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2019年山西省森林植物检疫员培训班讲义林业有害生物监测预报管理及技术霍履远huolvyuan.Com0351-7243158山西省森林病虫害防治与检疫站内容提纲•第一章林业有害生物预测预报基础知识•第一节病虫害监测和数理统计基础•第二节调查取样技术与方法•第三节预测预报的方法•第四节预测预报质量的评估•第二章预测预报基本概念、法规及测报技术•第一节预测预报基本概念•第二节预测预报法规•第三节预测预报技术•第三章林业有害生物预报与管理及数据统计标准第一节2019年我省林业有害生物发生预报及对策•第二节林业有害生物监测调查和预测预报流程图•第三节林业有害生物数据管理方法和统计标准第一章林业有害生物预测预报基础知识–第一节病虫害监测和数理统计基础一、预测预报的含义和特点林木病虫害预测预报是通过对林木病虫害的发生规律、近期病虫、天敌的发生情况，结合气象因子等资料，用数理统计的概念和方法进行定性或定量的分析，对病虫的发生时期、量以及发展趋势进行预测，然后发出预报。◎◎◎◎◎◎◎◎◎◎◎◎◎◎◎◎◎◎◎◎◎林木病虫害的发生是外因通过内因共同作用和转化的结果；抗性的产生、基因的突变、生物多样性的变化，尤其是人类的生产和经济活动所造成的生态失衡等，使林木病虫的发生与变化变得更为复杂和更难以预测。与农业病害虫预测预报相比林木病虫害预测预报的特点有：①种群测算难度更大。林木树高林密，冠幅庞大，对病害虫进行取样测算比较困难。②建立预测模型的过程复杂。林木昆虫群落的相互关系往往是非线性的，有阈限、饱和点和时滞，一般包含许多随机性的相互作用，许多过程具有后效性。③预测预报的时限较长。林木病虫害预测预报中的短期、中期、长期预测预报的期限有时比农业害虫的预测预报的时间长。但是，随着林业生产的发展和科技的进步，特别是数学的渗入和计算机的应用，使林木病虫的数据管理和预测预报工作迅速发展，成为较为活跃的学科之一。二、预测预报的研究方法(1)室内研究通过室内饲养、观察其生长发育及数量动态等，取得实验生态学资料。(2)林间研究通过林间设立标准地进行系统观察和取样，掌握其发生的最适生态条件、发生趋势、种群消长规律等动态资料。(3)统计分析根据历史记载资料、室内研究和林间研究得到的资料进行统计分析，科学地归纳出环境因子与病虫发生之间的关系。(4)计算机模拟建立相应的监测和预测预报模型，对未来的病虫发生进行预测。三、常用名词预报量：预报病虫发生的主要特征，如发生期、发生量、发生范围和危害程度。预报因子：影响病虫发生的因素都是预报因子，如虫源、菌源、天敌、气象素。预报要素：预报量和预报因子的通称。常数：常量或参数，指统计时始终保持不变的数值，如abmn……变数：变量，随着人们调查和测定所取样本不同而变化的数值，如X、y、Z……定性：观察数据和变量可以定性，也可以定量。定性是属于几种互不相容的类别中的一种，一般是非数字的，如发生趋势、偏轻或偏重等。定量：就是用具体数值测量或预报发生期和发生量，一般是数字式的，如越冬代松毛虫成虫羽化高峰期为4月20日，虫口密度30头／株等。历史符合率：通常检验统计预报方法的优劣，如经历史资料验证后符合的百率。预报准确率：用于检验预报的实际效果，评判预报的准确率。四、数理统计的程序、预测预报的种类与内容1、林木病虫害预测预报数理统计的程序：要有系统的观测资料选取预测因子发布病虫情预报对其预报质量进行评定。（至少要有5年或10年以上的数据，年数越多越好）（根据实践经验、专家意见和数理统计相结合的方法）（采取相应的数理统计预报方法进行运算、建立预报方程，如发生期、发生量(程度)，短、中、长期预报和发生趋势预报，情况紧急时还应发布病虫情警报）根据预测预报研究结果的内容不同，预测预报的类型也分为不同的类型(1)短期预测根据害虫某个虫态的发生时期和数量预测下一个虫态的发生时期和数量。