本文摘要：摘要：秋季低溫冷害對晚稻生產不利影響極大，準確預警其出現對奪取晚稻高產穩(wěn)產意義重大。采用模糊數學原理研制田陽秋季低溫冷害始現時段預警輸出模型，選配適合于模糊事件秋季低溫冷害初日出現時段的隸屬函數，計算各預報因子隸屬度，結合數理統(tǒng)計，建立多
摘要：秋季低溫冷害對晚稻生產不利影響極大，準確預警其出現對奪取晚稻高產穩(wěn)產意義重大。采用模糊數學原理研制田陽秋季低溫冷害始現時段預警輸出模型，選配適合于模糊事件秋季低溫冷害初日出現時段的隸屬函數，計算各預報因子隸屬度，結合數理統(tǒng)計，建立多元線性回歸預警輸出模型，作秋季低溫冷害初日出現時段第一次預警;第二次預警，采用模糊數學并、交運算邏輯關系原理制作預警模型。
結果表明：第一次預警歷史擬合率87.3%，第二次預警歷史擬合率88.5%。試運行預警4年，第一次試警正確3年，正確率75.0%，二次試警1年，試警正確。秋季低溫冷害模糊數學預警輸出模型，技術科學，方法易學易懂，歷史正確擬合率、試警準確率結果理想。
關鍵詞：田陽,秋季低溫冷害,模糊數學,預警模型
0引言
入秋以后，受北方冷空氣南下影響，氣溫急降，當日平均氣溫降到≤22.0℃以下，且持續(xù)≥3天以上，對南方正在孕穗、抽穗、揚花的秈稻型晚稻生育會造成低溫冷害不利影響，正在抽穗晚稻會造成包頸，出穗慢，正在揚花授粉的晚稻，會造成花粉�；巫儺惢虿婚_裂，造成晚稻空秕粒增加，結實率低，晚稻農業(yè)產量銳減，即稱“秋季低溫冷害”[1]。
可見對當地秋季低溫冷害天氣氣候特點統(tǒng)計分析診斷，準確的做出當年秋季低溫冷害趨勢長期預警，據晚稻各品種生育特性，適時安排播種期，使其抽穗揚花授粉避開秋季低溫冷害天氣的不利影響，對晚稻減少空秕粒、提高結實率、高產穩(wěn)產意義重大。魏瑞江等[2]運用模糊數學理論，分別建立了光、溫、水氣象條件對河北省冬小麥生長發(fā)育適宜程度的隸屬函數模型，進而計算各發(fā)育期內光、溫、水對冬小麥生長發(fā)育的隸屬度，達到定量評價冬小麥生育氣象條件的利蔽。
王永弟[3]將模糊時間序列模型引入研究重慶市城口縣1月降水量、平均氣溫的預報，結果表明，模糊時間序列預報模型各項精度、評定指標優(yōu)良，且計算簡單，具有一定實用價值。劉芳芳等[4]通過建立張掖市水資源價值模糊數學評價模型，采用升(降)半梯形函數確定了模糊數學模型評價的一元線性隸屬關系，綜合評價了張掖市的水資源價值，為政府相關部門加快水價制度改革，實現水資源的優(yōu)化配置提供科學依據，結果良好。
模糊數學在生態(tài)農業(yè)氣象預報、分析、評價實際應用中較多，本文結合當地晚稻生產氣象服務實際情況，在相關文獻研究結果的基礎上，釆用模糊數學理論設計配置適宜模糊事件發(fā)生的隸屬函數預警模型，進而計算各預報因子的隸屬度[5-6]，再用隸屬度建立多元線性回歸預警模型[7-9]，選取門檻閥值，初次預報田陽當年秋季低溫冷害天氣初日分段的出現。采用模糊數學并、交邏輯運算原理，再制作二次分段預警模型，一、二次預警歷史擬合正確87.3%~88.5%，試報4年，一、二次試報準確率75.0%~100.0%，效果良好。
1資料來源
秋季低溫冷害初日[10-11]天氣資料源系田陽縣氣象站(106°55′E，23°44′N)氣象資料室，統(tǒng)計年度為1959—2013年共計55年，統(tǒng)計時段為當地秋季晚稻生產關鍵期[12-13]的9月21日—10月31日，這期間當出現日平均氣溫≤22.0℃，且持續(xù)≥3日的天氣過程的第一天，即記為秋季低溫冷害初日，依當地晚稻傳統(tǒng)農業(yè)生產，便于開展氣象服務，選取當年6月1日前的氣象因子作預報預警。
