胡杨春尺蠖发生期与发生量的遥感预测方法与流程

本发明涉及林业病虫害数据遥感分析
技术领域：
，是一种胡杨春尺蠖发生期与发生量的遥感预测方法。
背景技术：
胡杨作为一种在河岸、湖泊等湿润条件下生长的荒漠河岸林，其独特的生理结构使其能够在盐碱、风沙和干旱的恶劣环境中生存，是干旱荒漠区近顶级的天然乔木群落，是荒漠生态系统的重要组成部分，在维护荒漠区生态平衡、防风固沙、调节气候、改善生态环境等方面发挥着重要的生态功能。但是近年来，由于人为过度引水和气候变化，导致胡杨生存环境恶化，长势逐渐衰弱，其正常的生理活动减弱，抵御病虫害的能力下降，使得病虫害蔓延迅速，开始大面积肆掠，其中尤以尺蠖虫害最为严重，严重时森林失叶如同遭遇火灾，而且有进一步向绿洲扩散的趋势。因此，研究胡杨尺蠖虫害特征及其分布规律对胡杨林的保护具有十分重要的意义。在尺蠖研究方面，许多学者从尺蠖的生存环境、生理机制、生活习性、生活史规律、分布范围、种群动态变化、造成的危害状况、预测防治等方面已经做了大量研究。但是胡杨林区地处荒漠、交通不便，运用传统的实地调查方法难以对其进行大范围、深入的研究。遥感技术具有受地面条件限制少、获取资料速度快、周期短、用途广泛的优势，目前已成为国际上监测森林病虫危害最先进的手段之一，其在森林病虫害探测领域的应用已被证明是可行并且有效的，但目前这一技术尚处于探索发展阶段，仍然存在着遥感监测参数少，数据源及辅助信息的利用不足，技术与方法缺乏针对性差等问题；致使病虫害有效监测时间段较短，监测精度较低，且难以监测早期损害。因此，尚需进一步加强基础理论研究，充分利用森林不同受害阶段的生理生化和形态指标，构造适宜的遥感监测指数，将更多数学方法融入病虫害遥感监测研究。技术实现要素：本发明提供了一种胡杨春尺蠖发生期与发生量的遥感预测方法，克服了上述现有技术之不足，其能有效解决现有技术中还没有对胡杨春尺蠖各个发生期内的发生量进行预测的方法，不能准确找到胡杨春尺蠖的有效防治期，从而预防尺蠖虫灾发生的问题。本发明的技术方案之一是通过以下措施来实现的：胡杨春尺蠖发生期与发生量的遥感预测方法，包括以下步骤：第一步，建立基于有效积温法则的春尺蠖发生期预测模型，有效积温法则的模型为：其中，n为各虫态有效发育历期；k为有效总积温；t为各阶段日平均温度；c为各虫态发育起点温度；sk为有效积温标准方差；sc为各虫态发育起点温度的标准方差；之后进入第二步；第二步，计算基于有效积温法则的各虫态遥感模型，对各虫态的温度进行预测，之后进入第三步；第三步，对胡杨春尺蠖的发生程度进行预测，之后进入第四步；第四步，对预测结果进行校验。下面是对上述发明技术方案的进一步优化或/和改进：上述在第一步中，分别对各虫态发育起点温度和有效积温进行计算提取，包括以下计算过程：(1)昆虫的发育速率是指单位时间内完成所有发育过程的百分比率，即完成某一虫态完整发育过程所需时间，发育历期的倒数，以日为单位，即：v＝1/n(2)其中：v为胡杨春尺蠖某阶段发育速率，n为完成该虫态发育所需的天数；(2)有效遥感积温法则用于昆虫的发育时间与温度因素的相关性分析，指生物在生长发育的过程中，需要从外部环境中吸收一些热量，且完成其生长发育过程所需的总热量是一个稳定常数，表达式为：nt＝k(3)式中：n为发育历期，单位：天，t为发育期间平均温度单位为℃，k为总积温，单位：日度；(3)胡杨春尺蠖的生长发育不是在一个固定温度开始的，在一个高于0℃时开始发育，称为发育起点温度，用c表示，表达式修改为：n(t-c)＝k(4)其中，c为发育起点温度，(t-c)为平均发育温度，k为有效遥感总积温；直线回归方程(式4)表示发育速率与温度呈现出显著的线性关系；(4)求解有效积温，表达式为：t＝c+kv(5)式中：发育起点温度c相当于直线方程中的a，即直线在坐标轴上的截距，而有效遥感总积温k则相当于直线方程中的斜率b；(5)按照直线方程求解c、k参数，用最小二乘法求得，其计算式为：其中：v为发育速率(v＝1/n)；t为温度，n为温度的组数。上述第二步中，计算基于有效积温法则的各虫态遥感模型，包括以下过程：(1)对胡杨春尺蠖虫蛹羽化期预测，推导得羽化期有效遥感积温法则数学模型为：其中，n1为羽化期有效发育历期；k1为羽化期有效总积温；t1为羽化期日平均温度；c1为羽化期发育起点温度；sk1为羽化期有效积温标准方差；sc1为羽化期发育起点温度的标准方差；(2)对胡杨春尺蠖蛾繁殖期预测，推导得成虫繁殖期有效遥感积温法则数学模型为：其中，n2为蛾繁殖期有效发育历期；k2为蛾繁殖期有效总积温；t2为蛾繁殖期日平均温度；c3为蛾繁殖期发育起点温度；sk4为蛾繁殖期有效积温标准方差；sc5为蛾繁殖期发育起点温度的标准方差；(3)胡杨春尺蠖虫卵孵化期预测计算推导得孵化期有效遥感积温法则数学模型为：其中，n3为虫卵孵化期有效发育历期；k3为虫卵孵化期有效总积温；t3为虫卵孵化期日平均温度；c3为虫卵孵化期发育起点温度；sk3为虫卵孵化期有效积温标准方差；sc3为虫卵孵化期发育起点温度的标准方差；(4)胡杨春尺蠖幼虫发育期预测，推导得幼虫发育期有效遥感积温法则的数学模型为：其中，n4为幼虫发育期有效发育历期；k4为幼虫发育期有效总积温；t4为幼虫发育期日平均温度；c4为幼虫发育期发育起点温度；sk4为幼虫发育期有效积温标准方差；sc4为幼虫发育期发育起点温度的标准方差。