昆虫生态及预测预报第八章 数理统计预测法共28页
昆虫生态与预测预报课程教学大纲
昆虫生态与预测预报课程教学大纲一、基本概况课程名称：昆虫生态与预测预报(Insect Ecology and forecast)课程代码：231010007课程类别：专业核心课学时/学分：40/2.5（其中理论32学时，实验8学时）需预修课程：普通昆虫学适用专业：植物保护、动植物检疫（植物检疫方向）专业的本科教学课程简介昆虫生态与预测预报是植物保护专业的专业主干课。
学生在学习普通昆虫学课程后，进一步学习昆虫生态学与害虫预测预报的基本理论及实践技能。
本课程主要为两部分；第一部分是昆虫生态学，主要讲解气候因素对昆虫的影响；土壤环境与昆虫的关系；生物因素与昆虫的关系；农业活动对昆虫的影响；昆虫种群及其数量动态和害虫调查方法与资料统计分析；第二部分为害虫预测预报，主要讲解害虫预测预报的基本原理与方法，包括依据昆虫生态学理论基础提出的各类预测预报方法以外还有数量统计预测法。
重点讲述环境因素与昆虫之间的相互作用关系、昆虫种群的数量动态和害虫预测预报方法。
该课程为植物保护专业一门与实际应用密切结合的课程。
本门课程昆虫生态学部分主要研究昆虫与其环境之间相互作用关系；害虫预测预报主要是根据害虫发生发展规律以及作物的物候和气象预报等资料，进行全面分析做出其未来害虫发生期、发生量、危害程度等估计，预测害虫未来发生动态并提前向有关领导，植物保护部门，防治工作者提供虫情报告。
通过本门课程的学习，使学生基本掌握昆虫生态学和预测预报的基本理论与方法，为以后进行昆虫生态与预测预报方面的工作打好基础。
二、教学目标学生通过本课程的学习，在知识和能力等方面达到以下要求：1. 理论、知识目标：掌握昆虫生态学的基本知识，包括温度、湿度、土壤等环境因素与昆虫之间的相互作用关系、昆虫种群的空间分布与数量动态。
掌握害虫预测预报的基本原理；熟悉并掌握昆虫发育历期，种群生命表的原理与计算方法；熟悉基本的害虫预测预报方法和过程计算，并能初步分析害虫种群动态变化的生态学原理。
昆虫生态及预测预报
种群的概念和结构 一、种群的概念及其分析
种群概念：在一定的空间内同物种有机体 的集合。 种群概念包括以下意义：
1. 种群是由个体组成的，但不等于个体的简单相加，从个体 到种群是质的飞跃。如个体有：出生（死亡）、寿命、性别、 年龄、基因型等；种群则为：出生率（死亡率）、平均寿命、 性比、年龄组配、基因频率等。种群虽相当于个体的平均，但 也是在种群水平上出现的新质。种群还有个体不具有的特性， 如：数量、数量动态、空间分布型、扩散、聚集、密度调节能 力、社群结构等。
2. 种群的概念既可以从抽象上也可以从具体上去应用。如抽 象的：种群生态学；具体的：合肥地区小菜蛾种群。
3. 在自然条件下，种群是物种存在的基本单位，是群落和 生态系统的基本单元，是益虫利用和害虫控制的具体对象。
4. 种群与环境之间可视为一个系统，它具有群体的信息
二、种群的结构
种群结构------种群中某些生物学特性互不相同的各类个体群 在总体中所占的比例状况。主要包括：
生态学在每个生态组织水平上都有研究，但主要以 有机体、种群、群落、生态系统甚至生物圈作为它 的研究对象，而以种群、群落、生态系统为研究重 点。
生态学的分科
依研究的生物类别分为------生物生态学、人类生态学、动物 生态学、植物生态学、微生物生态学等。
依环境性质分为------湖沼生态学、海洋生态学、草原生态 学、森林生态学、沙漠生态学、山地生态学、岛屿生态学、农 田生态学、太空生态学等。
Oct. 2003 乔伊斯工作室制作 Made in Workshop of Joyce
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第
