科技苑 追逐害蟲行蹤的雷達

科技苑 追逐害蟲行蹤的雷達

http://www.56.com/u63/v_NjU0NDQ5NDg.html

　　遷飛性害蟲的頻繁暴發是影響我國農牧業穩產、豐產的的主要因素之一，防治遷飛性害蟲的暴發而使用的大量殺蟲劑可導致環境污染、糧食生產安全等生態和社會問題。因此，開展遷飛性昆蟲的早期預警工作尤為重要。 本節目將講述科研人員如何利用昆蟲雷達長期進行害蟲遷飛監測，保農業豐收。

我校專家用雷達追蹤害蟲 在1940年代，人們在早期的雷達觀測實踐中發現, 熒屏上經常能見到一些既非軍事目標, 也非大氣回波的亮點,人們把這些不知名的點狀回波稱作「天使(angel)」。後來昆蟲學家用專用雷達發現，原來「天使」就是乘風遠行的昆蟲和鳥兒。在南京農業大學，昆蟲學教授翟保平等專家，為了控制遷飛性害蟲給農作物帶來的災害，他們用雷達監測蟲子「天使」的行蹤。專家用雷達監測昆蟲把雷達和昆蟲聯繫起來, 大多數人難以置信。在南京農業大學昆蟲學系，就有這麼一群專家，用雷達來監測昆蟲的飛行、起降。在南京農大江浦試驗農場的一幢樓頂上，記者看見了這種專用雷達——多普勒昆蟲監測雷達：2個圓鍋分別安置在2個鐵柜上，裡面放置了調控設備，並有電纜和控制室相連。據南京農大昆蟲學系翟保平教授介紹，這是雷達的2個天線，一個發射信號，一個接收信號。這種雙天線結構正是這部雷達的創新之處：通過雷達信號的收發分置技術，使它能夠看到那些低空飛行的蟲子。 翟保平說，該雷達採用了寬頻網路技術以及電源控制等技術，實現了遠程操控，可以長期自動運行，坐在南京農業大學衛崗校園的信息生態實驗室里就可以直接訪問雷達的實時數據。用雷達監測遷飛害蟲可以對蟲災實現預警 翟保平說，生物對棲息環境和資源配置的季節性變化所表現出的適應性行為之一就是遷移。中國地處東亞季風區,特殊的地理氣候條件使中國農作物的主要大害蟲都是南北往返遷飛數千公里,以致於屢屢「小蟲成大災」，像近年來的稻飛虱和稻縱卷葉螟等水稻兩遷害蟲暴發成災，造成的損失令人觸目驚心。由於遷飛性害蟲飛行高度遠在人的目力之外, 且遷飛性害蟲具有突發性，只有藉助專門的昆蟲監測雷達設備才可以對其遷飛過程進行直接監測和分析，從而將所得的信息直接用於蟲情動態的預測和防治決策。昆蟲體內的水分向雷達接收機返回回波能量據介紹，雷達誕生在二戰期間，最初主要是用于軍事。人們在早期的雷達觀測實踐中發現, 熒屏上經常能見到一些既非軍事目標, 也非大氣回波的亮點, 即所謂的「晴空回波」。戰後很長一段時間內, 人們一直不清楚這些點狀回波究竟是什麼東西, 便給它們起了個非常動聽的名字:天使(angel)。直到昆蟲雷達的出現，人們才恍然大悟，原來「天使」就是乘風遠行的鳥兒和蟲子。那麼雷達為什麼可以用來監測昆蟲的呢？翟保平說，飛行動物體內含有大量水分, 水和金屬一樣, 也是良好的反射體。如雨滴、雲滴、冰粒、雪花及各種大氣凝結核等都能向雷達接收機返回可分辨的回波能量。昆蟲身體內的水分同樣也可以使其成為可分辨的目標。南農研發了世界最先進的多普勒昆蟲監測雷達世界上第一部專用昆蟲雷達是英國科學家在上世紀60年代末發明的。經過40年的發展，目前主要有研究型昆蟲雷達和實用型昆蟲監測雷達兩個大類。實用型昆蟲監測雷達可提供遷飛個體的翅頻、體型、大小和定向信息從而辨別目標種類，可對遷入種群數量的時空動態進行實時、自動和長期監測，所採集到的信息可直接用於蟲情預測和防治決策。而研究型雷達只能測出蟲群的數量和定向，且其操作和觀測資料的處理都非常費時費力且耗資巨大。此前，僅英國、澳大利亞和美國掌握了實用型昆蟲監測雷達技術。在「948」項目支持下，南京農大翟保平課題組以英國和澳大利亞的昆蟲監測雷達的基本技術參數為基礎，經消化、吸收並進一步創新，融入多普勒技術和收發分置技術，研製成功了具有完全自主知識產權的新一代昆蟲監測雷達——世界上第一台多普勒昆蟲監測雷達，並於今年夏天成功應用於稻縱卷葉螟的大規模遷飛監測。多普勒昆蟲監測雷達能監測目標昆蟲在50米高度上的低空飛行與國外的昆蟲監測雷達相比，南農大的多普勒昆蟲監測雷達獨具多普勒檢測功能和收發分置檢測功能，因而可以觀測目標昆蟲的起飛、降落等垂直運動，同時能夠監測、採集目標昆蟲在50米甚至更低高度上的低空飛行的資料。而普通昆蟲監測雷達只能觀測目標昆蟲的水平運動，並且在200米高度以下都是盲區。 翟保平說，這一優勢具有很高的應用價值，比如，可以監測到本地稻飛虱的起飛外遷和外來稻飛虱的降落遷入過程，從而滿足了對重要農業害蟲進行長期監測和業務化運行的需要。據了解，該多普勒昆蟲監測雷達還採用了帶有狀態監控的固態發射技術，降低了雷達長期觀測運行的成本。 (胡必強)新聞材料主要來自翟保平教授提供的相關論文，特此致謝！
推薦閱讀：