8.6.1.Mục đích và ý nghĩa
Trong nghiên cứu hệ sinh thái vật gây hại cây rừng ngời ta thờng căn cứ vào các số liệu quá khứ và hiện tại và nêu ra các giả thiết, suy đoán xu thế phát triển vật gây hại trong tơng lai để đề ra một phơng án tốt nhất phòng trừ trong tơng lai. Ngời ta gọi việc này là nghiên cứu dự báo hoặc t- ơng lai học.
Dự báo không thể là việc đoán mò theo chủ quan mà phải thông qua phân tích khoa học các số liệu, khái quát và trừu tợng ra một trạng thái tơng lai có tính quy luật và chính xác. Dự báo hệ sinh thái vật gây hại có 3 ý nghĩa:
(1)Kết cấu tổ thành hệ thống sinh vật gây hại không ngừng biến đổi. Đối tợng dự báo ngoài việc phát hiện sâu bệnh chủ yếu còn phải dự báo khả năng phát sinh và gây dịch của sinh vật thờng xuyên gây ra và loài mới sinh ra.
(2)Số lợng quần thể loài các sinh vật gây hại thờng biến dổi theo thời gian và không gian. Tất cả sinh vật bao gồm sinh vật có hại, sinh vật có ích và cây chủ. Tát cả chúng có tác dụng tơng hỗ và chịu ảnh hởng của môi tr-
ờng; mỗi một quần thể khác nhau đều có số lợng và hình thức tăng giảm khác nhau. Kịp thời nắm vững và phân tích biến động số lợng của chúng là rất cần thiết.
(3)Dự tính dự báo để cung cấp căn cứ khoa học cho việc xác định một quyết sách (phơng án tốt nhất) phòng trừ vật gây hại. Căn cứ vào thống kê của Bộ Lâm nghiệp Trung Quốc (1997), diện tích rừng Trung Quốc hàng năm phát sinh sâu bệnh chiếm 8.000.000 ha lợng gỗ hàng năm giảm hơn 1.700.000 m3 gây ra tổn thất kinh tế hơn 5.000.000.000đ (NDT) (# 595.238.090 US$). Nếu dự tính dự báo tốt sâu bệnh, kịp thời đề ra biện pháp phòng trừ có hiệu quả thì có thể tiết kiệm đợc chi phí phòng trừ đạt đợc hiệu quả gấp bội.
8.6.2.Nguyên lý cơ bản của dự tính dự báo hệ thống
Mục đích của dự báo là căn cứ vào quy luật phát sinh của vật gây hại và tơng quan môi trờng đánh giá đợc kỳ phát sinh,lợng phát sinh,mức độ gây hại và tính chống chịu để dự báo động thái và xu thế phát sinh trong tơng lai.
Có quan điểm cho rằng,nghiên cứu vòng đời là một trong những việc chủ yếu để tìm hiểu quy luật phát sinh. Vòng đời bao gồm mỗi năm mấy lứa, sâu non lột xác mấy lần, các giai đoạn sâu mấy ngày, tập tính sống, qua đông...Tuy nhiên nghiên cứu vòng đời là rất cần, nhng chỉ nếu lấy vòng đời để chỉ đạo công tác phòng trừ là phiến diện và mù quáng. Vì vậy muốn dự báo chính xác vật gây hại phải tuân theo 3 nguyên tắc chủ yếu sau:
(1)Phải nghiên cứu kỹ đặc tính sinh vật học của các quần thể loài trong hệ thống vật gây hại. Chủ yếu bao gồm sự phát dục, sinh sản, hành vi, di c , phát tán và kết cấu, phân bố, kiểu sinh trởng của quần thể loài.
(2)Phải nghiên cứu kỹ mối quan hệ tơng hỗ giã thành phần các loài và thành phần các loài với môi trờng, ứng dụng sinh thái học quần thể loài và quần xã dự báo sự tăng giảm biểu hiện bên ngoài về chức năng và sự biến đổi bên trong về kết cấu hệ sinh thái vật gây hại.
