6-系统工程.ppt

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1、中国林业科学研究院亚热带林业研究所中国林业科学研究院亚热带林业研究所RISF,CAF各位先生各位先生您们好您们好!中国林业科学研究院亚热带林业研究所中国林业科学研究院亚热带林业研究所RISF,CAF 森森 林林 有有 害害 生生 物物 综综 合合 管管 理理 系系 统统 工工 程程 徐 天 森中国林业科学研究院亚热带林业研究所中国林业科学研究院亚热带林业研究所RISF,CAF1、病虫害的防治历史可分、病虫害的防治历史可分4个阶段：个阶段：1、以生物学为理论基础的单一防治阶段。即以单一的方法对危害一种植物的一个害虫或一个病害进行防治。2、以生物学和生态学为理论基础的综合防治(IPC)阶段。以多种

2、方法对一种植物上的一个或多种害虫或病害进行防治。一、森林有害生物综合管理系统工程的产生一、森林有害生物综合管理系统工程的产生 3、以生物学、生态学和经济学为理论基础的有害生物的综合管理阶段(IPM)。即采取多种方法对生态系统中的多种病虫进行防治4、以生物学、生态学、经济学和社会学为理论基础的有害生物的植保或森保系统工程管理阶段。即采取多种方法对危害多种植物的多种有害生物进行更高阶段的综合治理。1、以生物学为理论基础的单一防治阶段。即以单一的方法对危害一种植物的一个害虫或一个病害进行防治。2、以生物学和生态学为理论基础的综合防治(IPC)阶段。以多种方法对一种植物上的一个或多种害虫或病害进行防治

3、。1、以生物学为理论基础的单一防治阶段。即以单一的方法对危害一种植物的一个害虫或一个病害进行防治。中国林业科学研究院亚热带林业研究所中国林业科学研究院亚热带林业研究所RISF,CAF 回顾病虫防治历史，人们在与有害生物防治实践中、回顾病虫防治历史，人们在与有害生物防治实践中、与有害生物长期斗争发展过程中，不断根据防治实践、与有害生物长期斗争发展过程中，不断根据防治实践、总结经验，逐步建立和发展总结经验，逐步建立和发展“综合综合”的概念和内容。的概念和内容。同时，我们不仅要在防治对象上综合的，而在防治同时，我们不仅要在防治对象上综合的，而在防治目的、防治目的、防治 方法上也是综合的。方法上也是综

4、合的。在基础理论上要求从原来的以一般生物学为基础在基础理论上要求从原来的以一般生物学为基础，提高到以生态学、经济学和社会学基础的多学科的水提高到以生态学、经济学和社会学基础的多学科的水平上。平上。中国林业科学研究院亚热带林业研究所中国林业科学研究院亚热带林业研究所RISF,CAF 常常会导致顾此失彼，得不到全面效应。如：常常会导致顾此失彼，得不到全面效应。如：栽培制度的改进、有时会引起新的病虫问题。栽培制度的改进、有时会引起新的病虫问题。抗主要病虫的品种的大面积推广抗主要病虫的品种的大面积推广,会使某些次要病虫上升。会使某些次要病虫上升。化学药剂的大量使用、造成环境污染、产品中残毒和有害生化学

5、药剂的大量使用、造成环境污染、产品中残毒和有害生物抗药性增加。物抗药性增加。大量误伤天敌；防治某种有害生物而促进其它有害生物的上大量误伤天敌；防治某种有害生物而促进其它有害生物的上升。升。2、系统工程优点：、系统工程优点：即：防治对象是综合的、防治目的和防治方法也是综合的。即：防治对象是综合的、防治目的和防治方法也是综合的。理论基础：从原来的以一般生物学提高到生物学、生态学、理论基础：从原来的以一般生物学提高到生物学、生态学、经济学和社会学为基础的多学科的水平。经济学和社会学为基础的多学科的水平。3 3、常规防治方法缺点：、常规防治方法缺点：中国林业科学研究院亚热带林业研究所中国林业科学研究院

6、亚热带林业研究所RISF,CAF4、常规防治方法忽视的问题：、常规防治方法忽视的问题：1、单纯考虑防治措施对有害生物的作用，忽视了有害生物的变异适应潜能 和反作用。2、热衷于预期的防治效果，而无视其它方面的不良效应。3、只偏重于当前的短期效应，而忽视了长期的累积效应。5、常规防治方法产生的结果：、常规防治方法产生的结果：常规防治方法是只见树木、不见森林；把防治有害生物归结于一因一果，是机械思维方法。它不仅违反生态系统的管理对策，也必然破坏系统、完整的优化结构，进一步影响到系统整体功能的改变，给生态环境与系统生产力带来不利的影响。中国林业科学研究院亚热带林业研究所中国林业科学研究院亚热带林业研究

