DI =Σ (xiai) /( Σx i amax)
P11 (1) P12(1) P(1) = [ ]
biết đợc Pij, thì P(2) có thể dùng trạng thái sâu thời kỳ sau đó để dự báo,P(n) có thể dùng tình hình sâu thời điểm tn để dự báo.
Dùng Pij(1) biểu thị xác xuất trạng thái Ei trải qua 1 lần (năm) chuyển dịch đến trạng thái Ej(i,j =1,2) đợc gọi là xác xuất chuyển dịch, lấy P(1)
11,P(1)12,P(1) 12,P(1)
21P(1)
22 là các nguyên tố, ma trận xác xuất chuyển dịch thành hàng là:
P11(1) P12(1)P(1) = [ ] P(1) = [ ]
P21(1) P22(1)
Từ biểu trên ta có thể tính ra xác xuất chuyển dịch P(1)
ij nh sau: nij P11(1) = = 2/9 =0,222 (i=1;j=2) ni P12(1) =nij /ni = 7/9 = 0,778 P21(1) = nij /ni = 7/8 = 0,875 P22(1) =nij /ni = 1/8 = 0,125 0,222 0,778 Do đó P(1) = [ ] 0,875 0,125
Dùng ma trận xác xuất chuyển dịch 1 cấp có thể dự báo xu thế phát sinh lứa qua đông của sâu róm thông năm sau. Ví dụ căn cứ vào năm 1980 sâu róm thông gây hại nhẹ trạng thái E1 và xem P(1) ta có P12(1) là 0,778,P11 là 0,022. Cho nên ta có thể biết xu thế phát triển sâu róm thông 1 năm sau, khả năng từ trạng thái E1 chuyển sang E2 sẽ lớn hơn chuyển sang E1; cho nên ta dự báo năm sau (1981) sâu róm thông sẽ phát sinh nặng, thuộc loại B. Trên thực tế sâu róm thông đã gây dịch cho 24,5 vạn mẫu, phù hợp với dự tính dự báo.
(4) Phơng pháp dự báo bằng mô hình phân tích thành phần chính
Phân tích thành phần chính là thông qua phân tích phơng sai các tuyến khác nhau của biến số ngẫu nhiên ta đợc thành phần chính các tổ đặc trng cho biến đổi hệ thống độc lập, và căn cứ vào phân tích cho điểm chọn đợc nhân tố chủ đạo trong biến đổi hệ thống, xác định tác dụng các nhân tố bên ngoài trong sự biến đổi hệ thống. Cuối cùng dùng thành phần chính có thể lập nên mô hình phân tích hồi quy.
Ví dụ năm 1985 Shu Xuanhong đa dựa vào đặc điểm sâu qua đông trên cây và dới cây của sâu róm thông dầu đã tiến hành phân tích ảnh hởng của môi trờng đến biến động số lợng quần thể và ông xây dựng mô hình dự báo nh sau:
y1 = 0,555-0,164x1 + 0,058x2 + 0,083x3
y2 = 0,515 + 0,088x1- 0,005x2 + 0.040x3
trong đó y1 là tỷ lệ(%) sâu non qua động dới cây; y2 là tỷ lệ (%) sâu non qua đông trên cây; xi là thành phần chủ yếu thứ i.
(5)Phơng pháp dự tính dự báo bằng mô hình số lợng hoá
Trong công tác dự tính dự báo sâu bệnh có khi gặp phải trờng hợp nhân tố định tính, không thể dùng số liệu cụ thể, ví dụ số đực cái, hớng dốc, vô tính , hữu tính...số lợng hoá chính là đem các nhân tố định tính đa vào phân tích thống kê và số lợng của phân tích hồi quy gọi là lý luận số lợng hoá I; số lợng hoá phân tích phân biệt gọi là lý luận số lợng hoá II.
