第七章 害虫预测预报方法
教学目的：通过本章的学习，掌握害虫预测预报的概念、目的和意义，了解害虫预测预报的类别，掌握害虫预测预报的几种方法。
教学内容：害虫预测预报的概念、目的和意义；害虫预测预报的类型；发生期预测的几种方法。
教学重点：害虫预测预报的几种方法；应用害虫预测预报方法去预测害虫的发生期。
授课方法：讲授、实验
《昆虫生态学与害虫预测预报》张国安、赵惠燕主编，2012年，国家十二五规划教材，科学出版社
《昆虫生态及预测预报》第三版，张孝羲主编，2002年，中国农业出版社
《昆虫生态与农业害虫预测预报》牟吉元主编，1997年，中国农业科技出版社
第一节 农作物预测预报概况
一、害虫预测预报的概念、目的和意义
1.害虫预测预报概念
根据害虫发生发展规律以及作物的物候、气象预报等资料，进行全面分析，作出其未来的发生期、发生量、危害程度等估计，预测害虫未来的发生动态，并提前向有关领导、植物保护部门、治虫工作人员提供虫情苗情报告。
2.目的和意义
A．害虫长期严重危害农作物，造成巨大损失
B．人类与害虫斗争，新农药不断，但损失有增无减，且加重；而且有许多副作用如害虫抗性、农药残留、污染等。
原因是：盲目防治，未掌握害虫发生情况，然后应用恰当的防治措施。在这样的情况下，实施害虫预测预报，使治虫工作有计划有重点的进行，从而达到从虫口夺回农产品，保证农业收入。
二、农作物害虫预测预报的类别
（一）按预测内容分４类
1.发生期预测
发生期预测就是预测某种害虫的某虫态或虫龄的出现期或为害期；对具有迁飞习性的害虫，预测其迁出或迁入本地的时期。也就是从害虫生活史、物候学的角度，研究预测其发生期，以此作为确定防治适期的依据。
2.发生量预测
发生量预测就是预测害虫的发生数量或田间虫口密度，主要是估计害虫未来的虫口数量是否有大发生的趋势和是否会达到防治指标。这是从害虫猖獗理论及农业技术经济学的观点出发来研究害虫数量消长，以此作为中、长期预报的依据。需坚持多年，积累有关资料，预测结果才较可靠。
3.迁飞害虫预测
迁飞预测是根据害虫发生虫源地或发生基地内的迁飞害虫发生动态、数量、及其生物、生态及生理学特性，以及各迁出迁入地区的作物生育期及与季节相互衔接的规律性变化，结合气象预测资料，来预测迁飞时期、迁飞数量及作物虫害发生区域等。
4.灾害程度预测及损失估计
灾害程度预测及损失估计是在发生期、发生量等预测的基础上，根据作物栽培和害虫猖獗相结合的观点，进一步研究预测某种作物对虫害最敏感的时期，即危险生育期，是否完全与害虫破坏力、或侵入力最强而虫数愈多的时期相遇，从而推断虫灾程度的轻重或所造成的损失的大小；配合发生量预测进一步划分防治对象，确定防治次数，并选择合适的防治方法，以争取治虫的主动权
（二）按预测时间长短分
1.短期预测
短期预测的期限大约在20天以内，一般只有几天至十多天。预测达10天以上的可以叫做“近期预报”，其准确性高，使用范围广。一般作法是：根据害虫前一、二个虫态的发生情况，推算后一、二个虫态的发生时期和数量，以确定未来的防治适期、次数和防治方法。目前，我国普遍运用的群众性测报方法多属此类。例如棉铃虫的发生期和发生高峰期预报，多依据田间一代卵量，发育、孵阶化情况，来预测二代卵高峰。
2.中期预测
中期预测的期限，一般为20天到一个季度，常在一个月以上， 但视害虫种类不同，期限的长短可有很大的差别，如一年一代、一年数代、一年十多代的害虫，采用同一方法预测的期限就不同。通常是预测下一个世代的发生情况，以确定防治对策和部署。
3.长期预测
长期预测的期限常在一个季度以上。预测时期的长短视害虫种类不同和生殖周期长短而定。生殖周期短、繁殖速度快，预测期限就短，否则就长，甚至可以跨年。害虫发生量趋势的长期预测，通常根据越冬后或年初某种害虫的越冬有效虫口基数及气象预测资料等作出，于年初展望其全年发生动态和灾害程度。