上述在第三步中，采用温度趋势图法或采用生理生态指标法对各虫态的发生程度预测，获得预测结果。上述第四步中，对各虫态的预测结果进行校验，包括以下步骤：(1)获取校验样本数据，若采用基于一元线性回归模型的历期校验，则进入(2)，若采用基于多元线性回归分析的期距校验，则进入(3)，若采用基于时间序列模型分析的期距校验，则进入(4)；(2)基于一元线性回归模型的历期校验；分别以胡杨春尺蠖发育历经羽化、繁殖、孵化、幼虫发育4个阶段的平均遥感温度作为自变量，以历期数据做为因变量，构建一元线性回归分析，数学表达式为：nn＝a+btn(12)其中：nn代表羽化、繁殖、孵化、幼虫发育各阶段历期数据，tn为该阶段平均遥感温度，n＝1,2,3,4，其中1,2,3,4分别代表羽化、繁殖、孵化、幼虫发育各阶段；(3)基于多元线性回归分析的期距校验；多元线性回归方程模型是指用于揭示一个因变量与多个自变量之间线性关系的线性回归模型，多元线性回归方程的经验模型如下：y＝β0+β1x1+β2x2+···βnxn(13)上式中，假设多元线性方程有n个自变量x1，···，xn，βi是该方程自变量的偏回归系数；对胡杨春尺蠖幼虫发生始见期的期距检验，胡杨春尺蠖幼虫的发生时期与羽化、成虫、孵化历期相关，即与胡杨春尺蠖羽化、成虫、孵化等虫态发生时期的平均温度相关，以胡杨春尺蠖羽化、成虫、孵化虫态发生时期的平均温度为自变量建立多元线性回归方程如下：n＝n1+n2+n3(14)即：n＝β0+β1t1+β2t2+β3t3(15)利用统计学分析软件进行多元回归线性相关分析得到回归系数，检验胡杨春尺蠖幼虫发生始见期期距；(4)基于时间序列模型分析的期距校验；用于探究变量总的变化趋势和各周期大致的变化幅度，以及减弱数据误差的影响。采用算术平均的方法，把时间序列中的随机波动去掉，使数列变得比较平滑，能反映出其基本的轨迹，并结合一定的模型进行预测；在一次滑动平均的基础上，再进行第二次、第三次或多层次的滑动平均，表达式为:其中：xt原始统计数据，n为数据数。本发明以胡杨尺蠖为研究对象，根据胡杨食叶害虫的生活史规律，结合野外采样和实地调查，计算分析得出二龄虫发生时春尺蠖幼虫食叶量尚未大幅度增长，且虫卵孵化进入始末期，春尺蠖四龄食叶虫基本没有发生，因此最佳防治时间为幼虫的二龄虫发生时，在该阶段进行防治可以有效提高虫害发生率。附图说明附图1为本发明的流程图。附图2为本发明的羽化历期与年均温的关系示意图。附图3为本发明的成虫繁殖历期与年均温的关系示意图。附图4为本发明的孵化历期与年均温的关系示意图。附图5为本发明幼虫历期与年均温的关系示意图。附图6为本发明胡杨春尺蠖幼虫体重变化趋势示意图。附图7为本发明虫口密度与活动期年均温的关系示意图。附图8为本发明各虫态历期平均温度趋势示意图。附图9为本发明极值温度与越冬蛹死亡率示意图。具体实施方式本发明不受下述实施例的限制，可根据本发明的技术方案与实际情况来确定具体的实施方式。下面结合实施例及附图对本发明作进一步描述：如附图1、2、3、4、5、6、7、8、9所示，胡杨春尺蠖发生期与发生量的遥感预测方法，包括以下步骤：第一步，建立基于有效积温法则的春尺蠖发生期预测模型，有效积温法则的模型为：其中，n为各虫态有效发育历期；k为有效总积温；t为各阶段日平均温度；c为各虫态发育起点温度；sk为有效积温标准方差；sc为各虫态发育起点温度的标准方差；之后进入第二步；第二步，计算基于有效积温法则的各虫态遥感模型，对各虫态的温度进行预测，之后进入第三步；第三步，对胡杨春尺蠖的发生程度进行预测，之后进入第四步；第四步，对预测结果进行校验。