陈志刚[1]2004年在《基于GIS的病虫害查询预测系统的建立及其在麦蚜迁飞研究中的应用》文中提出我国是病虫等生物灾害发生频繁而且防御能力非常薄弱的农业大国，农业生物灾害已经成为我国农业发展的严重障碍。为了合理有效的对全国多种病虫害进行预警预测与防治，加强我国加入WTO后对有害生物入侵的阻止、控制与防治能力，开发研制了病虫害地理信息系统。本系统能够对气象资料进行多角度、多方位的查询并根据查询结果进行数学插值运算，制作专题地图；能够基于对气象资料的分析，运用现有的数学生态模型，对病虫害的发生范围、发生世代数等进行简单的预测预报并对重大的检疫性的病虫害进行风险性评估；能够对2001、2002年的全国农业病虫害疫情数据进行资料的汇编，查询数据库中统计病虫的各种资料以及发生范围、为害程度等信息。根据此系统的应用理论和方法，本人利用自己测定的几种常见麦蚜的过冷却点，用Arclnfo进行处理，结合对气象资料中温湿度、风力风速的分析，用计算机模拟验证了麦蚜迁飞的现实性和方向性。
国伟[2]2005年在《麦长管蚜地理种群时空动态的分子特征分析》文中研究表明麦长管蚜Macrosiphum miscanti Takahashi是我国重要的农业害虫,它分布广、食性杂、繁殖力强,不仅直接吸食小麦的汁液,而且还是麦类黄矮病毒病的重要传播媒介。由于麦蚜种群有较强的异质性,遗传变异度大,长期以来,有关该害虫的暴发机理及在我国具体的迁飞路线、迁飞距离及往返规律等还不甚清楚。本研究应用分子遗传学标记技术和GIS分析技术,对麦长管蚜不同地理种群的遗传多样性、地理种群间的遗传分化与基因流等问题进行了研究,分析了麦长管蚜地理种群时空动态的分子特征。深入研究麦长管蚜的种群遗传结构和种群间基因交流这些问题,有利于从根本上了解麦蚜的适应机理和成灾机理,从而为准确把握其发生规律并进行有效防治提供依据。 本研究采用微卫星标记技术对不同地理种群麦长管蚜的遗传多样性进行研究,针对麦长管蚜建立了一套特异性的微卫星DNA标记系统,筛选出5个多态性高、重复性好、可用于麦蚜种群遗传分析的微卫星位点,然后利用这套微卫星标记对北京上庄、河北衡水、河北石家庄、河南郑州、山西太原、山西太谷、山东济南、陕西宝鸡、陕西杨陵、青海大通、宁夏固原、江苏南京、湖南长沙、贵州贵阳、湖北武汉等15个地理种群的麦长管蚜样品进行种群遗传分化和基因流的分析。得到以下结论:麦长管蚜不同地理种群间的基因交流与地理距离间呈现一定的相关关系。东部麦蚜种群基因交流比较频繁,西部麦蚜种群间基因交流非常少,有相对的基因隔离,我们认为,地理差异是影响麦长管蚜种群遗传结构的重要因素,麦长管蚜经过长距离的迁飞增加了种群间的基因交流,降低了种群间的遗传分化。麦长管蚜15个地理种群有着各不相同的环境因素,经度、纬度以及海拔高度等都有可能影响麦长管蚜的种群遗传结构。 此外,我们把Wolbachia这一麦蚜体内的细胞内共生细菌作为特殊标记,研究了不同地理种群麦长管蚜体内Wolbachia的感染率,结果发现不同地理种群麦蚜Wolbachia的感染率差别很大。随着经度的增加,Wolbachia的感染率也有递增的趋势,东部地区感染率高而内陆地区感染率低,我们推测可能是由于地理隔离造成了一定程度上的生殖隔离。这个结论也与采用微卫星标记得出的麦蚜遗传结构的结论相吻合。 最后,本研究利用GIS技术结合生物地理统计学(geo-statistics)对麦长管蚜的空间分布、空间相关分析、麦蚜发生动态的时空模拟等进行研究,以VC++为开发平台,以MapX控件作为图形平台,开发研制出了具有空间数据与属性数据编辑、查询、分析等基本功能的麦蚜基因流地理信息系统。其主要目的在于将抽象的麦蚜发生为害信息、麦蚜基因流信息以及相关的气象信息等以地图的形式快速、直观地显示,利用地理信息系统的空间分析、地统计分析等功能进行麦蚜迁飞的气象地理生物学分析,研究麦蚜种群空间格局的特征,并结合麦蚜历年的迁飞记录、气流资料以及气象数据等,推测麦长管蚜在我国可能的迁飞路线。 本研究将微观的分子生态学与宏观的空间生态学有机的联系为一体,这对于从理论上进一步揭示麦蚜的暴发机理和迁飞规律,从实践中有效地开展综合治理都具有重要的参考价值。
