南方水稻黑条矮缩病测报技术研究

黄华英，陈观浩，梁盛铭，陈梅珍

（广东省化州市病虫测报站，广东化州525100）

南方水稻黑条矮缩病测报技术研究

黄华英，陈观浩，梁盛铭，陈梅珍

（广东省化州市病虫测报站，广东化州525100）

研究2种数学分析模型对南方水稻黑条矮缩病的预报效果，为该病害的预测预报提供参考。以2006—2015年广东省化州市晚稻南方水稻黑条矮缩病发病率为原始数据，分别采用多项式回归和灰色系统GM(1,1)预测方法建立南方水稻黑条矮缩病发病率的预测模型，分析其预测效果。结果表明，采用多项式回归和灰色系统GM(1,1)分别建立了晚稻南方水稻黑条矮缩病发病率预测预报模型：y=5.2530-5.8923x+2.1280x2-0.1559x3和y(1)(k+1)=-51.1797e-0.4798k+66.8097，2种预测模型均能较好地预测南方水稻黑条矮缩病的发病趋势，为该病害的预测提供了一种准确有效的方法。预测预报模型可以应用于防病减灾工程。

水稻；南方水稻黑条矮缩病；预测模型；多项式回归；GM(1,1)模型

0 引言

南方水稻黑条矮缩病(Southern rice blackstreaked dwarf virus，SRBSDV)是一种由媒介昆虫白背飞虱[Sogatella furcifera(Horváth)WBPH]传播的一种水稻病毒病。该病害于2001年在广东省阳西县被首次发现以来，已迅速扩散至中国南方广大稻区[1-5]。2009年，该病害在中国南部及越南晚季稻上暴发成灾，造成严重的经济损失。据统计，约35万hm2晚稻严重受害，其中，基本失收面积超过0.67万hm2[6-7]，给农业产生造成巨大的经济损失。2006年以前，南方水稻黑条矮缩病在广东省化州市有零星病丛发生，造成产量损失较小，没能引起人们注意，后呈现出逐年加重的态势，2012年晚稻发病面积上升到0.5万hm2，占全市水稻总面积的19.6%，发病严重田块病丛率高达55%～65%，个别田块高达90.9%，成为南方水稻黑条矮缩病的重发地区[8-14]。

由于南方水稻黑条矮缩病的发现时间不长，目前对该病的研究还处于初步阶段[15-16]。近年来，各地对南方水稻黑条矮缩病的研究主要集中在病原病毒、发病规律及防治技术等方面，但对其流行趋势预测预报的研究还很薄弱[10,12]，而应用多项式回归和灰色系统GM (1,1)研究南方水稻黑条矮缩病预测模型还未见报道，在很大程度上影响到防治工作的质量。因此，对南方水稻黑条矮缩病流行趋势做出准确的预测预报，是及时、高效防控病害的基础。2015—2016年，笔者在南方水稻黑条矮缩病发病流行规律研究的基础上，根据历年的系统调查数据，采用多项式回归、灰色系统GM(1,1)方法进行了预测预报技术研究，组建预测模型，对农业生物灾害的预防和防治工作具有显著的指导意义。

1 材料与方法

1.1 研究区域自然概况

化州市位于广东省西南部，东经110°20′—110° 45′，北纬21°29′—22°13′，属典型的亚热带季风气候区，气候温和，雨量充沛。年平均气温22.1～23.9℃，最冷月（1月）平均气温12.3～18.0℃，极端最低温1.3℃，无霜期360天以上，偶有轻霜，区域无气象学上真正的冬天，≥10℃活动积温7964.4～8683.6 d·℃；年降雨量1103.0～3005.3 mm，年均相对湿度83%；年日照时数可达1560.2～2430.3h。

化州市为典型的双季稻区，是广东省重要的水稻生产基地，常年水稻种植面积5.11万hm2左右。20世纪80年代初期、90年代初期化州市曾分别发生水稻瘤矮病毒(Rice gall dwarf virus，RGDV)、水稻橙叶病(Rice orange leaf disease，ROLD)等水稻病毒病，对水稻造成较大产量损失[17-19]。此外，该市也是稻飞虱（以褐飞虱、白背飞虱为优势种群）的常发、重发之地[20-21]。

1.2 病情调查

每年早稻、晚稻于南方水稻黑条矮缩病病情稳定期（水稻抽穗期至黄熟期）进行调查，选择不同类型田或不同品种（组合），调查20～30块以上稻田，采用对角线5点取样，每点调查2行，每行20丛，共200丛，调查发病丛数，计算发病率。以2006—2015年晚稻的发病率数据建模。发病率的计算见公式(1)。

