南方水稻黑條矮縮病測報技術研究

黃華英，陳觀浩，梁盛銘，陳梅珍

（廣東省化州市病蟲測報站，廣東化州525100）

南方水稻黑條矮縮病測報技術研究

黃華英，陳觀浩，梁盛銘，陳梅珍

（廣東省化州市病蟲測報站，廣東化州525100）

研究2種數學分析模型對南方水稻黑條矮縮病的預報效果，為該病害的預測預報提供參考。以2006—2015年廣東省化州市晚稻南方水稻黑條矮縮病發病率為原始數據，分別采用多項式回歸和灰色系統GM(1,1)預測方法建立南方水稻黑條矮縮病發病率的預測模型，分析其預測效果。結果表明，采用多項式回歸和灰色系統GM(1,1)分別建立了晚稻南方水稻黑條矮縮病發病率預測預報模型：y=5.2530-5.8923x+2.1280x2-0.1559x3和y(1)(k+1)=-51.1797e-0.4798k+66.8097，2種預測模型均能較好地預測南方水稻黑條矮縮病的發病趨勢，為該病害的預測提供了一種準確有效的方法。預測預報模型可以應用于防病減災工程。

水稻；南方水稻黑條矮縮病；預測模型；多項式回歸；GM(1,1)模型

0 引言

南方水稻黑條矮縮病(Southern rice blackstreaked dwarf virus，SRBSDV)是一種由媒介昆蟲白背飛虱[Sogatella furcifera(Horváth)WBPH]傳播的一種水稻病毒病。該病害于2001年在廣東省陽西縣被首次發現以來，已迅速擴散至中國南方廣大稻區[1-5]。2009年，該病害在中國南部及越南晚季稻上暴發成災，造成嚴重的經濟損失。據統計，約35萬hm2晚稻嚴重受害，其中，基本失收面積超過0.67萬hm2[6-7]，給農業產生造成巨大的經濟損失。2006年以前，南方水稻黑條矮縮病在廣東省化州市有零星病叢發生，造成產量損失較小，沒能引起人們注意，后呈現出逐年加重的態勢，2012年晚稻發病面積上升到0.5萬hm2，占全市水稻總面積的19.6%，發病嚴重田塊病叢率高達55%～65%，個別田塊高達90.9%，成為南方水稻黑條矮縮病的重發地區[8-14]。

由于南方水稻黑條矮縮病的發現時間不長，目前對該病的研究還處于初步階段[15-16]。近年來，各地對南方水稻黑條矮縮病的研究主要集中在病原病毒、發病規律及防治技術等方面，但對其流行趨勢預測預報的研究還很薄弱[10,12]，而應用多項式回歸和灰色系統GM (1,1)研究南方水稻黑條矮縮病預測模型還未見報道，在很大程度上影響到防治工作的質量。因此，對南方水稻黑條矮縮病流行趨勢做出準確的預測預報，是及時、高效防控病害的基礎。2015—2016年，筆者在南方水稻黑條矮縮病發病流行規律研究的基礎上，根據歷年的系統調查數據，采用多項式回歸、灰色系統GM(1,1)方法進行了預測預報技術研究，組建預測模型，對農業生物災害的預防和防治工作具有顯著的指導意義。

1 材料與方法

1.1 研究區域自然概況

化州市位于廣東省西南部，東經110°20′—110° 45′，北緯21°29′—22°13′，屬典型的亞熱帶季風氣候區，氣候溫和，雨量充沛。年平均氣溫22.1～23.9℃，最冷月（1月）平均氣溫12.3～18.0℃，極端最低溫1.3℃，無霜期360天以上，偶有輕霜，區域無氣象學上真正的冬天，≥10℃活動積溫7964.4～8683.6 d·℃；年降雨量1103.0～3005.3 mm，年均相對濕度83%；年日照時數可達1560.2～2430.3h。

化州市為典型的雙季稻區，是廣東省重要的水稻生產基地，常年水稻種植面積5.11萬hm2左右。20世紀80年代初期、90年代初期化州市曾分別發生水稻瘤矮病毒(Rice gall dwarf virus，RGDV)、水稻橙葉病(Rice orange leaf disease，ROLD)等水稻病毒病，對水稻造成較大產量損失[17-19]。此外，該市也是稻飛虱（以褐飛虱、白背飛虱為優勢種群）的常發、重發之地[20-21]。

1.2 病情調查

每年早稻、晚稻于南方水稻黑條矮縮病病情穩定期（水稻抽穗期至黃熟期）進行調查，選擇不同類型田或不同品種（組合），調查20～30塊以上稻田，采用對角線5點取樣，每點調查2行，每行20叢，共200叢，調查發病叢數，計算發病率。以2006—2015年晚稻的發病率數據建模。發病率的計算見公式(1)。

1.3 統計分析方法

數據處理采用Excel與SPSS軟件完成。

2 結果與分析

2.1 多項式回歸

根據表1的年份序列與發病率的數據，經做圖曲線存在著三次拋物線的關系（Cubic函數），即方程(2)的關系。

其中，x為年份序列的相對值，即初始年2006年取1，2007年取2，以此類推，2015年取10；y為發病率。

原始觀測數據是化州市2006—2015年晚稻南方水稻黑條矮縮病發病率的觀測序列（表1）。

發病率曲線Cubic函數呈波動變化，方程見公式(3)。

其中：a=5.2530，b=-5.8923，c=2.1280，d=-0.1559。

其線性化后的復相關系數R=0.8539，N=10-4=6，R0.05=0.707，R0.01=0.834，通過α=0.01信度檢驗。

從曲線公式計算出的各年份晚稻南方水稻黑條矮縮病發病率與原觀測數據見表2。

根據表2數據繪圖如圖1。從圖1可直觀地看到，理論值與實測值的曲線變化趨勢基本一致，而且兩者之間的值非常接近，說明三次曲線有很好的適合度。從預測發病率趨勢的意義上看，這個精度是完全可以接受的，特別是后面2個年份發病率的實測值與理論值很接近。