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六
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章
章章章章章
害 虫 数 理 统 计
害虫调查与预测预报课件
（二）有效积温法
例：用稻草把诱粘虫卵得知卵高峰日为4月8日，测得卵的 发育起点温度为8.2±0.4℃，有效积温为67日度，产卵期间的 平均温度为16 ℃，预测幼虫孵化高峰日。 代入有效积温预测式N = K/（T － C），得 N（卵期）= 67/（16－ 8.2±0.4）= 8.2~9.1天 幼虫孵化高峰日=4月8日+ 8.2~9.1天，即4月6~17日。
③ 必须具备适宜的寄主作物和生育阶段
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2、害虫防治的主要途径
虫灾防治的基本途径有三：
（1）阻断跟随链防止入侵（植物检疫、阻隔法、驱避剂）。
（2）控制主要害虫种群数量，将其抑制在造成作物经济损失的数量水平
之下。具体措施： ① 消灭或减少虫源； ② 恶化害虫发生为害的环境条件；
③ 及时采取适当措施（农业防治、物理机械防治、生物防治等 ）。
➢ 两种方法可在一定程度上代替棋盘式取样法， 但误差较大些。
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3、棋盘式取样法
➢ 将所调查的田块均匀地划成许多小区，形 如棋盘方格，然后将调查取样点均匀分配在 田块的一定区块上。
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4、平行线取样法
➢ 每隔数行取一行进行调查。本法适用于分布不均 匀的虫害调查。
➢ 调查结果的准确性较高。
（成行的作物和核心分布）
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1、五点取样法
➢从田块四角的两条对角线的交驻点，即田块 正中央，以及交驻点到四个角的中间点等5 点取样。
➢是应用最普遍的方法。
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2、对角线取样法
➢ 调查取样点全部落在田块的对角线上。单对角 线取样方法是在田块的某条对角线上，按一定 的距离选定所需的全部样点。双对角线取样法 是在田块四角的两条对角线上均匀分配调查样 点取样。
昆虫生态与预测预报
一、名词解释1.种群:指在一定时间内占据一定空间的同种生物的所有个体。
2.昆虫种群的结构: 昆虫种群内处于不同发育期的个体组成和分布格局。
3．种群基数:指前一代或前一时期某一发育阶段（卵、幼虫、蛹或成虫）在一定空间的平均数量，或指单位时间内昆虫的个体数。
4.生态对策：指任何生物对某一特定的生态压力下，都可能采用有利于种生存和发展的对策。
5.发育历期：昆虫发育各虫态出现期之间的时间距离的平均值。
6.生命表：在生态学中，指死亡表和寿命表，用于简单而直观地反应种群存活和死亡过程的统计表。
7.昆虫生态学：是研究和分析昆虫生存、繁殖与生态环境的关系。
8.繁殖速率：指一种昆虫种群在单位时间内增长的个体数量的最高理论倍数，它反应了种群数量增长的能力。
9.迁移率：指在一定时间内迁出个体和迁入个体数量差占总体的百分率。
10.寡食性：有些昆虫只吃很少数几种植物，或者与这几种植物有亲缘关系的种类。
11.平均拥挤度：每个个体在同一取样单位中所遇其他个体的平均数。
12.休眠：昆虫为了安全度过不良环境条件（主要是低温或高温）而处于不食不动，停止生长发育的一种状态。