2模糊數學技術方法
2.1第一次預警模型
設μ為論域，μ在區(qū)間(0，1)上的任一映射A→(0，1)，稱為μ上的隸屬函數，對于任意χ∈μ隸屬函數值A(χ)稱為χ對A的隸屬度，A為論域μ的模糊集合，記μA(χ)。由于天氣預報對象為秋季低溫冷害初日，在此規(guī)定當年秋季低溫冷害天氣初日現于10月16日(含)之后，稱模糊事件A發(fā)生，模糊映射A→1，當年秋季低溫冷害天氣初日現于10月15日(含)之前，稱模糊事件A沒有發(fā)生，模糊映射A→0。
通過對不同時段光、溫、水、壓、風、濕氣象因子的相關統(tǒng)計篩選擇優(yōu)[14-15]，確定選取如下3個氣象因子作預警模糊事件A發(fā)生的預警模型：χ1：1月下旬至2月上旬平均氣溫;χ2：2月上中旬平均氣溫;χ3：3月中旬至4月上旬平均氣溫。
確定隸屬函數模型，列出隸屬函數模式μA(χi)=[1+ebi(χc-χi)]-1，i=1，2，3，此式bi為待求解系數，該式可化記為{[μA(χi)]-1-1｝=ebi(χc-χi)，對此公式，等號左右兩邊取自然對數，并令等號左邊等于Z，則有Z=a+biχi(a=-biχc)，按最小二乘法原理求解bi=Lxiz/LXiXi，解出如下3個隸屬函數模型，如(1)~(3)所示。
μA(χ1)=ìíîïï1[1+e1.0107(14.5-χ1)]-10χ1≥18.011.0<χ1<18.0χ1≤11.0……(1)μA(χ2)=ìíîïï1[1+e0.9454(16.0-χ2)]-10χ2≥19.512.5<χ2<19.5χ2≤12.5……(2)μA(χ3)=ìíîïï1[1+e0.5627(20.6-χ3)]-10χ3≥22.618.6<χ3<22.6χ3≤18.6……(3)將χ1~χ3原值代入(1)~(3)式，計算出各預警因子的隸屬度，將三因子隸屬度當作模糊預警子集，按照數理統(tǒng)計學原理建立多元線性回歸預警模型如(4)所示。yA=0.1702μA(χ1)+0.6020μA(χ2)+0.7242μA(χ3)-0.2001………………………………………………………(4)方程回歸效果檢驗值F=19.1721，通過0.01回歸效果顯著性檢驗。
依(4)式計算歷年yA值，選取門檻閥值λA﹦0.54，當yA≥λA時，報模糊事件A發(fā)生，即當年秋季低溫冷害初日現于10月16日(含)以后，當yA<λA，報模糊事件A沒有發(fā)生，即當年秋季低溫冷害初日現于10月15日(含)之前，回代歷史擬合正確為87.3%。
2.2二次模糊邏輯預警模型
根據當地晚稻傳統(tǒng)農業(yè)生產實際情況，當以上(2.1點)論述模糊事件A沒有發(fā)生時，即當年秋季低溫冷害天氣初日始現于10月15日(含)前，則要繼續(xù)進行二次模糊預警，歷史上秋季低溫冷害天氣初日現于10月15日前共有26年，為便別于前論，在此規(guī)定，當年秋季低溫冷害天氣初日現于10月7日(含)前，定為模糊事件B發(fā)生，模糊映射B→1，當模糊事件B沒有發(fā)生時，模糊映射B→0，記為當年秋季低溫冷害天氣初日現于10月8—15日。
經過大量的氣象預報因子相關統(tǒng)計篩選，優(yōu)選如下4個氣象因子作為秋季低溫冷害初日二次模糊天氣預警因子子集，設計出對模糊事件B發(fā)生的隸屬函數模式如(5)~(8)所示。
2.3試報2014—2017年
