I. Ph−ơng pháp dự tính dự báo sâuhại
3.một số mô hình về biến động số l−ợng sâuhại cây trồng
Mô hình là mô tả khái quát một hiện t−ợng nào đó của thế giới tự nhiên để rồi dự tính về hiện t−ợng đó. Trong những tr−ờng hợp đơn giản, mô hình có thể thể hiện bằng lời. Tuy nhiên, muốn có mô hình tốt, thì mô hình cần phải đ−ợc xây dựng chặt chẽ theo thống kê toán học (tức là có công thức.. Ví dụ, ph−ơng trình toán học biểu thị sự biến đổi số l−ợng của quần thể côn trùng, cho phép chúng ta dự tính số l−ợng đó trong thời điểm xác định. Nh− vậy, mô hình theo quan điểm sinh vật học là có lợi. Đặc biệt khi chúng ta nghiên cứu quần thể là các loài sâu hại, thì mô hình này còn có thêm ý nghĩa kinh tế (Phạm Bình Quyền (dịch) 1969); (Odum 1978).
Xử lý mô hình bằng máy vi tính, chúng ta nhận đ−ợc những tính chất cần xác định khi thay đổi các thông số của mô hình, bổ sung thông số mới hoặc loại bỏ những thông số cũ. Nói cách khác, “Lập” mô hình toán học bằng máy vi tính cho phép chúng ta hoàn thiện mô hình đến gần mức lý t−ởng. Cuối cùng mô hình là công cụ tổng hợp rất lợi hại mà tất cả đều thừa nhận.
Từ cuối thế kỷ XIX, khi thực nghiệm bắt đầu sử dụng côn trùng ăn côn trùng trong phòng trừ sâu hại, thì nhiều nhà khoa học bắt đầu để ý đến quan hệ giữa các loài dịch hại với các loài kẻ thù tự nhiên của dịch hại. Những ng−ời ủng hộ quan điểm này chứng minh rằng, những nhân tố không phụ thuộc vào mật độ của chủng quần chỉ có tác dụng một cách ngẫu nhiên. Ví dụ, hiện t−ợng các loài sinh vật bị chết rét nhiều trong mùa đông do thời tiết lạnh quá. Nếu nh− chúng có ý nghĩa quyết định trong việc điều chỉnh mật độ của chủng quần, thì theo lý thuyết xác suất, số
l−ợng của chủng quần có thể tăng lên tới vô hạn hoặc giảm xuống tới số không. Hubert (1962) đM chỉ ra rằng, những sự thay đổi của điều kiện thiên văn không thể coi là cơ sở để giải thích sự biến động số l−ợng của các loài sinh vật nói chung và côn trùng nói riêng. Đa số những nhà côn trùng học cố gắng loại trừ các nhân tố môi tr−ờng không phụ thuộc mật độ. Họ cho rằng, kẻ thù tự nhiên của các loài sinh vật làm hại đóng một vai trò vô cùng quan trọng. Thực vậy, sở dĩ thu đ−ợc những thành tựu to lớn trong lĩnh vực đấu tranh sinh học chống côn trùng phá hại cây trồng nông nghiệp là do đM dùng những loài ăn thịt côn trùng chuyên hoá. Điều này đ−ợc htể hiện qua mô hình về biến động số l−ợng của một loài bắt mồi và vật mồi của Lotka-Voterra d−ới đây.
Hình … : Sự dao động mật độ của loài bắt mồi và vật mồi theo thời gian (mô hình của Lotks-Volterra.. : Vật mồi; - - - - : Vật ăn mồi.