7、所RISF,CAF 对一个生态系统内有害生物采取一种或多种防治措施，必然会对一个生态系统内有害生物采取一种或多种防治措施，必然会影响到整个生态系统组成结构的改变；生态系统结构的改变，影响到整个生态系统组成结构的改变；生态系统结构的改变，势必会引起生态系统功能的变化。势必会引起生态系统功能的变化。5、应该注意的一个问题：、应该注意的一个问题：所以，在具体制定综合防治方案时，必须确定这防治对策是所以，在具体制定综合防治方案时，必须确定这防治对策是否是最先进的方法，其中是否还有那些措施需要改进，怎么改否是最先进的方法，其中是否还有那些措施需要改进，怎么改进，可否用科学的定量方法将它表得出来。进，可否

8、用科学的定量方法将它表得出来。中国林业科学研究院亚热带林业研究所中国林业科学研究院亚热带林业研究所RISF,CAF6、有害生物系统工程的产生：、有害生物系统工程的产生：要求从生态系统的整体出发，全局考虑人为措施条件下整个要求从生态系统的整体出发，全局考虑人为措施条件下整个生态系统的改变和演化，在经济生态学和社会自然生态学原则生态系统的改变和演化，在经济生态学和社会自然生态学原则指导下，将生态系统内外一切可以利用的因素转化为可利用的指导下，将生态系统内外一切可以利用的因素转化为可利用的方面，为系统方面，为系统 的总功能服务。的总功能服务。如何根据生态系统的特点来研究适合于该系统的一系列完整如何根

9、据生态系统的特点来研究适合于该系统的一系列完整的有害生物的管理对策，就需要应用系统工程的原理和方法来的有害生物的管理对策，就需要应用系统工程的原理和方法来科学地管理有害生物科学地管理有害生物，从而就产生了有害生物系统工程。，从而就产生了有害生物系统工程。中国林业科学研究院亚热带林业研究所中国林业科学研究院亚热带林业研究所RISF,CAF二、森林有害生物综合管理系统工程的发展二、森林有害生物综合管理系统工程的发展 高校森保专业教育中，分别开设：植物学、动物学、普通昆虫学、森林昆虫学、昆虫生态学、微生物学、森林病理学、化学保护、土壤学、气象学等30多门课程，说明现代森林保护工作需要上述知识基础，需

10、要多样性、综合性各学科知识交叉。由于在教学内容上、缺乏学科间的横向联系，这些课程只能在一定程度上为学生提供各单个学科的理论基础。所培养的人材缺乏解决问题的综合能力。在解决和研究许多有害生物综合治理时，受到各单个学科思想的束缚和某些技术条件的限制，自觉不自觉地放弃了系统思想，不能从森林生态系统出发，形成了走孤立研究、防治工作的老路。以致不能适应现代森保科学发展的需要。1、森林有害生物综合管理系统需要综合性各学科知识、森林有害生物综合管理系统需要综合性各学科知识2、森保专业教育亟待解决的问题、森保专业教育亟待解决的问题中国林业科学研究院亚热带林业研究所中国林业科学研究院亚热带林业研究所RISF,C

11、AF 3、现代科学的三大支柱：现代科学的三大支柱：控制论、信息论、系统论是现代科学的三大支柱，加以电子计算机技术控制论、信息论、系统论是现代科学的三大支柱，加以电子计算机技术的广泛应用，已为系统科学在森保领域的研究提供了坚实的科学基础。的广泛应用，已为系统科学在森保领域的研究提供了坚实的科学基础。系统：系统：系统是普遍存在的。事物不同层次都可以看到不同层次的系统结构。辩证唯物主义认为：物质世界是由无数相互联系、相互依赖、相互制约、相互作用的事物和过程所形成的统一整体。奥地利生物学家于 1937 年提出了一般系统论，即把孤立的各个组成部分简单相加，它不能说明高一级水平的活动性质和活动方式。要了解