预测期较短，可能是1周至半年不等。(2)中期预测根据上一个世代的发生情况，预测下一个世代的发生情况。预测期限随虫种而异，1个月至1年不等。(3)长期预测由年末或年初预测下一年或全年发生动态和危害程度。或相隔2个世代或1年以上的发生情况。如根据越冬代或年初测报对象的越冬虫口基数及气象因子等资料进行预测。(4)警报指病虫害暴发，严重危害面积在100hm’以上时，由县级测报机构发布的病虫害的紧急预报。(5)通报指较全面地报道本地区病虫害发生情况以及防治动态。也可以是指一种或多种病虫的发生、防治情况。2．预测预报期的种类3．预测预报的内容(1)发生期预测是对害虫的卵、幼(若)虫、蛹、成虫等某一虫态或虫龄出现或发生的初盛、高峰和盛末期进行预测。(2)发生量预测是对害虫可能发生的数量或虫口密度进行预测，了解是否有大量发生的趋势和是否会达到防治指标，以确定是否开展防治工作。(3)分布蔓延预测是对测报对象可能分布和蔓延危害的地区进行预测，以确定采取控制其扩展、蔓延危害的措施(4)危害程度预测是在发生量预测的基础上预测测报对象可能造成的危害，以轻、中、重表示。第二节调查取样技术与方法一、病虫害分布特点与取样方法各种林木病虫的分布都有其自己的特点和规律，而我们在进行调查时，就必须弄清它们的基本情况，而取样方式亦依赖于它们的空间分布型和传播特点。因此，了解林木病虫害的空间分布型和传播扩散规律，对于正确取样，进而监测和预测预报是很重要的。某种林木病虫害在某一时间的地理分布、空间状态，存在着由病原、寄主和环境三者间相互作用、适应、制约所形成的空间分布格局或称为空间分布型。在这个格局中，包含着作为统计上变量的概率分布，也有包含病原数量和病原数量指标在空间的分布图式。但作为空间分布型或空间分布图式，往往并不是指研究对象在空间(林间)的真正排列形式，而是指其在样方中的频率分布，另外，传染性或侵染性病害的传播也是作为病害空间分布的内容之一，它的表达往往借助于数学模式或公式。同样，每一种昆虫种群不但有自己的特点、龄期组合、性比、繁殖率、死亡(存活)率和内在增长率，而且具有在不同生态环境中的空间分布形式，这就是通常所讲的昆虫空间分布型，也是它的生物学属性之一，一般由遗传因素和环境条件所决定。空间分布型实际上包含两个含义，分布是指统计学上变量的概率分布，而图式是指昆虫在空间的定位形式，换言之，即为数学表达和图形展示。常见的种群空间分布型有正二项分布、泊松分布、奈曼分布和负二项分布，其相应的分布图式为均匀分布、随机分布、核心分布和嵌纹分布，其中核心分布与嵌纹分布都属于聚集分布。1、均匀分布(uniformdistribution)(正二项分布binomaldistribution)昆虫种群个体间呈均匀分布，亦称“次数分布”，即在一个均质的环境中，人为地把这个环境分成许多小方格，则昆虫进入小方格的概率是相同的，而且对其它昆虫的进入没有影响，因而其分布从属于随机的过程。刺槐种子小蜂、柠条豆象、黄连木种子小蜂等林木害虫，皆属于均匀分布。均匀分布的理论分布是正二项分布。昆虫种群个体随机地分布，每个个体占有一定空间任何一点的概率相等，同时并不影响其它个体的分布。例如蝗蝻的分布、种子发芽粒数、细菌分布、细胞染色体交换等皆属于随机分布。在泊松分布中由于均数和方差相等，所以只有一个参数m。2．随机分布(泊松分布，Poisson分布)3．核心分布(Neyman分布，奈曼分布)核心分布是泊松分布的特例，是由泊松分布的群所组成。昆虫种群不呈随机分布，种群内的个体分布不均匀，常形成大小不等的核心或集团，核心周围呈放射性蔓延扩散。事实上，在林间，适合泊松分布的例子不多，而呈现核心分布的情况较多，例如松毛虫自卵块中孵出向四周扩散的空间结构，即属此种分布，核心分布有如下性质：①分布不均匀，即昆虫分布呈多数小集团；②核心之间是随机的；③通常是比较密集的分布；④0项的次数和高值的次数较随机分布为大；⑤为随机分布的特例，即为随机分布的复合；⑤方差通常大于平均数，方差与平均数之商，其值通常在1．