甘肅省草地蝗蟲預(yù)測預(yù)報專家系統(tǒng)的研究與開發(fā).pdf

1、為完善蝗蟲預(yù)測預(yù)報機制，選擇具有一定的研究基礎(chǔ)并代表了甘肅省主要草地蝗蟲種類的甘肅省夏河縣，利用7年的調(diào)查數(shù)據(jù)(1989-1995)、數(shù)學(xué)統(tǒng)計軟件(SPSS、Matlab)和計算機，建立了——寬須蟻蝗(MyrmeleotettixpalpatesZubovsky)、狹翅雛蝗(ChorthippusdubiusZubovsky)、小翅雛蝗(ChorthippusfallaxZubovsky)、皺膝蝗(Angaracris)及混合種群(mi

2、xedpopulation)發(fā)生量及發(fā)生期的預(yù)測預(yù)報模型。2000-2002年，每年4月-10月對6個生境類型(草原化草甸、草原、高山草甸、鹽生草甸、山地緩坡草甸和沼澤化草甸)中的蝗蟲發(fā)生種類和數(shù)量進行調(diào)查研究，同時用SPSS軟件對模型運行結(jié)果進行方差分析。結(jié)果表明： (1)不同的生境中蝗蟲發(fā)生量調(diào)查和種的存在度分析表明，甘肅省夏河縣的優(yōu)勢種類為寬須蟻蝗、狹翅雛蝗、小翅雛蝗和皺膝蝗。 (2)SPSS軟件主因子分析表明，上

3、年產(chǎn)卵期的平均降水和平均氣溫、本年孵化期的平均氣溫和平均降水為關(guān)鍵因子。 (3)寬須蟻蝗、狹翅雛蝗、小翅雛蝗、皺膝蝗及混和種群的發(fā)生量數(shù)學(xué)模型可表示為：yn+1=(a1+a2x1+a3/lnx2+a4ea5x3+a6x4ea7x4)ynyn：第n代(以年為單位)草地蝗蟲發(fā)生的高峰值(head/m2)；x1：上年產(chǎn)卵期的平均降水(mm)；x2：上年產(chǎn)卵期的平均氣溫(℃)；x3：本年孵化期的平均氣溫(℃)；x4：孵化期的平均降水(m

4、m)。 用Matlab軟件，根據(jù)蝗蟲種群密度觀測值，擬合確定出參數(shù)a1，a2，a3，a4，a5，a6，a7，得到寬須蟻蝗、狹翅雛蝗、皺膝蝗、小翅雛蝗4種蝗蟲和混合種群發(fā)生量(高峰值)的模型分別為：yn+1=(13.852+0.0201x1-31.6656/lnx2-6.3028e-0.5x3-3.1063x4e-0.5x4)yn;yn+1=(-9.7936-0.2209x1+19.8629/lnx2+645.1868e-1.3x

5、3+34.4911x4e-x4)yn;yn+1=(175+0.8x1-407.5/lnx2-211e-0.3x3-1323x4e-x4)ynyn+1=(-12.1123+0.0614x1+30.7412/lnx2+12.9075e-0.5x3-8.6586x4e-x4)yn;yn+1=(-4.2136+0.3769x1+5.812/lnx2-8985.776e-0.76x3-97.38x4e-x4)yn。 模型運算結(jié)果最大絕對誤

6、差為-9.28﹪，最大相對誤差也僅為11.02﹪，擬合效果歷史符合率達到85﹪以上。 (4)2000-2002年的調(diào)查數(shù)據(jù)驗證模型的卡方檢驗結(jié)果表明，所預(yù)測的理論值與實測值顯著符合。 (5)寬須蟻蝗、狹翅雛蝗、小翅雛蝗、皺膝蝗及混和種群的發(fā)生期(定期發(fā)生量)的數(shù)學(xué)模型為：yt=a1+a2x(x1-x2)+a3xx3+a4xa5/x4a6;其中，yt：第t旬發(fā)生量(head/m2)；x：上一代發(fā)生的高峰值(head/m2)

7、；t：時間(以旬為單位)，t=1時，時間為4月上旬，t=2時，時間為4月中旬……依此類推。 x1-x2：本年第t旬與前某旬氣溫之差(℃)；x3：上年產(chǎn)卵期的平均氣溫(℃)；x4：上年產(chǎn)卵期的平均降水(mm)。 利用模型對狹翅雛蝗、小翅雛蝗、皺膝蝗及混和種群的發(fā)生期(定期發(fā)生量)進行擬合，除1994年和1995年外，擬合效果歷史符合率都在70﹪以上。 (6)寬須蟻蝗種群動態(tài)數(shù)學(xué)模型為：y=0.2106-0.0190

8、x1t+0.0013x1x2x3+0.0046x4x5;x1：本年第t-2旬氣溫(℃)；x2：本年孵化期氣溫(℃)；x3：本年孵化期降水(mm)；x4：本年第t-2旬降水(mm)；x5：上年高峰值(head/m2)；t：時間(以旬為單位)，t=1時，時間為4月上旬，t=2時，時間為4月中旬……依此類推。 模型運算結(jié)果擬合度達70﹪。 利用所建立的模型，結(jié)合有關(guān)草地蝗蟲的專家知識，在DET平臺和網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)上構(gòu)建了《甘肅省草地

9、蝗蟲預(yù)測預(yù)報專家系統(tǒng)》軟件。系統(tǒng)包括蝗蟲分類檢索及查詢、預(yù)測預(yù)報、蝗蟲治理和系統(tǒng)管理4個功能模塊。 (1)蝗蟲分類檢索及查詢模塊：根據(jù)蝗蟲的分類系統(tǒng)，可將甘肅省蝗蟲按不同的總科、科、亞科、屬和種進行分類檢索，并配有各種蝗蟲的文字特征說明和各部位的圖片，提高了蝗蟲分類的直觀性和準(zhǔn)確性。查詢模塊提供了甘肅省各蝗蟲區(qū)系及主要蝗區(qū)的氣候特點、地理狀況、植被類型和主要蝗蟲的類型及分布，可根據(jù)它們之間的相關(guān)性互相查詢。 (2)預(yù)測預(yù)

10、報模塊：對荒漠草原、典型草原和草甸草原的優(yōu)勢種類——寬須蟻蝗、狹翅雛蝗、皺膝蝗和小翅雛蝗4種蝗蟲以及混合種群未來的發(fā)生期、發(fā)生量、危害程度等做出估計，并預(yù)測蝗蟲未來的發(fā)生動態(tài)。 (3)蝗蟲治理模塊：主要內(nèi)容包括蝗蟲的調(diào)查方法、蝗蟲防治指標(biāo)的制訂和蝗蟲的防治方法?？上蛴脩籼峁┮粋€調(diào)查和預(yù)測蝗蟲未來發(fā)生動態(tài)的方法，并推薦適宜的防治時期和防治技術(shù)。 (4)系統(tǒng)管理模塊：主要包括知識庫、數(shù)據(jù)庫和模型庫的管理系統(tǒng)，可不斷添加和更新