基于探空灯的夜行性昆虫生物通量测算方法技术

本发明专利技术公开了一种基于探空灯的夜行性昆虫生物通量测算方法，旨在解决当前在大区域内无法估计或测算昆虫的绝对数量的技术难。本发明专利技术由探空灯诱集空中的昆虫并每日分拣计算各昆虫的数量，并称取昆虫的重量，获得每日昆虫的生物量；通过监测高度和监测时间的长短，确定单位空间内每日昆虫的生物量；再与每日夜间空中平均风速相乘得每日通过单位空间内的昆虫生物通量。本发明专利技术方法可准确估算和预测近空趋光性昆虫的生物量，解决了在大区域内无法估计昆虫的绝对数量的难题，为探索研究远距离迁飞昆虫给生态系统带来的影响，也为天敌资源利用提供科学依据。用提供科学依据。用提供科学依据。

【技术实现步骤摘要】
基于探空灯的夜行性昆虫生物通量测算方法


[0001]本专利技术涉及昆虫监测
，具体涉及一种基于探空灯的夜行性昆虫生物通量测算方法。

技术介绍

[0002]生物圈的生物流动与人类生活密切相关，特别是是大气圈层，大气的流动形成季风，也让人类感受到四季的变化，更重要的是其流动让污染得到扩散、迁移乃至沉淀净化。而农田生态系统也是构成生态系统最为重要的组成部分，也是维系粮食生产的物质基础；但在我国，每年因病虫害造成的粮食损失可达2200万吨（占粮食总产量的14%左右），特别是每年发生的往返南北的迁飞性害虫是造成我国家粮食严重损失的重要来源。在19世纪之前，蝗灾一直是我国的最重的农业灾害；20世纪前叶，东方黏虫（行军虫）一直是我国农作物的重大致灾害虫；上世纪90年代棉铃虫大暴发曾引起人们的高度重视；刚进入21世纪，长江中下游地区稻飞虱及稻纵卷叶螟特大爆发，对水稻生产造成严重的损失；2012年东北地区玉米粘虫大暴发，引起国内外的极大关注，成为影响玉米价格和相关股票波动的重要因素；2016年在三门峡爆发的东方粘虫，造成局部地块绝收；2019年初，国际重大迁飞性害虫草地贪夜蛾入侵我国，仅半年多就漫延至21个省（市区），对我国粮食生产构成严重的威胁。由此可见，远距离迁飞的各类昆虫均能够对我国粮食安全造成重大的影响。
[0003]迁飞昆虫如迁徙的候鸟一样，往返于南方和北方。但由于昆虫个体微小，其主要通过气流的南北流动裹挟而每年往返迁飞。而在我国，大量昆虫每年在南方温暖的区域越冬，春天气温回暖后大量昆虫随南风返飞北方，进而侵害我国北方各地农作物；而在每年秋季，昆虫（包括害虫及天敌）成虫随着北风迁往南方越冬。这种随季节往返性迁飞的昆虫不仅发生在我国（季风盛行区），据报道地处高海拔的英国南部地区，每年约有3.5万亿头昆虫在该地区迁飞，约有3200 吨的昆虫（白天+晚上）在英岛与欧洲之间被转运（Hu et al., 2016，Science, 354: 1584
‑
87），其是鸟类往返非洲与欧洲迁飞群体总量的7.7倍，是北美帝王蝶往返墨西哥与美国北部总量的40倍；仅白天迁飞的食蚜蝇就有1
‑
4亿头往返于英国与欧洲大陆之间（Wotton et al., 2019，Current Biology, 29, 1
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7）。这些远距离迁飞的昆虫群体不仅包括害虫，也有益虫，有寄生性和捕食性、也有被寄生或被捕食者的昆虫。如此巨大数量的昆虫生物迁移，包含直接的物质流N、P的转运，从而在生态系统中占有重要的功能性作用。上亿头食蚜蝇往返英国与欧洲大陆，每年吃掉了3
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10亿头蚜虫，还把30
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90亿花粉粒子带到英国，把30
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190亿粒花粉粒带回欧洲。因此，远距离迁飞的农业昆虫往返的迁飞给生态系统带来极大的影响。
[0004]如何评估空中害虫的发生数量、规模，在英国、美国等国家基于昆虫雷达探测空中返回地面的回波确定空中昆虫生物的数量，并根据常年的监测估算出昆虫生物的整体动向和数量。然而，此类昆虫雷达设备昂贵，监测设备成本高、操作较复杂，而且目前的昆虫雷达在监测区分各类昆虫种类等方面尚不完善。但目前除雷达外，尚无其它方法可以准确、可靠的估算空中昆虫生物的数量、规模。
[0005]昆虫生物量是衡量个体、种群的大小及个体、种群在群落中作用和重要性的指标，也是生态系统获取能量能力的主要表现，对研究碳循环和促进生态系统功能良性发展具有关键作用。空中昆虫生物量既是空中已经存在的储备库，也是空中生物循环和有机质转化的动力；另一方面，空中生物量对气候环境因子的变化也非常敏感，是评价空中生物生态系统质量的重要指标，空中生物量的移动是地球生态循环的重要组成部分。因此，建立起关于昆虫的生物通量测算方法是进行相关深入研究的前提。