5～3之间.4．嵌纹分布(负二项分布)该种是聚集分布的另一种形式，是林木害虫分布中适合范围较广的一种理论分布式，其主要性质有：①是极不均匀的分布、密疏相同。②通常也属密集的分布。③亦为随机分布之特例，即由多个密度不同而个体间呈随机分布所混合而成的分布。④适合核心分布的资料，往往同时符合负二项分布，但符合负二项分布的资料，却不—定符合核心分布。⑤方差与平均数之商，其值通常在1．5～3之间。二、病虫害发生状况与取样调查方法1、取样调查的意义林木病虫害种群数量的多少是预测其严重性的基础。要了解林分、林木害虫发生数量，必须对林分、林木进行调查。林地面积辽阔，不可能进行全面调查。较经济而科学的办法是进行抽样调查，用抽样调查结果来推算全林分病虫的种群密度或病情指数。这种方法费用较低，速度较快，而且准确度较高，对于作好林木病虫害发生数量的调查有重要意义。◎◎◎◎◎◎◎2．调查的总体“总体”，在用统计方法研究大量同类现象的数量特征和规律时，把大量同类现象的全体称为总体，总体中的一个个单位称个体。在林木病虫害调查中，如欲调查某个林分内平均每株虫口密度时，该林分即被视为调查总体。同样，欲调查一块苗圃地内平均每平方米的金龟子数量时，该苗圃即作为调查总体。3．准确度和精度准确度反映测算值与实际值的接近程度。精度表示抽样结果的可重复性。在林间进行抽样调查，要想获得较高准确度和精度的结果颇不容易。对一般性的调查要求可低些，对一些较细致深入的研究，要求则应高一些。4．取样单位取样前需根据总体情况选用一定的取样单位，抽查若干样本并计算样本值，然后用样本值对总体情况进行测算。在林木病虫害取样调查时，先根据林分大小，设立若干个标准地，然后在标准地上对样株或样枝(叶)进行调查。根据样株或样枝(叶)调查的结果先对标准地进行测算，进而测算林分的种群密度。如松毛虫以“株”“轮”“针”为单位，松突圆蚧以每束松“针”为单位，。5．取样数量总体中的一个个单位称个体。从总体中随机抽取的有限样本。这个抽取样本的过程称取样。取样测算值误差的大小与取样方法密切相关。为了减少误差，提高准确度，应根据病虫在林间的分布型选择适当的取样方法。只有根据害虫的分布型采用相应的取样方法，才能使调查结果更接近实际情况。取样数目越多，当然代表性越强，但要花费的人力、物力和调查时间也越多，故应根据取样方法计算出理论取样数。一般来说，按照一定的置信度(或取样精度)来确定。6．取样、调查的方法从总体中随机抽取有限样本，这个抽取样本的过程称取样。人们总是力求以最小的代价(时间、人力、财力)来达到能最大程度地代表总体的取样方法。(1)常用的调查方法直接法、振落法、诱集法、套环法、样方法、航测法、遥感法。(2)常用取样方法根据昆虫空间分布型和病原流行规律可以用不同的方法来取样，常用的有：分级取样法、分段取样法、双重取样法、序贯取样法、随机取样法(包括棋盘式、五点式、平行线式、“Z”字形和对角线式)、标准地取样法、生命表取样法。7．取样的步骤与形式(1)随机取样及理论取样数的确定随机取样是在N个个体中，按机会均等的原则，这种取样方法又分为有放回取样和无放回取样两种。取样设计确定后，接下来就是考虑抽取多少样本。抽取样本少，不能反映真实情况；抽取样本多，则浪费人力、物力和时间。因此，必须从理论上确定抽多少样本最好。当总体呈正态分布、泊松分布、负二项分布时，有各自求算理论取样数的公式。在实际工作中可按平行线、对角线、棋盘式、“Z”字形等方式进行随机取样。(2)以发生频次测算虫口密度林木病虫害大多发生面积广，即使有较好的取样方法，要逐株查数样树上的全部虫数也是很困难的。是否可以不数样树上的虫数就能测算种群密度呢?既然从害虫发生频次分布可以确定种群的空间分布型，那么，当空间分布型已知时，就可以按有虫或无虫的样本数和比例来测算种群密度。这种方法虽然不很准确，但在一定的条件下可以使用。(3)序贯取样序贯取样不事先规定应抽取的样本数