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方差分析周期疊加法預測農作物生長(cháng)論文
摘要 選取遼陽(yáng)市1956—2013年共58年（4—9月）≥10 ℃積溫資料，采用方差分析法，按不同長(cháng)度周期，計算F值并檢驗。經(jīng)計算得出10年周期、23年周期和8年周期F值通過(guò)0.10水平檢驗，將所得3個(gè)周期相疊加，再用外推法對2014年、2015年和2016年積溫進(jìn)行試報。結果表明，利用方差分析制作的積溫預報，回代值與實(shí)況有著(zhù)比較一致的變化趨勢，ABSE為84.5 ℃，RMSE為108.2 ℃；試報2014—2016年ABSE為50.4 ℃，RMSE為51.3 ℃，回代和試報比較準確，該方法對預報（4—9月）≥10 ℃積溫具有一定的參考價(jià)值。
關(guān)鍵詞 方差分析；周期疊加；積溫預測；生長(cháng)季
中圖分類(lèi)號 P457.3 文獻標識碼 A 文章編號 1007-5739（2017）21-0237-01
在水分條件較為正常的年份，作物的生長(cháng)發(fā)育不僅需要在一定的溫度條件下進(jìn)行，而且只有當熱量累積到一定程度，才能完成其全生育期過(guò)程并獲得產(chǎn)量。熱量條件在很大程度上決定了當地的自然景觀(guān)、栽培的作物種類(lèi)、耕作制度以及各種農事活動(dòng)，而積溫是衡量一個(gè)地區熱量條件的主要指標之一[1]。遼陽(yáng)市地處遼寧省中部，糧食作物種植面積約1.38萬(wàn)hm2，豐年糧食產(chǎn)量逾100萬(wàn)t。4—9月是遼陽(yáng)地區玉米、水稻等主要糧食作物的生長(cháng)季，其間≥10 ℃積溫對作物結構、品種熟型、作物生育期長(cháng)短具有較大影響。由于積溫年變化較大，必須按當年氣溫預報作適當調整，因而探索生長(cháng)季內積溫的預報方法、開(kāi)展遼陽(yáng)地區作物生長(cháng)季積溫預測對科學(xué)指導農業(yè)生產(chǎn)具有重要作用，同時(shí)也有助于提高氣候預測業(yè)務(wù)水平[2]。
方差分析周期疊加法為統計預報實(shí)踐中的一類(lèi)時(shí)間序列周期方差分析方法，廣泛應用于氣象、地質(zhì)、水文、農業(yè)等領(lǐng)域。目前，已有較多學(xué)者利用方差分析周期疊加法對生長(cháng)季熱量資源變化特征以及對季節降水量預報進(jìn)行研究，并取得了一定成果[3-4]，但對積溫長(cháng)期預報報道很少。本文利用方差分析周期疊加外推法對遼陽(yáng)市2014—2016年生長(cháng)季（4—9月）≥10 ℃積溫進(jìn)行預報，以期為遼陽(yáng)市農業(yè)生產(chǎn)提供決策依據。
1 資料與方法
1.1 資料來(lái)源
本文選取1956—2013年遼陽(yáng)市地面觀(guān)測站生長(cháng)季（4—9月）≥10 ℃積溫資料，將4—9月≥10 ℃積溫換算成距平值，以此距平值作為原序列。
1.2 研究方法
首先根據樣本數n，列出可能存在的周期r，r一般為2，3，…，k，k=n/2（當n為偶數時(shí)）或k=（n-1）/2（當n為奇數時(shí)），然后計算F=組間差異/組內差異，當組內差異越小，組間差異越大時(shí)，周期越明顯。方差比較用F檢驗，F值越大，周期越顯著(zhù)，依次分辨主次周期。如果樣本數較大，需重復選取幾個(gè)周期，直至F（0.10水平）檢驗不通過(guò)。最后將幾個(gè)周期疊加起來(lái)求擬合值[5]。
2 周期的確定
2.1 第1周期
2.2 第2周期
從原序列中，消云第1個(gè)主要周期的影響。采取從序列中減去以10年為周期排列的序列，得到一新序列（實(shí)際減的是平均值）。這一新序列消去了10年周期部分，從這一新序列出發(fā)按確定第1周期步驟分析所得的主要周期稱(chēng)為第2主要周期。經(jīng)查F分布表可知，F23=1.75>F0.10（22，35=1.61），即23年周期顯著(zhù)，其組內平均值為第2周期值。
2.3 其他周期
由于樣本較大，依上述方法再重復選取第3、4個(gè)主要周期，直至F檢驗不通過(guò)。經(jīng)計算F8=1.81≈F0.10（7，50），確定第3周期為8年。第4周期的F值很小，周期已不顯著(zhù)。
3 疊加分析
3.1 周期疊加
經(jīng)過(guò)上述周期分析后，原序列變?yōu)橛?0年周期、23年周期和8年周期疊加而成，預報值即為4—9月≥10 ℃積溫歷年平均值加疊加值。
3.2 周期疊加歷史擬合及外推預報
利用方差分析周期疊加法制作1956—2013年遼陽(yáng)市4—9月≥10 ℃積溫回代與實(shí)況有著(zhù)比較一致的變化趨勢（圖1），擬合效果較好，可用于外推預報。
用歷史資料與周期疊加后計算值進(jìn)行回代檢驗，計算
試報2014年4—9月≥10 ℃積溫為3 734.9 ℃（實(shí)況值為3 772.2 ℃）；試報2015年值為3 682.4 ℃（實(shí)況值為3 736.9 ℃）；試報2016年值為3 565.6 ℃（實(shí)況值為3 625.1 ℃）。2014—2016年ABSE為50.4 ℃，RMSE為51.3 ℃，試報比較準確，能夠滿(mǎn)足農業(yè)氣象服務(wù)需求，可以用來(lái)預報4—9月 ≥10 ℃積溫。
4 結論
�。�1）利用方差分析周期疊加法制作4—9月≥10 ℃積溫回代與實(shí)況有著(zhù)比較一致的變化趨勢，2014年、2015年和2016年試報效果較好。
�。�2）應用該方法制作積溫預報時(shí)若能配合其他預報方法使用，效果會(huì )更好。
�。�3）應用方差分析來(lái)識別周期時(shí)，可以適當放寬信度，否則可能不能得出理想的周期個(gè)數。
5 參考文獻
[1] 劉子凡，黃潔.作物栽培學(xué)總論[M].北京：中國農業(yè)科學(xué)技術(shù)出版社，2007.
[2] 馬樹(shù)慶，安剛，王琪，等.東北玉米帶熱量資源的變化規律研究[J].資源科學(xué)，2000，22（5）：41-45.
[3] 王春玲，崔力，王樹(shù)文，等.用方差分析法預測濮陽(yáng)市冬小麥播種期降水量趨勢[J].氣象與環(huán)境科學(xué)，2007，30（增刊1）：123-124.
[4] 曲靜，王昱.方差分析周期外推法在春季降水量預報中的應用[J].甘肅科學(xué)學(xué)報，2012，24（2）：68-71.
[5] 李樹(shù)巖，彭記永，劉榮花，等.基于氣候適宜度的河南夏玉米發(fā)育期預報模型[J].中國農業(yè)氣象，2013，34（5）：576-581.
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