可根据实际需要，对上述胡杨春尺蠖发生期与发生量的遥感预测方法作进一步优化或/和改进：如附图1、2、3、4、5、6、7、8、9所示，在第一步中，分别对各虫态发育起点温度和有效积温进行计算提取，包括以下计算过程：(1)昆虫的发育速率是指单位时间内完成所有发育过程的百分比率，也就是完成某一虫态完整发育过程所需时间，即发育历期的倒数，以日为单位，即：v＝1/n(2)其中：v为胡杨春尺蠖某阶段发育速率，n为完成该虫态发育所需的天数；(2)有效遥感积温法则用于昆虫的发育时间与温度因素的相关性分析，生物在生长发育的过程中，需要从外部环境中吸收一些热量，且完成其生长发育过程所需的总热量是一个稳定常数，表达式为：nt＝k(3)式中：n为发育历期，单位：天，t为发育期间平均温度单位为℃，k为总积温，单位：日度；(3)胡杨春尺蠖的生长发育不是在一个固定温度开始的，一般是在一个高于0℃时开始发育，称为发育起点温度，用c表示，表达式可修改为：n(t-c)＝k(4)其中，c为发育起点温度，(t-c)为平均发育温度，k为有效遥感总积温；直线回归方程(式4)表示发育速率与温度呈现出显著的线性关系；(4)求解有效积温，表达式为：t＝c+kv(5)式中：发育起点温度c相当于直线方程中的a，即直线在坐标轴上的截距，而有效遥感总积温k则相当于直线方程中的斜率b；(5)按照直线方程求解c、k参数，用最小二乘法求得，其计算式为：其中：v为发育速率(v＝1/n)；t为温度，n为温度的组数。如附图1、2、3、4、5、6、7、8、9所示，在第二步中，计算基于有效积温法则的各虫态遥感模型，包括以下过程：(1)对胡杨春尺蠖虫蛹羽化期预测，推导得羽化期有效遥感积温法则数学模型为：其中，n1为羽化期有效发育历期；k1为羽化期有效总积温；t1为羽化期日平均温度；c1为羽化期发育起点温度；sk1为羽化期有效积温标准方差；sc1为羽化期发育起点温度的标准方差；(2)对胡杨春尺蠖蛾繁殖期预测，推导得成虫繁殖期有效遥感积温法则数学模型为：其中，n2为蛾繁殖期有效发育历期；k2为蛾繁殖期有效总积温；t2为蛾繁殖期日平均温度；c3为蛾繁殖期发育起点温度；sk4为蛾繁殖期有效积温标准方差；sc5为蛾繁殖期发育起点温度的标准方差；(3)胡杨春尺蠖虫卵孵化期预测计算推导得孵化期有效遥感积温法则数学模型为：其中，n3为虫卵孵化期有效发育历期；k3为虫卵孵化期有效总积温；t3为虫卵孵化期日平均温度；c3为虫卵孵化期发育起点温度；sk3为虫卵孵化期有效积温标准方差；sc3为虫卵孵化期发育起点温度的标准方差；(4)胡杨春尺蠖幼虫发育期预测，推导得幼虫发育期有效遥感积温法则的数学模型为：其中，n4为幼虫发育期有效发育历期；k4为幼虫发育期有效总积温；t4为幼虫发育期日平均温度；c4为幼虫发育期发育起点温度；sk4为幼虫发育期有效积温标准方差；sc4为幼虫发育期发育起点温度的标准方差。如附图1、2、3、4、5、6、7、8、9所示，在第三步中，采用温度趋势图法或采用生理生态指标法对各虫态的发生程度预测，获得预测结果。如附图1、2、3、4、5、6、7、8、9所示，第四步中，对各虫态的预测结果进行校验，包括以下步骤：(1)获取校验样本数据，若采用基于一元线性回归模型的历期校验，则进入(2)，若采用基于多元线性回归分析的期距校验，则进入(3)，若采用基于时间序列模型分析的期距校验，则进入(4)；(2)基于一元线性回归模型的历期校验；分别以胡杨春尺蠖发育历经羽化、繁殖、孵化、幼虫发育4个阶段的平均遥感温度作为自变量，以历期数据做为因变量，构建一元线性回归分析，数学表达式为：nn＝a+btn(12)其中：nn代表羽化、繁殖、孵化、幼虫发育各阶段历期数据，tn为该阶段平均遥感温度，n＝1,2,3,4，其中1,2,3,4分别代表羽化、繁殖、孵化、幼虫发育各阶段；(3)基于多元线性回归分析的期距校验；多元线性回归方程模型是指用于揭示一个因变量与多个自变量之间线性关系的线性回归模型，多元线性回归方程的经验模型如下：y＝β0+β1x1+β2x2+···βnxn(13)上式中，假设多元线性方程有n个自变量x1，···，xn，βi是该方程自变量的偏回归系数；对胡杨春尺蠖幼虫发生始见期的期距检验，胡杨春尺蠖幼虫的发生时期与羽化、成虫、孵化历期相关，即与胡杨春尺蠖羽化、成虫、孵化等虫态发生时期的平均温度相关，以胡杨春尺蠖羽化、成虫、孵化虫态发生时期的平均温度为自变量建立多元线性回归方程如下：n＝n1+n2+n3(14)即：n＝β0+β1t1+β2t2+β3t3(15)利用统计学分析软件进行多元回归线性相关分析得到回归系数，检验胡杨春尺蠖幼虫发生始见期期距；(4)基于时间序列模型分析的期距校验；用于探究变量总的变化趋势和各周期大致的变化幅度，以及减弱数据误差的影响。采用算术平均的方法，把时间序列中的随机波动去掉，使数列变得比较平滑，能反映出其基本的轨迹，并结合一定的模型进行预测；在一次滑动平均的基础上，再进行第二次、第三次或多层次的滑动平均，表达式为:其中：xt原始统计数据，n为数据数。上述的滑动平均是修复时间序列的重要方法，是简单平均值与自然描述两者之间改进的方法，是按设定的时间周期将变量分成都含有n个周期的部分，再取各部分的平均值；实施例2：如附图2至9所示，对胡杨春尺蠖的各个发生期与发生量的遥感预测方法，包括以下步骤：如表1、表2所示，将表1中各虫态的发育历期和日平均温度整理并计算出如上述实施例1中的公式(6)中的所需数据，整理之后为表2中的数据形式。