随机森林机器算法在江苏省小麦赤霉病病穗率预测中的应用

基于2002—2018年江苏省13个市的小麦赤霉病病穗率资料与生育期观测资料、相应时段内的逐日气象数据,应用随机森林机器学习算法,分生育期、分区域定量评估影响病穗率的主要气象因子特征变量和贡献率,按不同起报时间建立预测模型并进行验证。结果表明,各生育期重要特征变量贡献率的排序为:抽穗扬花期＞拔节期＞越冬期。抽穗扬花期湿度、连续≥3 d的雨日和日照对赤霉病起主导作用,拔节期日照、降雨量、湿度和雨日与越冬期气温和降雪对赤霉病均具有前期影响,甄别出的重要特征变量排序结果符合赤霉病菌发育、释放、侵染和流行规律;基于随机森林算法建立的病穗率预测模型的精度与重要特征变量个数、赤霉病发生区域、M_try参数设定、生育期有关;最早可在3月初进行预测,预测时效近3个月,起报时间越接近乳熟期,输入的重要特征变量越多,则病穗率预测准确率越高,病穗率模拟值与实测值的波动趋势完全一致,对赤霉病“中等”和“偏重”等级模拟效果好,表明随机森林算法在赤霉病预测中有较高的可靠性和业务应用潜力。      

呼伦贝尔地区马铃薯产量与气候条件的灰色监测分析

利用灰色理论模型对内蒙古东北部地区1971—2000年马铃薯产量资料和气象资料进行统计分析,结果表明:该地区马铃薯产量与生育期各气象要素的灰色关联度从大到小顺序为:气温、地中10cm平均温度、降水量、日照时数、日较差、相对湿度、平均风速;并选择关联度较大的5个因子建立了马铃薯产量的灰色监测模型。     

近50年三江县日照气候变化特征及影响因子分析

采用三江县1964-2013年日照时数资料,分析表明:三江县日照时数气候变化率为-23.46h.(10a)-1。三江县日照时数的变化与众多气象因子有关,年日照时数以及夏、秋季日照时数的减少受平均总、低云量及降水量等因子的影响并不显著,可能更多受其他一些因素的影响。春季日照时数的减少与春季总云量的弱显著减少有关。冬季日照时数的减少与冬季降水量的弱显著增加有关。     

基于GIS的小麦赤霉病气象等级预报系统的设计与实现

以江苏省为例,介绍了基于地理信息系统的小麦赤霉病气象等级预报系统的设计思路及核心技术。系统采用VB.Net 2005和ArcEngine做为开发平台,基于MSSQL SERVER 2005数据库查询,利用日平均相对湿度、日平均气温和日照时数3个气象要素,用两种算法来计算小麦赤霉病发生发展的气象等级,生成包含地理信息的文字产品和图形产品,实现了小麦赤霉病气象等级业务预报。系统具有功能强大,算法高效,操作简单等特点,解决了业务部门资料分析处理和赤霉病气象等级预报的相关问题,具有很好的业务应用和推广价值。     

近46a山东菏泽日照变化特征及影响因子

利用1965～2010年菏泽日照、云量、雾（轻雾）、相对湿度、降水等资料,采用气候倾向率、9点2次平滑、突变检验、回归分析等统计方法,分析了近46a菏泽日照时数变化特征及影响因子。结果表明：近46a菏泽日照时数极显著减少,平均每10a减少121．66h;夏季和秋季极显著减少,冬季显著减少,春季减少趋势不显著;减少趋势最大的是8月。1981年是菏泽日照时数减少突变的时间点,也是日照时数由正距平优势向负距平优势的转折点。年日照时数与总云量、相对湿度和轻雾日数呈极显著负相关,与雾日数呈弱显著负相关;四季日照时数除夏季与雾日数负相关不显著外,均与平均总云量、相对湿度、雾和轻雾日数、降水量和降水日数呈显著负相关。影响菏泽年和春、夏季日照时数变化的主要因子为总云量、相对湿度和雾,秋季主要因子为总云量、雾和降水日数,冬季主要因子为总云量、相对湿度和降水日数。     