5.超长期预测
预测一年以上甚至5-10年害虫发生的趋势。1986年我国第一次召开了农作物病虫发生趋势多年预测学术讲座会，对我国主要病虫进行了5-10年的发生趋势展望对植保工作的长期规划起了积极作用。
三、害虫预测的方法很多按其基本作法可大致分为三类。
（一）统计法 根据多年观察积累的资料，探讨某种因素如气候因素、物候现象等，与害虫某一虫态的发生期、发生量的关系，或害虫种群本身前、后不同的发生期、发生量之间的相关关系，进行相关回归分析，或数理统计计算，组建各种预测式。
（二）实验法 应用实验生物学方法，主要求出害虫各虫态的发育速率和有效积温，然后应用当地气象资料预测其发生期。另一方面，用实验方法探讨营养、气候、天敌等因素对害虫生存、繁殖能力的影响，提供发生量预测的依据。
（三）观察法 是指直接观察害虫的发生和作物物候变化，明确其虫口密度、生活史与作物生育期的关系，应用物候现象、发育进度、虫口密度和虫态历期等观察资料进行预测，为目前我国最通行的预测方法。主要预测发生期、发生量和灾害程度。此外，昆虫生殖系统的发育观察结果，亦可作出预报。
三、我国害虫测报工作的发展情况
我国是世界上开展害虫测报工作较早的国家。
50年代初期就开展了东亚飞蝗和小麦吸浆虫的群众性工作。
1956年农业部颁布了《农作物病虫预测预报方案》，对测报对象的确定、测报办法的制订、等作了明确的规定，并在全国范围内开始建立病虫预测预报站。
1982年除中央农牧渔业部设有农作物病虫测报站外，全国各级病虫测报站共有1615个，共有测报专业人员7125人，已有800个以上的测报站积累有15—20年的历史资料。
近年来，许多地方教学、科研、生产部门三结合，形成了全国性或省区性测报科研协作网。特别是对粘虫、稻飞虱、稻纵卷叶螟这三种迁飞性害虫的迁飞规律及异地预测进行了广泛而深入的研究。
第二节 发生期预测
一、发育进度预测法
（一）基本概念和方法
1.发育进度预测中始盛期、高峰期和盛末期的划分标准。发生期预测中常将某种害虫的某一虫态或某一虫态的发生期，按其种群数量在时间上的分布划分为始见期、始盛期、高峰期（有时还可有第一、二…高峰期）、盛末期及终见期。关于始盛期、高峰期和盛末期划分的数量标准有不同的见解，但下列是基本的，也可根据种群数量的高低而有变动。一般按发育进度检查结果，计算发育进度和制作其种群数量变动的曲线。
2.基本概念和方法
在数理统计学上，通常可以把发育进度百分率达16％、50％、84％左右当作始盛期、高峰期和盛末期的数量标准，其理论依据是：害虫各虫态或各龄虫在田间的发生数量消长规律表现往往是由少到多，再由多到少。即开始为个别零星出现，数量缓慢增加，到一定时候则急剧增加而达高峰，随后相反，数量急剧下降，转而缓慢减少，直到最后绝迹。其整个发生经过，可用坐标图来表示。以横坐标表日期，纵坐标表数量，或数量增减百分率，连接各坐标点，即可得一曲线。这条曲线经过修正后很近似“正态曲线”或称“常态曲线”。
（二）正态曲线的特点
自曲线的最高点向下作垂线，与横轴相交点即为曲线的平均值，常用u来表示。曲线以u为中心左右对称，向右为正值，向左为负值，左右两方距此中心达1个标准差（δ）处各有一个点，对应在曲线上的也各有一个点，称为“拐点”，二拐点之间（即范围内）的曲线，呈凸向，上升下降急速，而拐点以下的则是呈凹向，升降缓慢。如果以整个曲线与横坐标之间所夹的面积为100（即代表昆虫在一定空间、时间内的发生总量），则在正态曲线中任何以标准差为单位的离均数（X）的距离内所含变数的百分率，都可以在正态曲线面积表内查到，在u±1δ范围内所夹面积代表的数量占总数量的68.27％，因此通常把这个数量发生的时间范围称为“盛发期”是较恰当的。-1δ和+1δ，即16％和84％，分别称为“始盛期”和“盛末期”，而曲线的平均值u所指顶峰处之数值，代表总量的一半，即50％，可称为“高峰期”。