其中n为各虫态发育历期，t为历期内日平均温度，v为该虫态发育速率。然后分别利用上述实施例1中的公式(6)和(7)计算羽化、繁殖、孵化、幼虫等阶段的发育起点温度c和有效积温k的数值。将表3的数据分别带入公式(6)和公式(7)，分别得到羽化期起点温度c1和有效积温k1；繁殖期起点温度c2和有效积温k2；孵化期起点温度c3和有效积温k3；幼虫发育起点温度c4和有效积温k4。通过不同组数的数据进行计算，将得到的数据进行统计，分别得到各阶段的起点温度和有效积温数据的标准方差(表3)。(1)羽化期预测胡杨春尺蠖越冬蛹的羽化过程中，无需进食，因此影响发育的主导因子为温度。根据基于积温法则进行的胡杨春尺蠖发育研究实验数据知，胡杨春尺蠖越冬蛹的羽化起点温度为0℃，用c1来表示。羽化发育完全完成需要总积温为55.62日度，称为有效总积温用k1表示。推导知羽化期有效遥感积温法则数学模型为：式中，n为胡杨春尺蠖虫蛹羽化的有效发育历期；t为羽化阶段日平均遥感温度。如图2所示，利用有效遥感积温模型对提取的遥感温度数据与发育实验数据进行计算，得到2001-2015年胡杨春尺蠖羽化历期信息。每一年中各样地胡杨春尺蠖越冬蛹羽化历期长短不一，原因是不同样地地表温度不同即获取遥感温度信息也不同，温度的差异对胡杨春尺蠖越冬蛹的发育代谢影响明显，羽化为成虫的日期也就各自不同。各年份胡杨春尺蠖虫蛹羽化为成虫发育历期的整体趋势比较。如图2所示，2009年、2011年、2013年胡杨春尺蠖越冬蛹羽化历期整体偏长，均超过了20天的发育历期，这三年的羽化阶段整体平均温度分别为2.72℃、2.51℃、2.76℃，平均温度明显低于其他年份，胡杨春尺蠖越冬蛹的羽化受低温影响，发生滞育现象。根据胡杨春尺蠖虫蛹羽化阶段的发育起点温度，结合遥感温度的提取信息，推算历年胡杨春尺蠖虫蛹羽化的始见期，即春尺蠖虫蛹羽化现象开始出现。结合胡杨春尺蠖羽化进度，分析可知：羽化率从0％开始算起，始盛期是指羽化进度达到40％左右，高峰期指的是羽化进度完成80％左右。依据遥感温度信息知羽化开始的具体时间，由有效遥感积温模型计算出羽化完整阶段历期数据，可知15年胡杨春尺蠖虫蛹羽化发生的始末期时间信息，即羽化进度完成的不同阶段的具体时间(表5)。其中2007年、2013年、2014年达到发育起点温度时间较早，因此发育开始时间也早于其他年份。开始最晚的时间是2008年和2010年，2月22日左右才开始羽化发育进程。而羽化发育进程结束时间最晚的却是2011年份，原因就是这一年2月份平均温度整体较低，羽化发育开始时间较晚且伴随滞育，出现了羽化发育较迟缓的现象。因此在低温年份，胡杨春尺蠖羽化发育时间会普遍较晚发生。总体而言，春尺蠖预测始见期地表温度范围为1.8至6.2℃，对应始见期日期为2月10日至3月7日，终见日期为2月19日至3月21日，具体始终日期均可根据当地当时lst数据和有效积温根据公式(8)进行测算。与近四年的实测数据对比发现，预测时间略早于实测时间。(2)对胡杨春尺蛾繁殖期预测胡杨春尺蠖的成虫是春尺蛾，经历越冬蛹羽化而成。羽化为成虫之后并不能立即出土，需在土室中静伏相当时间，一般于午后逐渐破土而出。成虫白天隐匿于残枝、落叶、杂草、大树的根际，经爬上树的就隐藏在开裂的树皮下，树干的断裂处。成虫活动时间为黄昏，晚上6、7时左右，雌虫爬上树干，雄虫绕树干飞行寻找雌虫交配，场所树干下部居多。日夜均能产卵，位置多为树皮裂隙，断枝裂隙处。胡杨春尺蠖成虫春尺蛾经试验验证是不会进食的，活动时间与空间范围有限，其生命周期中影响因素只有温度。生殖器官的发育，及繁殖行为的发生。经产卵之后，成虫已完成生存的使命，不久之后就会自然死亡。雄虫在数次交配之后就已经死亡。雌虫产卵之后一般都会在2天之内死亡。因此成虫的预测周期是从羽化为成虫开始至产卵结束。成虫交配时间的早晚就决定其死亡时间的早晚。而成虫交配需要适宜的温度条件，其生殖器官的发育进一步完善，促进交配行为的发生。因此，成虫的生命周期也与温度有密切的关系。其发育的过程是不可逆的，在各种温度下都继续进行，但是速率的快慢与最适温度有关。在高于一定温度值时，发育速率的快慢与温度的增加呈现出正相关，因此也成该温度值为成虫发育起点温度。胡杨春尺蠖成虫的生命活动时间内不会进食，因此环境温度是其生命周期长短的唯一主导因子。根据基于积温法则进行的胡杨春尺蠖发育研究实验数据知，胡杨春尺蠖成虫春尺蛾发育起点温度为1.32℃，用c2来表示。春尺蛾的发育至产卵结束这一阶段需要总积温为56.06日度，称为有效总积温用k2表示。推导得成虫繁殖期有效遥感积温法则数学模型为：式中，n为胡杨春尺蠖成虫春尺蛾的有效发育历期；t为春尺蛾繁殖阶段日平均遥感温度。