(3)Thu thập và tích luỹ hệ thống đầy đủ các tài liệu hệ thống sinh vật gây hại, áp dụng thiết kế thí nghiệm chính xác và phơng pháp rút mẫu, sử dụng kỹ thuật máy vi tính và phơng pháp toán học tiến hành xây dựng mô hình và mô phỏng và đa ra kết luận và biện pháp thực tế.
8.6.3.Loại hình và phơng pháp dự tính dự báo hệ thống
8.6.3.1. Các loại dự tính dự báo
Dựa vào nội dung dự báo ta chia ra:
-Dự báo thời kỳ phát sinh -Dự báo lợng phát sinh -Dự báo phạm vi phát sinh -Dự báo mức độ nguy hiểm
-Dự báo ngắn hạn (mấy ngày) nh thời kỳ lây lan, thời kỳ ủ bệnh, thời kỳ xâm nhiễm của bệnh hoặc thời kỳ từ giai đoạn trứng đến sâu non, từ sâu non đến nhộng... của sâu hại. Dự báo này có độ chính xác cao, thờng đợc áp dụng rộng rãi đối với sâu bệnh hại cây rừng.
-Dự báo trung hạn (mời mấy ngày đến mấy mơi ngày) thờng xác định cho một lứa hay một giai đoạn.
-Dự báo dài hạn (một đến mấy tháng) dùng cho việc xác định động thái số lợng quần thể hoặc sự qua đông của sâu hại.
-Dự báo siêu dài hạn đối với một số loài có vòng đời hay tính chu kỳ phát sinh dài, động thái kép dài mấy năm, hoặc tuổi thọ của cây chống chịu bệnh rất lâu phải trải qua mấy năm hay mấy chục năm mới dự báo đ- ợc.Việc dự báo này thờng dùng cho lập kế hoạch phòng trừ hoá học và xây dựng sách lợc chọn giống chống chịu sâu bệnh.
8.6.3.2.Phơng pháp dự tính dự báo hệ thống
Trên thực tế, dự báo hệ thống là một quá trình gia công các thông tin thu đợc thông qua điều tra giám sát hệ thống, phơng pháp gia công thông tin có hai loại: kinh nghiệm và mô hình.
(a) Phơng pháp kinh nghiệm
Các nhà sinh vật học thờng dựa vào kinh nghiệm qua nghiên cứu nhiều năm thông qua các nhân tố ảnh hởng mà chọn nhân tố dự báo, đối chiếu so sánh mà định ra phơng pháp dự báo. Dự báo kinh nghiệm có 4 phơng pháp chính sau:
+ Phơng pháp dự báo vật hậu
Phơng pháp dự báo vật hậu là dùng tri thức vật hậu học để dự báo kỳ phát sinh sâu bệnh. Vật hậu học là khoa học nghiên cứu mối quan hệ các sinh vật trong tự nhiên bao gồm động thực vật với sự biến dổi có tính chu kỳ của môi trờng. Phơng pháp này đợc tiến hành đối với sinh vật nào đó trong cùng một khu vực cùng một thời gian với môi trờng nào đó. Nếu thời kỳ phát sinh của một giai đoạn nào đó phù hợp với một giai đoạn sinh trởng phát triển của một cây chủ hay thựec vật khác. Ta có thể căn cứ vào đó để dự báo kỳ phát sinh vật gây hại.Ví dụ hoa xoan nở là lúc sâu non qua đông bắt đầu hoạt động, độ dài lá thông 10cm là lúc bệnh khô đỏ lá thông đạt đến đỉnh cao...
Đây là một căn cứ thông qua các tài liệu tích luỹ nhiều năm nghiên cứu. Ngoài ra tính khu vực của tài liệu vật hậu rất rõ nên phải rất thận trọng để dự báo chính xác.
