基于小波神经网络的麦蚜发生程度预测模型

【目的】建立基于小波神经网络病虫害预测预报模型,对提前采取防病防虫措施、减少农作物病虫害损失、提高农作物产量与质量具有重要意义。【方法】本研究以山西省运城市芮城县1980-2014年麦蚜发生程度和气象因子数据为基础,采用主成分分析法从40个基础气象因子中整合形成9个新的自变量输入模型,采用试凑法筛选隐含层节点数,用1980-2009年的数据进行网络训练,对2010-2014年麦蚜发生程度进行回测,建立了以Morlet小波函数为传递函数的小波神经网络模型,并与以Sigmoid函数为传递函数的BP神经网络模型进行了比较。【结果】小波和BP神经网络两种模型对训练样本的平均拟合精度均有10年以上超过80%,两者MAPE 值分别为 89.83% 和83.07%,MSE 值分别为0.0578和0.6192。【结论】两个模型都能较好地描述麦蚜发生程度;从预测精度和模型的稳定性来看,小波神经网络好于BP神经网络。     

二十一世纪以来棉花害虫治理成就与展望

本文对21世纪以来的20年间我国棉花害虫治理研究进展进行了回顾,从Bt棉花害虫种群地位演替、靶标害虫对Bt棉花抗性演化、棉花-害虫-天敌化学通讯三个方面总结了棉花害虫生物学与生态学研究进展,从预测预报、棉花抗虫性利用、生态调控、理化诱控、生物防治、化学防治等方面梳理棉花害虫防控关键技术研发概况,以棉铃虫、盲蝽两大主要害虫为例介绍了棉花害虫绿色防控技术体系创新应用。最后,从我国棉花产业发展现状出发,对今后一段时间我国棉花害虫防控研究与实践进行了展望。     

二、三代棉铃虫发生量预测方法研究初报

<正> 棉铃虫Heliothis armigera(Hubner)是我县棉花上的主要害虫之一。由于本地作物布局和耕作制度的原因,第一代棉铃虫主要集中在苕子留种田内产卵为害;二代主要在春玉米上;三、四代集中在棉花上为害。并以三代为害损失最大。一般年份产量损失一成左右,大发生年产量损失高达三、四成,对棉花高产稳产影响很大。目前,棉铃虫发生期预测方法较多,预测效果也较好,但发生量预测尚在摸索之中。因为棉铃虫的发生量受多种因素影响,因此发生量预报的准确性,主要依赖于选择预报因子是否确当。我站通过8—9年的调查材料研究分析,选择前代发生基数、天敌寄生和气候状况为预报因子,利用生物统计的方法,探求棉铃虫二、三代的发生量预测公式,现将这方面情况整理报告如下。     

频振式杀虫灯在茶树害虫测报、防治中的应用

应用佳多频振式杀虫灯进行了茶树害虫的预测预报和防治试验。结果表明,该灯对茶园中的茶细蛾Caloptiliatheivora(walsingham)、茶毛虫EuproctispseudoconspersaStrand、斜纹夜蛾Prodenialitura(Fabricius)等茶树主要害虫有明显的诱集作用;同时,根据害虫成虫诱集时间、数量与面上生育期观察,其动态变化基本一致,可以用于幼虫的发生期、发生量预报,在面上应用频振式杀虫灯对3种的防治试验中取得明显的效果。认为该灯是一种安全、经济、有效、无污染的茶树害虫预测预报和防治工具。     

新疆北部棉区作物景观多样性对棉铃虫种群的影响

如何从景观尺度上实现对害虫的科学管理已经成为昆虫生态学的研究热点.利用频振式杀虫灯诱集技术,从2007-2009年在新疆北部棉区16-17个农场近240km2作物范围内,监测和评估棉田周边作物景观对棉铃虫种群的影响.结果表明:农业景观多样化显著地影响棉铃虫种群数量,复杂作物系统中(棉花比例＜50％作物面积)棉铃虫成虫数量明显大于简单作物系统(棉花比例≥50％作物面积;棉铃虫种群数量与景观多样性指数(Simpson's Reciprocal Index)呈正相关;同时棉铃虫成虫与加工番茄、玉米和小麦的比例成正相关,但与棉花比例呈负相关.研究结果为转基因棉花抗性管理提供科学依据,同时农田景观多样性指标可作为修正棉区棉铃虫预测模型的重要指标.     