如图3所示，利用有效遥感积温模型对提取的遥感温度数据与发育实验数据进行计算，得到2001-2015年春尺蛾繁殖阶段历期信息。春尺蛾繁殖阶段历期长短与环境温度变化有关，温度的差异对春尺蛾繁殖器官完善发育有一定影响，成虫产卵日期也各不相同。2001-2015年胡杨春尺蠖成虫繁殖历期的平均历期与均温变化趋势见图3。其中，2009年、2012年、2014年和2015年平均温度相对于其他年份较低，因此春尺蛾繁殖历期也比其他年份长，分别为14.2、15.4、13.8、15.0天。观察历年春尺蛾的生存历期知，变化规律是在2007年开始有波动变化，呈现出先降后升，升降有序的起伏波动变化。这与近年来3月上中旬气温的变化有着密切的联系，2007年以来每年3月上中旬温度的变化有着明显的波动变化。根据春尺蛾繁殖阶段的发育起点温度，结合遥感温度的提取信息，推算历年胡杨春尺蠖虫蛾的始末期。春尺蛾的始见期即春尺蠖虫蛹羽化完成春尺蛾开始出现，从羽化率100％的时间开始算起。始盛期是指春尺蛾产卵完成的过程达到40％左右，产卵即将进入高峰期。高峰期指的是产卵的过程已完成80％左右。依据羽化历期完成的具体时间，由有效遥感积温模型计算出春尺蛾产卵阶段历期数据(表6)，可知2015年春尺蛾产卵始末的时间信息，其始末期是春尺蛾产卵过程已经全部完成。其中2001-2007年该阶段平均遥感温度较高，成虫发育较快，因此产卵发生时间较早，2007-2015年成虫发育阶段平均遥感温度较低，春尺蛾发育较迟缓，产卵发生时间较晚。发生时间较早，高峰期出现时间也相对较早，同时完成全部产卵发育阶段的时间早于其他年份。15年来春尺蛾产卵现象出现的时间由2月下旬逐渐推移到3月中旬，与之相伴产卵现象的全部完成也逐渐向后延迟。而随着时间的逐渐向后推移，与胡杨萌发的时间逐渐接近，虫害的发生与传播愈发容易。总体而言，春尺蠖预测繁殖发生始见期对应遥感平均温度范围是3.7至8.7℃，孵化历期范围为7-15，对应始见期日期范围为2月15日至3月17日，始末期预测范围为2月28日至4月2日，具体始终日期均可根据当地当时测得数据和有效积温根据公式(9)进行测算。与近四年的实测数据对比发现，预测时间略早于实测时间。(3)胡杨春尺蠖虫卵孵化期预测胡杨春尺蠖虫卵期不需进食，温度是决定虫卵孵化期长短的唯一因子。根据收集实验数据知，胡杨春尺蠖虫卵孵化发育起点温度为1.74℃，用c3来表示。春尺蠖虫卵产出的时候，日平均温度数据高于起点温度，因此直接进入孵化阶段，大大缩短了孵化时间长度，因此给虫卵调查增加了难度。春尺蛾的发育至产卵结束这一阶段需要有效积温为197.28日度，称为遥感有效总积温用k3表示。计算推导知孵化期有效遥感积温法则数学模型为：式中，n为胡杨春尺蠖虫卵的孵化历期；t为胡杨春尺蠖虫卵孵化阶段地表遥感温度的平均温度。如图4所示，利用基于遥感温度的有效积温模型对提取的遥感温度数据与胡杨春尺蠖各阶段发育所需温度信息进行计算，得到2001-2015年胡杨春尺蠖虫卵孵化阶段的历期数据。胡杨春尺蠖虫卵孵化阶段历期长短与环境温度变化有关，温度的差异对胡杨春尺蠖虫卵孵化发育有一定影响，也使得幼虫出现的日期各不相同。2001-2015年胡杨春尺蠖虫卵孵化历期的平均值与均温变化趋势见图4。其中，2003-2006年地表遥感温度呈现下降趋势，到2006年达最低谷；2006-2009年温度逐渐升高，2009年至峰顶；随后逐年下降，至2011年降至最低值，随后几年波动起伏变化不大。因此胡杨春尺蠖虫卵的孵化随温度的波动而变化，温度越高，孵化越快，历期越短；反之，孵化越慢，历期越长。其中2006年平均温度最低，而孵化历期也最，平均温度与历期值分别为11.03℃与21.4天。根据胡杨春尺蠖虫卵孵化阶段的发育起点温度，结合遥感温度信息数据，推算历年虫卵孵化的始末期。胡杨春尺蠖虫卵的始见期即春尺蛾产卵完成开始，从产卵率100％的时间开始算起。始盛期是指胡杨春尺蠖虫卵孵化完成达到40％左右，孵化即将进入高峰期。高峰期指的是孵化已完成80％左右。依据羽化历期完成的具体时间，由有效遥感积温模型计算出胡杨春尺蠖虫卵孵化历期数据(表7)，可知15年胡杨春尺蠖虫卵孵化始末的时间信息，其始末期是胡杨春尺蠖虫卵孵化过程已经全部完成，即虫卵向幼虫的转变阶段已经完成。其中2001年至2007年该阶段平均遥感温度较高，虫卵孵化发育较快，因此幼虫出现时间较早，2007年至2015年孵化发育阶段平均遥感温度稍低，孵化速率较迟缓，幼虫发生时间较晚。发生时间较早，高峰期出现时间也相对较早，同时完成全部孵化发育阶段的时间早于其他年份。15年来春尺蛾虫卵孵化现象出现的时间由3月中旬逐渐推移到3月下旬及3月末，与之相伴孵化现象的全部完成也逐渐向后延迟。