終發現了中國東區地區遷飛昆蟲的數量、種類、遷飛規律等。研究成果在線發表於《美國科學院院刊（PNAS）》上。

在此之前，只有英國有過類似的監測和研究，當地科學家們監測發現，每年夜間約9050億頭昆蟲飛過英國南部，其生物量約911噸。而封洪強團隊的研究顯示，我國東區地區每年有9.3萬億頭昆蟲，在夜間悄然飛過東西600公里寬的截面，總質量約有1.5萬噸，平均每年每公里上空，有155億頭昆蟲飛過，昆蟲密度是英國南部的5.15倍。

季節遷飛，對人類和昆蟲都是挑戰

候鳥南遷、燕子北歸，動物遷徙是自然界中的普遍現象，有些景象十分壯觀。事實上，小小的昆蟲也會遷徙，但很少有人注意到。

這是因為，昆蟲個體往往非常小，飛行的高度很高，多在數百米到兩千米的空中，而且晝伏夜出，很難被人們觀測到。

但它們的遷徙對人類又非常重要，因為遷徙不僅會帶來物質和能量的傳送，也可能造成病原體的傳播、蟲害的高發。

對昆蟲來說，遷飛是它們離開食物匱乏區、開拓生存之地的一次艱難挑戰，大部分昆蟲會死在遷徙途中。即便它們有季節性遷徙和返回的習性，但回去的，可能已經是它們很多代以後的後代了。

對人類來說，昆蟲的遷飛，則是導致害蟲跨區域突發、作物病蟲害大流行的重要原因之一。據國家統計局數據顯示，「十三五」期間，遷飛性害蟲及其傳播的作物病害，在我國年均發生15億畝次以上，每年潛在糧食損失超過800億斤。

所以，一次漫長的昆蟲遷飛，對昆蟲和人類來說，都是一次嚴峻的生存挑戰。昆蟲需要新的食物來源，而人類則要保衛我們自己的糧食。

而想要更好地預防遷飛昆蟲帶來的危害，瞭解它們是基本的前提。怎樣才能瞭解？首先要能夠觀測甚至監測昆蟲的遷飛。

封洪強師從於我國著名植保學家、中國工程院院士吳孔明，在學生期間，曾經參與昆蟲遷飛野外監測站的建立。2004年，博士畢業後，他繼續開展雷達昆蟲學的研究，開啟了遷飛昆蟲研究的加速之路。

物理捕捉，到天地空全面監測

昆蟲雷達，是用來監測昆蟲遷飛情況的雷達。它的原理和其他雷達並無二致，都是使用電磁波對肉眼難以觀察到的空中物體進行探測。不同之處在於，普通雷達更注重及遠的能力，而昆蟲雷達更側重觀測近處，「普通雷達，往往會觀測幾十乃至幾百公裡外的事物，有些領域要求越遠越好。但昆蟲雷達不同，昆蟲飛行高度多在300至500米的空中，最高的一般也不超過2公里，所以要及近，同時需要更優秀的識別能力。」封洪強說。

在過去，人們依靠多種方式監測這些遷飛的昆蟲，比如設置探照燈誘蟲器，其光源是一個直徑75釐米的探照燈，燈口朝天。天氣情況良好的情況下，夜間的光柱可以達到500米高，彷彿一個巨大的火燭，吸引飛蛾們來撲。研究人員以此吸引並捕捉那些具有趨光性的昆蟲，以此分析他們的種類、種群大小、發生時期等。性誘也是有效的監測方法之一，昆蟲夜晚遷徙，白天落地覓食，會被放置在田野中的性誘設備捕獲，用於監測和研究。事實上，一些昆蟲的遷徙路線非常長，但昆蟲的壽命有限，有一些昆蟲，很難在「有生之年」到達「目的地」。因此，它們會在遷徙途中進行繁衍，實現世代更迭，讓下一代到達目的地，研究人員們很早就發現了這一現象，因此設置了不同的誘捕或監測方式。

還有很多不同的監測和研究方法，比如高空網捕、海上網捕等，但這些方法中，大部分都只能監測到昆蟲的數量。而昆蟲雷達，不但可以監測到數量，而且可以監測到昆蟲遷移的方向和速度，是目前最好的全面監測工具，配合地面誘捕等方式，可以實現從地面到天空的全面監測。

昆蟲雷達起源於國外，封洪強介紹，從上世紀90年代末開始，國際上就在使用旋轉極化的垂直昆蟲雷達，對昆蟲的遷飛進行連續的自動觀測。而我國當時還在使用掃瞄雷達，「掃瞄雷達有許多局限，比如昆蟲在雷達波束中的位置無法確定，也就無法從回波信號中判斷昆蟲目標的大小、昆蟲的種類等。」

起步之路，從動手改造雷達開始

2004年，封洪強畢業的那一年，我國科學家建起了第一座垂直昆蟲雷達。2006年，封洪強所在的河南農科院也建了起來。

然而，由於缺乏經驗，我國自主建設的垂直昆蟲雷達，不能採集到昆蟲信號，而雷達廠並不願意花精力去改造這種小眾的雷達。封洪強因此遠赴國外學習，隨後，聯合工程師，開始自己改造雷達，最終達到監測昆蟲信號的效果。

