虫口“夺粮” 学生实践团智斗迁飞害虫

微波暗室测量生物参数

测量昆虫体长

云南江城当地农民帮助部署昆虫雷达

在山东一片开阔农田上，两架无人机协同悬吊着一只昆虫缓缓升空，地面雷达即刻对准目标，展开精准探测与信号捕捉……这是北京理工大学“虫口夺粮”科创团队采集迁飞害虫数据的一幕。所谓迁飞害虫，是指不固定栖息、可借助季风气流跨区域远距离迁徙的农业害虫，其幼虫大规模啃食农作物，对粮食生产构成严重威胁。

这支以电子信息工程专业学生为核心的团队，历经多年攻关，成功将微波雷达探测技术应用于迁飞害虫监测防治，实现了从理论研究、技术研发到田间实用设备的跨越，用实时精准的虫情预报，为农业生产筑起一道坚实的“空中防线”。

雷达破局

迁飞害虫轨迹“显形”

提起害虫，人们多会想到田间啃食作物的虫子，而迁飞性害虫的威胁远超田间常见的虫害：它们借季风、气流完成数百至上千公里跨区域迁飞，成虫虽不直接啃食作物，却单只可产卵数百至数千粒，孵化后的幼虫大量取食农作物，往往造成严重减产。2018年，草地贪夜蛾（迁飞害虫的一种）入侵我国后，2019年便波及22个省份，危害面积超200万亩。另据农业农村部全国农业技术推广服务中心数据显示：2023年更新并公布的最新一版《一类农作物病虫害名录》共计囊括10种（类）害虫，其中有7种（类）都具备远距离迁飞的能力，2021至2024年间年均危害粮田12.5亿亩次，潜在粮食损失达2943万吨。

“很多时候，都是农作物已经受损后，才采取相应措施。”北京理工大学博士生李佳祎道出了过去迁飞害虫监测的困境——长期处于“被动响应”状态：空中靠遥感监测植被受损情况，地面靠诱虫灯、虫网捕捉成虫判断虫情，这种方式不仅增加农户种植成本，还易造成土壤、水体污染。

而雷达技术的优势恰好能弥补这一短板：既能全天候不间断观测（即便夜间也能通过电磁波探测），又能远距离、大范围实时捕捉高空虫群动态。为此，北京理工大学一支以青年师生为核心的团队，开启了用雷达技术“虫口夺粮”的科研攻关之路。

实际上，早在上世纪七八十年代，跟踪雷达的概念就已出现，但当时应用于农业的雷达，只能粗略监测到虫群的存在，无法解析昆虫种类、判断迁飞规模与迁飞态势，甚至难以有效探测昆虫这类微小目标，应用十分有限。

如何将先进雷达技术与前沿算法深度融合，应用到农业迁飞害虫监测与防控领域？带着这样的思考，2018年，依托国家自然科学基金重大科研仪器研制项目的支持，北京理工大学相关导师团队组建了一支以青年学生为骨干的科研团队。

当时还是本科生的李佳祎，受其本科班主任、也是如今的博士生导师胡程邀请加入了团队。他们致力于突破传统雷达的探测极限，让空中迁飞的微小害虫清晰“显形”，用科技力量守护国家粮食安全。

薪火相传

精筑雷达识虫“基石”

想要让雷达通过算法“读懂”虫子，精准完善的迁飞害虫数据库至关重要，这也是团队组建初期面临的第一个难题。

“昆虫种类繁多，不同个体间的形态相似度也很高。要实现技术的实际落地应用，就需要精准识别出具体的昆虫种类。”李佳祎告诉北青报记者，雷达捕捉到目标信号后，需通过分析雷达回波，解析出目标的体长、体宽、体重、振翅频率等关键生物学参数，进而完成昆虫种类的识别与确认。

与本地害虫不同，多数迁飞害虫难以在实验室内人工规模化饲养，因此团队的各类实验样本，大多需要学生们亲自深入野外采集获取。而丰富迁飞害虫数据库这项基础性工作，从项目启动至今，始终在持续推进、从未停歇。