总体而言，春尺蠖预测孵化发生始见期对应遥感平均温度范围是14.6-18.4℃，孵化历期范围为15-21，对应始见期日期范围为3月2日至3月31日，始末期预测范围为3月25日至4月29日，具体始终日期均可根据当地当时lst数据和有效积温根据公式(10)进行测算。与近四年的实测数据对比发现，预测时间略早于实测时间。式中，n1为羽化期有效发育历期；k1为羽化期有效总积温；t1为羽化期日平均温度；式中，n2为蛾繁殖期有效发育历期；k2为蛾繁殖期有效总积温；t2为蛾繁殖期日平均温度式中，n3为胡杨春尺蠖虫卵孵化期发育历期；t3为虫卵孵化期日平均遥感温度。式中，n4为胡杨春尺蠖幼虫发育历期；t4为幼虫阶段日平均遥感温度。如表8所示，根据胡杨春尺蠖幼虫发育阶段的发育起点温度，结合胡杨春尺蠖羽化开始时间及各阶段发育历期数据，推算历年胡杨春尺蠖幼虫化蛹的始见期，即春尺蠖如土做室化蛹现象开始出现。始盛期是指幼虫发育完成达到40％左右，胡杨春尺蠖化蛹量即将进入高峰期，即幼虫发育完成化蛹数量达80％左右。依据遥感温度信息知羽化开始的具体时间，由有效遥感积温模型计算出阶段历期数据，可知15年胡杨春尺蠖虫幼虫化蛹的始末期时间信息(表8)。其中2007年达到发育起点温度时间较早，因此入土化蛹开始时间也早于其他年份。开始最晚的时间是2013年与2014年，2月22日左右才开始发育过程。入土化蛹完成时间最晚的也是2013年和2014年，这两年幼虫生长发育期日平均温度低于其他年份，而且羽化开始时间也晚于其他年份，因此春尺蠖幼虫的发育时间周期较长，对胡杨林的危害也就越大。总体而言，春尺蠖预测幼虫发生始见期对应遥感平均温度范围是12.2-20.9℃，孵化历期范围为24-48天，对应始见期日期范围为3月29日至5月09日，始末期预测范围为2月21日至6月31日，具体始终日期均可根据当地当时lst数据和有效积温根据公式(11)进行测算。与近四年的实测数据对比发现，预测时间略早于实测时间。实施例3：胡杨春尺蠖发生期内的发生量预测过程如下：如表9所示，根据调查数据与搜集资料统计显示，春尺蠖幼虫的活动期是在每年的2-5月份，其中春尺蠖活动期开始的标志是越冬蛹的羽化开始，春尺蠖5龄虫成熟之后入土做室化蛹进入蛰伏期代表着春尺蠖活动期的结束。由春尺蠖各虫态的历期预测结果可得到春尺蠖活动期的预测结果(表9)。由活动期信息统计知，春尺蠖活动期预测开始最早是在2007年份1月29日就达到羽化标准，地表温度稳定通过零度，通过热传递，对土层总的越冬蛹进行积温，使越冬蛹的羽化开始发生。同时可知最晚开始羽化的是2月22日，其中分别为2010年、2013年和2014年三个年份的春季温度回升较晚，温度上升的晚，越冬蛹达不到羽化发生的有效积温，则不会开始羽化。整体趋势而言，从2001年至2015年的羽化开始时间逐渐在往后推移。春尺蠖的活动期是随春尺蠖幼虫发育成熟期蛰伏结束的，15年间春尺蠖活动期预测结果中结束最早的是2007年，在5月初就进入始末期。最晚的是2014年6月中旬。2001年至2015年间春尺蠖活动期结束的日期也在不断的向后推移，预测结果显示出春尺蠖的危害时间在逐渐延长，越往后推移耽误胡杨枝叶发育越久，对胡杨的危害也就越大。总体而言，胡杨春尺蠖的活动期是逐渐增加，同时随着平稳通过0℃的时间越来越晚，春尺蠖活动期对春季胡杨生长发育带来的影响也在逐渐变强，春尺蠖危害的胡杨林的发育时间常年较长，则胡杨的死亡率就会逐渐增加。预测结果显示，15年来活动期开始的时间范围在1月29日至2月22日，活动期的历期范围为67到100天，羽化完成的始见期范围在2月6日至3月7日，而活动期结束的预测时间范围为5月1日至6月21日。如图5、表10所示，确定防治胡杨春尺蠖的最佳时间，胡杨春尺蠖虫害发生的标志是食叶幼虫的出现，即胡杨春尺蠖孵化之后进入幼虫阶段，对胡杨林春季萌发的嫩芽、嫩叶进行危害。胡杨春尺蠖幼虫经过调查数据显示，分为5个等级：1龄虫、2龄虫、3龄虫、4龄虫、5龄虫。春尺蠖幼虫的每个龄期分为生长前期、中期、后期，春尺蠖幼虫从龄虫开始蚕食胡杨嫩叶，体重急速增长。通过横向对比每个龄期的幼虫各生长阶段平均体重变化趋势(图9)知，一龄幼虫后期平均体重同初期相比增长到132.6％，二龄幼虫的后期与初期相比增长率为436.8％，三龄幼虫后期和初期相比增长率为243.4％，四龄幼虫同期相比增长率为258.7％，五龄幼虫同期相比增长率为254.2％。有数据可知，每个龄期，春尺蠖的体重都是成倍增长，这与春尺蠖变态发育有关，每个龄级的幼虫都会蜕去旧皮，打破身体长度的限制，成长为下一龄级的幼虫。纵向对比发现，2龄幼虫后期平均体重是1龄幼虫后期平均体重的18.52倍；3龄幼虫后期平均体重是2龄幼虫后期平均体重的3.46倍，是1龄幼虫后期平均体重的64倍；4龄幼虫后期平均体重是3龄幼虫后期平均体重的3.24倍，是2龄幼虫后期平均体重的11.21倍，是1龄幼虫后期平均体重的208倍；5龄幼虫后期平均体重是3龄幼虫后期平均体重的10.28倍，是2龄幼虫后期平均体重的35.54倍，是1龄幼虫后期平均体重的658倍。