农业害虫发生动态的Fuzzy优选识别模式及其应用

本文对山东省曲阜市１９８２－１９９４年二代棉铃虫发生动态的虫情与相应年份的气象资料进行了数量分析,应用Ｆｕｚｚｙ优选识别原理,建立了二代棉铃虫发生动态的Ｆｕｚｚｙ优选识别模式·对历史资料进行回代验证,其历史拟合率为 １００％．书 １９９５,１９９６ 两年的观测数据资料作为独立样本进行试报,预测结果与实际一致．本研究为农业害虫发生动态的预测预报提供了一种新的研究方法．     

支持向量机与神经网络的关系研究

支持向量机是一种基于统计学习理论的新颖的机器学习方法,由于其出色的学习性能,该技术已成为当前国际机器学习界的研究热点,该方法已经广泛用于解决分类和回归问题．本文将结构风险函数应用于径向基函数网络学习中,同时讨论了支持向量回归模型和径向基函数网络之间的关系．仿真实例表明所给算法提高了径向基函数网络的泛化性能．     

基于计算机视觉的棉铃虫成虫雌雄自动判别研究

棉铃虫Helicoverpa armigera(Hübner)是棉花作物的主要寄主害虫,其性别的自动准确判别对区域性比、种群数量等方面的预测预报具有重要意义。本文通过CCD设备获取雌雄成虫的原始彩色图像,运用数学形态学和自适应图像增强法进行滤波分析,提高害虫RGB彩色图像及分通道图像的质量。针对RGB彩色图像提取害虫的颜色矩特征,针对B通道灰度图像提取基于灰度共生和差分统计矩阵的纹理、形态不变矩等特征,对提取的36个特征数据进行归一化处理。将惩罚因子和RBF核函数参数作为SVM分类器识别率的重要判断标准,利用K折交叉验证选取最优参数组合并建立模型,当C=4,g=0.0825,识别率达到最佳98.33%。证实了将计算机视觉应用于昆虫性别自动判别的可行性。     

四代棉铃虫发生量的模糊模式识别

在南通棉区,棉铃虫从价oveFpaampra（ffebner）属间隙暴发性害虫,以四代为主害代。对年代至今,棉铃虫已数度暴发,特别是进入如年代以来,爆发频率明显增加,为害更加严重。因此,做好四代棉铃虫发生趋势预报,及早掌握防治主动权,是取得防治成效减少棉花损失的重要保证。本站多年生命表研究结果和历年发生实况资料表明,本地夏季高温干旱与棉铃虫的暴发关系密切。为此,作者根据1972～1992年的对年中各年有关时段的气象资料及三代发生量,运用模糊模式识别的方法,组建了四代棉铃虫的预测模式［’－’］,取得了良好的预测效果。回建…     