技术实现思路

[0006]本专利技术旨在提供一种基于探空灯的夜行性昆虫生物通量测算方法，以解决当前在大区域内无法估计或测算昆虫的绝对数量的技术难题。
[0007]本专利技术基于探空灯对夜间各类趋光性昆虫诱集采样，进而进行生物量估算，关键技术手段在于：首先对探空灯光柱的照射范围进行几何化的轮廓定型（如对所选定功率型号的灯光光柱进行拍照并进行图形黑白化处理），并测算其引诱的作用距离；进而确定昆虫被灯光吸引的有效空间体积，然后基于所采集的有效空间体积内的昆虫样本数据确定单位空间内每日昆虫的生物量；进一步的，根据每天昆虫数量即可推算每年对近空趋光性昆虫的生物通量，再根据风向可以确定南向或者北向昆虫的生物通量大小，确定净生物通量。
[0008]具体技术方案如下：构建一种基于探空灯的夜行性昆虫生物通量测算方法，包括如下步骤：（1）基于所选定探空灯诱虫器的灯光柱的几何形状，确定其在空中对趋光性昆虫诱集的有效空间体积V；（2）在夜间开启所述探空灯垂直向上照射，诱集夜空中趋光性的夜行性昆虫，每日分统计拣出每类昆虫的数量n，以下式计算某类昆虫当日的生物量B：B= n
×
M；其中，M为昆虫平均鲜重，其求算方式为：在昆虫成虫发生数量较大时（即高峰时期）随机取≥30头该类昆虫称重后求其平均值，本专利技术的长期监测研究表明，每种昆虫的在体重上变异较小；（3）由下式计算昆虫的每日生物量密度ρ：ρ= B/（h
×
V）；式中，h为探空灯光柱诱集高度，V为探空灯的灯光诱集的有效空间体积；（4）按下式计算一定空间范围内昆虫的日生物通量B
D
：B
D
=ρ
×
H
×
D
×
L
×
S；ρ为每日生物量密度，S为当日夜间空中平均风速，D为设定的空间范围宽度, L为设定的空间范围长度，H为设定的空间范围高度。
[0009]进一步的，所述测算方法还包括如下步骤：由日生物通量B
D
之和求得年生物通量B
Y
；并基于下式求得净生物通量B
N
：B
N
= Abs（北向日生物通量之和
ꢀ‑ꢀ
南向日生物通量之和），风向以向北的生物通量为正值，向南的生物通量为负值，两者相加后得到的生物量等于净生物通量。
[0010]在所述步骤（1）中，所述有效空间体积V的测定方法如下：
①ꢀ
确定光柱形状：于夜间水平向拍摄垂直向上的探空灯光柱的图像，并黑白化光柱图像，基于其黑白边界轮廓确定其光照范围的几何形状及纵横向比例；
②ꢀ
确定探空灯光柱诱集范围：于无遮挡的空旷处，开启探空灯使其光柱与地面平行，采用当地常见的昆虫测试确定对其光反应的有效距离，即为光柱引诱高度，再由步骤
①
中所得的纵横向比例确定光柱最宽的引诱距离；
③ꢀ
根据所确定探空灯光柱的几何形状及引诱距离，计算所述探空灯的灯光诱集的有效空间体积V。
[0011]以上海亚明GT75型探空灯（金属卤化物灯泡，功率1000W）为例，基于黑白化的光柱图像，确本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于探空灯的夜行性昆虫生物通量测算方法，其特征在于，包括如下步骤：（1）基于所选定探空灯诱虫器的探空灯光柱的几何形状，确定其在空中对趋光性昆虫诱集的有效空间体积V；（2）在夜间开启所述探空灯垂直向上照射，诱集空中趋光性的夜行性昆虫，每日分类并统计各类昆虫的数量n，并由下式计算各类昆虫当日的生物量B：B= n
×
M；其中，M为昆虫平均鲜重，其求算方式为：在昆虫成虫发生高峰期时段随机取≥30头该类昆虫称重后求其平均值；（3）由下式计算昆虫的每日生物量密度ρ：ρ= B/（h
×
V）；式中，h为探空灯光柱诱集高度，V为探空灯的灯光诱集的有效空间体积；（4）按下式计算一定空间范围内昆虫的日生物通量B
D
：B
D
=ρ
×
H
×
D
×
L
×
S；ρ为每日生物量密度，S为当日夜间空中平均风速，D为设定的空间范围宽度, L为设定的空间范围长度，H为设定的空间范围高度。2.根据权利要求1所述的基于探空灯的夜行性昆虫生物通量测算方法，其特征在于，还包括如下步骤：由日生物通量B
D
之和求得年生物通量B
Y
。3.根据权利要求2所述的基于探空灯的夜行性昆虫生物通量测算方法，其特征在于，以北风向的日生物通量为正值，南风向的日生物通量为负值，由北向日生物通量之和+南向日生物通量之和得净生物通量B
N...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄建荣，田彩红，李国平，封洪强，王根松，
申请(专利权)人：河南省农业科学院植物保护研究所，
类型：发明
国别省市：