病蟲害的時空動態模擬

（300061 天津市農業技術推廣站 鄧永卓）

病蟲害是制約農業生產的重要因素，每年因病蟲害造成的損失巨大。據FAO估計，世界糧食產量常年因病害損失高達14%，因蟲害損失達10%。有效掌握病蟲害的發生規律。可對病蟲害的發生發展進行預測,為實際生產提供幫助。病害流行的定量研究是制訂預測預報方法和病害可持續控制策略的基礎。模型與模擬是病害流行學研究的一種重要方法，目前主要有數學模型、空間插值及系統建模等模擬方法。

Logistic模型利用logistic方程對害蟲發生的數量和面積進行預測。從害蟲發生的系統資料中,概括出環境因子與害蟲發生之間的內在聯系,通過建立統計模型,來預測害蟲種群未來發展的趨勢。通過建立環境、氣候等變量與蟲害變量等的統計關系,來預測蟲害面積、蟲害程度和蟲口密度等統計量。

矩陣模型矩陣模型可用來對害蟲種群內的不同蟲態的發育時期對環境的響應進行模擬,通過各蟲態的蟲數變化研究整體害蟲數量的變化。

數學方程用微分方程和差分方程對病蟲害的發生量進行預測，精度較高,但是只能對病蟲害發生的數量進行預測,對于病蟲害的發生位置和范圍不能準確的預測。

GIS分析方法利用GIS空間疊加分析功能和地統計學通過分析地理條件要素和氣候資源要素等與害蟲發生的關系,對病蟲害的發生范圍進行模擬。同時可以通過插值計算來補缺空間數據，插值是在空間相關分析的基礎上對點數據的擴展,通過插值可以了解未知點的變量數值,對整個區域的插值則可了解整體的分布和發生動態。該方法對病蟲害的分布區域表達簡單明了，但是只適合進行較大尺度研究，僅為一個大概的范圍，在空間上精度有限。

復雜系統建模方法農業是一個巨型的復雜系統，農業害蟲的時空動態也是和諸多要素有著聯系。隨著信息技術的發展，復雜系統建模的方法也被越來越廣泛的應用。現在也有將神經網絡、智能主體及元胞自動機等理念和技術應用于農業病蟲害的發生趨勢預測方面，效果良好。

灰色系統理論的建模方法灰色系統理論認為非確定量是灰色量，把影響灰色量的環境因素看成是一種干擾，并最終反映到動態上，因此可以對未來作出預測。植物病蟲害是一個與時間有關的灰過程，其特征量（發生次數和發生面積等）蘊涵了未來時刻系統發展變化的某些信息。因此，可借助灰色系統理論的建模方法，建立植物病蟲害發生的預測模型。這樣，就可以利用歷年的數據作為時間數據序列，通過建立GM(1,1)模型，對未來植物病蟲害發生面積作出預測。

整體來看,利用數學模型對病蟲害發生的面積和數量進行預測,由于有數學方法作為基礎,預測具有較高的精度,但是不能表達空間信息,不可預測病蟲害發生的準確位置。GIS技術的引入可以解決數學方法在空間表達上的不足,但是這類方法只適合于大尺度的應用,并且利用GIS空間疊加分析功能不能對病蟲害的嚴重程度量化,只能定性分析病蟲害與氣象和地形等要素之間的關系。所得到的空間范圍只是一個大概的范圍,而引入了地統計學以后，可以解決量化的問題,但是不能對未來狀況進行預測。隨著信息技術的發展,復雜系統建模方法也被廣泛地應用到農業領域,特別是在對害蟲的動態模擬上,取得了一定的成效。隨著信息技術的發展,對于農業工作來說,害蟲的時空動態模擬將會越來越依賴于信息技術的支持,并以此建立基于精準種群動態模擬的害蟲控制策略和防治方法。