Mặc dù những mô hình toán học tr−ớc đây về biến động số l−ợng của chủng quần còn ch−a đ−ợc hoàn thiên, nh−ng càng về sau này, quan niệm của Lotka không những không bị mai một, mà còn đ−ợc áp dụng rộng rMi d−ới dạng đM đ−ợc sửa đổi và bổ sung. Các mô hình toán học càng trở nên phức tạp hơn khi muốn trình bày các ảnh h−ởng kết hợp của nhiều nhân tố khác nhau, nhất là khi có cả những nhân tố tác động do con ng−ời. Nhiều nhân tố của môi tr−ờng đồng thời tác động lên chủng quần theo những đặc tính riêng của mình. Ví du, nhiệt độ cao, có thể ảnh h−ởng trực tiếp tới côn trùng, đồng thời lại gián tiếp ảnh h−ởng thông qua cây trồng tới tốc độ phát triển của côn trùng. Do sự quá phức tạp của những mô hình toán học liên hợp về biến động số l−ợng của chủng quần, nên đM xuất hiện một khuynh h−ớng mới là xây dựng những mô hình toán học đơn giản để có thể sử dụng đ−ợc. Tuy nhiên, vì cho rằng tầm quan trọng của tất cả các nhân tố không giống nhau, cho nên có những ý kiến đè nghị xây dựng các mô hình đơn giản, dựa trên cơ sở chỉ phân tích những nhân tố chủ đạo. Vì vậy, nhiều mô hình về quan hệ giữa vật ký sinh – vật chủ, vật ăn thịt – vật mồi đM ra đời, t−ng tự nh− mô hình của Lotka-Voltera đM nêu ở trên.
4. một số mô hình thể hiện mối liên quan giữa biến động mật độ sâu hại chính với giai đoạn sinh tr−ởng của cây trồng và với côn trùng ký sinh
4.1. Mô hình về mối t−ơng quan giữa mật độ sâu cuốn lá đậu t−ơng với giai đoạn sinh tr−ởng của cây đậu t−ơng với giai đoạn sinh tr−ởng của cây đậu t−ơng
Xuất phát từ những mối quan hệ đối kháng giữa cây trồng với sâu hại, giữa sâu hại với thiên địch của chúng, chúng ta có thể xây dựng những mô hình t−ơng quan về sự biến động số l−ợng của những loài sinh vật này. Ví dụ, khi xây dựng đ−ờng biểu diễn về biến động số l−ợng của sâu cuốn lá đậu t−ơng với giai đoạn sinh tr−ởng của cây đậu t−ơng (thông qua số ngày sau gieo), cũng nh− t−ơng quan giữa mật độ sâu cuốn lá đậu t−ơng với tỷ lệ ký sinh trên chúng, theo số liệu điều tra vụ hè-thu trong các năm 1996 – 1998 tại vùng Hà Nội, chúng tôi thấy: Mặc dù mật độ của sâu cuốn lá đậu t−ơng luôn thay đổi theo từng lần điều tra, lúc lên lúc xuống theo lứa, theo điều kiện thức ăn và điều kiện thời tiết, song chúng vẫn có sự t−ơng thuận. Ph−ơng trình t−ơng quan đ−ợc thể hiện là một ph−ơng trình bậc nhất dạng hồi quy tuyến tính. Sở dĩ ph−ơng trình t−ơng quan giữa 2 đại l−ợng này rất chặt (r = 0.87), mật độ sâu cuốn lá tăng theo chiều tăng của số ngày sau gieo, là vì một số nguyên nhân cơ bản sau: (1) Điều kiện thời tiết của vụ hè – thu rất thuận lợi cho cây đậu t−ơng sinh tr−ởng phát triển và đó cũng là điều kiện rất tốt cho sâu cuốn lá đậu t−ơng tồn tại phát triển. Vào đậu vụ, khi cây đậu t−ơng mới có 2 lá đơn đến 1 – 2 lá kép, sâu cuốn lá đM xuất hiện với mật độ ban đầu còn thấp, do vừa mới chu chuyển từ những loại cây trồng là đậu, đỗ, lạc từ vụ xuân hè sang. (2) Nhờ sự tích luỹ mật độ theo thời gian và sự thuận lợi của điều kiện thức ăn ngày một nhiều, nên mật độ sâu cuốn lá tăng lên theo chiều tăng của giai đoạn sinh tr−ởng của cây đậu t−ơng. (3) Sâu cuốn lá đậu t−ơng ăn đ−ợc cả thức ăn là lá đậu t−ơng khi đM già.
