基于信息擴散理論的松干蚧危害評價

吉奇

摘要：基于本溪市1999～2013年松干蚧（Matsucoccus sinensis）蟲口密度監測資料，運用信息擴散理論的風險評估模型對松干蚧危害程度進行風險分析。結果表明，越冬代發生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。

關鍵詞：松干蚧（Matsucoccus sinensis）；信息擴散；本溪

中圖分類號：S763.305 文獻標識碼：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）作為本溪山區主要害蟲之一，每年均有不同程度的發生。因此，掌握松干蚧的發生規律及其風險評價，對林業病蟲害防治具有重要意義。由于樣本較少，應用傳統的統計方法得到的預測結果勢必會產生較大的誤差。目前國內已有學者將信息擴散技術應用到災害預測領域中，并得到較好的服務效果。馮利華[1]基于信息擴散理論對錢塘江每年5～9月降水量進行了風險分析；王春揚等[2]將信息擴散技術在福建省重大雷災預測中進行了應用；劉引鴿等[3]將信息擴散理論應用在氣象災害風險評估中；盧峰本等[4]把水產養殖災害風險評價應用到信息擴散理論中。但是基于林業病蟲害發生風險評估的報道較少。本研究依據信息擴散理論對本溪山區林業松干蚧病蟲害進行風險評估，以期客觀地反映該區域林業病蟲害發生概率，對指導松干蚧防治具有重要的現實意義。

1 研究區域概況

本溪市位于遼寧省東南部，地處遼東半島腹地，地理坐標為東經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，現有森林面積62萬hm2，森林覆蓋率高達74%。本溪市不僅是遼寧的重點林區，也是重要的水源涵養林基地，有著重要的生態和經濟地位。赤松為長白植物區系的代表種，十分珍貴，具有非常重要的生態效益和社會效益。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 信息擴散方法

信息擴散是為了彌補信息不足而采用的一種對樣本進行集值化的模糊數學的處理方法，該方法可以將一個有觀測值的樣本，變成一個模糊集，即將單位值樣本變成集值樣本，最常用的模型就是正態擴散模型[5-10]。

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

利用模糊數學中有關信息擴散的理論，可以將松干蚧樣本資料的一個單值信息擴散到整個松干蚧指標論域中所有點，從而獲得較好的風險分析效果。

設n年的松干蚧指標的樣本系列為：

X={x1，x2，…，xn} （2）

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

y={y1，y2，…，ym} （3）

為觀察樣本集合yj，j=1，2，···，m為樣本的實際觀測值。

設松干蚧指標論域為：

3.2 松干蚧危害風險評估實例分析

根據本溪山區1999～2013年松干蚧越冬代和越夏代蟲口密度（頭/10 cm2）進行計算分析，2個實測指標表示樣本集合：

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生密度的論域，并將論域進行離散，構成離散論域如下：

根據信息擴散理論，可以計算出2個指標的擴散系數分別為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松干蚧越冬代、越夏代發生的概率（表2、表3）。

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

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

4 小結與討論

依據松干蚧蟲口密度劃分危害等級，利用信息擴散理論方法分析危害等級發生規律。分析了1～9級危害等級歷史重現率。結果表明，本溪市松干蚧越冬代發生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。

本研究利用信息擴散理論的風險分析方法，對本溪地區發生松干蚧危害的可能性進行風險分析。該方法簡單易行，分析結果清晰，對指導林業部門防治林業病蟲害起到了指導作用。

參考文獻：

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