【摘要】：害蟲(chóng)爆發(fā)的隨機(jī)性與其控制措施的復(fù)雜性使得害蟲(chóng)防治成為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、管理部門(mén)十分重視的問(wèn)題.化學(xué)農(nóng)藥由于使用方便、價(jià)格便宜、見(jiàn)效快等特點(diǎn),使得其在早期的害蟲(chóng)防治中起著非常重要的作用.然而,農(nóng)藥長(zhǎng)期、重復(fù)、過(guò)量使用,也帶來(lái)了害蟲(chóng)抗性發(fā)展、病蟲(chóng)害大爆發(fā)或者害蟲(chóng)再猖獗等一系列負(fù)面問(wèn)題.因此,通過(guò)長(zhǎng)期的實(shí)踐,眾多的控制方法相繼提出,其中包括化學(xué)、物理、生物控制策略等.綜合害蟲(chóng)管理策略(IPM)是上述方法的結(jié)合,以經(jīng)濟(jì)效益最大化為目標(biāo),結(jié)合害蟲(chóng)與天敵種群的動(dòng)態(tài)作用實(shí)施綜合控制措施,提出最優(yōu)的控制方案來(lái)維持害蟲(chóng)種群數(shù)量不超過(guò)經(jīng)濟(jì)危害水平.害蟲(chóng)各種控制策略的實(shí)施不僅具有時(shí)效性或瞬時(shí)效應(yīng),也由于包括種內(nèi)合作效應(yīng)等因素作用下的復(fù)雜害蟲(chóng)與天敵動(dòng)態(tài)作用關(guān)系,以及環(huán)境隨機(jī)性等都會(huì)對(duì)害蟲(chóng)控制的成敗產(chǎn)生至關(guān)重要的影響.因此,綜合考慮上述諸多因素,創(chuàng)新地發(fā)展具有瞬時(shí)效應(yīng)、間歇性控制的害蟲(chóng)天敵生態(tài)系統(tǒng),并探討環(huán)境隨機(jī)性對(duì)其的影響是本論文的核心目標(biāo).為了實(shí)現(xiàn)上述目標(biāo),論文建立了具有狀態(tài)依賴反饋控制和群體防御效應(yīng)(種內(nèi)合作)的害蟲(chóng)天敵生態(tài)系統(tǒng)、具有間歇性綜合防控策略的非光滑F(xiàn)ilippov系統(tǒng)以及具有隨機(jī)擾動(dòng)的非光滑動(dòng)力系統(tǒng),發(fā)展了相應(yīng)的解析理論、定性分析方法、數(shù)值計(jì)算方法并對(duì)模型進(jìn)行了全面系統(tǒng)的研究,揭示其隱含的豐富生物學(xué)意義,探討最佳的害蟲(chóng)控制方案,為害蟲(chóng)控制和生態(tài)管理提供重要的決策依據(jù).本文第二章提出并分析了一類(lèi)具有群體防御效應(yīng)的害蟲(chóng)與天敵非光滑系統(tǒng),以此研究害蟲(chóng)天敵的復(fù)雜作用關(guān)系對(duì)綜合害蟲(chóng)控制策略的影響.首先研究了系統(tǒng)邊界階1周期解的存在性和穩(wěn)定性,并給出了其存在與全局穩(wěn)定的閾值條件.詳細(xì)研究非光滑系統(tǒng)脈沖點(diǎn)序列確定的Poincare映射的定義和性質(zhì),通過(guò)Poincare映射的單調(diào)性和連續(xù)性等,得出了系統(tǒng)內(nèi)部階1周期解的存在性和全局穩(wěn)定性.同時(shí),Poincare映射多個(gè)不連續(xù)點(diǎn)的存在性可能使系統(tǒng)存在多個(gè)階1內(nèi)部周期解共存的現(xiàn)象.此外,數(shù)值分析還揭示了模型復(fù)雜的動(dòng)力學(xué)行為,包括周期解周期的增加和減半分支.解的時(shí)間序列圖形揭示了系統(tǒng)的解存在連續(xù)激發(fā)和長(zhǎng)時(shí)靜止的反復(fù)重現(xiàn)過(guò)程,即害蟲(chóng)種群存在復(fù)雜的爆發(fā)模式,這為害蟲(chóng)的控制帶來(lái)挑戰(zhàn).結(jié)果表明:通過(guò)適當(dāng)降低種群密度和群體防御能力,有利于恢復(fù)種群生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性和平衡性.然而,即使殺蟲(chóng)劑對(duì)天敵沒(méi)有任何影響,弱或者強(qiáng)的病蟲(chóng)害控制不僅增加了害蟲(chóng)種群的波動(dòng)幅度,也會(huì)加速天敵種群的滅絕.因此適度的控制策略對(duì)維持害蟲(chóng)天敵生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定至關(guān)重要.