Y = 0.0773x R2 = 0.7621, r = 0.87 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90
DAS: Số ngày sau gieo (X)
M Đ s âu (c /m 2) (Y )
Hình . Quan hệ giữa mật độ sâu cuốn lá đậu t−ơng với giai đoạn sinh tr−ởng của cây vụ hè-thu 1996-1998 tại vùng Hà Nội.
4.2. Mô hình về mối t−ơng quan giữa mật độ sâu cuốn lá đậu t−ơng với côn trùng ký sinh chúng với côn trùng ký sinh chúng
Trong sản xuất nông nghiệp, điều mà ng−ời nông dân và các nhà khoa học quan tâm nhất là mối quan hệ giữa các loài sâu hại với thiên địch của chúng. Sự t−ơng quan này cần phải đ−ợc xây dựng trên quan điểm mô hình hoá bằng ph−ơng trình t−ơng quan số l−ợng. Những loài côn trùng ký sinh chuyên tính th−ờng có mối t−ơng quan rất chặt với loài sâu hại là vật chủ. Vì vậy, để biết đ−ợc vai trò của những loài côn trùng có ích này, chúng ta xây dựng mô hình t−ơng quan để làm cơ sở cho công tác dự tính dự báo sự phát triển của các loài sâu hại. Kết quả nghiên cứu trong những năm 1996 – 1998 của tác giả Đặng Thị Dung (1999) về sự t−ơng quan này đ−ợc thể hiện ở ph−ơng trình Y = 3,7951x + 9,1722 với hệ số t−ơng quan r = 0,88. Đây là một ph−ơng trình thể hiện mối t−ơng quan rất chặt giữa sâu cuốn lá đậu t−ơng với côn trùng ký sinh nó (loài Trathala flavo-orbitalis).
Ph−ơng trình t−ơng quan giữa mật độ sâu cuốn lá và tỷ lệ ký sinh nói lên rằng, côn trùng ký sinh có khả năng điều hoà số l−ợng của quần thể sâu cuốn lá. T−ơng tự, chúng ta cũng có thể xây dựng các mô hình t−ơng quan giữa các loài sâu hại khác với các loài côn trùng ký sinh khác. Những mô hình này có thể đ−ợc xây dựng d−ới dạng ph−ơng trình t−ơng quan hoặc d−ới dạng đồ thị đ−ờng biểu diễn.
Sự biến động số l−ợng của sâu hại cây trồng và kẻ thù tự nhiên của chúng rất phức tạp, phụ thuộc vào nhiều yếu tố (vô sinh, hữu sinh, tính trạng di truyền). Song trong những điều kiện thời tiết ổn định, thì yếu tố hữu sinh giữ vai trò chủ đạo, trong đó các loài kẻ thù tự nhiên giữa vị trí quyết định sự thay đổi số l−ợng của chủng quần sâu hại. Việc xây dựng mô hình về biến động số l−ợng của các loài sâu hại chính d−ới tác động của các yếu tố tự nhiên có ý nghĩa rất lớn trong công tác bảo vệ thực vật. Nó giúp chúng ta dự tính sự phát sinh phát triển của các loài sâu hại, làm cơ sở cho việc lựa chọn những biện pháp thích hợp trong phòng chống sâu hại, bảo vệ môi sinh và sức khoẻ con ng−ời. Mô hình về sự t−ơng quan giữa mật độ các loài sâu hại với nhân tố điều hoà là côn trùng ký sinh chúng phù hợp với quan điểm của Volterra, Lotka, Chitty và một số nhà khoa học khác.
Câu hỏi ôn tập:
Câu 1. Trình bày ngắn gọn ph−ơng pháp thống kế toán học trong nghiên cứu biến động quần thể dịch hại cây trồng nông nghiệp.
Câu 2. Trình bày ngắn gọn ph−ơng pháp mô hình hóa trong nghiên cứu biến động quần thể dịch hại cây trồng nông nghiệp.
Ch−ơng 6. Biến động số l−ợng của dịch hại chính trên cây l−ơng thực