Wu Jing (1983) đã ghi chép sự phát sinh sâu róm thông đuôi ngựa và dùng lý luận số lợng hoá I để dự báo . Căn cứ vào số liệu điều tra lấy diện tích bị hại làm chỉ tiêu và chia mức độ bị hại ra làgm 5 cấp: không bị hại, hại, hại nặng,bùng nổ và phát dịch; và chia 12 nhân tố ảnh hởng đến sâu róm thông làm 2
cấp hoặc 3 cấp.Cuối cùng bằng phơng pháp đánh giá hồi quy xác xuất I, xây dựng mô hình số lợng hoá phơng trình hồi quy nhiều nhân tố các cấp bị hại nh sau:
Pi =ai + ΣΣ ai,j + sixisi
(i =1,2...5; xi = 1,2...;n,i,j =1,2...17, N =17)
Các nhân tố dự báo xi là cấp nào đó (si) thì trị số xisi.L =1, còn các trị số khác sẽ là 0. xjsj.L là số liệu thứ L trong cấp sj của nhân tố j.
1 nếu trong quan sát thứ L tình hình dự báo ở cấp i PiL = {
0 nếu trong quan sát lần L tình hình dự báo không ở cấp i.
Thông qua các phơng trình điện toán ta sẽ có các số liệu của P1,P2...P5.đa số liệu các năm đa vào ta sẽ có phơng trình dự báo so với thực tế. Kết quả đạt 100%.
Ví dụ năm 1979 dự báo cấp bị hại là cấp IV nhng thực tế là cấp V, sai số 1 cấp; điều này chứng tỏ dùng mô hình dự báo số lợng hoá là đáng tin cậy và có ý nghĩa thực tiễn trong phòng trừ sâu róm thông đuôi ngựa.
+Phơng pháp dự tính dự báo bằng mô hình mô phỏng
Mô hình mô phỏng (simiulation) chính là dùng mô hình toán học để nghiên cứu quá trình phát sinh saau bệnh trong tơng lai, nhất là sử dụng máy vi tính để lập mô hình. Để xác định một số điều kiện thí nghiệm mô phỏng nh mật độ ban đàu, tỷ lệ sống sót của quần thể loài, điều kiện khí hậu, tuổi cây mật độ cây. Vì vậy mô hình chỉ trong phạm vi nhất định, trong thời gian dự định để dự báo động thái quần thể loài trong tơng lai.
Khi nghiên cứu động thái quần thể mọt Turnbow (1982) đã sử dụng máy vi tính xây dựng mô hình sinh thái côn trùng rừng. mô hình có thể để mô phỏng tình hình sinh trởng trong lâm phần trong mấy tuần hoặc mấy tháng của quần thể mọt. Nếu nh chúng ta muốn nghiên cứu sự xâm nhiễm của mọt liên quan với mật độ lâm phần có thể dùng mô hình mô phòng để thực hiện. Chúng đợc thể hiện trên sơ đồ. Từ kết quả thu đợc các chuyên gia phòng trừ trớc hết bố trí kế hoạch ức chế , xác định tổn thất do vật xâm nhiễm gây ra. Chúng ta có thể rút ra mô hình hàng ngày về sâu trởng thành tái vũ hoá và vũ hoá, từ đó kiểm tra các biến số nh tỷ lệ sống sót sâu trởng thành giữa các cây chủ, mật độ xâm nhiễm...
+Phơng pháp dự tính dự báo bằng mô hình hệ thống
Do các vật gây hại không phải tồn tại độc lập, cho nên phải lấy đối tợng dự báo và thành phần liên quan tổng hợp lại thành hệ thống. Cho nên, mô hình hệ thống dựa vào phơng pháp phân tích,đêm hệ sinh thái tách ra thành các mô hình con và mô hình cháu; cuối cùng nối chúng với nhau thành một hệ thống.
Chúng ta lấy mô hình Li Tiansheng (1990) làm ví dụ và chia ra 5 loại sau:
+ Phân chia quá trình sống và các giai đoạn phát dục
Nguyên tắc phân chia các giai đoạn phát dục trong một lứa sâu róm thông là: (A) Phải nhất trí với quá trình sinh trởng tự nhiên;(B) Các nhân tố ảnh hởng chủ yếu trong cùng một giai đoạn phải nh nhau hoặc gần nhau; (C) Số lợng quần thể loài trong các giai đoạn có thể điều tra đợc.
Căn cứ vào 3 nguyên tắc đó quá trình sống của sâu róm thông đuôi ngựa có thể chia ra 5 giai đoạn: (A) Trứng nở thành sâu non, (B) Sâu non tuổi 1 sinh trởng đến tuổi 4 (C) Sâu non tuổi 4 đến nhộng (D) Nhộng vũ hoá thành sâu trởng thành (E) Sâu trởng thành đẻ trứng lứa sau.