棉铃虫卵巢形态与卵子发生过程观察

害虫发生高峰期、 发生量的准确预测和田间防治适期的确定与种群雌虫卵巢结构及卵子发生过程密切相关。为了明确棉铃虫Helicoverpa armigera卵巢结构及卵子发生过程, 本研究利用光学体视显微镜和透射电子显微镜, 对棉铃虫成虫卵巢管和卵子的超微结构进行了研究, 并确定了发育级别划分标准。结果表明: 根据卵巢的形状、 卵的产生过程、 卵黄沉积情况等将棉铃虫卵巢发育程度分为6个级别, 即发育初期(0级)、 卵黄沉积前期(Ⅰ级)、 卵黄沉积期(Ⅱ级)、 成熟待产期(Ⅲ级)、 产卵盛期(Ⅳ级)和产卵末期(Ⅴ级)。根据卵子发生过程中滋养细胞、 卵母细胞的变化, 将卵子发生期分为3个阶段： 卵黄发生前期、 卵黄发生期和卵黄成熟期。本研究首次对棉铃虫的卵子发生进行电子显微观察, 并完善了棉铃虫卵巢发育的分级标准, 为进一步研究棉铃虫的生殖发育机理提供了理论参考, 对田间棉铃虫种群发生期和发生量的预测预报也有重要的实践参考价值。     

我国甜菜夜蛾大尺度暴发频度与广域温度和广域降雨量关系的预测模型

甜菜夜蛾Spodoptera exigua (Hübner)是我国多种农作物上的重要害虫, 在我国许多地区频繁暴发成灾。为探索甜菜夜蛾种群动态规律并建立种群数量发生趋势预测模型, 作者应用时间序列分析和逐步回归分析方法研究了我国广域（较大范围）温度和广域降雨量变化趋势对我国广域甜菜夜蛾年暴发频度的影响规律。结果表明: 甜菜夜蛾发生的长期趋势和年间波动状况均与广域温度和广域降雨量具有复杂的影响关系。在1979-2008年间, 我国甜菜夜蛾暴发频度呈现出波浪式上升趋势, 其暴发指数平均年递增率为0.076, 而我国广域温度（以27个省市级气象台数据统计为例）在1990-2008年间的平均年递升率为0.039℃, 即我国甜菜夜蛾暴发频度上升趋势与我国广域温度升高趋势同向而行。作者从52个因素（当年和上年1-12月各月及全年日均温和月均降雨量）中筛选出了具有显著回归影响（P<0.05或0.01）的10个因素进入回归模型, 初步找出了能够预测广域甜菜夜蛾暴发趋势指数的温度与降雨量或其组合因素, 并使其模型达到99%以上的历史符合率和预测准确度。作者认为, 广域温、 雨因素与广域甜菜夜蛾暴发趋势指数的这种密切相关性, 不是偶然的巧合, 而是必然的环境（温度和降雨量）作用于生物（甜菜夜蛾）的因果关系。     

灰飞虱体内WO噬菌体和Wolbachia的侵染关系

WO噬菌体是侵染节肢动物体内感染的Wolbachia的细菌病毒, 人们推测WO噬菌体可能参与了寄主遗传变异的过程。我们对采自中国境内4个地理种群（上海闵行、 云南普洱、 山东济宁和宁夏青铜峡）的灰飞虱Laodelphax striatellus 1~2龄若虫用抗生素HCl-tetracycline处理过的水稻饲养, 每隔20 d取样测定并比较其体内Wolbachia和WO噬菌体的感染率, 以此来初步研究灰飞虱体内WO噬菌体与Wolbachia的侵染关系, 结果表明: WO噬菌体感染率的变化趋势与其宿主Wolbachia的基本一致, 都随着时间推移逐步下降。我们进一步对未经HCl-tetracycline处理的灰飞虱, 用实时定量PCR的方法对WO噬菌体和Wolbachia在不同日龄灰飞虱雌虫体内的菌量进行测定, 结果显示, 二者菌量都随着日龄的增长有所变化, 在第8天达到最大, 二者的变化趋势基本一致。由此我们推断WO噬菌体是侵染胞内共生菌Wolbachia的专性病毒, 并且感染Wolbachia的WO噬菌体很可能是溶原性的噬菌体。     