12、各组成部分之间的全部关系，高一级水平的活动就能从各组成部分推导出来。为认识事物的整体性了解各个组成部分和它们之间的关系，同时提出三个基本观点：系统观点、动态观点、层次观点。中国林业科学研究院亚热带林业研究所中国林业科学研究院亚热带林业研究所RISF,CAF 控制：控制：维纳 1948年发表控制论或关于动物和机器中控制和通信的科学被认为是控制论奠基性著作，标志控制论诞生。钱学森1954年发表工程控制论为控制论普及和发展做出贡献。种群或多种群相互关系的最优控制问题的研究、对种群系统和我种群共存系统的稳定性、生态系统的稳定性进行了有益 的探讨。应用控制理论观点、方法研究人口问题也于20世纪70年代开

13、始。有害生物的防治、有益生物和濒危生物的保护，建立适应于种群系统控制研究的模型有待进一步研究。信息：信息：申农(shannon CE)1948、1949年写了通信数学、噪声中通信两本书，目的在于解决信息编码，提高通信效率和可靠性。控制论奠基人通过对生命系统和一些控制系统的研究发现，这些系统中除了物质和能量外，还存在信息，存在信息传输和通过信息实现控制。决定种群状态及变化的有 4个要素：死亡、生殖、迁移和时间推移。死亡用存活率表示、生殖用每雌平均生殖率表示、迁移用居留率表示、时间推移用生长发育速度表示。中国林业科学研究院亚热带林业研究所中国林业科学研究院亚热带林业研究所RISF,CAF(2)技术

14、性研究：又分为两部分(3)管理性研究：以森林生态系统为研究对象，应用系统工程的原理和方法进行系统管理。其内容以分三方面。硬技术研究：植物检疫、营林措施、生物防治、化学防治和物理防治。软技术研究：有害生物的监测、预测、经济阈值防治技术协调和效益评 估。(1)基础性研究：以森林昆虫学、森林病理学、森林动物学和抗虫育种单个学科为基础。4、综合性现代森保学体系三大部分：、综合性现代森保学体系三大部分：从应用方面论，现代的森保科学需要在各单个学科的基础上建立 和发展的一个性森保科学体系。这个体系按其研究性质不同、可分 三个部分。基础性研究、技术性研究、管理性研究中国林业科学研究院亚热带林业研究所中国林业

15、科学研究院亚热带林业研究所RISF,CAFa、森林保护工作的系统管理：森林保护工作的系统管理：C、有害生物的系统管理：有害生物的系统管理：b、森林保护技术的系统管理：森林保护技术的系统管理：纵向的分工有国家、省市、县乡的森林保护工作的管理。横向的分工有有害生物的预测预报、检疫、防治、和药械等。主要包括防治、检疫两个方面。通过系统分析方法、应用多种防治技术。来协调组装，达到实现有害生物的综合管理的目的。中国林业科学研究院亚热带林业研究所中国林业科学研究院亚热带林业研究所RISF,CAF结论：结论：现代森林保护科学体系的结构和功能可分：森林保护硬科学，相当于计算机系统中的硬件部分(计算机系统中的实

16、际装置)，它是森林保护软科学的实体基础，它包括基础性研究和技术性研究。森林保护软科学，相当于计算机系统中的软体部分(计算机系统所使用的程序)，它有助于提高森林保护技术应用水平，以充分发挥森林保护硬科学的潜力。这里讲的森林保护硬科学和森林保护软科学是相对而言，两者是相辅相成，互为促进，共同组成了森林保护系统工程。中国林业科学研究院亚热带林业研究所中国林业科学研究院亚热带林业研究所RISF,CAF五、环境因素对对森林有害生物的影响：五、环境因素对对森林有害生物的影响：在森林有害生物系统中，环境因素主要包括：气象因子、林业措施和森保措施。为确定环境因素中那些变量影响系统，按照系统分析的方法，常把这些

17、变量根据人为控制的难易分为两类：1、可控因子：林业措施中的树种选择、林地抚育等；森保措施中治虫措施，化防中施药剂型、施药浓度等。选择一部分因子作为被控因子，被控的因子的全体就是系统的输入，也就是我们要操纵或控制的对象。2、不可控因子：在自然界是很难控制的，如台风、温度、湿度、降雨量等一些天气参数。就是我们要发展一套监测系统、来监视它们，如台风。有害生物的管理目标就是通过处理被控因子，来限制有害生物的生命系统在时间序列过程中的发展变化。以确定系统对参数的变化反应。中国林业科学研究院亚热带林业研究所中国林业科学研究院亚热带林业研究所RISF,CAF(一一)林业措施对有害生物的影响：林业措施对有害生