統(tǒng)計2014-2017年各預警因子χ1~χ3的原值，分別計算第一次預警隸屬度μA(χ1)、μA(χ2)、μA(χ3)如表2，將μA(χ1)、μA(χ2)、μA(χ3)隸屬度代入(4)式計算yA。
試報4年，正確3年，準確率75.0%。而2015年第一次試報結果后符合進入二次試報，計算2015年μB(χ4)~μB(χ7)的隸屬度，按上(9)式模糊數學邏輯運算方程輸出結果yB=0.3356，此處yB<λB，報模糊事件B沒有發(fā)生，即當年秋季低溫冷害天氣初日現于10月8—15日，實況出現于10月9日，二次試報正確。
3結論
(1)統(tǒng)計田陽近55年對晚稻抽穗揚花不利影響的秋季低溫冷害初日平均值[16]為10月15日，在平均值線上擺動出現31年，且振波小而較平穩(wěn)，在平均值線以下振動出現24年，多數呈現于20世紀90年代之前，且波動明顯。秋季低溫冷害初日最早出現于9月25日(1997年)，最遲出現于10月31日(2006、2008、2009、2012年)，遲早相差36天以上。依據田陽晚稻傳統(tǒng)農業(yè)生產耕作制，全縣各地晚稻生產均能于10月中旬中之前安全完成抽穗揚花的發(fā)育期[17-18]，在10月16日后出現的秋季低溫冷害天氣預警分析，對晚稻生產氣象服務意義不大[19]。
(2)利用模糊數學知識原理作秋季低溫冷害天氣預警，技術科學，方法易學易懂，特別是利用模糊數學邏輯運算方程作預警，相對于其他數理統(tǒng)計預報方法計算工作量大為減少。本文研究秋季低溫冷害初日天氣預警起報時間長[20]，進入4月中旬即可輸出預警結果，第一次預警(55年)歷史擬合率87.3%，二次預警(26年)歷史擬合率88.5%，試報4年，第一次試報正確3年，準確率75.0%，進入第二次試報1年，試報正確。
(3)模糊數學在氣象預報中的應用，其核心技術是選配適合于模糊事件發(fā)生的隸屬函數模型，采用何種隸屬函數模式，科學和經驗相結合選配，同時模糊區(qū)間的定位、模糊中性點值的擬定，匹配的隸屬函數曲(直)線經過中性點其左右模糊度大，優(yōu)良匹配隸屬函數模型技術很重要，研究結果較為理想。
參考文獻
[1]歐陽兆云,張和穩(wěn),周冬梅.田陽秋季低溫冷害規(guī)律性的診斷[J].氣象研究與應用,2012,33(2):31-33.
[2]魏瑞江,張文宗,李二杰.河北省冬小麥生育期氣象條件定量評價模型[J].中國農業(yè)氣象,2007,28(04):367-370.
[3]王永弟.模糊時間序列模型在短期氣候預測中的應用[J].南京信息工程大學學報:自然科學版,2012,04(4):316-320.
[4]劉芳芳,連華,王建兵,等.基于模糊數學模型的張掖市水資源價值計算研究[J].中國農學通報,2016,32(2):87-91.
農業(yè)方向論文投稿刊物：《中國農學通報》(ChineseAgriculturalScienceBulletin)雜志創(chuàng)刊于1984年，由中國農學會主辦，由我國著名農業(yè)科學家、兩院院士石元春教授擔任主編的綜合性農業(yè)學術期刊。雜志以農業(yè)科研院、校副高以上中青年專家、學科帶頭人和博士、碩士為主要作者群，以省部級以上科研基金項目論文為重點，高質量、高水平的學術半月刊，國內統(tǒng)一刊號為CNll一1984/S，國際標準刊號：ISSN1000-6850，郵發(fā)代號：2-772.
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