稻纵卷叶螟灰色灾变长期预测模型探讨

2013-12-07徐晨光郭海波

浙江农业科学 2013年11期

徐晨光，郭海波

(1.浙江省舟山市植保站，浙江舟山 316021;2.舟山市农业科学研究院，浙江舟山 316000)

稻纵卷叶螟 (Cnaphalocrocis medinalis Guenee)是水稻上重要的迁飞性害虫之一。自21世纪初开始，随着早、晚稻连作双熟制改变为单季晚稻单熟制，5(3)代稻纵卷叶螟重发频率上升，为害加剧。对该害虫预测预报的研究，常规方法大多是建立在对害虫发生的主导因素分析的基础上，而受气象预报准确程度等条件的限制，害虫长期预测准确度受到影响。本研究试图避开影响稻纵卷叶螟消长的众多因素，采用灰色预测方法，对5(3)代稻纵卷叶螟发生程度作出长期预报。

1 材料与方法

1.1 灰色预测建模与方法

灰色预测主要应用只有一阶一个变量的灰色微分方程模型，即GM(1，1)模型，其建模原理与方法如下。设随机序列 {x(0)(t)}，t=1，2，…，n，则一阶累加生成序列 (1-AGO){x(1)(t)}，2，…，n，x(1)(t)可建立灰色微分方程 d x(1)(t)/d t+ax(1)(t)=u，按最小二乘法解 ^a=(a，u)T= (BTB)-1BTyN。其中 B =［x(0)(2)，x(0)(3)，…x(0)(n)］T，则微分方程解，即GM(1，1)模型的响应函数为^x(1)(t)=［x(0)(1)-u/a］ e-a(t-1)+u/a。

倘若建立的GM(1，1)模型检验不合格，应再建残差GM(1，1)模型对原模型进行修正。

1.2 GM(1，1)模型建立与精度检验

以舟山市2000-2011年5(3)代稻纵卷叶螟历年发生程度的实测值为材料，设定与年份相对应的序号为80，81，…，91(表1)。

表1 历年5(3)代稻纵卷叶螟发生程度

根据表1，规定发生程度x≤3级的年份为常年 (E)，即下灾变集;x＞3级的年份为灾年(C)，即上灾变集。本研究选用上灾变集，以年序建模，则其上灾变日期集为x(0)(t)={81，84，85，86，87，88，90，91}，一阶累加序列为 x(1)(t)={1，165，250，336，423，511，601，692}，经计算得a=-0.013 528 256，u=82.120 819 09，u/a=-6 070.318 235，从而得到5(3)代稻纵卷叶螟灰色灾变GM(1，1)模型解的响应时间函数为^x(1)(t)=6 151.318 235e0.013528256(t-1)-6 070.318 235，即预测模型 (1)。预测模型 (1)需作残差检验，依计算公式:模型还原后的回测值x(0)(t) ×100，由此得出表2。

表2 模型 (1)精度检验结果

从表2可见，预测模型的预测值与实际的平均相对误差仅有0.221 8%，说明预测值的精度达到99%以上，故预测模型是可信的，可作为5(3)代稻纵卷叶螟灰色灾变长期预测模型使用。

2 结果与分析

上灾变日期集x(0)(t)={81，84，85，86，87，88，90，91}中的元素是 2000-2011年 5(3)代稻纵卷叶螟中偏重或重发的年序号，故对预测模型经还原后即可进行上灾变日期 (年份)的预测。t≤8为回测，t＞8为预测。

现以x(0)(8)所对应的2011年为原点，用模型 (1)预测下一个5(3)代稻纵卷叶螟中偏重-x(0)(8)=1，2011年+1年=2012年。同理，仍以2011年为原点，取t=10，11，…，n进行预测，未预测到的年份则是中等或中等以下发生年。下面给出用模型 (1)回测2000-2011年结果和2012-2017年内的预测 (表3)。

从表3中看出，用模型 (1)回测2000-2011年，其拟合率100%，2012-2013年预测结果与实际情况吻合。可见用灰色系统理论建立的稻纵卷叶螟灰色灾变长期预测模型具有较高的准确性。用该模型预测2015-2017年5(3)代稻纵卷叶螟均为中偏重或重发年份，而2014年为中等或中等以下发生年份，这一预测结果还有待实践检验。