正态曲线分布示意图
如以累计发育进度方法来统计某种害虫，或某一虫态的数量逐渐增加的情况，可将纵坐标改为累加虫数或累加百分率.横坐标不变，数值由左向右逐渐累加，这样就可把正态曲线改变成对称的“S”形曲线。它也有两个拐点，分别对应在纵坐标累加值16％和84％左右处的“S”形曲线上，一上一下，分别称为“上拐点”和“下拐点”。二拐点之间，种群数量急速上升；下拐点以下呈凹向，上拐点以上呈凸向，数量增加均很缓慢。数量开始出现或终止的日期，分别叫做“始见期”和“终见期”。下拐点相当于正态曲线的-δ拐点，上拐点相当于+δ，分别叫做“始盛期”，“盛末期”。当累加值达到50％，即“S”形曲线的中点时，所对应的横坐标上的日期，叫做“高峰期”。
“S”形曲线分布示意图
以上不论按正态曲线方式或按“S”形曲线方式所求得的“始盛期”、“高峰期”和“盛末期”，只能代表虫灾中等发生年情况。因为国内不少地区的实践证明：如某种害虫猖獗发生，种群数量极大时，这个“盛发期”范围应扩大，约以u±2δ为宜，即扩大到5-95％之间，5％和95％所对应的时间约为起始和终止施药时间。相反，在害虫发生数量少时，把盛发期缩小到40％-50％之间，以指导化学防治。实践证明是可行的。例如1974年原江苏农学院在江苏东台，根据棉铃虫发生的数量大，盛发期长的特点，把预测的始盛期和盛末期的范围扩大到5％和95％，其预测值与田间实际情况才较为一致。
（三）发育进度预测中的关键性工作
1、查准发育进度
根据预测害虫对象的发生发展规律及为害特点，选择好调查日期、方法，使获得的资料能符合当地当时的实际情况。一般要进行定期调查，由某一虫态出现期开始前，每隔3-5天取样调查一次。对主要农业害虫则按国家颁布的调查规范执行，统计出现数量，计算发育进度。由于害虫产卵、取食对寄主植物种类、品种、生育期及长势等有选择性，不同类型田间虫口密度、被害率、发育进度等，有时差异很大，因此调查时要注意调查各类型田的面积比例及各类型田的虫口密度、为害率、发育进度等，然后加权平均求得发育进度。在调查过程中，要尽量做到对卵分级、幼虫分龄蛹分级准确，减少人为误差。同时，可采用各种诱集法，如诱虫灯、性诱剂、糖醋诱液等诱集害虫，逐日或逐次记录虫种、数量、性别等，掌握种群的消长情况，既可用于预测，也可验证测值是否正确。
发育进度调查法
①田间实查法：根据预测害虫对象的发生发展规律及为害特点选择好调查日期、方法和对象田，使所获资料符合当时当地的实际情况。调查日期一般掌握在某一、二个虫态出现以前的始见期、始盛期、高峰期和盛末期等几个关键期。最好是根据主要害虫发生与温度关系的资料进行分析，以确定某种害虫的调查起始日期。例如山西省晋中地区，当（日）平均温度达11.5℃时，玉米螟越冬幼虫开始化蛹；16-19℃时，开始发蛾；22℃时，幼虫开始为害。
②饲养观察法：预测所需的若干资料要采用饲养观察方法来求得。害虫交配繁殖、生长发育、生存死亡、数量消长、为害轻重、及外露和隐藏等都是不断变化的。在一定时期，只凭田间调查往往是不可能十分准确地查明其“发育进度”和获得预测中所急需的材料的。
③诱集法：不少害虫对某些物质有趋集习性。利用它们的生物学特性，采用各种方法来诱捕，记录其种数量的消长情况，查明虫口数量变动，在预测上是十分有益的。如害虫具有各种趋性，故在有关测报站早已设置各种诱虫器，如诱虫灯，据光色等可分为白炽灯、黑光灯、蓝光灯、双色灯及高压汞灯等，安在虫源地、田间、仓库等处，可诱集螟蛾夜蛾叶蝉飞虱、金龟子等各种害虫和部分益虫，在预测上可收到良好效果。一些测报站，配置糖、酒、醋液诱虫盆，诱测粘虫、地老虎等设置大、小草把还可诱集粘虫卵等，近年来，用性信息素来进行诱测，已在生产实际中大量应用，证明是一项更适用的新技术。
2、收集、测定害虫历期和期距资料