改造雷達，從頭開始設計計算機程序，進行信息化採集，是一件複雜而辛苦的工作。封洪強說，他的導師吳孔明選擇了幾位同學，進行昆蟲雷達的研究，這是國際上也很少有人研究的課題，需要花費巨大的精力和漫長的時間，「其中一個條件，就是能扛著鐵傢伙去野外工作。」

2014年，封洪強和團隊完成了旋轉極化昆蟲雷達的數字化改造，隨後又開發出適應高解像度昆蟲雷達的數據分析軟件，使得我國昆蟲雷達達到國際先進水平。到2019年，我國第一台昆蟲雷達出口到農業強國以色列。

從學習製造到出口昆蟲雷達，中國用了15年，封洪強經歷了全過程，也是其中最重要的推動者。

如今，我國已經建立起更加先進的昆蟲雷達陣，可以全天候、全方位監測昆蟲的遷飛。「從2004年到今天，整整20年做這一件事情，有過絕望的時候，也有過充滿希望的時候。好在，我們最終建立了期望中的昆蟲雷達技術，有了這些技術，我想以後的發展會進展更快一些。」封洪強說。

遷飛路徑，一場跨越中國的往返

昆蟲遷飛的現象遍佈世界，可以說，整個地球都是一個巨大的昆蟲遷飛場。其中，根據地域的不同，又有許多區域性的遷飛場，中國，正處在東亞昆蟲遷飛場中。

監測昆蟲的遷飛，對農業病蟲害的防治至關重要，因為絕大部分重要的農業害蟲，都是遷飛性害蟲。

2014年秋天，封洪強和團隊成員打造的第一台昆蟲雷達開始運行，團隊也進入長期監測和研究昆蟲的遷飛路徑、習性、種類等工作中。

隨著先進技術的應用，大量的數據被快速積累起來。團隊成員、河南省農科院副研究員黃建榮介紹，長期的監測和研究發現，我國的遷飛昆蟲存在北遷南迴的規律，每年春季4至5月份昆蟲往北遷飛、6至7月份夏季昆蟲仍然往北遷飛，8至10月份昆蟲往南遷飛。

研究發現，昆蟲會利用風的力量，每個季節大規模遷飛發生時，風向明顯更加集中。在春夏季，更加集中往北遷飛，在秋季更加集中往西南方向偏，證明昆蟲遷飛具有明顯的選擇性，「它們選擇更有利於其遠距離遷飛的風向進行遷飛。」黃建榮說。

這些遷飛的昆蟲中，包含了絕大部分農業害蟲，尤其是重大害蟲，如棉鈴蟲、黏蟲、小地老虎等。

那麼，到底有多少昆蟲在遷飛？它們又會造成怎樣的危害？科研團隊收集了河南孟州、山東德州、山東萊州、江蘇薑堰、南京江浦等地不同的數據，進行比較，發現整個東區地區昆蟲總量差別不大，「通過多種方式，最終測算出了我國東區地區昆蟲的總量和總生物流量。我國東區地區每年夜間遷飛的昆蟲數量，達到了9.3萬億頭，生物質量大約為1.5萬噸。其中有7.3萬億頭是害蟲，約1.2萬噸。」黃建榮說，「7.3萬億頭害蟲，假定1頭只吃1克植物，就有730萬噸植物被吃掉。」

一次實踐，堵住草地貪夜蛾的擴散之路

農業農村部發佈的10種一類農業害蟲中，有8種是遷飛性害蟲，包括草地貪夜蛾、稻飛虱、黏蟲等，水稻、小麥、玉米三大主糧作物都是它們主要為害的對象。

草地貪夜蛾是一種我國新增的重大害蟲，也是近年來備受關注的入侵物種，起源於美洲，遷飛了大半個世界，於2018年底入侵我國。

得益於我國完善的植保體系，早在入侵我國之前，科學家們就開始準備抵禦這種可能帶來重大危害的害蟲。而昆蟲雷達，無疑起到了重要的作用。

研究發現，我國草地貪夜蛾通過東、西兩條路線由南向北遷飛，東線快於西線。每年3月份，開始真正向北遷飛，4至5月份為快速擴張期；7月份進入北方玉米產區。

南京農業大學植保學院教授胡高長期進行草地貪夜蛾防控，他和封洪強團隊有密切的合作，他也是這項持續20年研究的成員之一。胡高介紹，草地貪夜蛾具有極強的飛行意願和遷飛能力，最長累計飛行達到36.51小時，飛行距離達到116公里。

對草地貪夜蛾的迅速瞭解、認識，是防控的關鍵，而更快地瞭解它的遷飛規律、習性等，無疑需要更加先進的監測體系。事實上，在草地貪夜蛾入侵我國後，主要危害一直被控制在長江以南，在黃淮海、東北平原上，雖然也有遷徙而來的草地貪夜蛾，但並沒有造成重大危害。

隨著昆蟲雷達的不斷建設，我國的監測網絡正在變得更加廣泛和嚴密。但對封洪強來說，還有更廣闊的領域等待探索，「目前，昆蟲雷達還只是用於監測遷飛昆蟲和開展科學研究，我們的目標是直接進行害蟲的預報，但想要做到還需要很長時間的努力。這也是未來我們致力要做的事情，從實時監測，到提前預警，如果可以做到，未來就能在蟲口奪回更多的糧食。」

新京報首席記者 周懷宗

編輯 張樹婧 校對 盧茜