自2018年下半年開始，沙漠蝗蟲逐步席卷了非洲之角和西南亞各國，嚴(yán)重危害了巴基斯坦、埃塞俄比亞、索馬里等國的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和糧食安全。近期，聯(lián)合國糧食及農(nóng)業(yè)組織(FAO)向全球發(fā)出預(yù)警，希望各國高度戒備正在肆虐的蝗災(zāi)，并采取多國聯(lián)合防控措施以防蟲害入侵國家出現(xiàn)嚴(yán)重的糧食危機(jī)。

沙漠蝗蟲從哪兒來?飛過哪些地方?

中國科學(xué)院空天信息創(chuàng)新研究院黃文江研究員、董瑩瑩副研究員常年從事蝗蟲遙感監(jiān)測與預(yù)測研究。近期，該團(tuán)隊(duì)以中低分辨率衛(wèi)星影像為主要遙感數(shù)據(jù)源，結(jié)合FAO發(fā)布的蝗蟲入侵與繁殖等地面調(diào)查數(shù)據(jù)、土地利用/覆蓋數(shù)據(jù)、溫度和季風(fēng)等數(shù)據(jù)，對(duì)肆虐非洲之角和西南亞各國的沙漠蝗蟲繁殖、遷飛的時(shí)空分布及印巴邊界沙漠蝗蟲遷飛入侵我國的預(yù)測路徑開展研究(見圖1)。

圖1。 2018-2020年沙漠蝗蟲主要遷飛路徑圖

2018年，阿拉伯半島南部的強(qiáng)降雨為沙漠蝗蟲的孳生、繁殖提供了有利生境條件。從上圖中，可以看到2019年也門和阿曼的蝗群開始向沙特阿拉伯東部和伊朗南部入侵，之后從伊朗進(jìn)入巴基斯坦西南部。與此同時(shí)，印巴邊界本土的沙漠蝗蟲也持續(xù)孵化、成群。

2020年1月至今，印巴邊界蝗群開始三代繁殖，受東北季風(fēng)的影響，蝗群將向伊朗和阿曼等國遷移，進(jìn)入我國的概率較小;但若到夏季，巴基斯坦和印度的沙漠蝗蟲仍得不到有效控制，且印度洋西南季風(fēng)異常強(qiáng)勁，存在從進(jìn)而進(jìn)入我國的風(fēng)險(xiǎn)，威脅我國糧食安全，因此我國需加強(qiáng)田間蟲量監(jiān)測并開展早期科學(xué)防治。

融合多項(xiàng)技術(shù)支撐蝗蟲監(jiān)測預(yù)警

糧食安全一直以來都是國際社會(huì)關(guān)注的熱點(diǎn)，在全球氣候變化的大背景下，蟲害的發(fā)生范圍和流行程度有明顯的擴(kuò)大和增強(qiáng)趨勢?；认x是世界范圍內(nèi)的重大遷飛性害蟲之一，對(duì)于我國來說，東亞飛蝗一直以來都是制約我國糧食安全、生態(tài)安全、農(nóng)民增收和社會(huì)安定的重要因素。今年我國東亞飛蝗有兩類區(qū)域需重點(diǎn)關(guān)注——近年來蝗區(qū)面積和分布區(qū)域發(fā)生變化導(dǎo)致蝗蟲發(fā)生頻率上升的老蝗區(qū)和由于新建水庫、水源保護(hù)地、耕作粗放、礦區(qū)坍塌形成的新增蝗區(qū)。而在非洲和西南亞等地區(qū)主要造成危害的是沙漠蝗蟲。

傳統(tǒng)的蟲害目測手查單點(diǎn)監(jiān)測方法和有限站點(diǎn)的氣象數(shù)據(jù)預(yù)測方法只能獲取“點(diǎn)”上的蟲害發(fā)生信息，遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足“面”上對(duì)蟲害的大面積及時(shí)防控需求。而遙感相對(duì)于傳統(tǒng)蟲害田間調(diào)查技術(shù)手段而言，能夠高效客觀地在大尺度上對(duì)蟲害發(fā)生發(fā)展?fàn)顩r進(jìn)行動(dòng)態(tài)監(jiān)測預(yù)警，對(duì)于高效科學(xué)防控具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

近年來對(duì)地觀測技術(shù)的快速發(fā)展為蝗蟲的大范圍監(jiān)測和預(yù)警提供了有效技術(shù)手段。國產(chǎn)高分(GF)系列和環(huán)境減災(zāi)(HJ)系列、美國MODIS和Landsat TM、歐空局Sentinel系列等衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)正構(gòu)筑起一個(gè)高頻度、高空間分辨率、多譜段、全覆蓋的對(duì)地觀測系統(tǒng)。

此外，不斷更新加密的氣象站點(diǎn)數(shù)據(jù)以及由遙感、氣象數(shù)據(jù)耦合形成的面狀氣象參數(shù)產(chǎn)品為蝗蟲生境(蝗蟲賴以生活、生存的環(huán)境)監(jiān)測提供了更為豐富的信息來源。當(dāng)前，多源信息融合算法的發(fā)展有助于充分利用多源異構(gòu)數(shù)據(jù)中的互補(bǔ)信息，形成具有更高分辨率和精度的時(shí)空連續(xù)數(shù)據(jù)集。加之隨著蝗蟲生物學(xué)特性研究的不斷深入，對(duì)其發(fā)展擴(kuò)散過程和環(huán)境影響因素的認(rèn)識(shí)不斷提高，使得蝗蟲的發(fā)生發(fā)展過程能夠通過模型的方式進(jìn)行刻畫和模擬，為蝗蟲監(jiān)測預(yù)警等模型構(gòu)建提供方法指導(dǎo)和技術(shù)支撐。

空天院黃文江研究員、董瑩瑩副研究員團(tuán)隊(duì)多年來在蝗蟲遙感監(jiān)測與預(yù)測研究領(lǐng)域作出了很多工作。他們建立了基于衛(wèi)星遙感的病蟲害遙感監(jiān)測模型，實(shí)現(xiàn)了大面積病蟲害遙感監(jiān)測制圖;通過融合遙感、氣象、植保等星機(jī)地多源數(shù)據(jù)，并與病蟲害流行機(jī)制有機(jī)鏈接，建立了作物病蟲害大面積預(yù)測模型。該團(tuán)隊(duì)以中高分辨率衛(wèi)星影像為主要遙感數(shù)據(jù)源，結(jié)合土地利用/覆蓋數(shù)據(jù)、氣象數(shù)據(jù)、地面調(diào)查數(shù)據(jù)等，針對(duì)蝗蟲的發(fā)生發(fā)展特點(diǎn)，定量提取并分析與蝗蟲發(fā)生分布密切相關(guān)的關(guān)鍵因子，如地形、土壤類型、土壤濕度、地表溫度、植被類型、植被覆蓋度等，耦合害蟲生物學(xué)機(jī)理和蟲害發(fā)生擴(kuò)散模型，開展蝗蟲發(fā)生發(fā)展的遙感監(jiān)測預(yù)警，并結(jié)合地面調(diào)查數(shù)據(jù)進(jìn)行分析驗(yàn)證。