基于ITS-1基因的菜粉蝶地理种群遗传分化研究

为了探讨我国不同地区菜粉蝶种群之间的遗传分化情况, 本研究运用克隆测序法, 对我国16个地区79只菜粉蝶Pieris rapae rDNA的ITS-1基因序列进行测定并分析; 同时, 以东方菜粉蝶Pieris canidia为外群, 重建了它们的系统发生树, 初步探讨了它们的生物地理学分化格局。序列分析结果显示: 所测菜粉蝶的ITS-1序列长度介于337~458 bp之间。经序列比对后, 在347个位点中共有281个保守位点, 63个变异位点, 16个简约信息位点和47个单突变位点; AMOVA软件分析其核苷酸多态性指数(nucleotide diversity) Pi为0.014, 每位点Theta (per site) Eta为0.041, 遗传分化指数(F_ST)为0.351 (P<0.05); DnaSP软件共检测出48个单倍型(haplotype)序列, 单倍型多样性(haplotype diversity)的频率为0.989。系统发生分析结果表明: 现存的菜粉蝶各地理种群与其地理分布没有直接的对应关系根据系统发生树结果推测, 该蝶种在我国的最早建群可能发生于辽宁、内蒙古及北京一带, 其后, 通过幼虫寄主植物的水陆运输以及成虫的迁飞向我国的不同地区扩散。     

RNAi介导的棉铃虫氨肽酶N基因Haapn1和钙粘蛋白基因Ha_BtR沉默对Cry1Ac毒力的影响

氨肽酶N（aminopeptidase N, APN）和钙粘蛋白（cadherin）是存在于鳞翅目昆虫中肠刷状缘膜囊（brush border membrane vesicles, BBMV）上Bt毒素Cry1A的受体。本实验将棉铃虫Helicoverpa armigera氨肽酶N1基因Haapn1和钙粘蛋白基因Ha_BtR双链RNA（dsRNA）注入棉铃虫4龄幼虫体内, 以研究这两种受体基因沉默后对Cry1Ac毒力的影响。结果表明: 注射dsRNA（1 μg/头）进行基因沉默后, Haapn1 mRNA表达量比注射缓冲液（elution solution, ES）的对照下降了30%~49%, Ha_BtR mRNA表达量下降了30%~37%。注射Haapn1 dsRNA的幼虫在40和70 μg/cm² Cry1Ac活化毒素下的死亡率显著低于注射ES的幼虫, 而在 100 和 170 μg/cm² Cry1Ac原毒素处理下两者死亡率无显著差异; Cry1Ac活化毒素以及原毒素对注射Ha_BtR dsRNA幼虫与注射ES幼虫的毒力均无显著差异。当同时注射Haapn1及Ha_BtR dsRNA后, 干扰后的幼虫对Cry1Ac活化毒素和原毒素的敏感性均显著下降。本研究进一步证明了棉铃虫Haapn1和Ha_BtR均是Bt毒素Cry1Ac的功能受体, 这两种受体蛋白共同参与Cry1Ac的毒杀作用过程。该结果也提示, Haapn1或Ha_BtR基因产生突变都可能导致棉铃虫对Cry1Ac产生抗性。     

大分舌蜂营巢生物学

于2009和2010年对广东河源大分舌蜂Colletes gigas的巢穴结构及生物学习性进行了初步研究。对分布在同一区域大分舌蜂的巢穴进行了挖掘, 详细记录了两个巢穴的结构; 挖出的卵、 幼虫及蛹的形态进行了解剖镜和电镜观察, 并做了简要描述。另外, 还通过分子及形态学方法对与大分舌蜂共用筑巢场所的另一种分舌蜂进行了鉴定。研究发现大分舌蜂喜欢在沙土中筑巢, 并且有集中筑巢的习性。大分舌蜂的巢穴由一条主道和几条虫室道组成, 虫室建在主道及各个虫室道的末端。大分舌蜂往年的巢穴可以被翌年羽化的大分舌蜂再次利用, 沿主道重新建造自己的虫室道或扩展原有的虫室道。大分舌蜂在中国南方专性取食山茶科植物尤其是油茶的花粉及花蜜, 蜂粮由于花蜜含量较多而呈液体状。通过进一步比较COI与28S D2区数据, 甄别出同一巢区中还存在另一种分舌蜂属物种, 表明大分舌蜂可以与另一种分舌蜂Colletes sp.共用筑巢场所。     