+ Phơng pháp chỉ tiêu nhiệt độ kinh nghiệm
Kỳ phát sinh sâu bệnh thờng liên quan đến biến đổi mùa khí hậu, trong đó nhiệt độ là mật thiết nhất. Cho nên phải thông qua trạm dự báo khí tợng thuỷ văn hàng năm tìm ra một chỉ tiêu nhiệt độ kinh nghiệm làm căn cứ để dự báo kỳ phát sinh. Ví dụ nhiệt độ trên 8oC sâu xám bắt đầu hóa nhộng, nếu liên tục mấy ngày sẽ phát sinh hàng loạt, nhiệt độ 10- 14oC sẽ đạt đỉnh cao.
Vẽ nhiệt độ hàng tháng và lợng ma họăc độ ẩm hàng tháng lên 2 trục của biểu đồ nối các tháng liên tục. tìm phạm vi nhiệt độ và độ ẩm thích hợp cho một loài sâu bệnh hại (có thể thông qua nuôi trong phòng hoặc ngoài trời úp lồng lới) ta có thể so sánh sự biến đổi nhiệt ẩm dộ các năm và các địa điểm khác nhau rồi tìm ra năm tháng phát dịch với nhân tố khí hậu chủ yếu.Ta có thể biết năm đó có khả năng phát dịch hay không.
Phơng pháp này cần có số liệu nhiều năm để có các sơ đồ sinh khí hậu nhiều năm, nhiều dịa điểm và các mức độ phát sinh khác nhau mới có thể có một sơ đồ sinh khí hậu chính xác.
+ Phơng pháp chỉ số kinh nghiệm
Chỉ số kinh nghiệm là thông qua quan sát điều tra nhiều năm, kết hợp với điều kiện môi trờng bản địa trên cơ sở tìm đợc các nhân tố ảnh h- ởng đến vật gây hại mà lập nên. Chỉ số dự báo kinh nghiệm dựa vào tỷ lệ ôn ẩm độ gọi là hệ số ôn ẩm độ. Vật gây hại khác nhau có hệ số ôn ẩm độ khác nhau, chủ yếu theo mấy công thức sau:
- Hế số ôn ẩm dộ
Q = RH/T
Q là hệ số ôn ẩm độ;RH là độ ẩm tơng đối bình quân; T -nhiệt độ bình quân.
hoặc Q =R/ΣT
R là lơng ma năm, ΣT là tổng nhiệt độ bình quân các tháng trong 1 năm.
-Hệ số tích ôn ẩm độ
Q =R/Σ(T-C)
R là lợng ma (năm , tháng, tuần);T là nhiệt độ bình quân(năm, tháng, tuần);C là nhiệt độ khởi điểm phát dục; Σ(T-C) là tích ôn hữu hiệu.
hoặc: Q = M-P Σ(T-C)
trong đó: M là lợng ma năm;P là lợng ma trong thời kỳ thấp hơn khởi điểm phát dục; (M-P) là lợng ma hữu hiệu; Σ(T-C) là tích ôn hữu hiệu cả năm của vật gây hai nào đó.
-Hệ số bốc hơi
P =R/E
trong đó : P là hệ số bốc hơi;R lợng ma của năm hoặc tháng; E là tổng l- ợng bốc hơi
-Chỉ số ma tạnh
I =R/S
trong đó: R là lợng ma;S là số giờ nắng
-Chỉ số hạn lụt
I = (R-M)/σ
trong đó R là lợng ma (năm hoặc tháng);M là lợng ma bình quân; σ là sai tiêu chuẩn ; σ =√Σ(Ri –M)2/N
Ngoài ra còn một số công thức kinh nghiệm khác ta có thể vận dụng tuỳ theo các nhân tố chủ yếu để quyết định.
(b) Phơng pháp xây dựng mô hình
Phơng pháp mô hình là phơng pháp định lợng từ các số liệu điều tra thu đợc, thông qua phân tích thống kê sau đó bằng phơng pháp nhất định từng bớc xây dựng mô hình dự tính dự báo. Phơng pháp này có nhiều loại, có thể giới thiệu 3 phơng pháp sau:
+Dự báo mô hình thống kê
Chủ yếu dựa vào mối tơng quan vật gây hại với nhân tố môi trờng, lập nên mô hình thống kê để dự báo xu thế phát triển vật gây hại trong t- ơng lai.