近43a山西东南部日照时数时空变化特征及其影响因素

基于1976~2018年山西东南部11个地面气象观测站的逐月日照时数资料,分析了近43a山西东南部日照时数的时空变化特征,以及总云量、低云量、水汽压、降水量、雾日数和霾日数等气象因子对日照时数的影响。结果表明:山西东南部平均年日照时数空间差异显著,呈南北多、东西和中部少的分布特征;近43a年山西东南部日照时数呈显著减少趋势,气候倾向率为?71.9h/10a,2005年发生由多转少的突变;四季日照时数由多到少依次为春季、夏季、秋季及冬季,均呈减少趋势,其中春季趋势最小,秋季趋势最大;各月日照时数分布不均匀,5月最多,2月最少,除3月日照时数呈增加趋势外,其余各月均呈减少趋势,6月和9月的减少趋势最为显著;近43a总云量、雾日数、霾日数均呈显著增加趋势,而低云量、水汽压、降水量变化趋势不显著;雾日数增加是导致春季、秋季、冬季和年日照时数减少的重要因子之一,总云量增加是导致夏季、秋季、冬季和年日照时数减少的重要因子之一,降水量增加对夏季日照时数减少也有一定影响。      

江西省早稻雨洗花灾害指标构建与灾损评估

构建早稻雨洗花灾害指标及适于早稻产量估算的灾损评估模型,对开展早稻雨洗花灾害监测、损失评估、灾害保险等具有重要意义。该文以江西省早稻为研究对象,利用1981-2015年14个水稻气象观测站逐日气象资料和农业气象观测资料,筛选出基于早稻抽穗扬花期间过程降水量、最大降水量、降水日数及实际产量的雨洗花灾害样本78个,在此基础上,利用相关分析、正态分布以及主成分回归法,建立了雨洗花灾害指标和灾损评估模型,并对其进行验证。结果表明:抽穗扬花期降水对雨洗花灾害形成有显著影响,其主要影响时段为抽穗扬花普遍期前后5 d内,关键时段为抽穗扬花普遍期前后3 d内。日降水量40 mm可作为早稻抽穗扬花期雨洗花灾害临界指标。以该指标为基础,统计日降水量不低于40 mm的降水日数及其对应的累积降水量,当累积降水量为40~170 mm时,为轻度雨洗花灾害,早稻一般减产小于15%,平均减产10%;当累积降水量不小于170 mm时,为重度雨洗花灾害,早稻一般减产不低于15%,平均减产22%。指标验证结果与历史实际灾害发生情况有较好的一致性。雨洗花灾损评估模型检验结果表明:雨洗花年模拟产量与实际产量吻合度较高,平均相对模拟误差为4.3%,78.0%的资料相对误差在5%以内,可利用该模型对雨洗花年的早稻减产率进行模拟和预测。     

红富士苹果果面裂纹与气象因子关系

通过对万荣县1991—2013年红富士苹果果面裂纹情况与同时期的气象资料进行对比分析,运用Excel、SPSS软件分析果面裂纹等级与温度、降水、日照、湿度、降水日数等气象因子的相关关系,寻找影响万荣县红富士苹果裂纹的关键因子,结果表明：8月上旬的日照时数、9月降水量、9月相对湿度和6月降水量等能够影响果面裂纹,其中9月降水、相对湿度、6月降水量与果面裂纹等级呈负相关, 而8月上旬的日照时数与果面裂纹等级呈正相关。     

陕西省小麦条锈病气象预报模型

利用小麦条锈病发生程度与气象条件的关系,预测其流行趋势,可以为当地麦区适期开展综合防治、控制其流行为害提供科学依据。通过对陕西省小麦条锈病历年发生程度与上年11月至4月气温、降水量、相对湿度和日照时数月资料相关分析,选择对小麦条锈病发生程度敏感的气象因子,经过归一化处理和加权组合,组成小麦条锈病气象指数,进而建立小麦条锈病气象预报回归模型。结果表明:气象指数与小麦条锈病发生程度高度相关,相关系数通过0.001显著性检验;关中、陕南地区预报模型回代值与调查值差值在2个等级以内的样本占94.5%,差值在1个等级以内的样本占57.3%;对2014年小麦条锈病发生程度预报相差2个等级以内的样本占90%,相差1个等级以内的样本占40%;总体检验结果为正确或偏高。     