吕昭智[3]2004年在《棉铃虫网络监测预警信息系统关键技术的研究》文中研究说明棉铃虫在新疆棉区危害逐年加重，为保障我国最大商品棉基地的可持续发展，开展了优质棉基地植保信息工程研究，本文结合新疆植保体系发展和未来新技术的动向，重点集中在有害生物数据自动化采集、数据远距离传输、数据库设计和数据库建设、模型处理和GIS系统在预测和信息发布上的应用，探索植保信息工程建设中的难点和关键技术，为区域化棉铃虫监测和预警提供技术保障和管理平台。 1 棉铃虫自动化监测 棉铃虫自动化监测仪器在新疆地区首次使用，在国内开创了害虫自动化监测使用的先例，为其它害虫的自动化监测提供了例证研究。一年的测试结果表明了该仪器对棉铃虫种群动态有较好的监测作用，克服了人工监测耗时和误差大等缺点，提高了监测的精度和可靠性。由于仪器使用和安装简单，容易推广和使用，因此可以增加监测哨的数量和密度。 2 微环境指标的自动化监测 在新疆石河子地区2001年布置13个研究样点，研究结果表明：微环境传感器可以稳定、高效地监测农田微环境指标，对微环境指标有很好的辨识作用。在资金保证的情况下，建立了标准的农业自动气象站(主站)和微环境气象站(副站)，在利用主站资源(存储、电源、数据传输等)的基础上建立分站(副站)，利用副站收集与有害生物密切相关的微环境气象数据。 3 区域性棉铃虫综合数据库的设计和建设 用分布式数据库管理工具Microsoft SQL Server建立了棉铃虫综合数据库，数据库主要包括14个与棉铃虫(cotton bollworm，CBW)密切相关的生物学信息表和环境数据表；在设计数据库结构的基础上，提出了5种数据录入方式，①基于SQL数据库软件提供的数据录入方式②基于异构数据库的数据之间进行批处理，如Foxpro,Access等数据库软件③基于Web网页表单方式的数据录入④基于自行开发的PC版棉铃虫数据库管理软件(CBWMIS，CBW management information system)⑤基于GPRS或电话调制解调器，将田间环境指标和棉铃虫数量等自动化采集数据实时、自动写入服务器端的数据库中。在网络通信费用高的农村基层，设计基于CBWMIS(Cotton bollworm management information system)专用软件，确保数据高质量录入和低费用的远距离传输。 4 数据远距离传输 结合农村GSM(手机)网络覆盖率高和手机短信使用简单等特点，采用硬件和软件结合技术，采用规范化的短信格式，将田间人工调查的数据，发送至远程数据库服务器上的GSM调制解调器(或GPRS调制解调器)，服务器端软件系统处理短信，将棉铃虫的信息，写入到相应的数据库中。本模式主要适用于人工田间采集数据，数据量小，需要及时传输和处理的数据。专用设备(单片机或工控机)自动化采集的信息以文件的形式保存在仪器的存储器上，可采取无线GPRS调制解调器访问数据，GPRS采取分组交换技术，按流量记费大大减低了通信费用。 5 棉铃虫区域化预测预报 基于地理点(point)的气象数据和棉铃虫物候数据，建立了棉铃虫发生期预测的single sine模型，利用石河子地区多年的数据，建立了不同发育温度条件下的新疆地区越冬代、第一代和第二代棉铃虫羽化的参数库；在此基础上提出功能发育起点和功能发育日度的概念并修订了模型，利用石河子地区植保站的数据，验证了模型的可行性。 由于数据缺乏，采用传统有效积温的方法，建立了区域性棉铃虫羽化预测的参数，以此为标准，建立区域性棉铃虫发生期预测的模型参数。基于GJS系统建立了区域化预测技术，利用Gls系统可以实时地显示和表达每天温度的变化、日度累积及其离特定物候事件所需要的日度值，实现对棉铃虫的预测。 利用Arc IMS的Web GIS的设计和发布功能，将预测模型与认触b GIS密切结合在一起，将害虫数据库与地理属性数据库有机结合，建立了基于Intemet和Gls棉铃虫区域化监测和预警技术体系，为害虫高效管理和实时监测提供了信息技术平台和有力工具。