本文第三章基于具有群體防御效應(yīng)的害蟲(chóng)天敵模型,提出了具有間歇性綜合防控策略的非光滑F(xiàn)ilippov害蟲(chóng)天敵生態(tài)系統(tǒng),旨在研究切換閾值、切換策略對(duì)害蟲(chóng)綜合治理策略的影響.根據(jù)Filippov非光滑系統(tǒng)的定性分析技巧和數(shù)值分析方法,首先對(duì)所發(fā)展模型進(jìn)行了詳細(xì)的理論分析.特別地,重點(diǎn)分析了滑動(dòng)模態(tài)動(dòng)力學(xué)并討論了幾類(lèi)平衡點(diǎn)的存在性及其穩(wěn)定性,結(jié)果表明兩類(lèi)真平衡點(diǎn)和偽平衡點(diǎn)可以共存.進(jìn)一步研究了邊界結(jié)點(diǎn)(焦點(diǎn))分支、擦邊分支、穿越分支和扣環(huán)分支(或滑動(dòng)開(kāi)關(guān))等局部和全局滑動(dòng)分支.復(fù)雜的滑動(dòng)分支揭示了系統(tǒng)存在包括偽平衡態(tài)、穿越環(huán)等多個(gè)吸引子共存的狀態(tài),這說(shuō)明間歇性防控策略與害蟲(chóng)天敵種群的初始密度密切相關(guān).同樣自由子系統(tǒng)真平衡態(tài)和偽平衡態(tài)的全局穩(wěn)定性說(shuō)明了適當(dāng)?shù)姆枪饣刂撇呗阅苡行Э刂坪οx(chóng)數(shù)量,使其不超過(guò)給定的經(jīng)濟(jì)危害水平,從而實(shí)現(xiàn)綜合害蟲(chóng)控制的目的.本文第四章重點(diǎn)研究環(huán)境隨機(jī)性對(duì)害蟲(chóng)綜合治理策略的影響,基于此本章首先建立了固定時(shí)刻脈沖的隨機(jī)綜合害蟲(chóng)治理生態(tài)系統(tǒng),分析了系統(tǒng)正解的局部存在性、全局存在性、均值有界性和給出了害蟲(chóng)種群依概率1滅絕的一個(gè)充分條件.然后建立狀態(tài)依賴的隨機(jī)綜合害蟲(chóng)治理生態(tài)系統(tǒng),發(fā)展了相應(yīng)的數(shù)值模擬和計(jì)算方法,系統(tǒng)分析了環(huán)境噪聲強(qiáng)度是如何影響害蟲(chóng)的爆發(fā),即隨機(jī)擾動(dòng)強(qiáng)度是如何影響害蟲(chóng)種群到達(dá)經(jīng)濟(jì)閾值的頻率的.通過(guò)對(duì)各個(gè)參數(shù)的敏感性分析,主要結(jié)論揭示:害蟲(chóng)的爆發(fā)頻率與經(jīng)濟(jì)閾值,環(huán)境擾動(dòng)強(qiáng)度的大小以及控制措施都有密切的聯(lián)系.經(jīng)濟(jì)閾值越大則爆發(fā)頻率越緩慢;外界隨機(jī)干擾強(qiáng)度對(duì)害蟲(chóng)爆發(fā)頻率影響也很大,如果隨機(jī)干擾強(qiáng)度對(duì)害蟲(chóng)種群影響越大,爆發(fā)頻率越低,反之對(duì)天敵剛好相反;增加控制措施的強(qiáng)度也能降低害蟲(chóng)爆發(fā)頻率.通過(guò)分析對(duì)我們正確認(rèn)識(shí)隨機(jī)因素對(duì)害蟲(chóng)爆發(fā)頻率的影響,以及設(shè)計(jì)優(yōu)化的害蟲(chóng)控制措施都具有一定的指導(dǎo)意義.
【學(xué)位授予單位】：陜西師范大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類(lèi)號(hào)】：S476
【圖文】：

發(fā)的解的相反軌跡將達(dá)到點(diǎn)戶0＋邋＝邋（（１邋－巧五ｒ，ｙ0＋）邋ｅ邋ＡＴ與％＋邋＞邋＋00矛盾．因此，逡逑有卩（＋00）邋＝邋0和７＾（＋00）邋＝邋ｒ，故〗＼存在一條水平漸近線ｙ邋＝邋Ｔ．證明完畢．逡逑下面通過(guò)數(shù)值模擬驗(yàn)證定理２．２．１的結(jié)論，如圖２．１所示，參數(shù)取值如下：ｒ邋＝逡逑ｌ，Ｋ邋—邋１０，邋ａ邋＝邋２，／ｉ邋＝邋０．２，邋Ｄ邋＝邋Ｑ．１，ＥＴ邋＝邋４．５，０邋＝邋０．３．邋（Ａ）邋ｒ邋＝邋０．３；邋（Ｂ）邋ｒ邋＝邋１；邋（Ｃ）逡逑ｒ邋＝邋２邋和（Ｄ）邋ｒ邋＝邋４．逡逑值得一提的是龐加萊映射Ｐｍ的唯一不動(dòng)點(diǎn)與模型（２．２）的階１周期解（或階１極限逡逑環(huán)）是一致的，這一點(diǎn)在后續(xù)部分詳細(xì)解釋．逡逑２４逡逑

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本文編號(hào)：2769001