■河南经济报记者 郭俊娟 文/图

旋转极化垂直昆虫雷达

　　你以为昆虫只能贴地飞行?不，像常见的甜菜夜蛾等鳞翅目害虫，能够在上下2千米高空、纵横数百公里的华东区迁飞，像候鸟一样暑来寒往。

　　4月25日，在河南省农科院主办的昆虫雷达成果发布暨昆虫迁飞学术交流会上，河南省农科院植保所所长封洪强研究员发布了其团队最新科研成果——我国东部地区每年有9.3万亿头昆虫，在夜间悄然飞过东西600公里宽的截面，总质量约有1.5万吨。

　　这一数字来自封洪强团队的最新研究成果。在过去20年中，他们用自主研发的世界上最先进的昆虫雷达，长期在野外进行昆虫迁飞监测，最终发现了我国东部地区迁飞昆虫的数量、种类，以及迁飞规律等。研究成果在线发表于美国国家科学院院刊上。

　　《美国国家科学院院刊》代表着国际最高科研水平。这是河南省农科院植保所首次以第一单位在《美国国家科学院院刊》上发表论文。这篇论文的发表标志着我国昆虫雷达技术的发展进入一个新阶段，标志着我国昆虫迁飞研究达到了一个新高度。这一成果开辟了我国昆虫研究的“新大陆”，对于农业生产具有重要的科学意义。

　　高射炮打蚊子，是我们经常听到的一句笑话。但是要研究昆虫的迁飞规律，真的需要依靠世界上最先进的专业雷达。

　　说起研究昆虫迁飞的起步，封洪强感慨万千。因为昆虫个体小，迁飞又发生在数百米，甚至2000米的高空，远超人类肉眼所及的范围。

　　昆虫雷达，是用来监测昆虫迁飞情况的雷达。它的原理和其他雷达并无区别，都是使用电磁波对肉眼难以观察到的空中物体进行探测。不同之处在于，普通雷达更注重“远望”的能力，而昆虫雷达更侧重观测近处。“普通雷达往往会观测几十乃至几百公里外的事物，有些领域要求越远越好。但昆虫雷达不同，昆虫飞行高度多在300至500米的空中，最高的也不超过2000米，所以要‘近观’，并需要更优秀的识别能力。”封洪强说。所谓垂直昆虫雷达，是一种垂直向上监测空中自由飞行昆虫的雷达，能全天候实时监测这些昆虫的迁飞行为。

　　封洪强师从我国著名植保学家、中国工程院院士吴孔明，在校期间，曾参与长岛有害生物防治野外科学观测试验站的建立。2004年，博士毕业后，他辗转进入河南省农科院工作，当年获得国家自然科学基金青年基金的支持，开始在河南开展雷达昆虫学研究，2009年建成河南省第一部昆虫雷达，2014年升级为高辨率旋转极化垂直昆虫雷达，研发了相应的数据分析软件，实现了空中飞行昆虫的飞行高度、速度、身体轴向、体型参数、身体质量、振翅频率的自动监测，这也是我国第一部真正意义上的旋转极化垂直昆虫雷达。

　　2017年，封洪强团队与世界著名的英国洛桑实验站专家团队合作，获取了十分珍贵的数据。此时，其团队与无锡立洋电子有限公司合作研制的旋转极化垂直昆虫雷达达到国际领先水平，在某些方面甚至超越了英国的传统旋转极化垂直昆虫雷达。

　　一系列成果促成了2019年第二届国际雷达空中生态学会议在郑州的召开;得到以色列鸟类学家青睐，达成了我国第一部昆虫雷达的出口合约，这也是国际间销售的第一部昆虫雷达;2023年11月，又向英国利兹大学交付了我国出口的第二部昆虫雷达。这些昆虫雷达的出口标志着我国旋转极化垂直昆虫雷达技术走向成熟。

　　生活在中国东部的人们可能不知道，每天夜里，当人们熟睡时，成百上千亿的昆虫正从他们头顶飞过，这些昆虫的质量加起来可能有数百吨。它们在漫长的迁徙中，寻找新的觅食地。

　　封洪强专家团队利用升级改造的旋转极化垂直昆虫雷达和自主研发的旋转极化垂直昆虫雷达数据分析软件，于2015~2017年在位于中原农谷的河南省0号昆虫雷达野外观测研究站(河南原阳)对夜间迁飞昆虫进行了连续监测，获取了雷达上方每个昆虫的迁飞参数(飞行高度、飞行速度、飞行方向、身体轴向等)和体型参数。

　　该团队将收集到的河南孟州、山东德州、山东莱州、江苏姜堰、南京江浦等地的数据进行比较，发现整个东部地区昆虫总量差别不大。“通过多种方式，我们最终测算出了我国东部地区昆虫的总量和总生物流量。我国东部地区每年夜间迁飞的昆虫数量达到9.3万亿头，生物质量大约为1.5万吨。”团队成员、河南省农科院副研究员黄建荣说。

　　观察发现，昆虫会利用风的力量进行大规模迁飞。在春夏季更加集中往北迁飞，在秋季更加集中往西南方向迁飞。“它们会选择更有利于其远距离迁飞的风向进行迁飞。”黄建荣说。

　　对昆虫来说，迁飞是它们离开食物匮乏区、开拓生存之地的一次艰难挑战，大部分昆虫会死在迁徙途中。即便它们有季节性迁徙和返回的习性，但回去的可能已经是它们几代以后的后代了。

　　迁徙在动物中非常普遍，景象十分壮观，不仅实现了动物本身跨区域流动，也带来了物质和能量的传送、病原体的传播，对整个生态系统有着的深远影响。

　　对人类来说，昆虫的迁飞是导致害虫跨区域突发、作物病虫害大流行的重要原因之一。国家统计局数据显示，“十三五”期间，迁飞性害虫及其传播的作物病害，在我国年均发生15亿亩次以上，每年潜在粮食损失超过800亿斤。一次漫长的昆虫迁飞，对昆虫和人类来说，都是一次严峻的生存挑战。昆虫需要新的食物来源，而人类则要保卫自己的粮食。

　　研究结果表明，我国东部地区每年夜间迁飞的9.3万亿头昆虫中，有7.3万亿头是害虫，生物质量约1.2万吨。假定1头害虫吃1克植物，就有730万吨植物被吃掉。这些迁飞的昆虫中，包含了绝大部分农业害虫，尤其是重大害虫，如棉铃虫、黏虫、小地老虎等。而农业农村部发布的10种一类农业害虫中，有8种是迁飞性害虫，包括草地贪夜蛾、稻飞虱、黏虫等，水稻、小麦、玉米三大主粮作物都是它们主要为害的对象。

　　大规模的害虫往北迁飞对我国北方地区农作物生产构成威胁，对其迁飞机制和生态效应做进一步解析将有助于提高我国迁飞害虫预测预报水平和应对农业生物灾害的能力。

　　如果说法布尔的《昆虫记》是着眼于观察昆虫个体，而昆虫迁飞的研究则是着眼于物种，对人与自然的影响宏大而深远。随着昆虫雷达的不断建设升级，我国的监测网络正变得更加广泛和严密。“目前，昆虫雷达还只用于监测迁飞昆虫和开展科学研究，我们的目标是直接进行害虫的预报，但还需要很长时间的努力。从实时监测到提前预警，如果可以做到，未来就能在虫口夺回更多的粮食。”对于封洪强和他团队来说，还有更广阔的领域等待探索。