最新研究显示：每年1.5万吨昆虫飞过中国东部夜空

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，正在他们头顶飞过，这些昆虫的质量加起来可能有数百吨。它们之中的绝大部分都是害虫，在漫长的迁徙中，寻找新的觅食地。

这一数字来自河南省农科院植保所所长封洪强团队的一项新研究，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，最终发现了中国东部地区迁飞昆虫的数量、种类、迁飞规律等。研究成果在线发表于《美国科学院院刊》上。

在此之前，只有英国有过类似的监测和研究，当地科学家们监测发现，每年夜间约9050亿头昆虫飞过英国南部，其生物量约911吨。而封洪强团队的研究显示，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，平均每年每公里上空，有155亿头昆虫飞过，昆虫密度是英国南部的5.15倍。

季节迁飞，对人类和昆虫都是挑战

候鸟南迁、燕子北归，动物迁徙是自然界中的普遍现象，有些景象十分壮观。事实上，小小的昆虫也会迁徙，但很少有人注意到。

这是因为，昆虫个体往往非常小，飞行的高度很高，多在数百米到两千米的空中，而且昼伏夜出，很难被人们观测到。

但它们的迁徙对人类又非常重要，因为迁徙不仅会带来物质和能量的传送，也可能造成病原体的传播、虫害的高发。

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，可能已经是它们很多代以后的后代了。

对人类来说，昆虫的迁飞，则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。据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。

所以，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，而人类则要保卫我们自己的粮食。

而想要更好地预防迁飞昆虫带来的危害，了解它们是基本的前提。怎样才能了解？首先要能够观测甚至监测昆虫的迁飞。

封洪强师从于我国著名植保学家、中国工程院院士吴孔明，在学生期间，曾经参与昆虫迁飞野外监测站的建立。2004年，博士毕业后，他继续开展雷达昆虫学的研究，开启了迁飞昆虫研究的加速之路。

物理捕捉，到天地空全面监测

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二致，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，普通雷达更注重及远的能力，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，最高的一般也不超过2公里，所以要及近，同时需要更优秀的识别能力。”封洪强说。

在过去，人们依靠多种方式监测这些迁飞的昆虫，比如设置探照灯诱虫器，其光源是一个直径75厘米的探照灯，灯口朝天。天气情况良好的情况下，夜间的光柱可以达到500米高，仿佛一个巨大的火烛，吸引飞蛾们来扑。研究人员以此吸引并捕捉那些具有趋光性的昆虫，以此分析他们的种类、种群大小、发生时期等。性诱也是有效的监测方法之一，昆虫夜晚迁徙，白天落地觅食，会被放置在田野中的性诱设备捕获，用于监测和研究。事实上，一些昆虫的迁徙路线非常长，但昆虫的寿命有限，有一些昆虫，很难在“有生之年”到达“目的地”。因此，它们会在迁徙途中进行繁衍，实现世代更迭，让下一代到达目的地，研究人员们很早就发现了这一现象，因此设置了不同的诱捕或监测方式。

还有很多不同的监测和研究方法，比如高空网捕、海上网捕等，但这些方法中，大部分都只能监测到昆虫的数量。而昆虫雷达，不但可以监测到数量，而且可以监测到昆虫迁移的方向和速度，是目前最好的全面监测工具，配合地面诱捕等方式，可以实现从地面到天空的全面监测。

昆虫雷达起源于国外，封洪强介绍，从上世纪90年代末开始，国际上就在使用旋转极化的垂直昆虫雷达，对昆虫的迁飞进行连续的自动观测。而我国当时还在使用扫描雷达，“扫描雷达有许多局限，比如昆虫在雷达波束中的位置无法确定，也就无法从回波信号中判断昆虫目标的大小、昆虫的种类等。”

起步之路，从动手改造雷达开始

2004年，封洪强毕业的那一年，我国科学家建起了第一座垂直昆虫雷达。2006年，封洪强所在的河南农科院也建了起来。

然而，由于缺乏经验，我国自主建设的垂直昆虫雷达，不能采集到昆虫信号，而雷达厂并不愿意花精力去改造这种小众的雷达。封洪强因此远赴国外学习，随后，联合工程师，开始自己改造雷达，最终达到监测昆虫信号的效果。