樊兆远[4]2008年在《GIS技术在小麦条锈病流行上的应用研究》文中指出甘谷县地势复杂,沟壑纵横,气候差异较大,小麦垂直分布种植,为小麦条锈病的发生提供了条件。在夏季高温期间,小麦条锈菌能在高海拔地区的晚熟冬春麦及自生麦苗上越夏;在冬季,小麦条锈菌又能在低海拔地区的秋苗上越冬。特殊的地理环境条件、栽培条件和气象条件,造成了小麦条锈菌在该区既能越冬又能越夏,形成了小麦条锈菌在该区的周年循环,为小麦条锈菌的存活和变异提供了有利的环境。本研究以甘谷县小麦条锈病为内容,通过收集1980-2003年的气象资料(主要是温度、降水)及同期小麦条锈病发生流行的病情资料,在建立小麦条锈病发生流行相关因子地理信息数据库的基础上,利用地理信息系统,初步构建了小麦条锈病发生区域图,并以点带面的形式,分析了条锈病引起秋苗发病、春季流行的原因,推断出了白家湾乡、武家河乡、金山乡、金坪乡、古坡乡为小麦条锈病的常发区,为实施小麦条锈病持续治理以及进行小麦条锈病菌源基地精确勘测打下了一定的基础。结合田间病情调查资料,对甘谷县小麦条锈病流行的预测因子(3月上旬-5月下旬平均气温、3-5月降雨量、冬季降水量、小麦感病品种面积占小麦种植面积的比率)和流行程度进行相关性分析研究,建立了相应的预测模型。(1) 3-5月旬均温与流行程度相关性研究,建立了流行程度与3月上旬均温、3月中旬均温、3月下旬均温和4月上旬均温之间的回归模型: Y=﹣1.154﹣0.024X1+0.2316X2-0.014X3+0.1737X4。(2) 3-5月份降雨量与流行程度相关性研究,建立了流行程度与3月份、4月份和5月份的降雨量之间的回归模型: Y=1.31359414+0.017953373X1+0.001550194X2+0.002877622X3。(3)当年1月、2月降水量和上年12月降水量与流行程度相关性研究,建立了流行程度与上年12月份、当年1月份和2月份降水量之间的回归模型: Y=0.314838﹢0.196624X1﹢0.103387X2+0.039823X3。(4)小麦感病面积和种植面积比与流行程度相关性研究,建立了流行程度与感病面积和种植面积比之间的回归模型:Y=0.834896﹢4.060807X。
彭宇[5]2012年在《基于WebGIS的气候变化下麦蚜种群动态预测系统开发》文中研究说明小麦是我国主要的粮食作物之一，小麦蚜虫是危害小麦产量的重要害虫，在全球气候变暖加剧的环境下进行准确的预测预报是麦蚜防治的关键。随着信息和网络技术的急速发展，传统的测报技术已无法满足麦蚜测报的需要，地理信息系统技术逐渐成为测报的有力工具。GIS技术与Web技术相结合而发展的WebGIS技术，使得GIS技术得到了普及，以其直观的显示和简便的操作为广大用户所接受。针对我国小麦种植区麦蚜的中短期预测测报技术的通用性和准确性等问题，本文采用了较为先进的Arcgis Server平台技术对WebGIS系统进行开发，用面向对象的方式，结合ASP.NET技术，使用浏览器/服务器结构对系统进行分层设计。本研究主要包括以下工作：1.构建了基于WebGIS的气候变化下麦蚜预测系统，构建技术较为先进。2.实现了GIS基本功能，并将气象数据、虫害数据通过WebGIS技术直观的呈现出来，让使用者有宏观上的把握。3.系统结合马春森老师的麦蚜种群预测模型进行了麦蚜种群动态预测，达到了预期效果。系统实现了空间数据、气象数据、麦蚜基础数据的组织、显示、查询等功能，并与麦蚜预测模型相结合，实现了对麦蚜种群动态的预测功能。该系统为其它病虫害测报预测系统的构建提供了模式，为麦蚜测报决策的制定提供了参考，将成为植保工作中的有效工具。