浙北平原麦类赤霉病预报

浙北平原是我省重要的产粮区,实行麦、稻、稻三熟制。麦类赤霉病是一种流行性病害,1954—1977年24年中,重病5年,中病12年,轻病7年,中、重病年占70％以上,严重影响春粮的稳产高产。麦类赤霉病的流行程度,受各种因子的影响,气象因子尤其重要,有人称此为“气象型病害”。气象因子一方面影响病菌的转移、繁殖和越冬,即影响菌量,另一方面影响大小麦抽穗至灌浆初期病菌的侵染。我们分析了秋、冬气象条件与赤霉病流行程度的关系,以农谚为线索,并应用数理统计的方法,来制作麦类赤霉病预报,效果较好。 秋、冬气象条件与麦类赤霉病流行 我省广为流传的农谚:“烂田种麦,有草无麦”,“烂冬油菜,燥冬麦”。所谓“烂田”、“烂冬”分别指秋季和冬季雨水过多。     

小麦赤霉病产量损失预测方法研究

赤霉病是影响小麦产量的主要病害之一，开展小麦赤霉病产量损失预报对农业生产和国家粮食安全都具有重要意义。利用全国小麦赤霉病产量损失资料、旬平均气温、旬降水量、旬日照时数、旬阴雨日数等资料，根据动态综合聚类指标，建立了赤霉病对小麦产量造成损失的动态预测方法。预测结果表明，10年增减符号预测正确率达90％，产量损失预测平均准确率达90%。     

BP神经网络在油菜花期预报中的应用

建立花期预报模型,发布观赏性植物的精准花期预报,为旅游活动提供重要参考依据,已经成为气象服务领域一个新的发展方向。为了解高淳旅游区油菜花期的变化规律,探索其预报方法,指导高淳油菜花节旅游活动,根据1985—2010年高淳站日最高气温、日最低气温、日平均气温、日降水量、日日照时数、日平均5 cm地温、日平均相对湿度和日小型蒸发量等气象观测数据,利用主成分分析法,得到其与油菜花期相关系数较大的3个主成分,即温度因子、天气因子和辐射因子,以此为输入因子,建立基于BP神经网络的油菜花期预报模型,探讨BP神经网络在花期预报领域的应用。结果表明,传统的有效积温方法预报结果与实际开花期平均相差4.25天,BP神经网络方法预报结果与实际开花期平均相差1.5天,与有效积温预报油菜花期的方法相比,BP神经网络技术具有预测结果准确率高和操作简单等特点,在花期预报领域具有广阔的应用前景。     

气象因子对大悟县花生产量的影响分析

从湖北省大悟县1994—2010年逐年花生产量资料中分离出随气象因素变化的气象产量,分析了花生气象产量率和气温、降水量、日照时数等气象要素的相关关系,并且建立了基于气象因子的大悟县花生产量预测模型。研究表明,播种期热量不足,始花期日照过量是影响花生产量的主要因素;下针期充足热量、适量降水和日照有助于花生增产。夏花生播种的起始气温为22.2°C,始花期日照时数临界值为53.2 h,下针期气温临界值为28.9℃,降水量临界值为45.7 mm,日照时数临界值为83.8 h。     

烟台市蒸发量变化趋势及影响因子

利用烟台市1971—2010年蒸发量、气温、日照、降水和总云量资料,采用线性回归、相关分析、小波分析、逐步回归方法,对蒸发量变化趋势及其影响因子进行分析。结果表明,烟台年蒸发量存在2～3年的主周期和4～8、8～12年的次周期变化,春季、夏季、秋季和冬季蒸发量分别存在3～5、5～7、7～11和2～4年的周期变化。平均相对湿度的增加和日照时数的减少是蒸发量减少的主要原因,而影响各季节蒸发量变化的气象因子各有不同。日照时数和总云量是影响夏秋季节蒸发量变化的最主要因子,秋冬季节的蒸发量主要受平均相对湿度、日照时数和总云量的共同影响。     