电子与通信工程专业研究生一年级的严钢仍记得，2019年夏天，他和团队携带雷达设备前往云南深山开展外场试验，一待就是8个月。实验点地处远离市区的山坳，从市区出发，先经柏油路再转土路，全程要颠簸四个多小时才能抵达。当时，团队租住在山边一处简易农房。房屋条件简陋，白天被烈日暴晒后屋内酷热难耐，到了晚上，更难以阻挡山间的潮气与蚊虫侵扰。

实验时间紧、任务重，团队分成两组，轮班不间断开展作业。“迁飞害虫多在夜间活动迁飞，因此一到晚上，我们就开展诱虫采集工作。”严钢回忆，山区夜间闷热潮湿，大家身上的防静电实验服很快就被汗水浸透，紧紧贴在皮肤上。即便涂抹驱蚊液、点上多盘蚊香，也难以抵挡蚊虫叮咬，胳膊和腿上常常布满红肿的包。他们利用诱虫灯一整晚采集虫样，虫子会被专门的收集兜接住，第二天再由队员们逐头分拣、计数、鉴定，为后续实验提供完整、完好的样本。

捕捉到样本后，更为关键的是对昆虫特征进行精准测量。不同昆虫的振翅频率、飞行姿态差异显著，即使是同一物种，不同个体的体长、体重等参数也各不相同，这些数据都需要逐一精确记录。为获取贴近真实迁飞状态的探测数据，团队创新提出并采用“双无人机吊飞”实验方法：队员将活体昆虫轻柔固定在特制细线上，由两架无人机协同悬吊，将其升至典型迁飞高度，再通过地面雷达开展精准观测。受实验条件限制，有时一整天仅能完成三到四只昆虫的有效数据采集。

另一边，“探虫雷达”的参数调试与算法优化工作同样繁重。队员们每天将柴油发电机、雷达样机等设备装载在车上，往返于山间开展测试。云南夏季阵雨频发、天气多变，给野外作业带来不小挑战。雷达天线罩重达数十斤，通常需要两三人协同搬运，而山区降雨来得突然、雨势急促，往往来不及等待支援。一次吊飞实验中，突遇强降雨，为保护雷达分机等精密仪器不受雨水损坏，严钢将设备紧紧抱在怀中，蜷缩在雷达旁，用后背为设备遮挡风雨。

一批又一批团队成员轮换驻守在云南、山东等主要迁飞虫源地，历经长期野外实验与数据积累，终于逐步建成包含20多种国内主要迁飞害虫的特征数据库。更具价值的是，这一数据库至今仍在持续完善：从2019年仅收录云南地区少数几种害虫，到如今已覆盖全国主要迁飞害虫种类，数据库还在持续补充新监测到的虫情信息，为雷达识别与精准测报提供了坚实的数据支撑。

主动预警

雷达“织就”害虫防控网

仅有先进算法还远远不够，想要尽早监测迁飞害虫的入侵动向，雷达必须布设在害虫的关键迁飞通道上。而这些通道往往地处山间、田头等复杂环境，对设备的部署条件提出了极高要求。

“小型化，是雷达实现田间落地的关键。”李佳祎介绍说，传统科研雷达体积庞大、重量较重，难以在山区、农田等复杂场景灵活布设。团队通过技术攻关，成功实现雷达装备轻量化、小型化，设备探测半径可达5公里，便于现场搬运与快速安装。单台雷达可对5公里范围进行精准抽样监测，再通过数据分析推演100公里区域内的虫情动态，能够满足大范围迁飞害虫监测的实际需求。

在团队持续优化改进下，2019年下半年，项目首台雷达样机在云南澜沧顺利完成外场实验，监测效果达到预期。这一成果得到当地植保部门的高度认可，中国农科院植保所随即与团队开展合作，将雷达设备布设到云南江城、寻甸等边境重点区域，开启了技术落地的实战之旅。

团队的雷达监测网络，最早从云南起步。除澜沧外，中国农科院植保所也将相关雷达设备部署到江城等地，共同筑牢西南边境迁飞害虫入境的监测防线。整个监测网络的布设，聚焦我国边境地区关键迁飞通道与入口，形成靠前监测、提前预警的布局。

