基于逐步回归分析的日光温室温度预报

刘志鹏　戴海燕　孙奇　苏华

摘要：研究日光温室内气象要素的观测资料，选取影响温室内温度变化的相关气象因子，通过逐步回归分析方法建立温室内温度预测模型。研究得出日光温室内温度变化的预测方程，为实现对温室生产的合理调控提供了可靠的理论依据。

关键词：日光温室；温度；逐步回归；预测

中图分类号： S165 文献标识码： A DOI编号： 10.14025/j.cnki.jlny.2017.20.050

日光温室作为设施农业产业的主体项目，其本身是一个封闭的农业生态系统，它的内部温度、湿度、CO2浓度等环境称为小气候。这种小气候环境条件是由光照、室内外温度和湿度等因素决定的，各因素之间相互依赖，互相作用，共同影响作物的生长发育，进而影响作物的产量与品质，因此适宜的环境对于作物生長特别重要[1]。本文利用逐步回归数学模型开展日光温室内温度的数值模拟，为作物生长环境的调控和优化提供客观可靠的科学依据。

1 温室内温度预测

1.1 逐步回归分析预测方法及步骤

逐步回归分析法是指运用回归分析原理采用双检验原则，逐步引入和剔除自变量而建立最优回归方程的优选方法。具体含义是：

1.1.1每步有二个过程 即引进变量和剔除变量，且引进变量和剔除变量均需作F检验后方可继续进行，故又称为双重检验回归分析法。

1.1.2引入变量 引入变量的原则是未引进变量中偏回归平方和最大者并经F显著性检验，若显著则引进，否则终止。

1.1.3剔除变量 剔除原则是在引进的自变量中偏回归平方和最小者，并经F检验不显著，则剔除。

1.1.4终止条件 即最优条件，再无显著自变量引进，也没有不显著自变量可以剔除，这也是最优回归方程的实质。

1.2 相关因子的选取及预测方程的建立

根据逐步分析建模原理，确定因变量Y，自变量X，建立因变量与自变量回归数学模型（式1）。

（1）

其中，k为自变量个数，令 =1，2，3，… ，n（n为样本个数），则 。

影响日光温室内温度变化的因子很多，例如，室外最高、最低气温，室内最高、最低气温，室外天气状况，日照时数，室外风力，室内外相对湿度等[2]。通过对温室内作物生产期逐日观测资料进行相关性分析，选取6个室内外显著相关气象要素作为预报相关因子[3]，分别定义为 ， ， ， ， ， 。即， ：前日室内最高气温实测值； ：前日室内最低气温实测值； ：当日室外最高气温预报值； ：当日室外最低气温预报值； ：当日总云量预报值； ：当日日照时数预报值。

1.2.1 温室内最高气温预测 根据上述逐步回归分析方法，令 为当日室内最高气温预报值，通过最优分析求解得出影响室内最高气温变化的显著因子为 ， ， ， 被引进；其他两个因子 、 被剔除。同时求得b0=23.0，b1=-0.04，b2=0.15，b3=0.07，b4=0.62。故此得到温室内最高气温预报方程（式2）。

（2）

1.2.2温室内最低气温预测 同理，按上述方法、步骤求解得出温室内最低气温预报方程（式3）。

（3）

以上预测方程的F值均通过 的信度检验，方程中出现较多的因子是前一日室内最高气温实测值、前一日室内最低气温实测值、当日室外最低气温预报值以及室外日照时数的预报值。可见，温室内温度的变化跟前一日室内最高、最低以及当日室外最低气温和日照时数有明显的相应关系。

1.3预测方程的检验及存在的问题与不足

对预测方程的准确程度的检验，通过采用预测方程的预报准确率来计算核实，其具体的检验方法为：

根据上述建立的预测模型，利用预报准确率对2016年10月辽西地区日光温室内最高、最低气温进行预报检验。检验结果：温室内最低气温的预报准确率最低为83.7%，最高气温的预报准确率为94.9%。根据检验结果可以看出，室内最低气温预报与实际偏差稍大，由观测站数据记录可知，对于温室内气温预测在考虑影响其变化的主要气象要素外，也要认真考虑室外天气状况，根据晴天、多云、阴雨雪等不同天气对预测结果做人工订正。

2结语

本文总结归纳了影响日光温室内气象条件变化的显著因子，利用逐步回归分析方法，建立了温室内最高气温、最低气温预测模型。预报准确率较好，能够客观的为温室生产提供科学的气象依据。在一定程度上对设施农业的发展起到了防灾、减灾、增产的作用[4]。同时，温室内温度预测受外界气象条件影响密切，阴雨雪天气条件下，温室内温度预测与实际波动幅度增大。

参考文献

[1]崔建云，董晨娥，左迎之，等.外部环境气象条件对日光温室气象条件的影响[J].气象，2006，32（03）：101-106.

[2]吉中礼，崔鸿文.塑料大棚小气候变化规律分析[J].西北农业学报，1997，6（01）：61-64.

[3]高效梅，崔建云，马守强.潍坊市大棚蔬菜生产气象预报服务系统[J].山东气象，2005，25（03）：28-29.

[4]郜庆炉，段爱旺，梁云娟.日光温室内温光条件对农作物种植制度影响[J].干旱地区农业研究，2004（01）：109-113.

作者简介：刘志鹏，硕士，高级工程师，研究方向：气象技术保障。endprint