基于SAFLP的我国常见索线虫科昆虫病原线虫亲缘关系分析

本研究建立并优化了索线虫科(Mermithidae)SAFLP体系,构建了我国常见索线虫科昆虫病原线虫6属11种/亚种的指纹图谱。采用EcoRⅠ和MseⅠ两种限制性内切酶单酶切,结果显示EcoRⅠ酶更适合作为索线虫科线虫SAFLP的内切酶。3个带有3个选择性碱基的EcoRⅠ引物进行扩增共得条带225个,片段大小为250～1 650 bp。通过NTsys-PC2.1软件计算了索线虫科6属11种/亚种的Nei-Li遗传距离(0.1980～034554)和相似系数,利用NTsys-PC2.1软件中的UPGMA方法构建其聚类图。索线虫科这6属11种/亚种从属级阶元可以分为两大类群：罗索属Romanomermis和八腱索属Octomyomermis聚为一支构成第一大类群;六索属Hexamermis与卵索属Ovomermis先聚在一起然后与多索属Agamermis聚在一起,再与两索属Amphimermis聚在一起构成第二大类群。在八腱索属和两索属中属内不同种/亚种间线虫采集地相距较近的其遗传距离较近。优化的索线虫科线虫SAFLP体系能够反映索线虫科线虫种属间的亲缘关系,并与形态学的研究结果基本相符,可以用于属种的分类和亲缘关系的研究。     

梨小食心虫化学通信中的信息物质

梨小食心虫Grapholitha molesta Busck是我国北方果区发生的重要害虫。当前对该虫的防治主要依赖化学农药, 但引起的害虫抗药性、 杀伤天敌和环境污染等问题非常严重。食心虫自身的信息素、 寄主/非寄主的他感化学物质对于调节其配偶选择和寄主定位起着至关重要的作用, 基于信息化学物质的害虫管理策略为果园食心虫的治理提供了新的途径。本文综述了国内外有关梨小食心虫化学信息物质研究进展, 包括雌蛾释放的性信息素组分及对雄、 雌两性的引诱, 雄蛾释放的信息素, 利用性信息素的迷向研究, 寄主植物挥发性引诱物质的鉴定和筛选, 以及梨小食心虫寄主转换机制等方面的研究现状和存在的问题。具体来说, 雌蛾的性信息素包括顺-8-十二碳烯醋酸酯、反-8-十二碳烯醋酸酯、顺-8-十二碳烯-1-醇和十二碳-1-醇, 各个组分的比例在地理种群间存在变异。在室内, 通过行为试验证实两种醋酸酯对雄蛾的引诱是必不可少的, 微量的顺-8-十二碳烯-1-醇对二元组分起到增效作用。在田间, 上述3种物质组成的诱芯具有较强的活性; 由此开发的性信息素迷向技术（人工迷向丝、 可喷施的微胶囊和蜡滴）被用于梨小食心虫交配干扰, 取得了很好的效果。梨小食心虫最主要的寄主植物桃梢挥发物包括22种化合物, 其中绿叶挥发物占到50%, 行为生测证实6~8个碳原子的物质是主要的活性化合物。顺-3-己烯丁酸酯、顺-3-己烯醇、反-2-己烯醛、苯甲醛和苯甲腈的五组分混合物, 其引诱力与天然桃梢挥发物相当。通过钙成像试验证实, 尽管苯甲腈在桃梢天然挥发物中仅占0.14%, 但雌蛾对含有该物质的混合物有显著趋性, 该物质对梨小食心虫成功识别寄主具有重要意义。最后对梨小食心虫信息化学物质下一步的研究和应用前景进行了探讨。     