当不良环境条件解除后，昆虫可以立即恢复正常的生长发育，这种现象成为昆虫的休眠。
13.临界光周期：诱导昆虫种群中50％个体进入滞育的每天光照时间。
15.出生率：一般用在一定时间内种群出生个体数占总数的百分率表示。
16.昆虫的性比：是指成虫或蛹雌性与雄性之比。
或以雌虫率表示。
17.兼性滞育：昆虫只在某一世代的特定虫态进入滞育，环境条件适于继续生长时不进入滞育，否则就进入滞育的情况。
18.过冷却点：昆虫体液下降到0℃仍不结冰的现象。
过冷却点：昆虫体液开始结冰时的体温。
结冰点：昆虫体液大量结冰时的体温。
29.优势种群：群落中各个生物成员在群落中的重要性不同。
如常常一个或几个优势种可能决定群落的特征。
20.种群基数：指某一时间阶段开始的昆虫种群数量。
21.期距：指某种害虫（群体）两个世代之间或同一代各虫态出现期之间的间隔期的经验值。
昆虫生态预测
第一章系统：是许多相互作用又相互联系的物质单元或成分的集合体，它们之间相互依赖又相互制约，成为一个整体。
昆虫的八大系统：生殖，排泄，肌肉，循环，神经，消化，呼吸，激素调节系统。
一．系统的属性：1.系统的整体性2.系统的界限和功能3.系统的有序性4.与环境的融合性系统的状态：特定时间或空间下系统的状况。
变量：随时间.空间而变动的系统的组成分。
状态变量：用来表征系统的状态。
变异的途径和数量是决定于与其他状态变量的关系，环境的输入或其本身的功能。
反馈现象：系统除受外界环境的输入影响外，还受系统本身的自我控制的影响。
也即一个系统在其发展变化过程中可影响其本身的动态或行为。
当某一输出状态变量又反过来变为输入变量而影响到状态的动态时。
正反馈：则为所有输出变量对初始变量的刺激或干扰均有加强的性质。
负反馈：最终输出变量对初始变量的刺激或干扰均有削弱或衰减作用。
负反馈的作用：对系统的动态起到十分重要的的作用，可使输出的产物达到衡定或一致的状态，对系统具有自控的性质，使系统保持相对平衡，或可消除外来干扰而使产物达到预定的目的。
限制因子：在稳定状态的情况下，当某种或几种基本物质的可利用量最接近于所需要的临界最小量时，这种或这些基本物质便将成为一个限制因子。
决定昆虫数量最大限制因子为：温度与湿度。
李比希氏最小因子定律：当一种或几种限制因子低于需要量的最低阈值时，作物的生长、繁殖或生产将被抑制，而作物的产量直接与这些限制因子的施入量成正比。
最高量定律：当某些因子的存在量高于生物所需要的最高量时，也同样可成为该生物的限制因子。
耐受性定律：任何一个生态因子在数量或质量上的不足或过多，当接近或达到某种生物的耐受性限度时，就会使该种生物衰退或不能生存。
耐受性定律的特点：1.它不仅考虑到因子量的过少，而且也考虑到因子量的过多。
2.不仅考虑到外界因子的限制作用，也考虑到生物本身的耐受能力。
3.还考虑到因子之间的相互作用。
生态平衡：在一定的时间和相对稳定的条件下，生态系统各部分的结构与功能处于相对适应、协调的动态平衡之中。
《昆虫生态及预测预报》教学大纲
《昆虫生态及预测预报》教学大纲一、基本信息二、教学目标及任务本课程属植物保护专业中一门较实用的课程，它直接利用所学的昆虫学知识，在生态学与测报学双重理论指导下对害虫的发生发展进行预测。
通过本课程的教学，使学生获得昆虫个体生态学、种群生态学、群落生态学、物种分化与进化、害虫治理策略、以及害虫预测预报原理和方法等基础知识与理论，掌握测报工作所需的基本技巧与技能。
三、学时分配教学课时分配教学课时分配 (续)四、教学内容及教学要求第一章引言第一节生态学的定义第二节生态学的发展特点第三节昆虫生态学的发展新特点第四节害虫测报的发展新趋势习题要点：简述害虫测报的发展趋势。
