程嫻 張書(shū)平 余燕 畢守東 周夏芝 鄒運(yùn)鼎 張國(guó)慶 張楨 方國(guó)飛 宋玉雙

摘要 為了提高馬尾松毛蟲(chóng)一代、二代幼蟲(chóng)高峰期發(fā)生量預(yù)報(bào)的準(zhǔn)確性，為有效防治馬尾松毛蟲(chóng)提供科學(xué)依據(jù)，本文運(yùn)用模糊綜合評(píng)判的6個(gè)數(shù)學(xué)模型預(yù)測(cè)安徽省潛山縣馬尾松毛蟲(chóng)一代、二代幼蟲(chóng)高峰期的發(fā)生量，驗(yàn)證預(yù)報(bào)1989年、1994年、2002年和2017年一代馬尾松毛蟲(chóng)幼蟲(chóng)高峰期發(fā)生量，預(yù)報(bào)結(jié)果分別為2級(jí)、4級(jí)、2級(jí)和1級(jí)，與實(shí)況級(jí)別完全吻合，預(yù)報(bào)結(jié)果準(zhǔn)確。預(yù)報(bào)1989年、1994年、2002年和2017年二代馬尾松毛蟲(chóng)幼蟲(chóng)高峰期發(fā)生量，預(yù)報(bào)結(jié)果依次是4級(jí)、5級(jí)、2級(jí)和1級(jí)。同樣與實(shí)況級(jí)別全部相同。預(yù)報(bào)的準(zhǔn)確率為100%，模糊綜合評(píng)判法是一個(gè)運(yùn)算簡(jiǎn)便、準(zhǔn)確性高的預(yù)報(bào)方法。

關(guān)鍵詞 馬尾松毛蟲(chóng); 幼蟲(chóng)高峰期發(fā)生量; 模糊綜合評(píng)判法; 預(yù)報(bào)

中圖分類(lèi)號(hào)： Q 968.1

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A

DOI： 10.16688/j.zwbh.2018371

馬尾松毛蟲(chóng)Dendrolimus punctatus分布于安徽、河南、四川、貴州、陜西、云南、江西、江蘇、湖南、浙江、福建、廣東、臺(tái)灣、海南、廣西等?。▍^(qū)），主要為害馬尾松Pinus massoniana，還為害黑松P.thunbergii、火炬松P.taeda、濕地松P.elliottii、晚松P.rigida var. serotina 、海南五針?biāo)蒔.fenzeliana等松屬植物。20世紀(jì)中葉在我國(guó)森林害蟲(chóng)中馬尾松毛蟲(chóng)是發(fā)生最廣、為害面積最大、經(jīng)常猖獗成災(zāi)的害蟲(chóng)。在廣大丘陵地區(qū)蟲(chóng)害此起彼伏，針葉常被吃光，被害時(shí)如同火燒，造成了巨大的經(jīng)濟(jì)損失和生態(tài)損失。而且，人們?cè)诹质禄顒?dòng)中接觸馬尾松毛蟲(chóng)毒毛，容易引發(fā)皮炎和關(guān)節(jié)腫痛，因此，該蟲(chóng)不但影響林業(yè)生產(chǎn)，還危害人類(lèi)健康[14]。進(jìn)入21世紀(jì)，由于各地采用封山育林、混交、間作等措施優(yōu)化了森林生態(tài)環(huán)境，科學(xué)地運(yùn)用綜合治理措施，馬尾松毛蟲(chóng)的危害得到有效的控制，但該蟲(chóng)具有強(qiáng)大的繁殖潛力，遇到有利的生態(tài)環(huán)境極易暴發(fā)成災(zāi)，對(duì)其監(jiān)測(cè)不能放松。

馬尾松毛蟲(chóng)一年發(fā)生2～4代，發(fā)生世代的多少，因不同地區(qū)而異，在河南省信陽(yáng)地區(qū)一年發(fā)生2代為主，在長(zhǎng)江流域諸省一年發(fā)生2～3代，而在廣東、廣西、福建南部一年發(fā)生3～4代，海南一年發(fā)生4～5代[1]。安徽潛山縣一年發(fā)生3代，即4月至6月上旬為越冬代，6月上旬至8月中下旬為一代，8月中下旬至12月為第二代。馬尾松毛蟲(chóng)發(fā)生的預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)是對(duì)其進(jìn)行綜合防治的基本工作?？蒲泄ぷ髡叻謩e采用不同的方法預(yù)測(cè)馬尾松毛蟲(chóng)的發(fā)生量、蟲(chóng)害等級(jí)、發(fā)生類(lèi)別、發(fā)生空間格局，為馬尾松毛蟲(chóng)的綜合防治工作提供了有力支持[59]。