改造雷达，从头开始设计计算机程序，进行信息化采集，是一件复杂而辛苦的工作。封洪强说，他的导师吴孔明选择了几位同学，进行昆虫雷达的研究，这是国际上也很少有人研究的课题，需要花费巨大的精力和漫长的时间，“其中一个条件，就是能扛着铁家伙去野外工作。”

2014年，封洪强和团队完成了旋转极化昆虫雷达的数字化改造，随后又开发出适应高分辨率昆虫雷达的数据分析软件，使得我国昆虫雷达达到国际先进水平。到2019年，我国第一台昆虫雷达出口到农业强国以色列。

从学习制造到出口昆虫雷达，中国用了15年，封洪强经历了全过程，也是其中最重要的推动者。

如今，我国已经建立起更加先进的昆虫雷达阵，可以全天候、全方位监测昆虫的迁飞。“从2004年到今天，整整20年做这一件事情，有过绝望的时候，也有过充满希望的时候。好在，我们最终建立了期望中的昆虫雷达技术，有了这些技术，我想以后的发展会进展更快一些。”封洪强说。

迁飞路径，一场跨越中国的往返

昆虫迁飞的现象遍布世界，可以说，整个地球都是一个巨大的昆虫迁飞场。其中，根据地域的不同，又有许多区域性的迁飞场，中国，正处在东亚昆虫迁飞场中。

监测昆虫的迁飞，对农业病虫害的防治至关重要，因为绝大部分重要的农业害虫，都是迁飞性害虫。

2014年秋天，封洪强和团队成员打造的第一台昆虫雷达开始运行，团队也进入长期监测和研究昆虫的迁飞路径、习性、种类等工作中。

随着先进技术的应用，大量的数据被快速积累起来。团队成员、河南省农科院副研究员黄建荣介绍，长期的监测和研究发现，我国的迁飞昆虫存在北迁南回的规律，每年春季4至5月份昆虫往北迁飞、6至7月份夏季昆虫仍然往北迁飞，8至10月份昆虫往南迁飞。

研究发现，昆虫会利用风的力量，每个季节大规模迁飞发生时，风向明显更加集中。在春夏季，更加集中往北迁飞，在秋季更加集中往西南方向偏，证明昆虫迁飞具有明显的选择性，“它们选择更有利于其远距离迁飞的风向进行迁飞。”黄建荣说。

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。

那么，到底有多少昆虫在迁飞？它们又会造成怎样的危害？科研团队收集了河南孟州、山东德州、山东莱州、江苏姜堰、南京江浦等地不同的数据，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，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，达到了9.3万亿头，生物质量大约为1.5万吨。其中有7.3万亿头是害虫，约1.2万吨。”黄建荣说，“7.3万亿头害虫，假定1头只吃1克植物，就有730万吨植物被吃掉。”

一次实践，堵住草地贪夜蛾的扩散之路

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。

草地贪夜蛾是一种我国新增的重大害虫，也是近年来备受关注的入侵物种，起源于美洲，迁飞了大半个世界，于2018年底入侵我国。

得益于我国完善的植保体系，早在入侵我国之前，科学家们就开始准备抵御这种可能带来重大危害的害虫。而昆虫雷达，无疑起到了重要的作用。

研究发现，我国草地贪夜蛾通过东、西两条路线由南向北迁飞，东线快于西线。每年3月份，开始真正向北迁飞，4至5月份为快速扩张期；7月份进入北方玉米产区。

南京农业大学植保学院教授胡高长期进行草地贪夜蛾防控，他和封洪强团队有密切的合作，他也是这项持续20年研究的成员之一。胡高介绍，草地贪夜蛾具有极强的飞行意愿和迁飞能力，最长累计飞行达到36.51小时，飞行距离达到116公里。

对草地贪夜蛾的迅速了解、认识，是防控的关键，而更快地了解它的迁飞规律、习性等，无疑需要更加先进的监测体系。事实上，在草地贪夜蛾入侵我国后，主要危害一直被控制在长江以南，在黄淮海、东北平原上，虽然也有迁徙而来的草地贪夜蛾，但并没有造成重大危害。

随着昆虫雷达的不断建设，我国的监测网络正在变得更加广泛和严密。但对封洪强来说，还有更广阔的领域等待探索，“目前，昆虫雷达还只是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，但想要做到还需要很长时间的努力。这也是未来我们致力要做的事情，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。”