本章重点、难点：生态学及昆虫生态与预测预报的研究进展。
本章教学要求：要求学生了解生态学及其发展趋势，昆虫生态学及其发展新特点，掌握现代3S技术在害虫测报上的应用。
第二章昆虫个体生态学及其在测报上的应用第一节生物的环境，环境因子对昆虫个体的作用第二节温度对昆虫个体的影响，湿度、光照、风、气流等对昆虫个体的影响，昆虫的小气候第三节昆虫对环境的适应对策（休眠与滞育、扩散与迁飞、生物钟与学习）第四节个体生态学在害虫测报上的应用实验内容：1. 昆虫体温及过冷却点的测定方法与抗寒性分析：学习掌握昆虫体温测定及过冷却现象的原理，以及过冷却点、结冰点与死亡点的测定方法，比较不同昆虫抗寒力的差异。
2. 昆虫发育起点温度和有效积温的测定：掌握昆虫恒温法测定昆虫某一发育阶段的发育起点温度和有效积温的测定原理与方法。
习题要点：案例分析非生物因素对昆虫个体的影响及竞争关系。
总结个体生态学原理在测报中的利用。
本章重点、难点：温度对昆虫生长发育的影响、昆虫对环境的适应对策、个体生态学在测报中的应用方法。
本章教学要求：了解环境因子是如何影响昆虫的，昆虫对环境因子有何反应与对策，掌握个体生态学原理在害虫测报中的应用。
第三章昆虫种群生态学及其在害虫测报上的应用第一节种群的概念及种群的结构第二节种群的空间分布第三节种群的数量波动第四节种群的生长型第五节种群生命表的组建与应用分析第六节种群的生态对策第七节捕食者与猎物间的关系第八节种群生态学在害虫测报上的应用实验内容：1. 昆虫种群空间分布的调查与拟合。
农业害虫的预测预报
（1）卵分级预测法
卵分级预测法是根据卵块或卵粒的颜 色变化，进行分级，预报卵的孵化期 或防治适期。
（2）幼虫分龄和蛹分级预测法
选择有代表性的主要类型田进行调查，采集幼虫、蛹，仔细将幼虫分 龄、蛹分级，然后计算各龄幼虫、各级蛹的百分率，并按发育先后将 各百分率进行累加，即从发育较快的向发育较慢的方向逐龄逐级累加， 当累加到16%、50%、84%左右时，即分别得出始盛、高峰、盛末期。
~1.0
1.76
2.5
3.51
5
4、预测预报方法
（1）发生期预测
三龄盛期=产卵高峰日+卵期+一龄幼虫期+二龄幼虫 期+1/2三龄幼虫期
（2）发生量预测
应用诱蛾量预测幼虫发生量：根据历年粘虫发生面 积、密度和诱蛾量，结合当地气象资料和作物布局、 长势等因子，综合分析做出预测。
应用卵量预测幼虫发生量：在卵量与幼虫发生密切 地区，根据卵量，结合当地气象资料和作物布局、 长势等因子，综合分析做出预测。
6龄
平范平范平范 均围均围均围
体 1.87 1.8~ 5.9 5~7. 9.81 7~12 13.7 10~ 20.8 11~ 29.2 19~
长
2.2
1
18
24
35.5
头 0.32 0.3~ 0.54 0.5~ 0.96 0.75 1.59 1.4~ 2.27 2~ 3.32 3~
宽
0.4
0.65
化蛹 羽化 备注
日期 地点 活虫 死虫 活蛹 死蛹 蛹壳 率 率
（月
数 数 数 数 数 （%）（%）
/日）
3、成虫灯诱
1台多功能自动虫情测报灯或黑光灯
统计每天灯下成虫数量，同时记载20时的气象 要素。
昆虫生态及预测预报复习资料.doc
一、名词解释1、 生态学：足研究动物与其他生物的和非生物的环境总关系的科学，2、 昆虫生态学：足虫生态学是生态学重耍分支科学，足以昆虫为研究对象，研究昆虫与 环境相互作用机现和规怵的科学。
3、物种：是拊n 然界中凡是在形态结钩、生活方式及 遗传上极为相似的-•群个体，它们在生飱上与其他种类的生物有严格的生殖隔离。
4、祌 群：是指在一定的生活环境内，占有一•定空叫的M 种个体的总和.是种在然界存在的 基本单位。
