病虫害的时空动态模拟

（300061 天津市农业技术推广站 邓永卓）

病虫害是制约农业生产的重要因素，每年因病虫害造成的损失巨大。据FAO估计，世界粮食产量常年因病害损失高达14%，因虫害损失达10%。有效掌握病虫害的发生规律。可对病虫害的发生发展进行预测,为实际生产提供帮助。病害流行的定量研究是制订预测预报方法和病害可持续控制策略的基础。模型与模拟是病害流行学研究的一种重要方法，目前主要有数学模型、空间插值及系统建模等模拟方法。

Logistic模型利用logistic方程对害虫发生的数量和面积进行预测。从害虫发生的系统资料中,概括出环境因子与害虫发生之间的内在联系,通过建立统计模型,来预测害虫种群未来发展的趋势。通过建立环境、气候等变量与虫害变量等的统计关系,来预测虫害面积、虫害程度和虫口密度等统计量。

矩阵模型矩阵模型可用来对害虫种群内的不同虫态的发育时期对环境的响应进行模拟,通过各虫态的虫数变化研究整体害虫数量的变化。

数学方程用微分方程和差分方程对病虫害的发生量进行预测，精度较高,但是只能对病虫害发生的数量进行预测,对于病虫害的发生位置和范围不能准确的预测。

GIS分析方法利用GIS空间叠加分析功能和地统计学通过分析地理条件要素和气候资源要素等与害虫发生的关系,对病虫害的发生范围进行模拟。同时可以通过插值计算来补缺空间数据，插值是在空间相关分析的基础上对点数据的扩展,通过插值可以了解未知点的变量数值,对整个区域的插值则可了解整体的分布和发生动态。该方法对病虫害的分布区域表达简单明了，但是只适合进行较大尺度研究，仅为一个大概的范围，在空间上精度有限。

复杂系统建模方法农业是一个巨型的复杂系统，农业害虫的时空动态也是和诸多要素有着联系。随着信息技术的发展，复杂系统建模的方法也被越来越广泛的应用。现在也有将神经网络、智能主体及元胞自动机等理念和技术应用于农业病虫害的发生趋势预测方面，效果良好。

灰色系统理论的建模方法灰色系统理论认为非确定量是灰色量，把影响灰色量的环境因素看成是一种干扰，并最终反映到动态上，因此可以对未来作出预测。植物病虫害是一个与时间有关的灰过程，其特征量（发生次数和发生面积等）蕴涵了未来时刻系统发展变化的某些信息。因此，可借助灰色系统理论的建模方法，建立植物病虫害发生的预测模型。这样，就可以利用历年的数据作为时间数据序列，通过建立GM(1,1)模型，对未来植物病虫害发生面积作出预测。

整体来看,利用数学模型对病虫害发生的面积和数量进行预测,由于有数学方法作为基础,预测具有较高的精度,但是不能表达空间信息,不可预测病虫害发生的准确位置。GIS技术的引入可以解决数学方法在空间表达上的不足,但是这类方法只适合于大尺度的应用,并且利用GIS空间叠加分析功能不能对病虫害的严重程度量化,只能定性分析病虫害与气象和地形等要素之间的关系。所得到的空间范围只是一个大概的范围,而引入了地统计学以后，可以解决量化的问题,但是不能对未来状况进行预测。随着信息技术的发展,复杂系统建模方法也被广泛地应用到农业领域,特别是在对害虫的动态模拟上,取得了一定的成效。随着信息技术的发展,对于农业工作来说,害虫的时空动态模拟将会越来越依赖于信息技术的支持,并以此建立基于精准种群动态模拟的害虫控制策略和防治方法。