陈林[6]2007年在《红火蚁（Solenopsis invicta）在我国的潜在分布研究》文中认为研究目的与意义：本研究通过3种不同机理的分析生物分布预测模型进行建模分析，力求准确预测入侵物种红火蚁(Solenopsis invicta)在中国的潜在分布范围，并明确红火蚁潜在地理分布与环境因素之间的关系，同时找出在中国大陆地区非适生区限制其分布的影响因素。为下一步红火蚁的防控、铲除工作的实施，提供理论依据。通过对3种模型预测结果之间的对比，分析3种不同建模方式的优点和不足，寻求适合进行有害生物侵入风险预测的方法。最后，完成一套具备有害生物潜在分布风险分析、生物物种丰度分析、制约因素分析、环境因素对比分析等功能的分析平台，同时在国内生物分布预测软件开发方面实现突破。研究方法：本研究利用生物气候模型(CLIMEX)、红火蚁种群动态模型(Colony Dynamic Model CDM)、非参数回归统计模型(Generialized Additive Model GAM)叁种不同的分析预测方法，对有害生物的空间分布预测方式进行探索。1)通过设定红火蚁生物学参数，利用CLIMEX软件对红火蚁在我国的潜在分布风险进行了分析，得出以生态气候指数(Eco-climatic Index EI)为指标的红火蚁在中国的适生范围；同时还对生长指数(Growth Index GI)、温度指数(Temperature Index TI)、土壤湿度指数(soil MoistureIndex MI)、冷胁迫指数(Cold Stress index CS)、热胁迫指数(Hot Stress index HS)以及灌溉条件下的生态气候指数(IRrigation Eco-climatic Index IR-EI)进行了分析，以进一步确定不同地区气候条件对红火蚁定殖的影响程度。2)利用中国533个站点的5～14年不等的有效地温数据、全国704站点地面气温数据和红火蚁种群动态模型对红火蚁在中国的潜在分布进行分析，得出以年均有翅雌蚁产生数量为指标的潜在分布；同时制作影响红火蚁定殖的关键气候因素分布图，确定造成红火蚁种群动态模型中有翅雌蚁年均产生数量地区间差异的气候原因。3)通过查阅、收集整理美国红火蚁实际发生情况的相关文献并结合种群动态模型在美国的预测结果，设置美国红火蚁实际分布估计数据。然后利用美国大陆范围的生物气候数据(BioClimatic Data)、归一化植被指数(Normalized Differential Vegetation Index NDVI)、高程(Digital Elevation Model DEM)及其衍生数据(坡向、坡面)、土地利用类型数据和美国红火蚁实际分布数据在生物分布预测系统上进行建模，通过GAM模型描述红火蚁定殖与环境因子之间的空间统计关系。然后利用中国大陆范围的同类数据进行预测，确定红火蚁在中国的潜在地理分布。所取得的结果：1)建成一套潜在分布分析系统本研究实现了一套具备基本地理信息数据操作、管理、查看和空间统计建模的有害生物空间信息统计分析平台。主要功能模块分为地理信息系统基础功能模块、数据分析建模模块、R平台管理模块、模型管理模块、帮助系统模块等五个部分。能够提供大尺度有害生物-环境因素关系建模分析全过程的基本功能支持。2)通过CLIMEX模型预测的结果在我国的广东、广西、海南、台湾、福建、浙江等六省全境以及云南南部、贵州西北部、重庆地区西部、四川东南部、湖南东部利南部、江西南部为高危险区域，EI值在30以上，表明这些地区极适合红火蚁的入侵、定殖。