5、 群洛：在一定地段或一定生境内M 巾生物祌群构成的结构啦元，6、 生态系统：足指在一定空叫内柄息的所有生物（生物群落）与典周围环境之间的关系。
7、 协同进化：通过包然选择、适莕生存的法则.逐渐形成的.表现在形态、生理、生态 特性的变异，在进化论屮称为协同进化。
8、 biosystem ：生物系统.足衍从系统论的角度与观念来希生物体与生物界，将生物不 同层次的结构体系看做“系统”。
9、 生态平衡：茌一定的时问和相对稳宛的条件下，生态系统外部分的结钩与功能处于相 对适应、协调的动态平衡之中。
10、 反馈现象：当某一•输出状态变蛍又反过來变为输入变虽而影响到状态的动态时，称 为反馈现象11、 限制因子：在稳定状态下，当某种成儿种旌本物质的可利用蛍圾接近于所滿耍的临 界扱小S 时，这种成这些旌本物质便将成为一•个限制因子，12、 过冷却现象：当环境温度降到一定低溢时.敁虫体液开始结冰.同时释放出热蛍， 此时体溢鉍升：当环境温度继绒下降到~定限度吋.虫体结冰，这个过程叫做过冷却现 象。
13、 液性滞宵：滞宵并不出现在IA1定世代，可随地理条件成季节性气候、食物等因索而 变动，多为多化性害虫。
14、 专性滞宵：滞育出现在固定的世代及虫期.都为一化性滞宵昆虫15生物钟：生物的生理机能和学刃习性受若内在的、具有“时钟”性能的生现机制的控 制.这种生理机制成为生物钟16、负反锁：讪终的输出变兒反过来对初始变兒的刺激成干扰作用起到削弱成哀减的作 用。
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三、一元线性回归式的建立和应用
•回归一词（Regression）原来含义较狭窄，英国高尔登
氏（F.Galton）在1889年，在遗传学论文中首先应用此词。 他发现儿子的平均成长高度，介于父亲高度和一般种族平 均高度之间，父亲矮的其儿子的平均高度较父亲高，比一 般低，父亲高的其儿子的平均高度，较父亲低，但比一般 平均高度又高，这就是说后代的高度有返回于种族平均高 度的趋势，亦即回归一般平均高度，这就是最初在遗传学 上“回归”的意义。现在统计上，多表示观察点回归于某 一数学模型，比如直线、曲线等。
（一） 直线回归
• 直线回归的一般表达式：Y=a+bx 统计上读作Y依X的直线回归
•X为自变量，Y是和X的值相对应的依变数Y的点估计值，理论值。 •A是截距，是当X=0时的Y值
•B是斜率，也叫回归系数，即X每增加一个单位数时Y平均地增加 （b>0）或减少（b<0）的单位数。 •回归式 a、b值的图解求法： •b=tga=对/邻=BC/AC=(Y-a)/X •bx=Y-a •Y=a+bx
三、 3个注意
•① 应有科学的依据 自然界的事物都是有联系的，如害虫的发生
规律性和客观环境之间是有联系的，不能把没有科学依据的资料硬往一块 凑，例如预有关因子出发考虑，而不能把蚜虫的天敌蚜茧蜂 作为预报粘虫发生的因子，至少是不能作为主导因子。
•当X=1时，BC=b Y=a+b 正好是增加的单位数
图解求a、b
Y
B
A
y=a+bx
a
C
α
1 、最小二乘法求a、b
•对于具有线性相关关系的两个变量，可以用回归直线表 示它们之间的定量关系，但当将观察值描点于座标图上时， 在不知道理论值的情况下，在这些散布点中可以描出无数 条近似直线，但事实上只有经过计算求得的理论表达式， 才最能代表这些散布点，从理论上讲，这些散布点都是由 x、y两个座标决定，这每一个点x所对应的y值与上述所求 得的理论直线距离为最小。
•一、选取预报因子
•（一） 资料分布图方法 将预报量（Y）作Y轴，将预报因
