世代内实施控制与遗传抗性发展害虫治理模型研究

作     者：李艳云 

作者单位：陕西师范大学 

学位级别：硕士

导师姓名：梁菊花

授予年度：2021年

学科分类：07[理学] 070104[理学-应用数学] 0701[理学-数学] 

主      题：害虫控制 遗传抗药性 诱导抗药性 杀虫剂切换策略 经济危害水平 悖论 

摘      要：害虫对农业生产影响越来越严重,并造成巨大的经济损失.因此,如何有效治理害虫一直以来都是农业管理部门非常关心的问题.常见的害虫治理方法包括化学控制、生物控制、物理控制以及各种方法相结合的害虫综合控制策略（IPM）.其中,化学控制由于实施方便,见效快,一直是害虫控制策略中最常用的控制手段.然而,害虫对杀虫剂的抗药性是害虫治理中遇到的一个非常棘手和挑战性的问题.一方面,人们希望通过喷洒杀虫剂来达到控制害虫的目的.另一方面,由于长期、高频的使用同种类型杀虫剂,会使得害虫对这类杀虫剂敏感性降低、效力下降,从而产生抗药性.并且随着抗药性发展,对农业害虫控制过程中,往往出现控制措施越强而爆发或再度猖獗越严重的悖论发生.为了抑制害虫抗药性发展、规避悖论发生,需要充分认识、了解有害生物抗药性发展机理,探明悖论发生条件.本文首先基于害虫抗药性基因遗传规律、杀虫剂使用频率等建立了遗传与诱导共同作用的抗药性发展方程.利用离散动力系统和数值分析等相关理论和方法,系统地分析了杀虫剂喷洒次数、抗性等位基因显性水平以及杀虫剂对敏感性害虫杀死率对抗性等位基因频率的影响.其次为了将该方程引入害虫化学防治模型,利用脉冲差分方程、混合动力系统等相关理论知识探讨刻画了在离散害虫种群世代内部控制措施实施模型构建方法,进而发展害虫演化方程与遗传抗性发展方程耦合的多尺度系统.并对系统进行了理论分析,给出了害虫根除的阈值条件,探讨了阈值条件与抗性发展的关系.为应对抗药性发展,达到害虫治理目的.本文根据不同的控制目的提出了两种不同杀虫剂切换策略:阈值条件作为依据的杀虫剂切换策略以及经济危害水平（EIL）作为依据的杀虫剂切换策略.理论分析得到了不同换药策略下最佳的杀虫剂切换时间.本文最后在已有文献的基础上提出了一类在害虫世代内多次喷洒杀虫剂的离散害虫-天敌种群动力学模型.借助差分方程稳定性理论分析了灭绝平衡点、边界平衡点存在性和稳定性、非平凡平衡点的存在性,及杀虫剂喷洒时间和瞬时杀死率对害虫控制的影响,讨论在该模型下害虫控制策略悖论出现的条件,探讨了连续不正确喷洒杀虫剂对害虫爆发影响.并对两种特殊模型进行了数值模拟,分析了杀虫剂喷洒时间和杀虫剂效率以及杀虫剂在害虫每世代内喷洒次数对害虫控制策略的影响.