用多元积分回归方法分析降水对天然牧草产量的影响

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1、用多元积分回归方法分析降水对天然牧草产量的影响《黑龙江畜牧兽医》科技版2009年10月(上)55用多元积分回归方法分析降水对天然牧草产量的影响若毛吉,冷玉清(共和县畜牧兽医站,青海共和813000)中图分类号:$812.4文献标识码:B文章编号:1004～7034(2009)10—0055—03天然牧草的整个生命过程都是在环境中进行的,其产量形成的高低很大程度上受制于区域气候,土壤和牧草本身机能等因素,人为干扰较轻.但对固定区域来讲,一定时间尺度内其土壤性质,牧草种类组成等变化相对平稳,表现出牧草产量与气候因素有着不可分割的内在联系.温度,

2、降水,光照等气象条件是影响天然牧草产量的重要因子.天然牧草产量可以分解为趋势产量和气象产量,气象因子对产量的影响实际上是对气象产量的影响.降水对天然牧草产量的影响不仅仅体现在降水量的多少,还受天然牧草的生育期和发育状态的影响.为分析降水对天然牧草产量的定量影响,研究以旬为时间步长,用多元积分回归方法计算了降水对三江源同德地区天然牧草产量的定量影响,现报道如下.1研究区概况三江源同德县巴滩地区,该区属典型的高原大陆性气候,海拔3300m,气候温凉干燥,年平均气温0.2℃,牧草生长期内I>0℃积温1523.8℃,年均降水量440.4mm,

3、全年日照时数2'.720～2760h,年太阳总辐射量107251.9kW/m,无绝对无霜期,土壤为栗钙土.1.1资料来源天然牧草产量和气象资料来自同德县牧业气象站(位于巴滩草原),时间为1988--2000年.1.2产量处理研究以正交多项式来分解三江源同德地区天然牧草的实际产量,如果忽略随机产量的影响,用实际产量减去趋势产量就是气象产量.气象产量受气候条件的影响,波动较大,有些年份为正值,有些年份为负值.2敏感指数计算为客观准确评估降水对天然牧草产量的影响,研收稿日期:2008—10—22;修回日期:2009一O1—10作者简介:若毛吉(1

4、968一),女(藏族),兽医师,专科通讯作者:冷玉清(1963一),女,兽医师,本科.究用积分回归模型分旬评估旱涝灾害对天然牧草产量的影响.2.1积分回归的原理假设作物的气象产量为l,,把影响气象产量的因素如气温,降水和日照等气象要素作为自变量.将作物整个生育期分为n个时段,把某一时段,某一气象要素值作为一个变量.则I,对置的回归方程J可写成:kY=C+0"(1)式中:n为第个时段第i个气象要素的偏回归系数;为第t个时段第i个气象要素值;C为常数项.假如将瓦看成随时问t变化的函数,将8也看成承受时间t变化的函数,将作物生育期分成若干个无穷小

5、的时段,则多元回归方程可用积分回归形式表示:Y=C+∑』0(￡)X(t)dt(2)式中:n(t)为t+△￡时刻的第i个气象要素每变化一个单位时对作物产量的影响效果,从这个意义上讲可称其为积分回归的偏回归系数;置(t)为t+△f时刻的第i个气象要素值;c为常数项;口(t)是时间f的函数;i=1,2,…,k.用正交多项式函数将其展开,取5次项为:0(t):(zioio(t)+n订以(￡)+n垃忍(t)+r上..(t)+0(t)+05(t)(3)式中:(t)为时间的正交多项式;0为回归系数;=0,1,2,3,4,5.将(4)式代入(3)式得:kY

6、=c十{∞』∞(t)X(t)dt+口n』l(t)X(t)d+…+5』(t)X.(t)dt)(4)令P=』(t)X(t),=0,1,2,3,4,5.在实际计算中,P=.(t)X(f),(t)可以通过正交多项式表查到.则(4)式写成回归方程:56HeilongjiangAnimalScienceandVeterinaryMedicineNo102009,,=C+(alopo+ailp1+.2+ai3p3+nP+azp(5)根据回归方程可以看出,由于气象要素的时间分布状况不同,就会有一组不同的p值,当然就有不同的y值.a,(t)就是第i个要素在时

7、段t对作物气象产量的影响大小,即敏感指数,意义为某气象要素每变化一个单位对最终产量的增加值或减少值.2.2气候分析模式的建立气象产量实际是温度,降水以及f3照对作物综合作用的结果,用单要素积分回归来分析降水对天然牧草气象产量的影响是不全面的.为准确计算天然牧草全生育期各旬的降水量对产量的影响,应综合温,水,光等气象要素,用多元积分回归来求取敏感指数.首先将天然牧草的全生育期4月上旬_9月上旬按句分为l6个生物时段(n:16).假设气温为,降水量为R,日照为5,各要素的a(t)均取5次项.根据积分回归的原理,牧草的气象产量的估计值:y=C+a

8、0』o(t)T(t)dt+…+al1』5(t)R(t)dt+al2』o(t)5(t)+…+a,』5(t)S(t)d(6)令Pj(T):f(t)T(t),PJ(R)=』(t)R(t