基于信息擴(kuò)散理論的松干蚧危害評價(jià)

吉奇

摘要：基于本溪市1999～2013年松干蚧（Matsucoccus sinensis）蟲口密度監(jiān)測資料，運(yùn)用信息擴(kuò)散理論的風(fēng)險(xiǎn)評估模型對松干蚧危害程度進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)分析。結(jié)果表明，越冬代發(fā)生5級危害為1.8～2.2年1次，7級危害為5.2～7.2年1次，9級以上危害為26.7年1次；越夏代發(fā)生6級危害為2.4～2.9年1次，8級危害為9.3～17.3年1次，9級以上為21.2年1次。

關(guān)鍵詞：松干蚧（Matsucoccus sinensis）；信息擴(kuò)散；本溪

中圖分類號：S763.305 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：0439-8114（2017）02-0273-03

DOI：10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2017.02.017

松干蚧（Matsucoccus sinensis）作為本溪山區(qū)主要害蟲之一，每年均有不同程度的發(fā)生。因此，掌握松干蚧的發(fā)生規(guī)律及其風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)，對林業(yè)病蟲害防治具有重要意義。由于樣本較少，應(yīng)用傳統(tǒng)的統(tǒng)計(jì)方法得到的預(yù)測結(jié)果勢必會產(chǎn)生較大的誤差。目前國內(nèi)已有學(xué)者將信息擴(kuò)散技術(shù)應(yīng)用到災(zāi)害預(yù)測領(lǐng)域中，并得到較好的服務(wù)效果。馮利華[1]基于信息擴(kuò)散理論對錢塘江每年5～9月降水量進(jìn)行了風(fēng)險(xiǎn)分析；王春揚(yáng)等[2]將信息擴(kuò)散技術(shù)在福建省重大雷災(zāi)預(yù)測中進(jìn)行了應(yīng)用；劉引鴿等[3]將信息擴(kuò)散理論應(yīng)用在氣象災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評估中；盧峰本等[4]把水產(chǎn)養(yǎng)殖災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)應(yīng)用到信息擴(kuò)散理論中。但是基于林業(yè)病蟲害發(fā)生風(fēng)險(xiǎn)評估的報(bào)道較少。本研究依據(jù)信息擴(kuò)散理論對本溪山區(qū)林業(yè)松干蚧病蟲害進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)評估，以期客觀地反映該區(qū)域林業(yè)病蟲害發(fā)生概率，對指導(dǎo)松干蚧防治具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

1 研究區(qū)域概況

本溪市位于遼寧省東南部，地處遼東半島腹地，地理坐標(biāo)為東經(jīng)123°34′-125°56′與北緯40°49′-41°35′之間，版圖呈啞鈴狀，總面積為8 420 km2，現(xiàn)有森林面積62萬hm2，森林覆蓋率高達(dá)74%。本溪市不僅是遼寧的重點(diǎn)林區(qū)，也是重要的水源涵養(yǎng)林基地，有著重要的生態(tài)和經(jīng)濟(jì)地位。赤松為長白植物區(qū)系的代表種，十分珍貴，具有非常重要的生態(tài)效益和社會效益。危害赤松的病蟲害種類有十幾種，其中松干蚧是危害赤松的主要害蟲之一。

2 信息擴(kuò)散方法

信息擴(kuò)散是為了彌補(bǔ)信息不足而采用的一種對樣本進(jìn)行集值化的模糊數(shù)學(xué)的處理方法，該方法可以將一個(gè)有觀測值的樣本，變成一個(gè)模糊集，即將單位值樣本變成集值樣本，最常用的模型就是正態(tài)擴(kuò)散模型[5-10]。

所謂的信息擴(kuò)散過程就是將研究單個(gè)樣本的信息擴(kuò)散到整個(gè)樣本空間里。它遵守信息量守恒的原則，即在一維條件下，當(dāng)擴(kuò)散區(qū)間為[a，b]，若信息點(diǎn)xi擴(kuò)散到論域U的信息量為f（xi，U），每個(gè)信息點(diǎn)擴(kuò)散出的信息量總和為1，即：

利用模糊數(shù)學(xué)中有關(guān)信息擴(kuò)散的理論，可以將松干蚧樣本資料的一個(gè)單值信息擴(kuò)散到整個(gè)松干蚧指標(biāo)論域中所有點(diǎn)，從而獲得較好的風(fēng)險(xiǎn)分析效果。

設(shè)n年的松干蚧指標(biāo)的樣本系列為：

X={x1，x2，…，xn} （2）

式中，xi（i=1，2…，n）是松干蚧指標(biāo)的樣本。在此使用松干蚧發(fā)生輕度面積、中度面積和重度面積3個(gè)指標(biāo)。如果過去m年內(nèi)每個(gè)松干蚧指標(biāo)的實(shí)際記錄為y1，y2，y3，…，ym，則：

y={y1，y2，…，ym} （3）

為觀察樣本集合yj，j=1，2，···，m為樣本的實(shí)際觀測值。

設(shè)松干蚧指標(biāo)論域?yàn)椋?/p>

3.2 松干蚧危害風(fēng)險(xiǎn)評估實(shí)例分析

根據(jù)本溪山區(qū)1999～2013年松干蚧越冬代和越夏代蟲口密度（頭/10 cm2）進(jìn)行計(jì)算分析，2個(gè)實(shí)測指標(biāo)表示樣本集合：