由于各地氣象條件、植被條件和地形地貌等不同，馬尾松毛蟲(chóng)的發(fā)生特點(diǎn)也不完全相同。高峰期發(fā)生量與整個(gè)世代累計(jì)蟲(chóng)口數(shù)量之間的關(guān)系密切，潛山縣一代幼蟲(chóng)兩者之間相關(guān)系數(shù)為0.993 0（df=23，r0.01=0.505），前者占后者的31.1%～32.68%;二代幼蟲(chóng)兩者之間的相關(guān)系數(shù)為0.990 8，前者占后者的26.12%～27.37%，明確了高峰期發(fā)生量就可以預(yù)知整個(gè)世代的蟲(chóng)口。周夏芝等[10]曾用平穩(wěn)時(shí)間序列法、回歸預(yù)測(cè)法、BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法馬爾科夫鏈法和列聯(lián)表法預(yù)測(cè)馬尾松毛蟲(chóng)高峰期發(fā)生量。為了有效地防治馬尾松毛蟲(chóng)，本研究采用模糊綜合評(píng)判法預(yù)測(cè)安徽省潛山縣馬尾松毛蟲(chóng)一代和二代幼蟲(chóng)高峰期發(fā)生量，以期為馬尾松毛蟲(chóng)的綜合治理提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料來(lái)源

馬尾松毛蟲(chóng)資料來(lái)自安徽省潛山縣森林病蟲(chóng)防治站，資料的時(shí)間跨度為1989年—2018年，其中1998年缺如，1989年—2014年作為研究資料，選擇發(fā)生級(jí)別不同的1989年、1994年、2002年和2017年作為驗(yàn)證資料。根據(jù)國(guó)家林業(yè)局森林病蟲(chóng)防治總站[11]制定的調(diào)查方法進(jìn)行調(diào)查，即采用踏查和詳查相結(jié)合的方法。沿林班線、林道、公路、鐵路等線路調(diào)查，目測(cè)發(fā)生范圍、為害狀況，發(fā)現(xiàn)蟲(chóng)情或?yàn)?zāi)情立即設(shè)臨時(shí)標(biāo)準(zhǔn)地，采取平行線抽樣法抽取20株標(biāo)準(zhǔn)株詳查。幼蟲(chóng)期調(diào)查，對(duì)1～2齡幼蟲(chóng)，調(diào)查枯黃卷曲的枝數(shù)，推算幼蟲(chóng)數(shù)，對(duì)3齡以上的幼蟲(chóng)，3 m以下的小樹(shù)直接調(diào)查合計(jì)樹(shù)冠上的幼蟲(chóng)數(shù)，大樹(shù)用“蟲(chóng)糞粒推算法”調(diào)查，幼蟲(chóng)越冬期間調(diào)查樹(shù)干基部樹(shù)皮縫中的幼蟲(chóng)數(shù)推算全部蟲(chóng)口。

1.2 模糊綜合評(píng)判

1.2.1 模糊綜合評(píng)判的模型種類(lèi)[12]

模糊綜合評(píng)判的簡(jiǎn)單數(shù)字模型為Y～=X～⊙R～，若已知模糊向量X～和模糊評(píng)判矩陣R～時(shí)，即可進(jìn)行綜合評(píng)判。常用預(yù)測(cè)害蟲(chóng)種群發(fā)生量的模糊模型5個(gè)，最終取其結(jié)果的1/5形成綜合決策模型。

2 結(jié)果與分析

2.1 一代幼蟲(chóng)高峰期發(fā)生量預(yù)測(cè)