谢氏宽漠王HSP70基因cDNA片段的克隆及热激条件下的表达

谢氏宽漠王Mantichorula semenowi Reitter是一种沙漠指示性甲虫。本研究由该种甲虫体内克隆到两种不同的HSP70基因片段,分别为MsHSP70和MsHSC70。同源性发现表明这两个基因片段与已报道的其他昆虫的热休克蛋白核苷酸序列高度同源。半定量RT-PCR分析显示：经42℃热激1 h 后立即诱导MsHSP70表达至最高峰;在恢复到室温的1～4 h 内MsHSP70表达量逐渐降低,但仍然高于未热激对照组。而MsHSC70在42℃热激1 h后表达受到抑制,但在恢复2 h和4 h时有少量的表达,分别仅为未热激对照组的0.25和0.28倍。结果提示MsHSP70和MsHSC70在保护细胞方面具有不同的作用。本实验结果为谢氏宽漠王在极端的沙漠环境胁迫下的抗逆适应性研究提供了理论基础。     

尼日利亚西南部奥孙河沿线黑蝇Simulium damnosum Theobald complex的形态分类研究(双翅目: 蚋科)（英文）

黑蝇Simulium damnosum sensu lato是由多个姊妹种组成的复合体,这些种在生态学和盘尾丝虫病的传播方面各不相同。本文对奥孙河沿线的尼日利亚西南部森林区域的黑蝇S. damnosum s.l.复合体的组成以及成虫的形态学特征进行了研究。本研究所用的黑蝇S. damnosum s.l.成虫标本来源于奥孙河沿线的3个区,分别是Osun Eleja, Osun Ogbere和Osun Budepo。标本采集通过人体诱捕的方式,采集时间从2008年2月至2009年6月上午7:00到下午6:00,每两周采集1次。通过观察成虫的翅毛簇（wing tufts）和其他形态特征,对其进行分类研究。结果表明：存在同域分布的森林种和稀树草原种。在奥孙河沿线3个区内,森林种为优势种,占总捕获量的99.18%,而稀树草原种仅占0.82%;森林种和稀树草原种在多度上存在显著差异(P<0.05)。所捕获的所有稀树草原种的翅毛簇均为灰白色,而捕获的森林种的翅毛簇颜色存在显著差异(P<0.05)。为了更清楚地揭示该地区黑蝇S. damnosum s.l.的物种组成,建议进行更深入的研究。     

榆木蠹蛾生殖行为及性信息素产生与释放节律

通过室内饲养与野外观察榆木蠹蛾Holcocerus vicarius (Walker)成虫的羽化、交尾、产卵行为,触角电位反应测定处女雌蛾性信息素产生与释放节律,旨在为榆木蠹蛾性信息素的鉴定和合成奠定基础。结果表明：榆木蠹蛾羽化行为全天可见,主要集中在15:00－19:00。成虫羽化当日即可交尾,21:30－0:30进行婚飞和交尾,交尾高峰出现在晚23:00左右,光期未见交尾。随着日龄的增加,召唤时间前移并且延长,2～3日龄处女雌蛾召唤时间早于1日龄雌蛾,交尾时间较短;雌蛾在羽化1 d后达到性成熟,2日龄雌蛾交尾百分率最高,达41.8%。雌蛾将产卵器伸出寻找缝隙处产卵,分多处产卵,雌虫最高产卵量达720粒,最低产卵量为105粒,卵期为12～22 d不等,孵化率为72%～88%。羽化当晚的雌蛾体内性信息素含量较低,第2天最高,以后逐日下降;2日龄榆木蠹蛾处女雌蛾性信息素的产生量从晚17:00起逐渐增加, 21:30－22:00时最高, 22:00后逐渐减小。雄蛾触角电位反应在22:30最强。21:30－23:00是雌蛾产生和释放性信息素的高峰期。榆木蠹蛾的羽化、交尾存在一定的时辰节律,通过处女雌蛾的野外诱集试验证实了性信息素释放与交配行为在时辰节律上的一致性。