-Dự báo mô hình hồi quy hay quan hệ nhân quả.
Một sự vật phát triển và biến đổi chịu ảnh hởng của nhiều nhân tố. Chúng bao gồm hồi quy 1 nhân tố, hồi quy từng bớc hay hồi quy tối u.
*Mô hình hồi quy tuyến tính một nhân tố
y = a+bx
trong đó y là kỳ phát sinh hay lợng phát sinh sâu bệnh; x là nhân tố dự báo, a là hệ số góc trên trục y, b là hệ số hồi quy.
để xác định a và b ta có thể thông qua hệ phơng trình: Na + bΣxi = Σyi
aΣxi + bΣx2 =Σxiyi
Ví dụ ngày bắt đầu thịnh hành của sâu trởng thành sâu róm thông của tháng 5 hàng năm là y; tổng nhiệt độ bình quân từ cuối tháng 3 đến giã tháng 4 là x, ta sẽ tính ra x2 , y2 và xy của các năm (N là số năm)
Ta có thể lập ra biểu sau: Năm T 15/3- 30/4 Kỳ bắt đầu qua đông x2 y2 xy x ngày tháng 30/4 là y(lấy số 0) 1970 1971 1972 1973 . . . 1986 Σ 35,5 34,1 36,6 40,2 . . . 42,2 622,7 22/5 26/5 19/5 12/5 12/5 22 26 19 12 . . . 12 1260,25 1162,81 1339,56 1616,04 . . . 1780,84 484 676 361 144 . . . 144 781,0 886,6 695,4 482,4 . . . 506,9 (Σx)2 = 387755, 29 Σy)2 = 93636 N = 17
Giải theo phơng trình trên ta đợc: a = 48,13; b = -0,8232 Do đó phơng trình dự báo sẽ là:
y = 48,13 –0,8232x ( r = -0,603)
Từ đó ta thấy rằng x và y có tơng quan nghịch, nói lên rằng tích ôn hữu hiệu 3 tuần càng cao thì kỳ bắt đầu thịnh hành của sâu trởng thành càng sớm.
*Mô hình tuyến tính 2 nhân tố.
y = b0 + b1x1 + b2x2
y là diện tích phát sinh lứa qua đông sâu róm thông, x1 là nhiệt độ bình quân của 12 tháng năm trớc đó; x2 là lợng ma bình quân 12 tháng năm tr- ớc. Ví dụ ở lâm trờng Yun Wu tỉnh Tứ Xuyên thu đợc số liệu (năm 1979) nh sau:
y = 14694,1 -1502,3x1 + 430,1x2
Dự báo năm 1980 diện tích phát sinh sâu róm thông sẽ là 11672,5 mẫu và thông qua điều tra thực tế diện tích bị hại là 11000mẫu, kết quả sát với thực tế.
*Mô hình hồi quy từng bớc (tối u)
Thông qua máy vi tính chọn phơng trình có biến số tối u đa vào làm nhân tố rõ nhất, mỗi biến số dợc kiểm nghiệm dần dần và loại trừ các nhân tố không rõ, qua nhiều lần lặp lại, cuối cùng giữ lại nhân tố ảnh h- ởng rõ nhất. Thông qua số liệu điều tra 11 tỉnh và 22 huyện khu tự trị ở Trung Quốc về sâu róm thông (1984) ngơì ta đã lập đợc mô hình sau:
y = 26,417- 0,425x11+0,871x12
y là diện tích phát sinh;x11 và x12 là các nhân tố khí tợng.