經(jīng)過(guò)逐一篩選，一代卵量（x1）、一代卵高峰期的發(fā)生量（x2）、越冬代幼蟲(chóng)蟲(chóng)口數(shù)量（x3）和越冬代成蟲(chóng)數(shù)量（x4）與一代幼蟲(chóng)高峰期發(fā)生量（y）之間關(guān)系密切，其相關(guān)系數(shù)依次為rx1y=0.993 0，rx2y=0.979 5，rx3y=0.586 1，rx4y=0.530 6，df=23時(shí)，r0.05=0.369，r0.01=0.505，表明它們之間均極相關(guān)。經(jīng)歸一化處理，模糊向量X～=（0.383 6，0.373 2，0.133 6，0.109 5）。1989年-2014年共25年的馬尾松毛蟲(chóng)一代幼蟲(chóng)高峰期發(fā)生量（y）的范圍為1.92～15.26頭/株，一代卵量（x1）的范圍為13.60～94.78粒，一代卵高峰期發(fā)生量（x2）的范圍為3.44～28.62粒;越冬代幼蟲(chóng)數(shù)量（x3）的范圍為6.2～42.5頭/株，越冬代成蟲(chóng)數(shù)量（x4）的范圍為1.61～11.05頭。均按等距分級(jí)分成6級(jí)，分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)列于表1。1989年-2014年共25年的馬尾松毛蟲(chóng)二代幼蟲(chóng)高峰期發(fā)生量（y）的范圍為1.85～15.89頭/株，二代卵量（x1）的范圍為18.53～103.99粒，一代成蟲(chóng)蟲(chóng)口數(shù)量（x2）的范圍為2.82～17.64頭，二代卵盛期卵量（x3）的范圍為5.00～31.95粒;一代成蟲(chóng)高峰期發(fā)生量（x4）的范圍為1.24～7.26頭。均按等距分級(jí)分成6級(jí)，分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)列于表1。

為了便于分析，將x1～x4進(jìn)行分級(jí)，將分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)和1989年-2014年的數(shù)值及分級(jí)值列于表1和表2。

將一代卵量（x1）、一代卵的高峰期發(fā)生量（x2）、越冬代幼蟲(chóng)累計(jì)蟲(chóng)口數(shù)量（x3）和越冬代成蟲(chóng)數(shù)量（x4）對(duì)預(yù)報(bào)量（y）——一代馬尾松毛蟲(chóng)幼蟲(chóng)高峰發(fā)生量的條件概率列于表3，對(duì)發(fā)生級(jí)別不同的1989年、1994年、2002年和2017年的一代幼蟲(chóng)高峰期發(fā)生量逐一進(jìn)行預(yù)測(cè)。

對(duì)1989年、1994年、2002年和2017年的一代幼蟲(chóng)高峰期發(fā)生量進(jìn)行預(yù)測(cè)。1989年一代卵量（x1）為40.81粒，為3級(jí);一代卵高峰期發(fā)生量（x2）為12.00粒，為3級(jí);越冬代幼蟲(chóng)累計(jì)蟲(chóng)口（x3）為42.5頭/株，為6級(jí);越冬代成蟲(chóng)數(shù)（x4）為11.05頭，為6級(jí)。具體運(yùn)算是Y～=X～○·R～，其中模糊向量X～為[0.383 6，0.373 2，0.133 6，0.109 5]，模糊矩陣R～為00.833 30.166 700000.857 10.142 90000.50.500000.50.50000。按照評(píng)判模型進(jìn)行運(yùn)算得：

模型1：M1=（0.500 0，0.857 1，0.383 6，0.383 6，0.383 6，0.383 6）;

模型2：M2=（0.133 6，0.383 6，0.166 7，0，0，0）;

模型3：M3=（0.066 8，0.319 9，0.063 9，0，0，0）;

模型4：M4=（0.243 1，0.999 9，0.309 5，0，0，0）;

模型5：M5=（0.121 5，0.761 1，0.117 2，0，0，0）;

模型6：M6=（0.213 0，0.664 3，0.208 2，0.076 7，0.076 7，0.076 7）。

最后運(yùn)算結(jié)果：MaxM1yi=0.857 1，MaxM2yi=0.383 6，MaxM3yi=0.319 9，MaxM4yi=0.999 9，MaxM5yi=0.761 1，MaxM6yi=0.664 3，6個(gè)模型相應(yīng)的待報(bào)級(jí)別均為2級(jí)。故預(yù)報(bào)1989年馬尾松毛蟲(chóng)一代幼蟲(chóng)高峰期的發(fā)生量為2級(jí)，實(shí)況為2級(jí)，預(yù)報(bào)結(jié)果準(zhǔn)確。將1989年、1994年、2002年和2017年預(yù)報(bào)級(jí)別和實(shí)況級(jí)別列于表4，預(yù)報(bào)結(jié)果的準(zhǔn)確率為100%。

2.2 二代幼蟲(chóng)高峰期發(fā)生量預(yù)測(cè)