1.3 统计分析方法

数据处理采用Excel与SPSS软件完成。

2 结果与分析

2.1 多项式回归

根据表1的年份序列与发病率的数据，经做图曲线存在着三次抛物线的关系（Cubic函数），即方程(2)的关系。

其中，x为年份序列的相对值，即初始年2006年取1，2007年取2，以此类推，2015年取10；y为发病率。

原始观测数据是化州市2006—2015年晚稻南方水稻黑条矮缩病发病率的观测序列（表1）。

发病率曲线Cubic函数呈波动变化，方程见公式(3)。

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

其线性化后的复相关系数R=0.8539，N=10-4=6，R0.05=0.707，R0.01=0.834，通过α=0.01信度检验。

从曲线公式计算出的各年份晚稻南方水稻黑条矮缩病发病率与原观测数据见表2。

根据表2数据绘图如图1。从图1可直观地看到，理论值与实测值的曲线变化趋势基本一致，而且两者之间的值非常接近，说明三次曲线有很好的适合度。从预测发病率趋势的意义上看，这个精度是完全可以接受的，特别是后面2个年份发病率的实测值与理论值很接近。

2.2 灰色GM(1,1)预测模型

设{y(0)(k)}(k=1，2，…，n)为一随机序列，对于受一些随机因素干扰的南方水稻黑条矮缩病，年份序列可能出现较大的波动。灰色系统建模理论就是要对波动较大的随机序列（既原始数据）进行累加生成AGO处理，得到累加序列，经过m次累加生成运算后，波动性减弱，可成为非随机性序列，就可以拟合指数型曲线，这样就用微分方程来描述，达到建立预测模型目的。

表1 各年份晚稻南方水稻黑条矮缩病发病率

表2 理论值与实测值对比表

图1 南方水稻黑条矮缩病拟合曲线与发病曲线比较

根据表3系统观测年份序列得式(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，见式(6)。

时间响应函数见式(7)。

上述模型中，a、u为待定参数。利用计算机得到a=0.4798，u=32.0531。故预测模型见式(8)。

根据所建GM(1,1)预测模型计算，得回报预测数据列，见表3。由表3可知，本模型用于化州市南方水稻黑条矮缩病的预测值与实际发生情况拟合度较好，准确度较高，完全可以用于南方水稻黑条矮缩病的预测。

灰色GM(1,1)模型，所需数据较少，计算较简便，它在复杂的农林系统中得到了广泛的应用。其缺点是由于其预测的几何圆形是一条较平滑的曲线，对不很长序列波动性较大的曲线进行拟合时精度不佳。本次预测中就出现了时间序列从系统递增到系统递减的过程，为此将预测着眼未来，对年份序列1～5的值暂不予考虑，建立了上述预测模型。

3 结论与讨论

南方水稻黑条矮缩病是近年在中国南方稻区新发现的一种水稻病毒病。该病害已在中国广东、湖南、江西等9省区大面积发生。目前缺乏对该病害安全有效的防治药剂和高产抗病水稻品种[11]。因此建立及时准确的病害流行趋势预测模型对于南方水稻黑条矮缩病的防控显得尤为重要。本研究运用多项式回归、灰色预测方法对化州市晚稻南方水稻黑条矮缩病发病率进行预测。结果表明，2种预测模型得到的理论值与实测值均很接近，但灰色预测拟合的序列相对较短，而多项式回归拟合的序列较长。多项式回归在反映发病趋势上看好于灰色预测方法，2种方法各有长处。

本研究引入多项式回归和灰色系统理论与方法尝试对南方水稻黑条矮缩病的发病率进行长期预测，所建模型具有较高的准确性和应用价值，并且避免了对气象条件的依赖，方法操作简单方便，预测效果良好。预测模型的给出，对防病减灾工程具有指导意义。

同时，由于研究时间较短，上述预测模型对原始数列的拟合仍有一定的误差，需要在今后的研究中不断地积累、充实数据对预测模型进行修正，还要考虑气象因素、作物抗病性、栽培措施等，在运用这2种预报方法的同时，若能综合其他的多因子模型预测结果，会收到更好的预报效果，这也将是下一步工作的重点。

表3 由灰色GM(1,1)模型预测从6序列起水稻发病率

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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论文编号：cjas16120013

广东省科技计划项目“南方水稻黑条矮缩病发生规律及防控技术研究”(2011B020416001)。

黄华英，女，1986年出生，广东化州人，助理农艺师，本科，学士，主要从事农作物病虫测报和防治工作。通信地址：525100广东省化州市向阳路4号化州市病虫测报站，Tel：0668-7355109，E-mail：xiayu0759@163.com。

陈观浩，男，1957年出生，广东化州人，推广研究员，大专，主要从事农作物病虫预测预报和防治工作。通信地址：525100广东省化州市向阳路4号化州市病虫测报站，Tel：0668-7355109，E-mail：cgh7909986@126.com。

2016-12-08，

：2017-01-10。