病蟲害的時(shí)空動(dòng)態(tài)模擬

（300061 天津市農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣站 鄧永卓）

病蟲害是制約農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的重要因素，每年因病蟲害造成的損失巨大。據(jù)FAO估計(jì)，世界糧食產(chǎn)量常年因病害損失高達(dá)14%，因蟲害損失達(dá)10%。有效掌握病蟲害的發(fā)生規(guī)律。可對病蟲害的發(fā)生發(fā)展進(jìn)行預(yù)測,為實(shí)際生產(chǎn)提供幫助。病害流行的定量研究是制訂預(yù)測預(yù)報(bào)方法和病害可持續(xù)控制策略的基礎(chǔ)。模型與模擬是病害流行學(xué)研究的一種重要方法，目前主要有數(shù)學(xué)模型、空間插值及系統(tǒng)建模等模擬方法。

Logistic模型利用logistic方程對害蟲發(fā)生的數(shù)量和面積進(jìn)行預(yù)測。從害蟲發(fā)生的系統(tǒng)資料中,概括出環(huán)境因子與害蟲發(fā)生之間的內(nèi)在聯(lián)系,通過建立統(tǒng)計(jì)模型,來預(yù)測害蟲種群未來發(fā)展的趨勢。通過建立環(huán)境、氣候等變量與蟲害變量等的統(tǒng)計(jì)關(guān)系,來預(yù)測蟲害面積、蟲害程度和蟲口密度等統(tǒng)計(jì)量。

矩陣模型矩陣模型可用來對害蟲種群內(nèi)的不同蟲態(tài)的發(fā)育時(shí)期對環(huán)境的響應(yīng)進(jìn)行模擬,通過各蟲態(tài)的蟲數(shù)變化研究整體害蟲數(shù)量的變化。

數(shù)學(xué)方程用微分方程和差分方程對病蟲害的發(fā)生量進(jìn)行預(yù)測，精度較高,但是只能對病蟲害發(fā)生的數(shù)量進(jìn)行預(yù)測,對于病蟲害的發(fā)生位置和范圍不能準(zhǔn)確的預(yù)測。

GIS分析方法利用GIS空間疊加分析功能和地統(tǒng)計(jì)學(xué)通過分析地理?xiàng)l件要素和氣候資源要素等與害蟲發(fā)生的關(guān)系,對病蟲害的發(fā)生范圍進(jìn)行模擬。同時(shí)可以通過插值計(jì)算來補(bǔ)缺空間數(shù)據(jù)，插值是在空間相關(guān)分析的基礎(chǔ)上對點(diǎn)數(shù)據(jù)的擴(kuò)展,通過插值可以了解未知點(diǎn)的變量數(shù)值,對整個(gè)區(qū)域的插值則可了解整體的分布和發(fā)生動(dòng)態(tài)。該方法對病蟲害的分布區(qū)域表達(dá)簡單明了，但是只適合進(jìn)行較大尺度研究，僅為一個(gè)大概的范圍，在空間上精度有限。

復(fù)雜系統(tǒng)建模方法農(nóng)業(yè)是一個(gè)巨型的復(fù)雜系統(tǒng)，農(nóng)業(yè)害蟲的時(shí)空動(dòng)態(tài)也是和諸多要素有著聯(lián)系。隨著信息技術(shù)的發(fā)展，復(fù)雜系統(tǒng)建模的方法也被越來越廣泛的應(yīng)用?，F(xiàn)在也有將神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、智能主體及元胞自動(dòng)機(jī)等理念和技術(shù)應(yīng)用于農(nóng)業(yè)病蟲害的發(fā)生趨勢預(yù)測方面，效果良好。

灰色系統(tǒng)理論的建模方法灰色系統(tǒng)理論認(rèn)為非確定量是灰色量，把影響灰色量的環(huán)境因素看成是一種干擾，并最終反映到動(dòng)態(tài)上，因此可以對未來作出預(yù)測。植物病蟲害是一個(gè)與時(shí)間有關(guān)的灰過程，其特征量（發(fā)生次數(shù)和發(fā)生面積等）蘊(yùn)涵了未來時(shí)刻系統(tǒng)發(fā)展變化的某些信息。因此，可借助灰色系統(tǒng)理論的建模方法，建立植物病蟲害發(fā)生的預(yù)測模型。這樣，就可以利用歷年的數(shù)據(jù)作為時(shí)間數(shù)據(jù)序列，通過建立GM(1,1)模型，對未來植物病蟲害發(fā)生面積作出預(yù)測。

整體來看,利用數(shù)學(xué)模型對病蟲害發(fā)生的面積和數(shù)量進(jìn)行預(yù)測,由于有數(shù)學(xué)方法作為基礎(chǔ),預(yù)測具有較高的精度,但是不能表達(dá)空間信息,不可預(yù)測病蟲害發(fā)生的準(zhǔn)確位置。GIS技術(shù)的引入可以解決數(shù)學(xué)方法在空間表達(dá)上的不足,但是這類方法只適合于大尺度的應(yīng)用,并且利用GIS空間疊加分析功能不能對病蟲害的嚴(yán)重程度量化,只能定性分析病蟲害與氣象和地形等要素之間的關(guān)系。所得到的空間范圍只是一個(gè)大概的范圍,而引入了地統(tǒng)計(jì)學(xué)以后，可以解決量化的問題,但是不能對未來狀況進(jìn)行預(yù)測。隨著信息技術(shù)的發(fā)展,復(fù)雜系統(tǒng)建模方法也被廣泛地應(yīng)用到農(nóng)業(yè)領(lǐng)域,特別是在對害蟲的動(dòng)態(tài)模擬上,取得了一定的成效。隨著信息技術(shù)的發(fā)展,對于農(nóng)業(yè)工作來說,害蟲的時(shí)空動(dòng)態(tài)模擬將會越來越依賴于信息技術(shù)的支持,并以此建立基于精準(zhǔn)種群動(dòng)態(tài)模擬的害蟲控制策略和防治方法。