春尺蠖幼虫在龄级增长的同时，平均体重也在呈现几何式增长。胡杨春尺蠖的食物来源就是胡杨新萌发的嫩叶、嫩芽，而胡杨春尺蠖体重的变化直观的体现出对胡杨的危害程度。其中最明显的变化就是在三龄虫到四龄虫这一阶段，三龄虫的后期平均体重已经达到了一龄虫后期平均体重的64倍，由此可知，春尺蠖幼虫的三龄虫阶段是个分水岭，三龄虫的食叶量已经开始急剧增高，因此对春尺蠖幼虫的防治需要在对胡杨的危害加剧之前解决，所以一龄虫和二龄虫阶段可以进行防治。其中幼虫发育时间长度约为40天左右，根据胡杨春尺蠖幼虫各龄期发育时间长度知一龄虫发育历期约为10天，二龄虫的发育历期约为8天，则二龄虫的发生和结束期约为10至18天，而春尺蠖孵化进入始末期的时间与二龄虫的发生时间十分接近(表10)。根据对春尺蠖二龄虫发生时间与春尺蠖二龄幼虫的发生时间对比知，在2005、2006年份春尺蠖孵化始末期稍晚，其余年份春尺蠖一龄虫发育完成时，春尺蠖虫卵多数已经孵化完成，变成幼虫。选取二龄虫阶段对春尺蠖进行防治，可以有效杀死已孵化完成的幼虫，防治效果较好。少量未孵化的在防治药物的残余期也会陆续孵化进而被杀死，达到防治效果的合理化和高效化，并且对胡杨林的危害也扼杀在轻度发生期。综上所述，最佳防治时间段选择的依据是各龄春尺蠖幼虫对胡杨的危害程度以及防治效率最高的时期，二龄虫发生的时间为最佳防治时间，该阶段春尺蠖幼虫食叶量尚未大幅度增长，且春尺蠖虫卵的孵化率也进入始末期，二龄虫进行防治可以大大的提高防治效率。对胡杨春尺蠖在发生期内的发生程度进行预测，发生量预测是害虫预测的重要内容之一，害虫发生量的预测关系到实施防治的力度。害虫发生量与植物受害程度和损失率有直接关系，因此，掌握害虫的发育速率、孵化率、越冬蛹的存活率和环境因素对数量影响的大小，是害虫发生量预测的基础。胡杨春尺蠖发生量的预测多集中在对灾后资料的统计分析上，依据现有胡杨春尺蠖虫害调查数据，结合modis温度产品提取的温度数据进行发生程度的研究。如图6、7所示，采用温度趋势图法预测结果是胡杨春尺蠖的生长发育与温度的变化密切相关，其不同虫态下对温度的变化有不同的形态变化。因为胡杨春尺蠖属于变温性昆虫，其生长发育快慢主要源于体内新陈代谢的速率，而昆虫新陈代谢的变化与温度有关。温度达到一定标准，新陈代谢就会加快，从而生长加快；当温度低于适宜温度时，新陈代谢减缓，生长发育速率降低；同时在极高或极低的极端温度下，胡杨春尺蠖的生长发育却会减缓。(1)春尺蠖虫口密度与活动期均温将搜集调查数据的虫口密度与上一年活动期的平均温度进行对比(图7)，发现2009年以来年际间活动期均温变化趋势呈现平稳态势。春尺蠖虫口密度数据显示春尺蠖幼虫发生量从2012年至2015年是逐年增加的，这与上一年分春尺蠖虫口基数有关。春尺蠖幼虫数量增加，第二年的成虫数量会逐渐增加，导致产卵量急剧增多，继而引起幼虫数量的爆发。(2)胡杨春尺蠖活动期温度变化趋势胡杨春尺蠖越冬蛹的羽化阶段就与温度有着较高的联系，只有当越冬蛹的环境温度达到发育起点温度0℃时，才会开始羽化。同时胡杨春尺蠖虫蛹在经历夏、冬两季是遇到极端温度，会导致胡杨春尺蠖虫蛹的死亡。以及胡杨春尺蠖虫蛹羽化为成虫春尺蛾之后，活动的时间长短也受温度的影响。胡杨春尺蠖虫卵的孵化更是受温度的限制，在温度变化剧烈的情况下，发育受阻。而胡杨春尺蠖幼虫的生长发育对温度的要求最低，只需处于一定的适宜温度条件下，种群数量会迅速扩大，猖獗成灾。尤其是胡杨春尺蠖幼虫在食料能得到满足的情况下，其种群数量变动是以温度为主导引起的。因此通过绘制温度趋势图来探讨其发生量与温度要素的关系，从而进行发生量预测。如图8所示，依据modis温度产品提取的遥感温度数据，结合胡杨春尺蠖各虫态发生历期，统计各年份各虫态生长发育期的平均温度。其中2001年与2014年胡杨春尺蠖孵化阶段平均温度较低，整体起伏变化较大，虫害发生量较轻；2012年胡杨春尺蠖越冬蛹羽化阶段及成虫春尺蛾活动阶段平均温度变化较小，春尺蛾交配、产卵活动受到影响，虫害发生较轻；2004年、2007年及2011年胡杨春尺蠖幼虫发育阶段平均温度超过20℃，则幼虫的发育速度较快，虫害的爆发较快，发生数量较多，虫害发生极重；其余年份平均温度均呈逐渐增加的趋势，对胡杨春尺蠖的生长发育起正向影响，胡杨春尺蠖的发生数量平稳增加，虫害发生严重。如图9所示，采用生理生态指标法的预测结果胡杨春尺蠖各虫态发生的休眠与滞育，是对不良环境条件的适应对策。当不良条件发生时，如果不能及时地进入休眠或滞育状态，种群则可能会受到突如其来的打击而造成大量死亡，而虫害发生轻；反之种群可保存完好，而因存活虫量多造成大发生。