昆虫越海迁飞过程中的成层现象及其机制

论文摘要

本文使用KC-2昆虫雷达,于2005-2007年每年的5—10月在渤海湾的北隍城岛上对夜间越海迁飞昆虫进行持续的观测。每天的21时至23时对当地地面至2000m高度的风温场进行探测。对昆虫在迁飞过程中聚集成层与风温场的关系进行分析,初步明确了昆虫在迁飞过程中的成层机制,并根据气象要素和成层的关系建立了成层模型。主要结果如下:1.成层现象的季节间变化和昆虫迁飞时期吻合,即迁飞高峰期成层现象出现的频率高。同时,一夜间不同时刻出现成层现象的次数变化与一夜间探照灯诱虫器内昆虫数量的变化也表现出一致性,这说明了成层是昆虫迁飞过程中的一个普遍现象。2.长岛上空越海迁飞昆虫的种类以鳞翅目、蜻蜓目、鞘翅目、脉翅目为主,其主要种类都是我国华北地区的农业害虫和天敌。棉铃虫、黏虫、甜菜夜蛾、蜻蜓、草蛉是主要迁飞种类。杨卷叶螟、玉米螟、宽胫夜蛾、朽木夜蛾、旋幽夜蛾、银纹夜蛾、银锭夜蛾、甘蓝夜蛾等这些次要的农业害虫也存在着迁飞的事实。蜻蜓、瓢虫、食蚜蝇、草蛉、步甲等都是害虫的天敌,诱虫数量上具有突增突减的特征,是明显的伴迁现象。他们是形成昆虫层的主要类群。3.成层现象出现的高度主要集中在500m以下,在200-300m高度处的成层现象最为常见;500m-1500m成层也较频繁;而1600m以上成层出现的次数较少。随着月份的增加,在500m以上出现昆虫层的频率逐渐增加。这是由于500m以上出现风速极值的频率随月份增加而增加,且昆虫喜欢聚集在风速极值出现的高度上成层。4.在5、6月份和9、10月份,成层与风向显著相关。5、6月份S和SW风出现成层的频率高,9、10月份N、NE、E风出现成层的频率高。这说明昆虫在春季北迁和秋季向南“回迁”的过程中会选择在适合其迁飞的风向出现的高度上聚集成层,从而利用有利的风向进行远距离的迁飞。而在7、8月份（昆虫夏季扩散时期）,成层的出现与风向不相关,这段时期昆虫更喜欢聚集在风向切变出现的高度处成层。5.昆虫空中密度最大值出现的高度与风速最大值出现的高度显著相关,与逆温层顶高度不相关。当有风速极值或有风向切变（7、8月份）存在的时候,昆虫会聚集在风速极值或风向切变出现的高度上。只有当风向适合时,且风速极值或风向切变（7、8月份）和逆温层出现在同一个高度时,昆虫层才会出现在逆温层顶。6.利用成层和风温场的关系构建了昆虫的成层模型。昆虫在时间T、高度h上的成层概率P（T, h）=Max（Pd（T, WDh）, Pd（T, Wh））×Pv（WSh）×Pt（th）,其中Pd（T, WDh）为不同季节各个风向成层概率;Pd（T, Wh）为不同季节风向切变成层概率;Pv（WSh）为风速成层概率;Pt（th）为温度成层概率。经检验这个模型可以对昆虫层出现的情况做出较好的预测。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 引言
• 1.1 昆虫的迁飞行为及其研究方法
• 1.1.1 昆虫的迁飞
• 1.1.2 昆虫飞行行为的传统研究方法
• 1.2 昆虫雷达及其应用
• 1.2.1 昆虫雷达及其原理
• 1.2.2 昆虫雷达的应用
• 1.3 昆虫迁飞过程中的聚集成层现象及其成层机制假说
• 1.4 本论文研究的目的与意义
• 2 材料与方法
• 2.1 昆虫空中密度的测定
• 2.2 探照灯诱虫
• 2.3 目标的识别
• 2.4 气象要素的探测
• 2.5 昆虫成层的定义及提取
• 2.6 统计分析方法
• 3 结果与分析
• 3.1 雷达目标的识别
• 3.1.1 昆虫目标的飞行速率
• 3.1.2 诱虫灯下虫量动态
• 3.2 成层现象的时空分布
• 3.2.1 成层现象的季节间变化
• 3.2.2 成层现象的日变化
• 3.2.3 成层高度的季节间变化
• 3.3 成层的机制
• 3.3.1 风向与成层的关系
• 3.3.2 风速极值与成层的关系
• 3.3.3 逆温层与成层的关系
• 3.3.4 风温场的综合效应
• 3.4 成层的模型模拟
• 3.4.1 成层模型的建立
• 3.4.2 成层模型的验证
• 4 讨论
• 5 结论
• 致谢
• 参考文献
• 附录
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文