“探虫雷达”的实战价值，在一次次真实虫情预警中得到充分验证。2020年，团队昆虫雷达在云南普洱江城县宝藏镇成功监测到草地贪夜蛾爆发性迁飞入境，并第一时间发出预警，为当地科学防控争取宝贵时间，帮助辖区减少虫害损失约733万元。2021年，全国农业技术推广服务中心出具应用证明，认可昆虫雷达可为保障我国粮食安全、生物安全提供重要科技支撑。

随着技术不断成熟，雷达布设范围持续拓展。目前，团队研发的监测雷达已在云南、山东、浙江、广东、河南等多地投入运行，初步形成覆盖全国主要农业区、多点协同的迁飞害虫监测网络。

如今，一台台雷达如同“空中哨兵”，24小时不间断值守。依托实时、精准的虫情数据，农业害虫防治从以往的“被动应对”，转向“主动预警、精准防控”，在有效控制虫害的同时大幅减少农药使用量，既降低农户种植成本，又守护农田生态环境。这种科技赋能的绿色防控新模式，正在成为农业绿色发展的新范式。

不断迭代

青年力量守护粮食安全

如今，北京理工大学团队研发的迁飞害虫监测雷达已成为技术成熟的实用化装备，不仅通过多项专业认证，还斩获多项重要荣誉：2025年，由北京理工大学牵头、中国农科院植保所作为主要完成单位的“昆虫监测雷达精细测量技术与应用”项目，荣获中国电子学会技术发明特等奖；“虫口夺粮”学生实践团获评共青团中央全国大学生社会实践优秀团队。这些成果，标志着团队在迁飞昆虫监测预警领域实现了关键技术突破，为保障国家粮食安全、筑牢生物安全屏障提供了创新可行的中国方案，也是对团队近八年科研攻坚的最好认可。

技术迭代永不止步，“目前，我们已能实现对体长仅3毫米左右的稻飞虱等微小昆虫的有效监测，这一指标突破了微波雷达常规识别极限，也是当前国际上微波雷达可探测的最小昆虫目标之一。”李佳祎自豪地表示，团队自主研发的微弱信号增强算法，能够从复杂的背景噪声与杂波中精准提取昆虫回波特征，有效解决了传统雷达“看不清、辨不准、分不清”的技术难题。

更值得一提的是，这支团队始终保持着蓬勃的青春活力（目前团队中有50名学生），已形成“本科生—研究生—博士生”完整的人才梯队。团队以信息与通信工程学科为核心，同时主动拓展知识边界，系统学习生物学、生态学、作物学等相关领域知识。他们通过文献调研、与植保部门深度交流、田间实地验证，持续优化技术方案，让雷达监测系统更贴合农业生产的实际应用需求。

展望未来，团队的发展目标愈发清晰。一方面，他们计划将雷达设备布设至新疆等我国西部边境关键迁飞通道入口，进一步完善全国边境迁飞害虫监测网络，筑牢生物安全第一道防线；另一方面，还将持续推进雷达全国组网，不断提升虫情预判的准确性与时效性，为精准防控提供更有力的科技支撑。

科研的价值，不只体现在论文数量上，更体现在解决实际问题、服务国家需求上。这支青年科研团队长期围绕迁飞害虫监测开展技术攻关，从云南山区的野外监测，到实验室里的算法优化，再到设备调试和田间预警应用，逐步把雷达监测技术落到农业生产一线，让科研成果真正服务于粮食安全。

云南边境的雷达依旧日夜运转，无形的电磁波穿越苍穹，精准捕捉着迁飞害虫的每一丝踪迹。而在北京理工大学的实验室里，新一批青年学子正围着数据与样本忙碌穿梭，他们接过前辈手中的科研接力棒，继续在雷达与昆虫的“无声对话”中，深耕不辍、奋勇前行，书写着属于新时代年轻人的科研担当与奋斗故事。

文/本报记者叶婉 实习生齐文泽 供图/受访者

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