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        基于眼高刻槽數(shù)預(yù)測松褐天牛發(fā)生量分析

        2021-06-24 08:17:56毛新星
        南方農(nóng)業(yè)·中旬 2021年2期
        關(guān)鍵詞:發(fā)生量預(yù)測

        毛新星

        摘 要 為探索簡便的松褐天牛監(jiān)測調(diào)查外業(yè)操作方法,本研究采用松褐天牛眼高刻槽調(diào)查方法,使用SPSS建立松褐天牛眼高刻槽數(shù)-松褐天牛誘捕器誘捕成蟲數(shù)多層感知器人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型,預(yù)測下一年度松褐天牛誘捕器誘捕成蟲數(shù),為松材線蟲病防治年度預(yù)算和作業(yè)設(shè)計提供依據(jù)。使用安徽省潛山市國家級林業(yè)有害生物中心測報點國家級檢測對象松褐天牛標(biāo)準(zhǔn)地監(jiān)測數(shù)據(jù),進行多層感知器人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型培訓(xùn)訓(xùn)練,然后使用2019年度眼高刻槽數(shù)預(yù)測2020年誘捕器誘捕數(shù),結(jié)果表明,60塊標(biāo)準(zhǔn)地中,只有2塊標(biāo)準(zhǔn)地預(yù)測精度低于85%,即96.67%的小班預(yù)測精度高于85%,86.67%的標(biāo)準(zhǔn)地預(yù)測精度高于90%,45%的標(biāo)準(zhǔn)地預(yù)測精度高于95%。

        關(guān)鍵詞 眼高刻槽;預(yù)測;松褐天牛;發(fā)生量

        中圖分類號:S763.38 文獻(xiàn)標(biāo)志碼:B DOI:10.19415/j.cnki.1673-890x.2021.05.019

        松褐天牛(Monochamus alternatus Hope)是松材線蟲病的主要媒介昆蟲,開展松褐天牛預(yù)測,為松材線蟲病監(jiān)測預(yù)報提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)[1]。為簡化松褐天牛監(jiān)測調(diào)查外業(yè)操作,本試驗依據(jù)張國慶提出的松褐天牛眼高刻槽(Nick at Breast Height,NEH)調(diào)查方法[2],建立松褐天牛眼高刻槽數(shù)-松褐天牛誘捕器誘捕成蟲數(shù)多層感知器人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型,用來預(yù)測下一年度松褐天牛誘捕器誘捕成蟲數(shù),為松材線蟲病防治年度預(yù)算和作業(yè)設(shè)計提供依據(jù)[3]。

        1 材料與方法

        1.1 研究方法

        數(shù)據(jù)來源于安徽省潛山市國家級林業(yè)有害生物中心測報點國家級檢測對象松褐天牛標(biāo)準(zhǔn)地監(jiān)測數(shù)據(jù)。先使用2018年松褐天牛眼高刻槽數(shù)與2019年松褐天牛誘捕器全年誘捕數(shù),采用SSPS的多層感知器人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)工具建立預(yù)測模型,然后使用2019年松褐天牛眼高刻槽數(shù)預(yù)測2020年松褐天牛誘捕器全年誘捕數(shù),并與2020年松褐天牛誘捕器全年實際監(jiān)測數(shù)據(jù)進行比較,計算預(yù)測精度。

        多層感知器(Multilayer Perceptron,MLP)是一種前饋型人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò),將多個數(shù)據(jù)集(上一年度松褐天牛眼高刻槽數(shù))映射到單一輸出數(shù)據(jù)集(下一年度松褐天牛誘捕器全年誘捕數(shù))上,從而獲得預(yù)測模型。

        1.2 研究材料與數(shù)據(jù)采集

        研究材料來源于安徽省潛山市國家級林業(yè)有害生物中心測報點標(biāo)準(zhǔn)地監(jiān)測數(shù)據(jù)。

        1.2.1 標(biāo)準(zhǔn)地布局

        安徽省潛山市國家級林業(yè)有害生物中心測報點國家級檢測對象松褐天牛標(biāo)準(zhǔn)地共60個,分布在安徽省潛山市黃鋪鎮(zhèn)、梅城鎮(zhèn)、王河鎮(zhèn)、痘姆鄉(xiāng)、天柱山鎮(zhèn)、天柱山林場、龍?zhí)多l(xiāng)、余井鎮(zhèn)和源潭鎮(zhèn)。

        1.2.2 松褐天牛誘捕器監(jiān)測數(shù)據(jù)

        松褐天牛誘捕采用浙江杭州費洛蒙生物科技有限公司生產(chǎn)的BF-8誘捕器和該公司2015年研制的第二代松褐天牛引誘劑(F2)。該誘捕器誘芯采用植物源和昆蟲源雙重信息素組合,誘捕期可長達(dá)2~3個月,常溫下保質(zhì)期可達(dá)1年。BF-8型松褐天牛誘捕器表面含有涂層,大大提高松褐天牛誘捕效果,全卡扣設(shè)計,安裝方便。懸掛時底部收集杯保持距離地面1.0~2.0 m,懸掛間距保持在100~120 m。國家級林業(yè)有害生物中心測報點國家級檢測對象松褐天牛標(biāo)準(zhǔn)地誘捕器監(jiān)測數(shù)據(jù)如表1所示。

