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第三章 害虫 综合治理的经济学原理. 害虫防治作为一项农作物保护措施,也可以通过定性的研究和定量的分析、计算,评价其经济效果。以此为依据制定出来的治理方案才有科学依据,才能做到技术上先进,经济上合理。. 主要内容. 第一节 作物受害损失估计与预测 第二节 经济损失允许水平和经济与阈值. 第一节 作物受害损失估计与预测. 在农田生态系统中,作物和害虫属于两个不同的营养水平,它们之间存在取食与被食、为害与被为害的关系;它们之间的着中关系包含着许多生态学内容。

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第三章害虫综合治理的经济学原理

害虫防治作为一项农作物保护措施,也可以通过定性的研究和定量的分析、计算,评价其经济效果。以此为依据制定出来的治理方案才有科学依据,才能做到技术上先进,经济上合理。

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主要内容
  • 第一节 作物受害损失估计与预测
  • 第二节 经济损失允许水平和经济与阈值
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第一节 作物受害损失估计与预测
  • 在农田生态系统中,作物和害虫属于两个不同的营养水平,它们之间存在取食与被食、为害与被为害的关系;它们之间的着中关系包含着许多生态学内容。
  • 害虫对作物造成的损失是害虫密度的函数,也是害虫种的特有取食或产卵等习性和作物生物学特性的函数;而且每个因素都不同程度地受到环境或其它生物因素的影响。
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作物经济损失=F(A)

A—害虫为害程度

A=f(a,b,c, ……n)

故 损失=F[f(a,b,c,……n)]

其中,a-害虫密度

b-作物生物学

c-害虫取食和产卵习性

n-各种环境因子

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一、害虫对作物的危害:
  • 二、作物的受害损失估计:
  • 三、作物受害预测:
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一、害虫对作物的危害:
  • 1、作物的产量—单位面积上所获得的有经济价值的生产品。要研究害虫时作物造成的为害损失,就必须了解作物的产量构成因素的形成及害虫为害对它的影响。

2、作物的为害—就害虫对作物的为害来说可分为直接、间接、当时、后继;就损失来说分为产量损失和质量损失。

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3、害虫为害程度与作物的损失关系

在一定范围内,害虫为害程度与作物的损失呈正相关。它们之间的关系可能出现三种情况:

  • A 直线关系:

(1)当害虫直接危害作物的收获部位时,植物的损失与害虫为害程度近似呈直线关系。

(2)一些与产量有密切关系的部位受害,也为直线关系。

B S型曲线关系:

不直接为害收获部位,往往会出现该情况。如收获的为果子或种子,受害部位为叶子,作物对低受害水平有补偿能力。但这种情况较为复杂,因为为害时间或为害部位不同。

C 超越补偿作用:

有些作物受害较轻时,不但不减产,反而起到间苗和控制徒长而使作物稍有增产作用,即超越补偿作用。如果树、马铃薯、甘薯等。

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影响害虫为害的因素
  • 害虫为害和作物受害损失之间的关系要比以上三种情况复杂很多。这与害虫为害特性与作物的生理状况以及环境条件有密切关系。如同一受害水平,在不同的品种、生育期,不同环境条件等,产量损失均不相同。
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二、作物的受害损失估计:
  • 一般来说,作物受害造成的损失与害虫的密度有关。但是实际估计损失时,可对害虫造成的受害株率等指标来估计作物的受害损失,即以受害程度估计损失。
  • 作物受害“损失”:--产品在数量上的减少或质量上的降低。
  • 产量损失=Yh-Yd Yh-健康作物产量;

Yd –受害作物产量

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1、常用的产量损失测定法:根据以下步骤进行:1、常用的产量损失测定法:根据以下步骤进行:
  • (1)对健株和受害株测产,分析求出单株平均产量,然后求出损失系数(Q):

a—健株单株平均产量

e — 被害株单株平均产量

(2) 求被害株率 (P):

n- 调查总数

m- 被害株数

(3)求出产量损失百分率(C)或单位面积实际损失(L)

M—单位面积总株数

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2、植株受害等级
  • 1级:受害轻、不明显。
  • 2级:受害中等,害虫数量多,为害明显。
  • 3级:受害严重。
  • 4级:植株全部死亡。

