《蝗蟲型變的非光滑時空動力學模型與數據驗證研究》是依託陝西師範大學，由唐三一擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：蝗蟲型變的非光滑時空動力學模型與數據驗證研究
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：唐三一
- 依託單位：陝西師範大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
蝗蟲從散居型向群居型型態的轉變是蝗災爆發的關鍵生物學基礎，近來群體和個體水平上的實驗確定了蝗蟲型變臨界種群密度的存在性和新的型變調控機制及其關鍵調控因子。套用Filippov非光滑動力系統建立刻畫蝗蟲兩個型態之間不同增長規律、不同行為及與其天敵相互作用的蝗蟲型變時空動力學模型，結合由經度和緯度劃分的空間區域中蝗災爆發與否的監測月或年格線數據，發展模型辨識技巧實現網路模型上預測的蝗蟲種群爆發區域與實際監測蝗災爆發空間區域之間的對接，驗證模型的有效性。套用非光滑動力系統滑動分支和數值計算方法，研究包括雨量、溫度和空間遷飛等在內的關鍵因子對蝗蟲型變頻率及爆發程度的影響，進而預測蝗蟲在不同空間格線中群體行動的起始時刻和臨界種群密度，以維持蝗蟲散居型態為目標確定實施蝗災綜合控制措施的最佳時間以及最佳空間分布區域。建立並研究型變調控網路模型，揭示未知的關鍵型變調控因子，為進一步實驗設計提供思路。
結題摘要
蝗蟲從散居型向群居型型態的轉變是蝗災爆發的關鍵生物學基礎，近來群體和個體水平上的實驗確定了蝗蟲型變臨界種群密度的存在性和新的型變調控機制及其關鍵調控因子。如何根據實際數據發展相應的種群動態數學模型，預測和評估蝗蟲型變的閾值是如何影響種群發展動態和害蟲控制，具有十分重要的意義。基於此目的，本項目套用脈衝半動力系統和Filippov非光滑動力系統建立刻畫蝗蟲兩個型態之間不同增長規律、不同行為及與其天敵相互作用的蝗蟲型變或具有閾值控制策略的蟲媒控制時空動力學模型，結合由經度和緯度劃分的空間區域中蝗災爆發與否的監測月或年格線數據，發展模型辨識技巧實現網路模型上預測的蝗蟲種群爆發區域與實際監測蝗災爆發空間區域之間的對接，驗證模型的有效性。套用非光滑動力系統滑動分支和數值計算方法，研究包括雨量、溫度和空間遷飛等在內的關鍵因子對蝗蟲型變頻率及爆發程度的影響，進而預測蝗蟲在不同空間格線中群體行動的起始時刻和臨界種群密度，以維持蝗蟲散居型態為目標確定實施蝗災綜合控制措施的最佳時間以及最佳空間分布區域。 主要研究成果完善了狀態依賴反饋控制系統定性理論，特別是發展了系統全局定性分析和分支分析技巧，實現了離散、連續和脈衝三種動力系統的有機融合； 網路和離散切換系統分析揭示了蝗蟲種群空間爆發區域的二重性和空間異質性，以及種群群居和散居狀態發生切換的頻率以及隨機擾動對上述頻率的影響；建立模型深刻揭示控制策略實施時間、農藥劑量和種群內稟增長率三參數內在聯繫，以及由於控制策略實施時間、劑量使用不正確導致的悖論發生和藥物毒理現象發生的機理；發展了複雜非光滑系統切換點、隨機系統模型參數估計和識別的新方法，對具有間斷點複雜數據的統計分析具有重要的作用；採用敏感性分析技巧和能夠刻畫雨量、溫度等氣象條件的害蟲天敵生態系統，分析了影響害蟲或蟲媒爆發的關鍵因子，以及綜合害蟲控制策略的有效性和害蟲抗性發展管理策略。