+ Phân tích và chắt lọc các nhân tố động thái quần thể loài
Có nhiều nhân tố ảnh hởng đến biến động số lợng quần thể loài sâu róm thông, các nhân tố chủ yếu có thể quy về 5 loại: loại rừng, thực bì, thức ăn, thiên địch và khí hậu. Các nhân tố đó tác động khác nhau tuỳ theo từng giai đoạn. Trong đó nhân tố thiên địch ở mức dộ nhất định có tác dụng ức chế thờng xuyên, đơng nhiên tuỳ từng giai đoạn khả năng ức chế có khác nhau. Các loài, số lợng và tác dụng của thiên địch có liên quan với kết cấu hệ sinh thái. Trong rừng hỗn giao,thực bì phong phú, loài cây phức tạp và loại rừng tốt thờng có nhiều thiên địch, tác dụng đối với sâu róm thông khá lớn; ngợc lại trong rừng thông thuần loài, tha thớt, thiên địch ít loài, số lợng ít, tác dụng nhỏ. Do biểu hiện thiên địch rất khó điều tra dự tính dự báo, cho nên trong khi xây dựng mô hình không thể đa loài và số lợng thiên địch vào làm các nhân tố mà tác dụng của thiên địch thể hiện trong ảnh hởng của loài rừng, thực bì, khí tợng đến quần thể loài.
Nhân tố khí tợng ( nhiệt, ẩm độ, lợng ma) có quan hệ rất mật thiết với sự phát sinh, sinh trởng sâu róm thông, đồng thời cón ảnh hởng đến số lứa sâu. trong một vùng hay khu vực nhiệt độ không khí ảnh h - uởng đến thời gian kỳ phát dục, độ ẩm lại ảnh hởng đến sự nở và tồn tại của trứng. Độ ẩm <75% tỷ lệ trứng nở thấp, nhng trên 75% tỷ lệ trừng nở đến 95%. Cho nên trong thời kỳ trứng nở độ ẩm giữ vai trò quan trọng. Trong thời kỳ sâu non tuổi 1 nếu gặp ma giông hoặc ma kéo dài
(500mm/tháng;100mm/ngày) sâu non dới tuổi 3 sẽ bị rửa trôi hết. cho nên khả năng phát dịch sẽ không còn. Vì vậy ảnh hởng của ma bão nên liệt ra ngoài mô hình, còn lợng ma bình quân lại đa vào mô hình. Với mật độ sâu nhất định, quần thể loài sâu róm thông dới sự khống chế của hệ sinh thái sẽ dẫn đến cân bằng, lúc này động thái quần thể không liên quan với thức ăn; số lợng sâu tăng lên đến mức dộ nhất định, lá kim bị tổn thất nặng, sâu do thiếu thức ăn mà chết hàng loạt, lúc này mới thể hiện ảnh h - ởng của thức ăn.
Một nhân tố quan trọng khác là di truyền. Vấn đề này ta giả định sâu róm thông cùng một khu vực có nhân tố di truyền nh nhau thì ảnh hởng của nhân tố di truyền có thể phản ánh vào tham số trong hệ thống.
+ Số lợng hoá các nhân tố ảnh hởng đến động thái quần thể loài
Để xây dựng một mô hình biến đổi số lợng quần thể theo không gian và thời gian, ta chia khu rừng ra các mạng lới. Kích thớc mạng lới tuỳ theo yêu cầu của dự tính dự báo và lợng điều tra mà định ra. Ta thờng bố trí 100m x100m. Toạ độ của ô là i,j; các ô dạng bản trong ô là đơn vị cơ bản và có các thông tin và biến số tuowng ứng. Ta có thể thu thập các nguồn thông tin sau:
(A) Tình hình sâu từ trớc đến nay, nh mật độ sâu cao, TB, thấp... (B) Các nhân tố môi trờng ổn định
a. Loại rừng (LR)
Có thể chia ra 3 loại rừng thông thuần loài (a), rừng hỗn giao thông và lá kim(b) (samộc, bách) và rừng hỗn giao lá kim lá rộng(c) (tre, dẻ, sồi...).Trong điều kiện khác không đổi loại hình rừng (LR) ảnh hởng đến tỷ lệ chết (dr) của sâu theo tuyến tính:
dr = α + βLR
trong đó α , β là tham số quyết định ở điều kiện khác.
trong khi các điều kiện khác không thay đổi tỷ lệ chết của sâu róm thông đựoc lập theo: dr1 = α +βa; dr2 = α + βb ; dr3 = α + βc.