式中Q1-Q4为各级的损失系数,P1-P4为各级的受害百分率,C 为产量损失百分率。

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3、为害损失的测定
  • (1)钻蛀性害虫为害损失测定:可根据虫伤株、虫害株等指标与产量的关系进行测定,如水稻螟虫。
  • (2)食叶性害虫为害损失测定:

(3)刺吸式口器害虫:

可根据虫口密度或对其为害程度进行分级,并计算出为害指数。为害指数=(调查总叶片受害级数/总级数*总叶片数)×100。

然后根据为害指数或为害程度测定与产量损失的关系。

(4) 地下害虫的为害程度直接用死苗百分率表示。

(5)传毒害虫:测定发生率与虫口密度的关系,再测定损失,将虫口与损失联系起来。

作物损失叶片受害部位

叶片受害发育期

叶片受害程度

先测定害虫的食叶量和作物的不同受害级别(受害程度、叶位、生育期等)与产量的关系;然后根据单位面积上的虫口密度求出为害损失。

作物损失

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4、田间试验调查估计法
  • (1)田间调查估计法:

在比较田间未受害和待测区(含未受害株和受害株)平均产量的基础上,用阿.彼.米勒的公式求损失率。 P=100(A-a)/A

P-损失率;A-未受害作物的平均产量;

a-待测区(受害+未受害)作物产量。

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估计产量损失的关键在于如何选择未受害作物植株。根据田间选择健株的方法,可分为四类型:估计产量损失的关键在于如何选择未受害作物植株。根据田间选择健株的方法,可分为四类型:

第一类: 害虫直接为害作物收获部位,但不引起植株死亡,为害状可保留到收获期。

该类型可在收获前或收获时统计未受害植株和一般植株(即待测株:包含未受害和受害株)的平均产量,然后直接应用米勒公式计算产量损失率(P53)。

第二类:害虫不直接为害作物收获部位,也不引起植株死亡,为害状不能保留到收获期。

该类型应在害虫严重为害时,预先在田间标记100个健株,至作物收获前,统计健株样本平均产量和测株的平均产量(P53) 。

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第三类:害虫不直接为害作物收获部位,不引起植株死亡,但容易把隐害株误认为健株。第三类:害虫不直接为害作物收获部位,不引起植株死亡,但容易把隐害株误认为健株。

公式为: P=100[(B+β )-(B+C)]/(B+β )

B:未受害株平均产量(包含隐害株);β:补充选配的具有独立性状的植株平均产量。 C:受害株平均产量。

第四类:害虫可引起植株死亡,使作物缺苗断垄或植株部分死亡。

这种类型的估计,关键是在害虫大量发生危害时,确定缺苗的百分数。

如果害虫在活株上为害特征不能保留到收获时,则要预先标记健株。在计算待测地产量的平均数时,其株数要包括缺苗地段的死亡百分率(P54)。

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5、模拟害虫为害试验
  • 目的:模拟害虫为害,间接推算作物受害损失。模拟技术随作物和害虫种类而异。
  • 条件:可用于室内,也可用于田间,但最好是在田间网罩下进行;栽培条件尽量与大田一致。
  • 优点:条件较易控制,较能反映客观现状。特别是对食叶类害虫的为害损失研究,是一种有效的辅助手段。
  • 局限:有时模拟人工害虫为害对产量和品质的影响,在时间上与空间上与实际差异很大;
  • 注意;(1)应在人工模拟时尽量做到如实和同步。(2)必须注意方法的有效性:即可用人工模拟和害虫实际为害的结果进行比较,评价其有效性。
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全班讨论:

影响损失估计准确性的因素有哪些?