气象条件对高酸苹果若干品质因子的影响

根据2011-2014年我国北方主要苹果产区7省(区) 17个市县的高酸苹果代表品种——澳洲青苹的取样资料,结合相应站点的气象资料,采用数理统计方法,研究了影响高酸苹果主要品质构成因子总酸、可溶性固形物、维生素C、出汁率的气象因子及关键时段,建立了数学关系式。结果表明,从影响要素上来看,气温、降水、日照时数和相对湿度是影响苹果品质最主要的气象因子;从影响时段上看,成熟前7、8、9月最为关键。在高酸苹果的4个品质构成因素中,总酸含量与7月日照时数、9月日照时数及7-9月气温日较差呈正相关,而与1月平均气温、7-9月空气相对湿度、4-9月降水量、7月水热系数及4-9月水热系数呈负相关;可溶性固形物含量与1月平均气温、9月空气相对湿度、5月降水量、9月降水量及9月水热系数呈正相关,而与8-9月日照时数、2月气温日较差及9月气温日较差呈负相关;维生素C含量与7月空气相对湿度、7月降水量、4月气温日较差、7月水热系数呈正相关,而与7月平均气温、9月平均气温、2月降水量及9月≥10℃有效积温呈负相关;出汁率与1月最高气温、4月日照时数及9月日照时数呈正相关,而与5月空气相对湿度、4-9月降水量、4月水热系数及4-9月水热系数呈负相关。研究结果可为高酸苹果的农业气象指标鉴定、气候区划及产业规划布局提供技术支撑。     

近47年武川县气候变化趋势及R／S分析

利用气候倾向率、滑动平均、累积距平及Mann--Kendall突变分析和R／S等分析方法,分析近47年武川县气候变化的趋势性及持续性,并对未来的气候变化趋势进行了预测。结果表明：（1）近47年武川县年、四季平均气温升高显著。（2）近47年武川县夏季降水量明显减少,春季、冬季降水量呈略增多趋势,秋季、全年降水量呈减少趋势。（3）近47年武川县冬季和全年相对湿度明显减少,春、夏、秋季相对湿度呈微弱减少趋势。（14）近47年武川县四季及全年日照时数减少均不明显,未通过0．05的信度检验。年日照时数突变发生在1992年和2007年。预测未来的变化趋势均与以前一致,并将有持续减少的趋势。     

应用Fuzzy贴近度预测富阳小麦赤霉病发生程度的探讨

小麦赤霉病是我县小麦主要的病害之一。气候条件的好坏,与发病程度有着十分密切的关系。利用气象因子正确预报小麦赤霉病发生程度就显得更为重要。为此,我们运用历年有关气象因子的普查,选定二个相关性较高的因子,应用模糊数学的贴近度进行合成运算,从而作出预报因子的综合信息,并对1973～1989年进行小麦赤霉病发生程度的判别,拟合率较高。运用此方法对1989—1991年进行试报,预报值与实测相符,使全县三年防治累计面积达35.3万亩次,挽回粮食损失1989年6000吨,1990年530吨,1991年3500吨,取得了显著的经济效益。现就预测方法作一介绍。     

基于灰色关联分析的新疆棉花产量气象影响因素研究

整理了新疆境内2000—2009年的棉花单产、年降水量、年平均相对湿度、年日照时数以及年平均气温等统计数据,对各因素变化趋势及相关性进行了分析,并应用灰色关联分析方法研究各个气象因素对棉花产量的影响程度。结果表明,年日照时数与棉花单产之间相关性最好,对棉花产量贡献最大,基于日照时数建立的棉花产量预测模型具有良好精度。     

冬小麦抽穗扬花期低温的影响

调查分析了 2 0 0 2年 4月 2 3～ 2 5日受强冷空气影响 ,邹平县部分处于抽穗扬花期的小麦遭受自 1 980年以来罕见的冷害 ,造成花粉败育 ,不能正常开花授粉 ,形成不孕小穗 ,使 2 0 %小麦减产 ;提出了防御冬小麦抽穗扬花期低温影响的几项有效措施。     

陕西长武塬区蒸发皿蒸发量影响因子及预测

以长武农业生态试验站2007—2015年的蒸发皿蒸发量与气象因子进行灰色关联和主成分分析,研究不同时间尺度下影响蒸发皿蒸发的主要因子。结果表明:年尺度下,温度、水汽压、气压和日照时数是影响蒸发皿蒸发量的主要因子;季节尺度下,影响蒸发皿蒸发的主要因素表现为:春季受日照时数和温度的影响,夏季受温度和气压的影响,秋季和冬季受日照时数和水汽压的影响;月尺度下,温度、日照时数、气压是影响蒸发皿蒸发的重要因子。基于主成分分析方法和多元线性回归分析法建立了蒸发皿蒸发的预测公式,预测的相对误差为0.45%~90%,均方根误差为5.56 mm。