X1={8.25， 13.00， 9.50， 6.50， 2.30， 6.30， 6.00， 11.20， 7.00，4.24，5.30，4.48，5.46，3.73，2.83}

X2={10.00， 18.80， 7.76， 7.70， 8.70， 6.00， 11.20， 5.90，9.80，3.18，4.14，2.78，3.60，1.96，2.27}

分別取一維空間上的集合[0，25]、[0，5]作為越冬代和越夏代蟲口發(fā)生密度的論域，并將論域進(jìn)行離散，構(gòu)成離散論域如下：

根據(jù)信息擴(kuò)散理論，可以計(jì)算出2個(gè)指標(biāo)的擴(kuò)散系數(shù)分別為h1=2.052 2，h2=3.229 8。利用公式（6）～（12），即可分別求出每一蟲口密度本溪山區(qū)松干蚧越冬代、越夏代發(fā)生的概率（表2、表3）。

由表2和表1可知，對于越冬代蟲口密度，發(fā)生5級危害為1.8～2.2年1次；發(fā)生6級危害為2.9～3.9年1次；發(fā)生7級危害為5.2～7.2年1次，發(fā)生8級危害為10.3～15.7年1次；發(fā)生9級以上危害至少為26.7年1次。

由表3和表1分析可見，對于越夏代根據(jù)蟲口密度來看，發(fā)生5級危害為1.5～2.0年1次；發(fā)生6級危害為2.4～2.9年1次；發(fā)生7級危害為3.5～7.3年1次，發(fā)生8級危害為9.3～17.3年以上1次；發(fā)生9級危害至少21.2年1次。

4 小結(jié)與討論

依據(jù)松干蚧蟲口密度劃分危害等級，利用信息擴(kuò)散理論方法分析危害等級發(fā)生規(guī)律。分析了1～9級危害等級歷史重現(xiàn)率。結(jié)果表明，本溪市松干蚧越冬代發(fā)生5級危害為1.8～2.2年1次，7級危害為5.2～7.2年1次，9級以上危害為26.7年1次；越夏代發(fā)生6級危害為2.4～2.9年1次，8級危害為9.3～17.3年1次，9級以上為21.2年1次。

本研究利用信息擴(kuò)散理論的風(fēng)險(xiǎn)分析方法，對本溪地區(qū)發(fā)生松干蚧危害的可能性進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)分析。該方法簡單易行，分析結(jié)果清晰，對指導(dǎo)林業(yè)部門防治林業(yè)病蟲害起到了指導(dǎo)作用。

參考文獻(xiàn)：

[1] 馮利華.基于信息擴(kuò)散理論的氣象要素風(fēng)險(xiǎn)分析[J].氣象科技，2000，28（1）：27-29.

[2] 王春揚(yáng)，楊 超.信息信息擴(kuò)散技術(shù)在重大雷災(zāi)預(yù)測中的應(yīng)用[J].氣象科技，2010，38（2）：270-273.

[3] 劉引鴿，繆啟龍，高慶九.基于信息擴(kuò)散理論的氣象災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)方法[J].氣象科學(xué)，2005，25（1）：84-89.

[4] 盧峰本，黃 瀅.基于信息擴(kuò)散理論的水產(chǎn)養(yǎng)殖災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)[J].廣西氣象，2006，27（2）：22-23，26.

[5] 黃崇福，劉新立，周國賢，等.以歷史災(zāi)情資料為依據(jù)的農(nóng)業(yè)自然災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評估方法[J].自然災(zāi)害學(xué)報(bào)，1998，7（2）：1-9.

[6] 張麗娟，李文亮，張冬有.基于信息擴(kuò)散理論的氣象災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評估方法[J].地理科學(xué)，2009，29（2）：250-254.

[7] 王積全，李維德.基于信息擴(kuò)散理論的干旱區(qū)農(nóng)業(yè)旱災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)分析—以甘肅省民勤縣為例[J].中國沙漠，2007，27（5）：826-830.

[8] 劉亞彬，劉黎明，許 迪，等.基于信息擴(kuò)散理論的中國糧食主產(chǎn)區(qū)水旱災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評估[J].農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào)，2010，26（8）：1-7.

[9] 楊 旭，李春晨.基于信息擴(kuò)散理論的火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)評估模型研究及其應(yīng)用[J].工業(yè)安全與環(huán)保，2010，36（1）：42-43.

[10] 孫才志，張 翔.基于信息擴(kuò)散技術(shù)的遼寧省農(nóng)業(yè)旱災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)[J].農(nóng)業(yè)系統(tǒng)科學(xué)與綜合研究，2008，24（4）：507-510.