18、物的影响：林业措施是影响有害生物生态系统的重要环境因素，它影响生物组成和结构的变化，还可能引起林木的抗虫性和林木的耐害性的变化。合理的林业措施可以导致森林生态系统环境良性循环，对控制有害生物的发生起着重要的作用。由于人类的活动频繁，特别是毁林开荒、乱砍烂伐、极度抚育等，不仅使森林遭到严重破坏，也造成有害生物的猖獗发生。为保护生态多样性，我国曾先后进行封山育林。实践证明，封山后生物组成发生变化，种类增多、群落结构复杂、天敌作用增强；改善了林间气候；枯枝落叶增多，提高了林地蓄水保士能力，土壤养分增高，林木生长良好，提高了木对有害生物 的自控能力。造林技术措施也是影响有害生物极为重要的人为因素，特别

19、是人们片面追求经济效益的情况下，如大面积营造纯林，致使有害生物对森林的严重危害、造成的极大的威协。如南方大面积马尾松林、三北防护林纯杨树林。而在混交林中，乔、灌、杂植物种类繁多，昆虫种群复杂，各种昆虫的发生期相互交错重叠，有害生物 与天敌之间组成结构复杂食物网络，形成一稳定的生态系统，从而提高了对害虫的自控潜能。中国林业科学研究院亚热带林业研究所中国林业科学研究院亚热带林业研究所RISF,CAF中国林业科学研究院亚热带林业研究所中国林业科学研究院亚热带林业研究所RISF,CAF中国林业科学研究院亚热带林业研究所中国林业科学研究院亚热带林业研究所RISF,CAF(二二)森林保护措施对有害生物的影

20、响：森林保护措施对有害生物的影响：现状现状：目前，根据森林保护管理水平现状，要求将森林作为一个系统来管理，对大多数森保工作者来说，好象过于苛求。原因：原因：1、缺乏系统思想和科学管理知识。(3)?2、现在管理的决择是只顾眼前、或短期的局部利益。展望：展望：必须站到森防工作更高层次来进行决策，研究 从宏观上进行科学 管理。后果：后果：直接影响森保措施对有害生物的控制效果。不良防治措施往往要一定时间以后才为人们所觉悟，如大量杀伤天敌、害虫的抗药性。中国林业科学研究院亚热带林业研究所中国林业科学研究院亚热带林业研究所RISF,CAF(三三)气象因素对有害生物的影响：气象因素对有害生物的影响：中国林业

21、科学研究院亚热带林业研究所中国林业科学研究院亚热带林业研究所RISF,CAF 有害生物监测或预测用到气象资料，那是很复杂的，需要长期积累、多年、多项因素的资料。举一日本例子。中国林业科学研究院亚热带林业研究所中国林业科学研究院亚热带林业研究所RISF,CAF这里关键因素是：雪与气温，祥细记算就不讲了。中国林业科学研究院亚热带林业研究所中国林业科学研究院亚热带林业研究所RISF,CAF中国林业科学研究院亚热带林业研究所中国林业科学研究院亚热带林业研究所RISF,CAF二、害虫的监测二、害虫的监测(一一)发生期的监测：发生期的监测：预测害虫的某一虫态或幼虫的某一龄期，以确定害虫的防治适期害虫监测内

22、容可分四个方面：在预测中，通常将某一虫态或某一龄期，其发生期的种群内个体变化，从生态意义说：害虫发生数量的消长规律是从少到多、再由多到少，随时间的前进的变化、将其划分为5 个不同时期，即：始见期、始盛期、高峰期、盛末期、终见期。其数量由少到多、到高峰、再下降，在数理统计上，常用百分率达16%、50%、84%，分别作始盛期、高峰期、盛末期数量指标。中国林业科学研究院亚热带林业研究所中国林业科学研究院亚热带林业研究所RISF,CAF以生物学为基础，在发生期监测中，可以先测定虫龄以生物学为基础，在发生期监测中，可以先测定虫龄。中国林业科学研究院亚热带林业研究所中国林业科学研究院亚热带林业研究所RIS

23、F,CAF差：差：0.0084中国林业科学研究院亚热带林业研究所中国林业科学研究院亚热带林业研究所RISF,CAF95式式头宽最头宽最低值低值大数上数和大数上数和1式为3头宽差中国林业科学研究院亚热带林业研究所中国林业科学研究院亚热带林业研究所RISF,CAF一中国林业科学研究院亚热带林业研究所中国林业科学研究院亚热带林业研究所RISF,CAF中国林业科学研究院亚热带林业研究所中国林业科学研究院亚热带林业研究所RISF,CAF徐天森1987年监测结果：防治害虫必须在4龄前，损失小。中国林业科学研究院亚热带林业研究所中国林业科学研究院亚热带林业研究所RISF,CAF 1、发育进度监测：、发育进度