Thông qua quan sát nhiều lần và phân tích số liệu ngời ta phát hiện rằng ảnh hởng của rừng hỗn giao lá kim và lá rộng rất ít, nên sai khác không nhiều. Cho nên ta giả định:
dr3 - dr2 = 1/3; nghĩa là (c-b)/b-a = 1/3 dr2 - dr1
đơng nhiên là a=0, c=2,b=1,5 ta có thể phân tích sai số về số lợng tính hình sâu hại của một khu vực nào đó.
b. Thực bì (TB)
Thực bì cũng chia làm 3 loại:
loại 1: cực ít(độ che phủ <30%, cây bụi phủ <20%); ký hiệu là 0 loại 2 ít (độ phủ >30%, cây bụi <20%);ký hiệu 1
loại 3: cây bụi là chính (>20%);ký hiệu 2.
c. Độ tàn che (TC)
Độ tàn che có thể lấy số liệu của lâm trờng.
d. Sản lợng lá kim bình quân của cây (SL)
Lấy số liệu của lâm trờng
e. Mật độ rừng thông (MR)
Đếm số cây trong ô rồi suy ra hoặc lấy số liệu lâm trờng.
f. Nguồn chiếu sáng (NS)
Thể hiện khả năng dẫn dụ sâu róm thông bằng nguồn sáng nào (xuởng máy, dân c,cơ quan...)
(C) Khí tợng.
Anh hởng của các nhân tố khí tợng chủ yếu gồm: - Nhiệt độ không khí bình quân (AT)
- Độ ẩm tơng dối không khí bình quân (AH) - Lợng ma bình quân (AR)
- Những biến đổi đột ngột (bão, sơng muối...)
(D). Các biến số
- Tỷ lệ tổn thất lá kim, kết hợp với mô hình điều tra sinh trởng. - Mật độ sâu (MS), tính số sâu bình quân trên cây
(E). Mô hình động thái quần thể sâu róm thông trong phạm vi thời gian và không gian
(a) Mô hình theo thời gian
Ví dụ trong một khu vực phát sinh G lứa sâu róm thông và phân hoá G-1 lứa. g là số lứa,g=0...,G(g=0, là lứa qua đông); mô hình các giai đoạn phát dục nh sau:
+ Giai đoạn trứng nở thành sâu non tuổi 1
Sg =số sâu tuổi 1/ số trứng ban đầu (tỷ lệ sống của lứa g) G1 =3(LR -1)TC +TB
G1 là hàm số tác dụng tổng hợp của 3 nhân tố loại rừng (LR),Tàn che (TC) và thực bì (TB) và ta có: Sg =(A1 - B1G1)σ1g
trong đó A1,B1 là tham số (>0);-B1G1 là tác dụng tổng hợp của 3 nhân tố (LR,TC,TB)đối với tỷ lệ sống sót sâu róm thông., nếu tình hình rừng càng phức tạp thí Sg càng nhỏ, tỷ ;lệ tử vong càng cao, tỷ lệ hệ số là 3 chứng tỏ ảnh hởng của loại rừng lớn hơn ảnh hởng của thực bì.
Hệ số TB là -3;(LR –1), phản ánh ảnh hởng của tàn che (TC) đến phơng hớng và độ lớn của Sg có quan hệ với LR.Khi LR =0 (thuần loài),-3B1(LR-1) =3B1; lúc LR =1,5 hoặc =2( hỗn giao lá kim,lá kim hoặc lá kim lá rộng),-3B1(LR-1)=-1,5B1, có nghĩa là : trong rừng thuần loài, độ tàn che càng lớn tỷ lệ chết của SRT càng thấp; còn trong rừng hỗn giao, độ tàn che càng lớn tỷ lệ chết càng cao.
σ1g là ảnh hởng của các nhân tố khí tợng đến giai đoạn đó. Trong giai đoạn này là trứng nở nên độ ẩm không khí là nhân tố chủ yếu; khi độ ẩm >75%, tỷ lệ trứng nở sẽ trên 95%, nhng độ ẩm <50%, tỷ lệ trứng nở chỉ 40%, khi độ ẩm 18% tỷ lệ trứng nở chỉ 10%.