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6、影响损失估计准确性的因素:
  • 一种害虫或害虫复合体具有不同类型的为害。
  • 影响补偿作用的原因很复杂,有个体补偿作用和群体补偿作用,而且被害株本身的补偿作用受作物所处生育期的影响也很大。
  • 影响作物产量的因素很复杂。
  • 使用杀虫剂调节或建立不同的害虫密度水平时,农药除影响害虫外,还可能影响作物产量。
  • 通常损失估计建立在产量减少的基础上,而害虫影响还可能造成作物品质下降,引起市场价格降低,而各地市场标准不同,有可能影响质量评价的一致性。
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三、作物受害预测:

应用统计分析的方法建立数学模型是作物损失预测的一种常用方法。一般是根据作物损失测定所获得的大量数据,按照一定的数学方法组建各种各样的预测模型。主要有经验模型(或整体模型)、回归模型和系统模型。

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(一)、经验模型

是把作物受害损失的一系列复杂的生态、生理生化等全部过程作为“黑箱”,只根据输入(如害虫密度、受害程度等)和输出项(产量损失)导出模型。

  • (二)、回归模型

以害虫密度(或作物的受害程度)为自变量,以产量损失为因变量。根据自变量的多少,回归模型可分为

单因子模型

多因子模型

非线性综合模型

关键期受害模型

多期受害模型

害虫消长曲线下面积模型

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(1)、单因子模型
  • 仅根据某一特定时期的害虫密度(或作物受害程度)来预测产量损失。其形式有:

Y=a+bx………直线

Y=f(x) ………曲线

Y—产量损失;x—作物关键期的虫口密度或受害程度。

优点:一般适用于为害期短的虫害,或者这些虫害只影响作物的一二个产量因素,并假定害虫的发展有一个稳定的速率。

局限:整个作物生育期内存在多个主要的为害期,或害虫对作物的为害减产机制有多种形式,其应用就受到局限。

A 关键期模型(CP模型):

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B 多期受害预测模型(MP 模型)
  • 它是用作物的两个或两个以上生育期的受害程度(或虫口密度)来预测产量的损失,其形式为:

Y=a0+a1x1+a2x2+a3x3+……+anxn

Y --产量损失; x1,x2,x3,…,xn为各期受害程度(或虫口密度),a0,a1,a2,…an为参数。

优点:能弥补关键期受害预测模型的不足。

c audpc auc
C 害虫消长曲线下面积模型(AUDPC或AUC模型)
  • 可认为是多期受害的预测模型的进一步扩展,其形式为:

Y=a0+a1x1+a2x2+a3x3+……+anxn

Y --产量损失; x1,x2,x3,…,xn为害虫种群消长曲线下面积,a0,a1,a2,…an为参数。

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2、多因子模型:
  • 多因子模型的自变量可包括多种害虫密度或为害程度,还可包括其它因素,其形式与多期受害预测模型一样,即:

Y=a0+a1x1+a2x2+a3x3+……+anxn

其中,x1, x2 ,x3, …,xn分别代表所考虑的诸因素。

若考虑各因子间的互作,则模型变为:

Y=a0+a1x1+a2x2+a3x3+……+anxn+ a1,2x1x2+a1,3x1x3+……+an-1,nxn-1xn

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3、非线性综合模型:
  • (1)1961年,Tammers把任何潜在的有害生物或非生物的环境因素称为逆境因素,并提出一个作物产量与逆境因素之间的理论关系。
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(2)非线性综合模型特征:
  • Tammes理论是非线性的,其特征包括:
  • ⑴逆境因素和产量呈负相关;
  • ⑵作物受害在某一阈值之下,由于作物的补偿作用,并不造成损失;
  • ⑶损失具有最高限,在这个水平上,害虫为害的增加,并不导致损失的增加,曲线的中段表明损失与受害之间存在正相关关系;
  • ⑷受害阈值可以是0,而且在害虫为害达到最高水平之前,损失高限可能存在,也可能不存在。
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(三)系统模型:
  • 作物的生长模型中加入病虫害模型,并确定它们与其它成分之间的相互关系。这种模型尽管建立时需要大量调查研究资料,对产量预测过于繁琐,但的确是一种非常有用的方法。利用系统模拟模型,既能预测出某种病虫害未来发展,又能预测它将造成的产量损失,还能预测出某种防治措施或管理系统将能取得多大的效益,为病虫害优化决策服务。
eil et
第二节 经济损失允许水平(EIL)和经济阈值(ET)
  • 1959年Stern等人提出经济损失允许水平(economic injury level, EIL)和经济阈值(economic threshold, ET)。EIL和ET它们是IPM决策系统的重要组成部分,所以它们在害虫综合治理中占有重要地位,而且越来越受到人们的重视,并被广泛用于病虫草害治理的研究和实践,特别是用它来指导化学防治。
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一、经济损失允许水平(EIL)的概念
  • 二、经济阈值(economic threshold, ET)
  • 三、EIL和ET的表示方法及特点
  • 四、EIL和ET的类型
  • 五、经济损失允许水平和经济阈值的制定
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一、经济损失允许水平(EIL)的概念
  • 1、1959有人提出EIL是指:引起经济损失的害虫最低密度。所谓经济损失是指防治费用与用于防治挽回损失金额的差值。
  • 2、EIL另一种定义:由防治措施增加的产值与防治费用相等时的害虫密度。该密度造成的损失称为经济允许损失(L)。
  • 3、EIL指防治收益(B)正好与所需的防治费用(C),即B=C时的害虫密度。
4 headley 1972 eil
4、Headley(1972年)EIL定义:
  • EIL:边界防治成本函数等于边界产值函数时的害虫种群密度,即防治措施引起的产品价值增量与防治费用增量相等时,与之对应的害虫密度M即为EIL,可获得最大净收益。
5 eil
5、其它有关EIL的概念
  • 深谷昌次等(1973)认为,EIL包含有“受害”与“害虫密度”两个概念,为避免混乱,提出“受害允许界限(水平)”(tolerable injury level)和“受害允许密度”(tolerable pest density)两个术语,并给出定义:
  • 受害允许界限(水平):表示某种特定的生物学受害(减产,品质降低等)水平,考虑对象作物的一般经济值后加以决定。
  • 受害允许密度:表示与受害允许水平相对应的害虫密度,超过则需防治。
5 eil1
5、其它有关EIL的概念

陈杰林(1988)认为,由于作物存在耐害性和补偿能力,因而存在受害允许密度,它可视为作物本身的一种自然适应的生物学特性,与经济因素无关。

故他提出经济受害允许密度:指作物所能忍受的害虫密度,在此密度下,并不引起产量损失或品质下降。它的大小是由作物的耐害性及补偿所决定。

如害虫直接为害收获部分,只要有一个虫,就会引起产品或品质下降,该作物的受害允许密度为0。如为害非收获部分,则作物的受害允许密度不同。

slide34
6、经济损害允许水平

经济受害允许密度

  • 经济受害允许密度:产量增长与防治费用相等时与之相应的害虫密度。
  • 损害的允许损失:指经济受害允许密度下的作物受害水平。

损害的允许损失

7 flint 1981
7、Flint等(1981)采用的“代价-收益”分析法7、Flint等(1981)采用的“代价-收益”分析法
  • 图a中B-C为净收益;最优害虫控制对策应在B-C达到最大值时进行防治,即M点;而根据Stern的定义,则不应是M点,而应是N点,因为这点的害虫密度最低。从图可见,图a 的最优害虫控制对策(即B-C的最大值)在M点;图b的最优害虫控制对策在代价为0时,B-C出现最大值;图c的害虫种群低于经济损失允许水平,控制代价总是超过收益(即害虫控制措施不可能合理)。
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8、防治费用-防治效益-害虫密度三者关系:8、防治费用-防治效益-害虫密度三者关系:

害虫密度从0到N1,防治没有增加效益,即B=0,防治的开支全是损失;如果防治费用固定,从N1到N2,防治效益逐渐增加,但B<C,即无纯效益,防治费用开支仍是损失;在N2时B-C=0;大于N2时,B>C,防治获得效益。说明:害虫密度越大,用同样的防治费用所获得的效益在一定范围内越大。在害虫密度低于N2时,或者是由于B>0,但是B<C,都会导致经济损失(B-C<0)。而害虫密度高于N2时,防治都会获得正效益(B-C>0)。在N2时,B=C,故N2则是Stern定义的EIL。

economic threshold et
二、经济阈值(economic threshold, ET)
  • Stern等(1959年)定义:ET指害虫的某一密度,在此密度下应采取控制措施,以防止害虫密度达到经济损害允许水平。
  • 也就是说,这是一个报警水平,达到这一水平就必须防治,否则就会造成损失,即害虫密度超过ET。所以,ET是开始控制时的种群密度,即防治行动的指标。
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分组讨论:

大家想一想,EIL和ET的关系如何?

eil et1
EIL和ET的关系:
  • (1)如果防治措施效果较慢(包括一些药效迟缓的杀虫剂),即马上杀死害虫,必须在EIL之前确定一个阈值(ET),以防止在防治措施起作用时,害虫种群密度超过EIL;如果达到EIL后才能防治,则在防治措施起作用时,害虫密度必然超过EIL,即ET<EIL。
  • (2)如果应用的是高效触杀剂防治害虫,可收到立竿见影的效果,即马上时害虫数量停止增长,则可使ET=EIL.
  • (3)如果考虑到天敌、益菌和不利的天气条件对害虫的抑制作用,则可使ET>EIL。
eil et2
三、EIL和ET的表示方法及特点:
  • 1、EIL和ET表示方法

EIL和ET使表示虫害(虫量)-作物受害-经济损失挽回之间的关系。因此EIL和ET既可用虫口密度表示。在实际工作中也可找到与虫口密度和受害程度有关的其它指标。

2 eil et
2、EIL和ET的特点:
  • (1)EIL和ET的多维性

由于害虫为害、作物受害和防治技术三者关系复杂,EIL和ET不仅与害虫的种群密度、生物学特性、防治技术、防治费用有关,还受其它许多变量的影响,所以EIL和ET具有多维性。

  • (2)EIL和ET的动态性

Ⅰ、由于许多影响EIL和ET的变量均是随时间而变,因而ET和EIL是动态的。

Ⅱ、产品的市场价值和防治费用随时间不同而不同,这也影响到EIL和ET,即受到市场经济的影响。

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EIL和ET的特点:

  • (3)EIL和ET的社会性

EIL和ET除受到市场经济的影响外,还受到某一地区政策、政治需要等因素的影响,表现出社会性。

eil et3
四、EIL和ET的类型:
  • 经验阈值

根据植保工作者长期工作经验总结得到的ET称为经验阈值。目前生产中推行的ET大多都属这类。

  • 优点:较固定,便于推广。
  • 缺点:较粗放,不太精确。
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初级阈值

在对害虫为害与作物之间的关系进行比较粗放的定量测定后得到的ET称为初级阈值。

  • 优点:与经验阈值相比,较精确,也能较好的反应实际情况。
  • 缺点:它仍是静止的,不能反应更多的相关因素。目前,科研和教学单位进行研究的ET多属这类。
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综合阈值

在制定ET时,必须精确的反映许多复杂的相互联系的变量,即必须同时考虑ET和EIL的多维性和动态性。这样所获得的ET,称为综合阈值,它是理想的ET。

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五、经济损失允许水平和经济阈值该如何制定呢?五、经济损失允许水平和经济阈值该如何制定呢?
  • 在制定阈值时主要考虑:

害虫种群动态与环境的关系

害虫密度或为害程度与作物损失的关系

产量

产品的价值

品质

市场价格

用药动力

防治费用

用药费用

机械损耗

防治效果

eil et4
(一)固定或静态的EIL和(或)ET
  • 1、直接用模型推算EIL:

根据公式:

D·P=各个害虫造成的损失量(价值)

C:防治费用;P:作物产品价值;D:每个害虫所造成的减产量;E:防治效果

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2、根据经济损害允许量(L)推算EIL:

相当于防治费用的损失称为经济损害允许损失,引起经济允许损失的害虫密度称为EIL。

Y:作物产量水平(如亩产量);C:防治费用;P:作物产品价值;E:防治效果

3 eil
3、校正后推算EIL
  • 考虑到经济效益对生态的影响,所以应加以校正,设定校正系数为F。若以造成损失大于防治费用50%为原则,则F=1.5。
  • 即根据产量损失,允许损失(率)为L,在此损失量(率)时,只能有多少害虫数,该害虫密度就是EIL或ET。
4 eil
4、EIL的直线回归式模型
  • L=a+bx 则
  • 造成损失的虫口密度就是EIL。目前在我国测定EIL多用该方法,在不考虑存活率Sc时,就将EIL作为防治指标对待或在此基础上作一定幅度的变动(这是不严格的)。
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5、用模型推算ET:

Chiang(1979年)总结了前人的研究成果提出:

其中,ET为经济阈值(害虫种群密度),CC为防治费用;Ec为防治效果;Y为未受害时单位面积产量;P为作物价格;Y(R)为平均每头害虫危害作物造成的减产率;Sc为害虫存活率;CF为社会-经济因子(产量或环境质量)

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6、根据得利阈计算EIL,然后推算出ET

Stone和Pedigo(1972)采用得利阈来解释EIL。认为得利阈是指防治费用除以收获价格换算成产品量。并将引起相当于得利阈损失的害虫密度解释为EIL。

  • 7、利用经验的经济为害水平计算经济阈值

它是根据当地害虫防治经济和农业生产水平的多年经验预先提出一个概略的经济损失允许水平,然后再由EIL和ET的关系确定经济阈值。

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8、多阶段经济阈值的确定
  • 对于一些要求分阶段进行多次防治的作物害虫,则应在测定各阶段害虫数量与作物减产率之间的关系基础上,采用上述方法计算各阶段的EIL和ET。具体方法如下:
  • (1)求各阶段的防治费用Ck;
  • (2)求各阶段的防治收益Bk;

Bk=Y·P·Dk·e

e为防治效果;Dk为在k阶段时作物被害的减产率。

  • (3)令各阶段的防治收益等于防治费用;
  • (4)根据各阶段的虫量、被害量与减产率之间的关系计算对应虫量。
eil et5
(二)动态的EIL和ET的推算
  • 由于害虫与作物同处在一个复杂多变的生态系统中,因此影响EIL和ET的因素很多,如作物产量水平、害虫种群数量、产品单价、防治费用、防治效果、害虫数量与损失的关系等都随时间和不同地点而变化。所以动态的EIL或ET的推算要借助系统模拟模型在计算机上完成,实际上时利用模拟模型进行最优防治决策。
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预测子模型
  • 种群动态模型
  • 产量预测模型
  • 防治效果模型
  • 防治费用模型
  • 产品产质模型

还需建立一个以总效益(或净收益)最大目标的最优化程序。

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(三)害虫混合种群的经济阈值
  • 在某一特定的农田生态系统中,某种作物不会仅受一种害虫的为害,如果某一种害虫达到防治指标,显然要采取控制措施;如果没有一种害虫单独达到ET,那么多种害虫的共同为害是否造成经济损害允许损失呢?下面将采用三种方法判断多种害虫混合种群是否达到ET。
  • 1、根据标准害虫经济阈值进行确定;
  • 2、根据混合为害损失模型进行确定
  • 3、根据经验的经济损害允许水平(EIL)计算公式进行确定。
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(四)ET防治指标的制定原则
  • 1、尽可能考虑适应推行各种防治措施,而不要单纯从药剂防治去考虑。
  • 2、防治指标虽然针对主要害虫,同时也要注意到次要害虫的发生为害情况,所以尽可能地考虑混合种群的ET。
  • 3、虽然防治适期和主害期的防治指标(ET)在IPM的实践中具有重要意义,但还必须注意防治指标的阶段性,即作物不同的阶段应有不同的指标。
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(四)ET防治指标的制定原则
  • 4、防治指标的制定要考虑其社会性。

(1)制定的防治指标应考虑随市场价格的变化而作调整。

(2)原则上来说,防治挽回的经济损失应大于防治费用,但在一些情况下例外:检疫对象在劳动力过剩的情况下,不考虑劳动力费用;考虑到解决吃饭的粮食问题,宁愿增加防治费用,也要保证粮食增产(增产不增收,农民增收,但国家遭受损失)。其结果是ET1(社会性)<ET2(客观性),即防治更严格(允许残存的害虫密度小)。

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(四)ET防治指标的制定原则
  • 5、确定防治指标必须有为害损失与害虫为害关系的基础数据。
  • 6、防治措施要简单明了,便于群众掌握使用。