24、监测：又称历期推算预测法。根据害虫在林间发育进度系统调查结果，参照当时的气温预报，加上相应各虫态的历期，推算以后各虫态的发生期。进行害虫发生期短期预测，其准确性较高。森林害虫发生期的监测方法较多，常用的有：森林害虫发生期的监测方法较多，常用的有：中国林业科学研究院亚热带林业研究所中国林业科学研究院亚热带林业研究所RISF,CAF2、有效积温法则：、有效积温法则：右侧为北林的教材，可以参阅。中国林业科学研究院亚热带林业研究所中国林业科学研究院亚热带林业研究所RISF,CAF有效积温法则：下面是摘自邬祥光昆虫生态学的常用数学分析方法中国林业科学研究院亚热带林业研究所中国林业科学研究院亚热带林业研究

25、所RISF,CAF找出累计总找出累计总积温最大值积温最大值 8594.9找出累计总找出累计总积温最大值积温最大值 1524.5以发育天数以发育天数分组，如：分组，如：5564.5内内有：有：2天天 3天天 4天天 排列成下排列成下 77表表中国林业科学研究院亚热带林业研究所中国林业科学研究院亚热带林业研究所RISF,CAF中国林业科学研究院亚热带林业研究所中国林业科学研究院亚热带林业研究所RISF,CAF粘虫前蛹期：粘虫前蛹期：中国林业科学研究院亚热带林业研究所中国林业科学研究院亚热带林业研究所RISF,CAF(二二)发生量的监测发生量的监测:在生物统计中、监测害虫种群发生量有两个指标：1、统

26、计种群中个体的数量：是指单位时间、单位空间、单位面积内个体数目的多少，即种群密度。在生态学中测定种群密度方法有二：2、测定害虫的生物量：一定单位中害虫的总的干重量，即现存量，一般采用密度。a、绝对密度，又称绝对统计量，实际数出或估计出一定单位内种群 中的个体数量。方法可分为总数量调查法、标记回收法、抽样调查法等。b、相对密度，即表示种群数量多少的一个相对指标来测定种群密度，如诱集法、网集法。中国林业科学研究院亚热带林业研究所中国林业科学研究院亚热带林业研究所RISF,CAF(三三)危害程度的监测：危害程度的监测：危害程度是害虫的发生数量、发生时期、危害习性及寄主树木对危害反应等特性、多种因素相

27、结合的综合表现。寄主树木本身又受到气候因素和其它生物因素的影响，因此，对害虫危害程度的监测要从多方面进行考虑。害虫危害程度监测方法：1、人工模拟害虫危害：、人工模拟害虫危害：相对于食叶害虫，根据害虫在自然界对寄主树危害程度，设计多种摘叶水平，在害虫危害盛期进行一次或多次人工模拟摘叶，连续数年，最后进行树干解析，测其高生长、径生长 和材积生长，估计不同摘叶强度对树木的影响。2、应用卫星遥感图象显示方法：、应用卫星遥感图象显示方法：根据害虫幼虫取食树叶后，寄主树叶量减少，叶绿素降低，光合作用减弱，导致树木生长衰退，或枯黄、死亡。受害树与健康树的外观色谱上形成了较大差易。应用该原理、用航空遥感技术来

28、监测 害虫的为害面积、危害程度。中国林业科学研究院亚热带林业研究所中国林业科学研究院亚热带林业研究所RISF,CAF(四四)发生范围的监测：发生范围的监测：害虫发生范围的监测是监测害虫发生空间大大小小，发生面积大大小小。其方法有：1、卫星遥感技术2、黑光灯、性息素引诱3、标记回收技术4、昆虫雷达技术 对于具有迁飞性害虫的成虫，可以测定成虫迁飞的方向、路线、距离、和发生量。以制定害虫的防治对策提供可靠的科学依据。中国林业科学研究院亚热带林业研究所中国林业科学研究院亚热带林业研究所RISF,CAF考试题：1、病虫害的防治历史？、病虫害的防治历史？2、常规防治方法缺点：常规防治方法缺点：3、综合性现代森保学体系中有那三大部分综合性现代森保学体系中有那三大部分4、林业措施对有害生物的影响：林业措施对有害生物的影响：5、有害生物危害程度的监测有那些方面？危害程度的监测有那些方面？