因此昆虫的休眠和滞育特性的发生时期和发生的比例，可用于对未来发生数量进行趋势预测。对兼性滞育昆虫发生滞育的时间和比例的调查，可预测其最后一代的转化率(即发生量)。在调查时只要在临界光周期出现的时期对某害虫所处虫态(龄)进行数量的调查，则可判断出有多少虫量不会发生滞育而继续向下一虫态发育。从而得到下一虫态的发生量及来年发生趋势。胡杨春尺蠖的各地虫态发育过程中，胡杨春尺蠖幼虫化蛹进入地下阶段时间较长，经历夏、秋、冬三个季节，然后继续向下一虫态发育。其中每年的极端温度分别有夏季的极高温和冬季的极低温。极高温和极低温情况下，胡杨春尺蠖虫蛹体内的生物酶会被杀死，进而导致胡杨春尺蠖越冬蛹虫体的死亡。越冬蛹的死亡率越高，当年胡杨春尺蠖的发生数量则越低，虫害程度越轻。如图9所示，依据胡杨春尺蠖虫害实地调查数据，结合modis温度产品提取的遥感数据数据，统计得到极端温度与越冬蛹死亡率的关系。每年胡杨春尺蠖虫蛹的死亡率与上一年夏季和冬季的极端温度有关，利用spss软件对统计数据进行相关性分析知，极高温与胡杨春尺蠖越冬蛹死亡率相关性系数为0.075，其显著系数为0.904，极低温与胡杨春尺蠖越冬蛹死亡率相关性指数为0.102，显著系数为0.870，由分析数据知，现有5年的胡杨春尺蠖调查数据中显示极端温度与胡杨春尺蠖虫蛹死亡率相关性不明显。以上技术特征构成了本发明的实施例，其具有较强的适应性和实施效果，可根据实际需要增减非必要的技术特征，来满足不同情况的需求。表1胡杨春尺蠖各虫态的始见期及对应历期平均温度表2胡杨春尺蠖各虫态有效积温(k)和发育起点温度(c)组号n1t1v1n2t2v2n3t3v3n4t4v41222.50.0455164.90.06391614.10.06294017.20.02532163.50.0625126.10.08531515.00.06744216.80.02413192.90.0526184.50.05661812.80.05584017.20.02524153.70.0667107.10.10301515.10.06774017.00.02485153.70.0661135.80.07921713.30.05873418.70.02946134.40.0767184.40.05501713.60.06023717.80.02697173.10.0588155.00.06542011.70.05074316.50.02338153.10.0649155.00.06482011.60.05004017.10.0249表3胡杨春尺蠖各虫态发育起点温度与有效积温数据表4年均气温(℃)与不同深度土壤温度(℃)表5羽化发育完成进度时间表表6春尺蛾繁殖阶段始末时间表表7胡杨春尺蠖虫卵孵化阶段始末时间表表8胡杨春尺蠖幼虫发生进度表9胡杨春尺蠖幼虫活动期预测结果年份平稳＞0℃时间活动期历期羽化始见期化蛹始末期20022/10742/225/2220032/6902/196/620042/10672/205/320052/14732/225/2520062/6832/195/2220071/29842/65/120082/22803/46/220092/6942/206/120102/22743/25/2020112/10813/15/2820122/14862/226/1920132/22923/76/1220142/22973/56/2120152/6832/205/28预测范围01/29-02/2267-10002/06-03/0705/01-06/21表10孵化始末期与二龄虫发生时间年份孵化始末期一龄虫始末期二龄虫始末期20013/29-4/33/24-3/284/1-4/420024/2-4/64/3-4/74/11-4/1520034/2-4/63/31—4/34/8-4/1220044/3-4/73/31-4-34/8-4/1220054/14-4/184/9-4/134/17-4/2120064/10-4/134/5-4/94/13-4/1720073/22-3/263/23-3/273/31-4/320084/14-4/184/15-4/194/23-4/2720094/10-4/144/8-4/124/16-4/2020104/3-4/74/7-4/114/15-4/1920114/20-4/244/16-4/204/24-4/2820124/20-4/254/14-4/184/22-4/2620134/14-4/184/14-4/184/22-4/2620144/20-4/234/18-4/224/26-4/2920154/17-4/214/16-4/204/24-4/28当前第1页12