子（X）作X轴，将历年的Y、X数值，描点在坐标上。点子密集在一 条狭长的带内，而接近一条直线或一条曲线，说明二者相关性比较 密切，可以选作预报因子；如果点子分散，不在一条狭长的带内， 表示相关性不强，不宜选作预报因子；如果点子排成圆形，或排成 平行于轴的矩形，则表示无线性相关性；点子排列接近一条直线者， 称为有“线性相关”；点子排列接近一条曲线者，称为有“非线性 相关”，或称有曲线相关。
二 、选取预报因子的原则
•（1）样本数要足够多。样本数量太少，容易碰到由于样本的随机波动
而造成较高的符合率的假象。一般有10-20个就可以了。
•（2)选择因子的数目要恰当。因为选择因子太少，则提供信息不足，
预报能力差，选择因子过多,计算麻烦且当样本数较少更易引起误差。一般 认为选择因子的数目最好不超过样本的1/5-1/10,如10个样本选1-2个因子。
•（3)选择准主导因子，并要选好能互相配合，互相弥补的次要因子，
与主导因子互相搭配，但注意不要把一些虽然与预报量相关性好，但它们的 作用是重复的因子。这样的因子，只是单独对预报量发生作用，并不是同主 导因子配合共同起作用，也不能起到弥补的作用，这样的因子不宜作为辅助 因子。如某个月的平均气温和平均最高气温以及积温，不宜同时采用。
第一节 预报因子的选取
•一、预报因子的选取
•预报因子的选取，是进行数理测报工作的前提，在准备建立预 测模式前，首先要从多年积累的资料中，筛选同预报量有关的 因子。 •预报量 是指预报害虫发生的主要特征，（即在不同的情况 下）预报害虫的发生期、发生量、发生范围以及危害程度等。 •预报因子 简称为因子，影响害虫发生的因素都是预报因子 （但不一定都能入选）预报因子有生物的如天敌；非生物的如 气温、降雨量、相对温度、光照等。 •预报因子和预报量通称为预报的要素。
•② 应有推理的依据 所选因子要经得起推敲，如不少人认为蚜虫
的基数与其发生量关系较密切，但仔细分析，蚜虫世代短，繁殖快，天敌 控制复杂，到7-8月间受气温影响很大，而基数则是无关紧要的。
•③ 应有实验的依据 所选因子最好在实验基础上，确认该因子与
预报量有关，尔后再作分析。
第二节 线性相关与一元回归式的 建立及应用
•（4）尽可保留因子中关于预报对象的原始信息。选择因子 最好用原始数据建立预测式，如果将预报因子分级（调查时 没有量，只有重、中、轻）、编号或转换为（0，1）资料， 就会损失信息，但分级、编号、转换、可简化计算，因此， 要权衡得失，恰当处理。
•（5）选择相关性好而且相关性稳定的因子。用多因子作预 报，至少要有一个预报因子与预报量相关性好且相关性稳定。 这可以通过相关性检验和多年经验求出。
•（二） 相关系数法 衡量两变量相关的最好方法是求相关
系数，然后查相关系数检验表，检验相关是否达到一定显著水平。 如果达到，则可选作预报因子。
二、相关系数的计算
r (xx)y (y)/S[q (rxx)2* (yy)2] [ x y xy/n]/S[q (rx2( x)2/n) (y2(y)2/n)] Lx /Sy[q Lr.x Lx]yy
数理统计预测法的优点
•以前各类预测预报方法，可以称为实验生态、生物学方法， 优点: 生态学、生物学、生理学意义较明确.缺点：必须 进行田间的系统调查和室内饲养观察，工作量比较大、另 外实验法一般只能作中、短期预报，时间较短。
•统计预报法，是利用多年的历史资料进行统计分析，尔后 得出数学模型，就可以不用田间系统调查和室内饲养观察， 因而可以大大减少工作量，同时，可作较长时期的预报， 并能进一步利用电子计算机作害虫的预报。近二十年来， 特别是近十年来，数学方法大量渗入害虫预测预报中，而 气象预测预报中的手段也大量引入害虫预测预报中，致使 害虫预测预报从方法上，使害虫预报工作向前迈进了一步， 为进入电子计算机时代打下了基础。现将预测预报中常用 数理统计方法介绍如下。