2.2 灰色GM(1,1)預測模型

設{y(0)(k)}(k=1，2，…，n)為一隨機序列，對于受一些隨機因素干擾的南方水稻黑條矮縮病，年份序列可能出現較大的波動。灰色系統建模理論就是要對波動較大的隨機序列（既原始數據）進行累加生成AGO處理，得到累加序列，經過m次累加生成運算后，波動性減弱，可成為非隨機性序列，就可以擬合指數型曲線，這樣就用微分方程來描述，達到建立預測模型目的。

表1 各年份晚稻南方水稻黑條矮縮病發病率

表2 理論值與實測值對比表

圖1 南方水稻黑條矮縮病擬合曲線與發病曲線比較

根據表3系統觀測年份序列得式(4)。

作1次累加生成得到式(5)。

y(1)可以建立如下形式的方程，見式(6)。

時間響應函數見式(7)。

上述模型中，a、u為待定參數。利用計算機得到a=0.4798，u=32.0531。故預測模型見式(8)。

根據所建GM(1,1)預測模型計算，得回報預測數據列，見表3。由表3可知，本模型用于化州市南方水稻黑條矮縮病的預測值與實際發生情況擬合度較好，準確度較高，完全可以用于南方水稻黑條矮縮病的預測。

灰色GM(1,1)模型，所需數據較少，計算較簡便，它在復雜的農林系統中得到了廣泛的應用。其缺點是由于其預測的幾何圓形是一條較平滑的曲線，對不很長序列波動性較大的曲線進行擬合時精度不佳。本次預測中就出現了時間序列從系統遞增到系統遞減的過程，為此將預測著眼未來，對年份序列1～5的值暫不予考慮，建立了上述預測模型。

3 結論與討論

南方水稻黑條矮縮病是近年在中國南方稻區新發現的一種水稻病毒病。該病害已在中國廣東、湖南、江西等9省區大面積發生。目前缺乏對該病害安全有效的防治藥劑和高產抗病水稻品種[11]。因此建立及時準確的病害流行趨勢預測模型對于南方水稻黑條矮縮病的防控顯得尤為重要。本研究運用多項式回歸、灰色預測方法對化州市晚稻南方水稻黑條矮縮病發病率進行預測。結果表明，2種預測模型得到的理論值與實測值均很接近，但灰色預測擬合的序列相對較短，而多項式回歸擬合的序列較長。多項式回歸在反映發病趨勢上看好于灰色預測方法，2種方法各有長處。

本研究引入多項式回歸和灰色系統理論與方法嘗試對南方水稻黑條矮縮病的發病率進行長期預測，所建模型具有較高的準確性和應用價值，并且避免了對氣象條件的依賴，方法操作簡單方便，預測效果良好。預測模型的給出，對防病減災工程具有指導意義。

同時，由于研究時間較短，上述預測模型對原始數列的擬合仍有一定的誤差，需要在今后的研究中不斷地積累、充實數據對預測模型進行修正，還要考慮氣象因素、作物抗病性、栽培措施等，在運用這2種預報方法的同時，若能綜合其他的多因子模型預測結果，會收到更好的預報效果，這也將是下一步工作的重點。

表3 由灰色GM(1,1)模型預測從6序列起水稻發病率

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Forecast Techniques ofSouthern Rice Black-streaked Dwarf Virus

Huang Huaying,Chen Guanhao,Liang Shengming,Chen Meizhen
(Forecast Station of Plant Diseases and Insect Pests of Huazhou,Huazhou 525100,Guangdong,China)

The effect of two mathematical models onSouthern rice black-streaked dwarf viruswas studied to provide references for the prediction of the disease.Based on the original data of incidence of lateSouthern rice black-streaked dwarf virusin Huazhou City,Guangdong Province,polynomial regression method and grey system GM(1,1)prediction method were applied to building the prediction model ofsouthern rice blackstreaked dwarf virusincidence rate and to analyzing the prediction results.The results showed that,the latesouthern rice black-streaked dwarf virusincidence prediction models established by polynomial regression and grey system GM(1,1)were:y=5.2530-5.8923x+2.1280x2-0.1559x3andy(1)(k+1)=-51.1797e-0.4798k+66.8097.The two prediction models could predict the incidence trend ofsouthern rice black-streaked dwarf viruswell,and provide an accurate and effective method for the prediction of the disease.The predictive model can be applied to the project of disease prevention and mitigation.

Rice;Southern Rice Black-streaked Dwarf Virus;Prediction Model;Polynomial Regression;GM (1,1)Model

S435.111

：A論文編號：cjas16120013

廣東省科技計劃項目“南方水稻黑條矮縮病發生規律及防控技術研究”(2011B020416001)。

黃華英，女，1986年出生，廣東化州人，助理農藝師，本科，學士，主要從事農作物病蟲測報和防治工作。通信地址：525100廣東省化州市向陽路4號化州市病蟲測報站，Tel：0668-7355109，E-mail：xiayu0759@163.com。

陳觀浩，男，1957年出生，廣東化州人，推廣研究員，大專，主要從事農作物病蟲預測預報和防治工作。通信地址：525100廣東省化州市向陽路4號化州市病蟲測報站，Tel：0668-7355109，E-mail：cgh7909986@126.com。

2016-12-08，

：2017-01-10。