+ Dự báo mô hình phán đoán
Dự báo bằng mô hình phán đoán là phơng pháp phân tích thống kê nhiều nhân tố .Thông qua hình thức phán đoán tuyến tính nhiều nhân tố, theo nguyên lý Fisher, xác định nhiều biến số các cấp phát sinh trong dự báo sâu bệnh cây rừng, hình thành biến số mới qua tổ hợp tuyến tính có thể làm cho trị số sai số bình quân giữa các cấp lớn nhất, phơng sai trong cấp nhỏ nhất để đảm bảo phân tích phán đoán chính xác.
*Mô hình phán đoán từng bớc
Về cơ bản giống nh mô hình hồi quy từng bớc, khi giải hàm số làm sao đa vào các biến số quan trọng.
Liang (1985) đã dùng mô hình dự báo sự phát sinh sâu róm thông mã vĩ ở tỉnh Quảng Tây và chia ra 2 loại phơng trình: ya phát dịch và yb không phát dịch.
ya = 2595,647 + 186,703x1 + 0,036x2- 0,309x3 yb = -2695,204 + 190,462x1+0,046x2-0,360x3
trong đó x1,x2 ,x3 là các nhân tố khí tợng. Kết quả điều tra trong 4 năm đều sát với thực tế.
Thông qua nghiên cứu khí tợng hoàn lu khí quyển và nhiệt độ biển có liên quan với nhiệt độ và lợng ma. Đối với côn trùng hoàn lu khí quyển
và nhiệt độ biển ảnh hởng đến động thái côn trùng, cho nên chúng có thể dùng để dự báo lâu dài côn trùng.
Tỉnh Hồ Nam khi dự báo sâu róm thông đuôi ngựa ngời ta lập phơng trình sau:
ya = 3,2115-0,3392x79 +0,4125x95 + 0,3210x98 yb = 0,4016 +0,1138x79- 0,1203x95+0.0840x98
tính quan trọng của các nhân tố theo thứ tự là x95>x88 > x79. Căn cứ vào phơng trình trên họ kết luận rằng: tháng 1 năm đó ở 40oN,120-130oE, 500mb. Năm trớc đó ở 50oN,110-120oE 500mb; nếu chỉ tiêu này càng lớn thì sâu róm thông phát dịch,ngợc lại sẽ không phát dịch.Mối quan hệ này khá ổn định nên thờng dùng để dự báo sự phát dịch của sâu róm thông.thông qua 4 năm kiểm nghiệm kết quả trên hoàn toàn chính xác.
*Mô hình phán đoán cây phơng án tối u (quyết sách)
Mô hình này đợc giải quýêt từng bứơc theo kiểu phân nhánh, mẫu đợc chia đôi, sau đó lại chia đôi cho đến khi chúng có cùng một loại.Năm 1983 Pi đã dùng phơng pháp này để dự báo sâu róm thông đuôi ngựa, khi chọn nhân tố khí tợng thì dùng phơng pháp phán đoán từng bớc.
Giả thiết S là tỷ lệ diện tích phát sinh sâu róm thông các cấp và liệt kê vào biểu sau: Loại A Loại B A a Ab Ba Bb
Năm S Năm S Năm S Năm S
1961 0,01 1964 0,03 1960 0,15 1968 1,68 1962 0,01 1977 0,04 1965 0,43 1974 2,51 1966 0,01 1978 0,08 1976 0,49 1972 3,34 1967 0,01 1971 0,13 1963 0,60 1980 11,97 1970 0,01 1975 0,15 1969 0,53 1979 13,19 1973 0,81 Kết quả trên ta thấy:
A =(0<S<0,5) nhẹ B = (S>0,45) nặng
Aa =(0<S<0,02) cơ bản không gây hại
Ab = (0,02<S<0,45) tổn thất dới mức cho phép
Ba = (0,45<S<1,60) tiến hành phòng trừ ngăn chặn lây lan Bb = (S>1,60) thành dịch cần phòng trừ toàn diện.
Lợi dụng tài liệu khí tợng nhiều năm ta có thể dự báo phán đoán hàm số tuyến tính nh sau:
yAB = -0,136x1 + 0,154x2 –0,488x3 +0,001x4 -2,136x7