        1.2.3 松褐天牛眼高刻槽數(shù)數(shù)據(jù)

        在標(biāo)準(zhǔn)地所在小班,按照《林業(yè)有害生物監(jiān)測預(yù)報技術(shù)規(guī)范》(LY/T 2516—2015)[4]開展監(jiān)測調(diào)查,在國家級林業(yè)有害生物中心測報點國家級檢測對象松褐天牛標(biāo)準(zhǔn)地所在小班選擇20株樣木,清點眼高處50 cm段樹干松褐天牛成蟲產(chǎn)卵刻槽(眼高刻槽)。國家級林業(yè)有害生物中心測報點國家級檢測對象松褐天牛標(biāo)準(zhǔn)地所在小班眼高刻槽監(jiān)測數(shù)據(jù)如表2所示。

        2 結(jié)果與分析

        2.1 模型訓(xùn)練

        將表1中“2019年誘捕數(shù)(頭/誘捕器)”命名為變量“YBS”,作為因變量導(dǎo)入IBM SPSS Statistics 22,將表2中“2018年NEH(個/株)”命名為“NEH”,作為協(xié)變量,導(dǎo)入IBM SPSS Statistics 22,選擇多層感知器分析工具,建立訓(xùn)練模型并開始培訓(xùn)訓(xùn)練。訓(xùn)練結(jié)果表明,在多層感知器人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型培訓(xùn)中,60個樣本用于培訓(xùn)的有38個,占比為63.3%。用于測試的有22個,占比為36.7%,60個樣本全部有效,有效率100%。模型培訓(xùn)共花費時間0.01 s,培訓(xùn)平方和誤差為13.856 8,相對錯誤為0.749 0,測試中的平方和誤差為14.181 2,相對錯誤為0.862 3。訓(xùn)練網(wǎng)絡(luò)結(jié)果的網(wǎng)絡(luò)模型敏感度0.6~1.0,特異性集中在0.0~0.2,培訓(xùn)所得模型具有較好的敏感度。

        2.2 模型的應(yīng)用

        對表2中“2019年NEH(個/株)”作為協(xié)變量導(dǎo)入上述模型,將輸出結(jié)果(預(yù)測值)與表1中“2020年誘捕數(shù)(頭/誘捕器)”進行比較,計算預(yù)測精度,如表3所示。表3數(shù)據(jù)表明,60塊標(biāo)準(zhǔn)地中,只有2塊標(biāo)準(zhǔn)地預(yù)測精度低于85%,分別為84.93%和80.96%,也即96.67%的小班預(yù)測精度高于85%;只有8塊標(biāo)準(zhǔn)地預(yù)測精度低于90%,也即86.67%的標(biāo)準(zhǔn)地預(yù)測精度高于90%;預(yù)測精度高于95%的標(biāo)準(zhǔn)地數(shù)有27塊,占比為45%。

        3 結(jié)論與討論

        以上研究分析表明,采用眼高刻槽調(diào)查方法,開展松褐天牛種群密度林間監(jiān)測調(diào)查,可以大大簡化當(dāng)前的松褐天牛監(jiān)測調(diào)查外業(yè)操作方法。運用現(xiàn)有的監(jiān)測數(shù)據(jù),可以采用SPSS建立的松褐天牛眼高刻槽數(shù)-松褐天牛誘捕器誘捕成蟲數(shù)多層感知器人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型,然后使用該模型,可以對下一年度的松褐天牛誘捕器誘捕成蟲數(shù)做出較高精度的預(yù)測,進而為松材線蟲病防治年度預(yù)算和作業(yè)設(shè)計提供依據(jù)。

        參考文獻(xiàn):

        [1] 張江平,張佑成,楊潔,等.松誘木引誘劑引誘松褐天牛試驗[J].綠色科技,2020(19):151-152.

        [2] 張國慶.眼高刻槽在松材線蟲病監(jiān)測中的應(yīng)用探討[EB/OL].(2020-12-05)[2020-12-07].https://wps.browser.#/t/AkmrCcARVT.

        [3] 張國慶.基于生態(tài)論的生物災(zāi)害精細(xì)化預(yù)報理論研究[J].現(xiàn)代農(nóng)業(yè)科技,2014(20):146-150.

        [4] 國家林業(yè)局.林業(yè)有害生物監(jiān)測預(yù)報技術(shù)規(guī)范:LY/T 2516—2015[S].北京:中國標(biāo)準(zhǔn)出版社,2015.

        (責(zé)任編輯:劉 昀)

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