經(jīng)過(guò)逐一篩選，馬尾松毛蟲(chóng)的二代卵量（x1）、一代成蟲(chóng)數(shù)（x2）、二代卵的高峰期發(fā)生量（x3）和一代成蟲(chóng)高峰期發(fā)生量（x4）與二代幼蟲(chóng)高峰期發(fā)生量關(guān)系密切，其相關(guān)系數(shù)依次為rx1y=0.991 7，rx2y=0.701 1，rx3y=0.976 9，rx4y=0.700 7，df=23時(shí)，r0.05=0.369，r0.01=0.505，r均大于r0.01（0.505），均達(dá)極相關(guān)。經(jīng)歸一化處理，其模糊向量X～為[0.336 8，0.168 3，0.326 8，0.168 1]，按照2.1的計(jì)算方法，對(duì)二代幼蟲(chóng)高峰期發(fā)生量進(jìn)行預(yù)報(bào)，驗(yàn)證預(yù)報(bào)1989年、1994年、2002年和2017年二代馬尾松毛蟲(chóng)高峰期發(fā)生量依次是4級(jí)、5級(jí)、2級(jí)和1級(jí)，與實(shí)況完全相同，預(yù)報(bào)的準(zhǔn)確率為100%。

3 小結(jié)與討論

本文運(yùn)用模糊綜合評(píng)判的6個(gè)數(shù)學(xué)模型預(yù)測(cè)安徽省潛山縣馬尾松毛蟲(chóng)幼蟲(chóng)一代、二代高峰期發(fā)生量，其結(jié)果是：預(yù)報(bào)1989年、1994年、2002年和2017年馬尾松毛蟲(chóng)一代幼蟲(chóng)高峰期發(fā)生量依次是2級(jí)、4級(jí)、2級(jí)和1級(jí)，預(yù)報(bào)1989年、1994年、2002年和2017年馬尾松毛蟲(chóng)二代幼蟲(chóng)高峰期發(fā)生量依次是4級(jí)、5級(jí)、2級(jí)和1級(jí)，一代和二代預(yù)測(cè)結(jié)果均與實(shí)況完全一致，預(yù)報(bào)結(jié)果準(zhǔn)確率為100%。

本方法相對(duì)于其他預(yù)報(bào)方法工作量小，計(jì)算簡(jiǎn)便。模型預(yù)測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確與否，首先必須從生態(tài)系統(tǒng)中考慮與預(yù)報(bào)結(jié)果有關(guān)的生態(tài)因子，如降雨、相對(duì)濕度、日照時(shí)數(shù)、最高氣溫、最低氣溫、平均氣溫以及與預(yù)報(bào)結(jié)果有關(guān)的生物因子，因此要求作者不光具有數(shù)學(xué)分析的知識(shí)，而且要有預(yù)報(bào)結(jié)果的專(zhuān)業(yè)知識(shí)。如本文與一代幼蟲(chóng)高峰期發(fā)生量有關(guān)的一代卵量、一代卵的高峰期發(fā)生量、越冬代幼蟲(chóng)蟲(chóng)口和越冬代成蟲(chóng)數(shù)量，這些因子與一代幼蟲(chóng)高峰期發(fā)生量都有一定因果關(guān)系。另外還有越冬代蛹的數(shù)量等，對(duì)這些因子采用相關(guān)分析法進(jìn)行篩選，選出主要因子，借以提高預(yù)報(bào)結(jié)果的準(zhǔn)確性。

一般情況下，用模型Ⅰ—主要因素肯定型yj=Vmi=1（xiVrij）、模型Ⅱ—主要因素決定型yj=Vmi=1（xiΛrij）和模型Ⅲ—主要因素突出型yj=Vmi=1（xirij）的三個(gè)模型或者用模型Ⅵ—yi=1/5（∑mi=1Miyj）即可進(jìn)行預(yù)測(cè)。本文用6個(gè)模型進(jìn)行預(yù)測(cè)，幾個(gè)模型的預(yù)測(cè)結(jié)果是一致的，該方法的優(yōu)點(diǎn)是根據(jù)與預(yù)報(bào)結(jié)果有關(guān)的因子決定采用何種模型。應(yīng)用6種模型時(shí)，首先考慮對(duì)預(yù)報(bào)結(jié)果有重要影響的因子，在多個(gè)因子都對(duì)預(yù)報(bào)結(jié)果有影響的情況下，利用相關(guān)分析法篩選對(duì)預(yù)報(bào)結(jié)果影響大的幾個(gè)主要因子，其他因子可忽略不計(jì)。本文選擇的預(yù)報(bào)因子都是與幼蟲(chóng)高峰期發(fā)生量極相關(guān)的因子，所以歸一化后作為權(quán)重構(gòu)成的模糊向量其預(yù)報(bào)結(jié)果準(zhǔn)確性高。再者，影響預(yù)報(bào)結(jié)果準(zhǔn)確性的原因與評(píng)判人采用的評(píng)判模型有關(guān)，因?yàn)?個(gè)模型的側(cè)重點(diǎn)有所不同。

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（責(zé)任編輯：田 喆）