预测不仅取决于害虫发育进度调查的准确性，而且在很大程度上还取决于使用的虫态历期（或期距）资料是否符合当时、当地的实际情况。近年来，全国各地已将实验测得的许多害虫各虫态历期和期距资料及其与温度、湿度、营养等关系的资料，加以整理以供参考。在引用这些资料时，必须因时、因地进行选择，特别要注意虫态历期与温度的关系，切不可盲目引用，必要时也可通过实验测定出当地的有关历期和期距资料。
收集、测定害虫历期和期距资料方法：
①从文献资料上获得有关的虫态历期与温度的资料，作出发育进度与温度关系曲线。在预测时结合当时当地温度预告值，在虫态历期与温度关系曲线上，找出所需的历期然后应用于预测。
②在不同的定温或自然变温下饲养害虫，观察记录其各世代，各虫态、、各龄期、各蛹级等的历期及其与温度关系的资料。
③根据当地观察的多次多年资料，应用统计方法算出某些害虫 各世代、各虫态、各龄期的历期。历期资料也可从田间系统调查中获得，以探讨田间害虫自然发育历期。例如，从某虫化蛹率50％的日期至羽化率50％的日期之间的时间，就是田间蛹的群体历期，从其卵孵高峰至化蛹高峰日的时间，就是田间幼虫的群体历期；从第一代产卵高峰日至第二代产卵高峰日的时间，可视为第一世代的群体历期。
发育进度预测法
昆虫发育进度预测法主要是根据其在田间实际发育进度，加上相应的虫态历期，推算以后虫态的发生期。其优点是调查发育进度时综合考虑了各类型田的情况，推算发生期时考虑了温度对发育进度的影响，而且是以田间实际发育进度为依据进行推算的，因此准确性高，实用价值较大。这类方法是目前国内普遍采用的方法。
(二)历期预测法
历期是昆虫完成一定的发育阶段所经历的天数。由于物种的遗传特性，昆虫各发育阶段的历期是比较固定的。历期预测通过饲养观察或其他途径，获得不同温度下各代各虫态历期的技术资料，然后在田间进行定点定时的系统调查，掌握田间害虫种群动态。这种方法是在田间系统调查前一虫期发育进度（如孵化率、化蛹率、羽化率等，达到16％、50％和84％时分别为始盛期、高峰期和盛末期）的基础上，分别加上当时气温下该虫态的历期，便可预测后一虫态的始盛、高峰、盛末的日期。
(三)期距预测法
期距预测法是从历期预测法基础上发展起来的一种短、中期预测方法。所谓“期距”就是昆虫两个发育进度之间相距的时间。期距不限于世代与世代之间、虫期与虫期之间、两个始盛日或两个高峰日之间的期距，还可以是一个世代内，或跨年代、跨虫期的期距。
期距的确定主要是利用当地积累多年的有关害虫发生规律的历史资料，统计分析和总结出当地各种主要害虫的任何两个发育阶段之间时间间隔的观察值。在进行统计分析时，除了计算历年的平均期距和标准差外，还应按害虫的早发生年、中发生年、迟发生年，分别计算平均期距和标准差，以提高预测的准确性。
期距法预测是以害虫发育进度为基准进行的。方法是根据前一虫态的发生期，加上相应的期距，推算出后一虫态的发生期；或根据前一世代的发生期，加上一个世代的期距，预测后一个世代同一虫态的发生期。
（四）分龄分级预测法
害虫各个虫态的发育总是要反映到外部形态的变化上，不同的发育阶段，有一定的形态特征，如卵块或卵粒的颜色变化，幼虫体长、头壳大小、体色的变化，蛹的形态。体色的变化，雌成虫卵巢分级，计算各龄各级占总虫数的百分率，可以明确该虫态当时处于发育的始盛期、高峰期、还是盛末期，再加上相应的发育阶段的历期，即可预测其发生期。此法最大的优点是不需作发育进度的系统调查，既可作短期预测，也可作中期预测。
二、有效积温预测法
根据积温原理预测害虫发生期，在国内各地早已研究应用。在适宜害虫发生的季节里，害虫出现时期的早迟、发育速度的快慢以及虫口数量的消长等均受到气温、营养等因素的综合影响。其中以温度影响害虫的发生期、发生量最为明显。当测得害虫某一虫期或龄期的发育起点和有效积温后，就可根据当地常年的平均气温，结合气象的近期预报，利用积温公式，发出对害虫下一虫态或虫龄出现时期的预报。在本章节里着重讨论有效积温的测定、计算及其在发生期上的应用。