+ Giai đoạn sâu non tuổi 1-4
S2g = (A2 –B2G2).f1[R2(AH2g)(TC +0,05LR)+AH2g]. f2(AT2g)σ2g +Q2
trong đó G2 =3LR.TC+TB; AH2g là độ ẩm tơng đối bình quân của rừng trong thời kỳ đó;f1 và f2 là hàm số thực. f1(x) =exp(x-u2)/0.2; f2 (x) =exp[(x-u1)/u2]2; R2 là hàm số thực đo đơn vị điều tra; A2,B2,U,u1,u2
đều là tham số; Q2 là tỷ lệ chết bình quân lứa thứ g.
(A2 - B2G2) phản ánh khả năng tự khống chế của môi trờng sinh thái rừng trong ô đối với sâu róm thông.Do ảnh hởng tổng hợp của các nhân tố TB,LR,TC đối với sâu róm thông; do hàm số chuẩn của f1g, nói rằng với AH nhất định, TC,LR cũng tồn tại hàm số chuẩn đối với tỷ lệ sống SRT.σ2g là tác dụng của các nhân tố khí tợng khác.
+ Giai đoạn sâu non tuổi 4 đến nhộng
Nhân tố ảnh hởng đén tỷ lệ sống SRT là LR,TB,TC,thức ăn. Nói chung các anh hỉng của nhân tố khí t- ợng đối với sâu non tuổi 4 không lớn, cho nên chỉ nên xem xét các nhân tố khí tợng đột xuất phát sinh
S3g =(A3 - B3G3 +R3Ll/MS)f1[R2(AH3)(TC +0,05LR) +AH3g] f2(AT3g)σ3g +Q3
trong đó ;G2,f1,R2 là nh trên,AH3 là độ ẩm khu rừng trong thời gian đó; AT là nhiệt độ bình quân khu rừng trong thời kỳ đó;Ll là lợng lá bình quân mỗi cây, có thể tính từ sản lợng rừng, tỷ lệ tổn thất và đ- ờng cong sinh trởng mà thu đợc. MS là mật độ sâu của sâu non tuổi 4; f3 là hàm số thực đo,f3(x) =exp[x-u3/u4]2;σ3g là tác dụng của các nhân tố khí tợng khác;A3B3R3,u3u4 là những tham số;Q3 là tỷ lệ chết bình quân của lứa thứ g, là tham số.
+ Giai đoạn nhộng vũ hoá đến sâu tr ởng thành
Giai đoạn này tác dụng của nhân tố khí tợng rất nhỏ nên có thể bỏ qua S4g =số sâu vũ hoá / số nhộng ban đầu
S4g = A4 –B4G2 +Q4
trong đó G2 là nh trên;A4B4 >0 là tham số; Q4 là tỷ lệ vũ hoá bình quân kỳ nhộng lứa thứ g, là tham số. + Tỷ lệ chết lứa qua đông và tỷ lệ phân hoá lứa
Dùng S0 là tỷ lệ chết của lứa qua đông; GP là tỷ lệ phân hoá; S0 và GP đều là những tham số + Giai đoạn sâu tr ởng thành đến trứng lứa sau
Lợng trứng lứa sau quyết định bới số lợng sâu trởng thành giao phối và di c. Căn cứ vào số liệu điều tra chúng liên quan với lợng trứng của con cái, tỷ lệ cái đực,và thức ăn của sâu non trong giai đoạn trớc. Khi thiếu thức ăn, lợng trứng sẽ ít và tỷ lệ sâu cái thấp.
Nếu lấy Wglà lợng lá kim mỗi con sâu ăn trong suốt thời kỳ phát dục lứa thứ g, Zg là lợng lá bình quân của 1 con sâu non lứa thứ g của lứa phát dục bình thờng.ta sẽ có:
(i)Lợng trứng bình quân của sâu trởng thành lứa g ALg = Pg.Wg/Zg khi Wg<Zg
Pg khi Wg>Zg
trong đó Pg là lợng trứng bình quân khi đủ thức ăn;Pg và Zg có thể lấy từ chuyên gia hoặc lâm trờng