齐鲁晚报·齐鲁壹点记者 范佳 崔岩 杨璐 路董萌
东营四部雷达空中俯视图。 受访者供图
在山东东营的黄河三角洲农业高新技术产业示范区，四座白色雷达基站伫立在田野上格外醒目。这里给农业装上了“天眼”，千米高空上几毫米的害虫都逃不过雷达的眼睛，科技赋能实现“虫口夺粮”，让害虫还没下嘴就被“团灭”。
“雷达矩阵”精准监测
给农业装上“天眼”
若从东营的黄河三角洲农业高新技术产业示范区空中俯视，其中三座雷达基站组成了一个等边三角形，还有一座位于三角形中心。四部雷达按照科学设计分布在田间，居中一部是相控阵雷达，分散在外围的三部是多极化雷达，它们组成 “雷达矩阵”，对经过的迁飞性害虫进行精准监测。
山东省农科院植物保护研究所农业昆虫监测与防控创新团队负责人门兴元介绍，这是当前世界上最先进的迁飞性害虫监测预警设备，无论是探测、识别的精准度，还是获取信息参数的数量，都是独一无二的。“对于迁飞性害虫的监测，我们认为站到了世界最高点。”
利用这组世界上最先进的昆虫雷达，门兴元和同事们看到了很多之前没看到的信息，这让他们感到特别愉悦。“以前我们没有看到过很清晰的昆虫起飞降落的过程，我们只能猜测或者通过计算，现在通过雷达，昆虫在空中一些细致的形态、起飞降落的过程、时间等信息都能直观看到，验证了我们之前的一些假设，让我们对迁飞性害虫的研究和防控愈加有信心。”
门兴元说，在此之前，山东还有两处观测害虫的小雷达，但无法直接识别害虫，只能了解大概的规律。研发东营这处“大雷达”的初衷就是想给农业装上“天眼”。“当时从全世界来看，都没有一个能看清楚昆虫的雷达，这是国家自然基金在农业领域投入很大的一个重大仪器设备。”
“昆虫靠自己的能力迁飞是很难的，它们就进化出了借助气流飞行的本领。借助气流，昆虫可以从地面上升几百米甚至上千米的高度，随着大气流来远距离迁飞，多的时候一晚上能飞行500公里，在几百米、上千米的高空，我们肉眼就无法看到它们了。”门兴元说，历史上，英国人使用雷达来观测飞机，发现在空中总能观测到一些雷达回波，不清楚是什么东西，后来人们才知道是迁飞性昆虫，无论是以前的军事雷达，还是后来的气象雷达，都会看到这种迁飞性生物，但这些雷达都无法对昆虫做一些细致的观察，只能从大体上看到一团东西在移动，因为看不清楚，尤其看不清个体行为，因此无法对其空中迁飞的过程和规律进行解析。
东营四部雷达中的其中一部。
在山东有效监测迁飞性害虫
对粮食生产安全意义重大
迁飞性害虫具有三个特点——突发性、暴发性和毁灭性。门兴元所在的团队曾经用另外一种工具——高空灯来监测，一盏灯一晚能诱捕到十万只害虫，这十万害虫每一只就可以产上千粒卵，一旦这些后代变成幼虫，对降落区农作物的危害是致命的。
“我们关注昆虫不仅关注其迁飞规律，更要知道有哪些虫子会来，来的这些虫子中哪些是害虫，什么时候来，来了以后又如何迁徙，在哪里降落。因为它们一旦降落之后，往往会对农业生产造成极大的影响。”门兴元说。
长期以来，喷施化学农药是控制农作物虫害、降低粮食损失的重要手段，然而，化学农药的广泛使用不仅带来环境污染问题，而且导致害虫出现抗药性，导致用药次数和用药量增加，进一步加重了环境污染和生态破坏。
开展迁飞性害虫高空智能监测与阻截是防控迁飞性害虫的重要思路。山东地处渤海湾迁飞通道，是害虫进出华北平原与东北平原的必经要道，是北方重要且具代表性的迁飞通道。在山东开展迁飞昆虫的有效监测与应用技术研究，对山东以及国家农业粮食生产安全具有重要意义。
门兴元展示害虫标本。齐鲁晚报·齐鲁壹点记者 范佳 摄
不仅要有高清的“眼镜”
还要有智慧的“大脑”
擦亮监测迁飞性害虫的“眼镜”，东营的这组高分辨多维协同雷达运用了北京理工大学最先进的雷达技术，分辨率非常高。2023年2月，国家重大科研仪器——高分辨多维协同雷达在东营试验基地成功通过验收。门兴元介绍，这四部雷达各有作用，中间一部雷达则用来发现虫群，另外三部雷达用来追踪识别，雷达能探测到两三千米的高空。
一旦虫群经过，中间这部雷达扫描发现后，会指挥另外三部雷达锁定目标，从不同方位对昆虫或虫群进行细致地刻画、描述，工作人员能够捕捉到昆虫在空中的头向、飞行速度等一些细节的信息，推算出它的种类，了解昆虫在空中如何飞行。
昆虫雷达的研发成功，除了先进的雷达技术擦亮“眼镜”之外，还需要丰厚的昆虫知识来武装“大脑”，把“看到”的信息变成有价值的东西。
“我们跟吴孔明院士在山东布置了30个监测站点，除了雷达，我们还会用到另外一种工具——投射式高空灯，灯把光柱打到空中，害虫在晚上受到光的吸引降落下来，我们就可以去捕捉这些害虫。从2018年到2024年，我们用这30个站点持续监测，对来山东的这些昆虫的种类、时间规律、大体路径都有所掌握。”门兴元说。
“我们形成了一个大数据库，这里面有七八百种昆虫，我们每年捕捉到几百万只昆虫。”门兴元说，将气流的信息和昆虫数据的信息结合起来，再结合上雷达观测到的一些细节的信息，就可以预测昆虫的迁飞轨迹，也就是从哪起飞、向哪飞、到哪降落，就可以提前告知降落点做好防备，并在半路进行拦截。
当“眼镜”可以看清楚后
就能做更多有价值的事
门兴元介绍，雷达数据回收后，自动解译的过程很复杂。回收后要先降噪，把干扰的声音去掉，然后把昆虫的信号从众多信号中提取出来，最后把昆虫信号解译出来，形成明确的物种结论，研发过程中需要做大量的实验测试，目前也一直在调试改进。“这几年草地贪夜蛾没有在我国暴发成灾，与昆虫雷达的进展应用关系密切。草地贪夜蛾自2019年入侵中国，这类害虫曾在非洲造成了30%-70%的玉米损失。担心它会对我国玉米产生很大影响，我们一直用工具监测它。”
这个全世界最先进的昆虫雷达还推动着全国害虫监测网络的组建、运行。“当我们的‘眼镜’可以看清楚后，就能做更多有价值的事情。东营这组雷达一旦对昆虫的识别建立起模式之后，就可以利用这些重要信息，研制出识别精准度高的小雷达，这些小雷达价格低，容易推广。目前我们要利用这组雷达，对迁飞性昆虫做细致研究，在观测昆虫的时候，就可以利用雷达返回的信息来指导组建全国性的害虫监测网络。”门兴元说。
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