（一）发育起点和有效积温的测定
在害虫测的上应用有效积温公式
K=N(T-C) K为有效积温，T为实际温度，C为发育起点温度，N为发育历期日数，可以转变为发育速率V=I/N
上式可转变为有效积温经验预测式N=K/(T-C)，即 T=C+KV，而要求某种害虫及其各虫态的这个预测式，首先就要测定C、K两个常数。先在不同温度（T）下饲养某种害虫，观察和记录不同温度下发育所经的历期，然后换算为发育速率（V=1/N），进而算出C、K值。注意实验温度阶梯愈多，求得的经验预测式（回归方程式）的准确性就愈高。要求一般不少于5个温度。
1、在多级人工变温下饲养
可人为的模拟自然界气温的季节性和昼夜变化。如有全部自动化控制温度的、春夏秋冬四季分明的、昼夜温度变化的人工气候室（箱），则将某种害虫的某一种虫态置于其中，供给新鲜食料在适宜的湿度下，进行饲养，作好观察、记录工作，从而可获得多组不同平均气温下的发育历期(N)资料。如无此条件，也可在普通恒温箱内作多级温度处理，模拟季节和昼夜变化。如白昼较高温度下饲养8-10小时，夜间在较低温度下饲养14-16小时，在计算时，将这二种温度按时计算，折成日平均温度
2、在自然变温下饲养
在害虫活动的季节里，利用室内室外的自然变温进行饲养，需提供适宜的食料及足够的供试活虫，于各个季节分批饲养，或在同一季节里在楼上、楼下及地下室等温度不同的地方进行饲养。可以获得10组以上的不同温度下发育历期资料。统计分析时，先求出各组的平均温度和平均发育历期，再求出经验预测式。利用自然变温虽然饲养的时间较长，但结果较符合实际情况，准确性也较高。
表1 粘虫卵在自然变温下的历期表
（一）计算
1、发育起点（C）和有效积温（K）的计算方法很多。当测验的组数较多时，常用“回归直线法”和“加权法”进行计算。
有效积温公式 K=N(T-C),令：V=1/N得：T=C+KV
以T为纵轴，V为横轴，用“最小二乘法”求系数
对于具有线性相关关系的两个变量，可以用回归直线表示它们之间的定量关系，但当将观察值描点于座标图上时，在不知道理论值的情况下，在这些散布点中可以描出无数条近似直线，但事实上只有经过计算求得的理论表达式，才最能代表这些散布点，从理论上讲，这些散布点都是由x、y两个座标决定，这每一个点x所对应的y值与上述所求得的理论直线距离为最小。
即 为最小，因为是2次平方，故称为最小二乘法，统计上一般用Q来表示：
Q==∑（y-a-bx）2为最小。
C=[∑V2∑T-∑V∑VT]/[n∑V2-(∑V)2]
T=[∑VT-1/n∑V∑T]/[∑V2-1/n(∑V)2]
表1卵历期（N）和日平均温度（T）计算为表2
2、将表2计算结果代入上述公式，则
C=[0.091118×125.10-0.7715×12.3988]/[9×0.91118-(0.7715)2]=8.2℃
K=[9×12.3988-0.7715×125.10]/[9×0.91118-(0.7715)2]=67.0(日度)
以上所求得的C、K，由于取样、实验、计算的关系，都会有一定的误差。公式，都可能使所求得的C、K值有所变动。例如用“加权法公式”求得粘虫的C值为8.69（℃）、K值为78.79（日度）。
现已“回归直线法”为准，进一步计算C、K值的标准误差。
Sa=SQR{∑(T-T，)2/（n-2）[1/n+V2/∑(V-V，)2]}
Sk=SQR{∑(T-T，)2/[(n-2)∑(V-V，)]}2]}
式中SaSk分别表示C和K值的标准误差,计算误差如表4.表3粘虫卵期发育起点C和有效积温的标准误差计算表
3、误差计算
N=9
1/n=0.1111
V2=0.007344
Sk=Sqr{1.50607/[(9-2)×0.25122]} =±3（日度）