由此极适合地区向外扩展，云南东部、贵州中部、湖南中部、安徽南部、江苏南部、湖北南部发生可能性也很高，属于危险区域，该区域EI值在20～30之间。由此再向北，从云南西北部横断山脉到川西高原以及四川北部、东北部、陕南地区、湖北北部、河南南部、安徽北部、江苏北部为可能发生地区，但受到自然条件限制较大，定殖和扩大种群有较大困难，该区域EI值在5～20之间。越过此区域向北的广大北方地区则不适宜红火蚁定殖分布。3)种群动态模型预测的结果我国广东、广西、海南、台湾等四省全境以及福建、湖南、江西、云南南部红火蚁定殖可能性极高，属于高度危险地区，模拟的年均繁殖有翅雌蚁产生数量在6000头以上。另外，四川东部、湖北中部、安徽中北部和江苏南部都有较高的定殖可能性。同时应注意在2100头／年等值线的南部海拔高于1000m的地区仍然存在有翅雌蚁年均产生数量为0的地点，如云贵高原北部的昭通地区，贵州北部与重庆交界的金佛山，湖北西南部的绿葱坡，以及衡山、雪峰山、庐山、黄山、武夷山、括苍山、九仙山等山系周边地区仍然不适于红火蚁定殖。说明在高海拔地区低温条件对红火蚁定殖有明显限制作用。4)GAM模型预测结果GAM模型预测的我国红火蚁潜在的分布北界大致在西藏东部、四川西北部、甘南地区、关中地区、山西南部、河南北部以及山东北部一线地区。在这个交接面上，预测结果中不能定殖(0)和可以定殖(1)相互交错。对比种群动态模型分析结果可见，种群动态模型在中国的预测范围与GAM在中国的预测结果相似。同时，GAM模型对雷州半岛上两个站点的预测结果与事实不相符合。在西藏地区尚有10个站点预测为可以定殖，且比CDM模型预测的结果更向西藏内部深入。所取得的结论：1)本研究通过在Esri ArcGIS和R DCOM Server的基础上进行二次开发，形成了一套具备空间数据处理、数据探索、模型筛选、模型效能评估等功能的有害生物潜在分布分析平台。该平台可以应用到有害生物分布分析、大区域物种种群动态与环境关系分析、外来有害生物潜在分布分析等多个方面。2)在红火蚁定殖北界的确定上，CLIMEX模型和种群动态模型预测一个比较相似的结果。该界限大致位于四川西北部、甘肃南部、关中地区、山西南部、河南北部、以及山东南部一线地区。此线以北红火蚁不可能在自然条件下实现种群定殖，此线以南则基本能够完成越冬和种群发展。另外，从研究所选用的多个环境因素分析结果看：即便某个因子在种群发展存续中起着关键作用，单独使用该环境因子，在解释预测生物分布时也会很困难；物种最终的存在与否是多种环境因子综合作用下的结果。3)经过建模过程中的各项参数统计评估以及对建成模型的预测结果检验，在很大程度上保障了GAM模型的准确性和稳定性。在处理存在／不存在(Presence／Absence)类型的数据上，基于GAM的非线性回归统计模型可以应用于外来有害入侵生物(以及潜在入侵生物)的(潜在)分布分析，且虽然存在空间移植问题，仍然可能保持较高的准确性。
参考文献：
[1]. 基于GIS的病虫害查询预测系统的建立及其在麦蚜迁飞研究中的应用[D]. 陈志刚. 中国农业大学. 2004
[2]. 麦长管蚜地理种群时空动态的分子特征分析[D]. 国伟. 中国农业大学. 2005
[3]. 棉铃虫网络监测预警信息系统关键技术的研究[D]. 吕昭智. 中国农业大学. 2004
[4]. GIS技术在小麦条锈病流行上的应用研究[D]. 樊兆远. 甘肃农业大学. 2008
[5]. 基于WebGIS的气候变化下麦蚜种群动态预测系统开发[D]. 彭宇. 中国农业科学院. 2012
[6]. 红火蚁（Solenopsis invicta）在我国的潜在分布研究[D]. 陈林. 中国农业科学院. 2007