玉溪烤烟气候资源与质量特性预测研究

作     者：陈凡 

作者单位：南京信息工程大学 

学位级别：硕士

导师姓名：景元书

授予年度：2022年

学科分类：09[农学] 0901[农学-作物学] 

主      题：玉溪 烤烟 生态因子 神经网络 

摘      要：烤烟是我国重要的经济作物,其产量与品质特征主要受气候资源与生态环境影响。在全球气候变化背景下,研究烤烟质量与气候资源、生态因子间的定量关系,可以合理利用玉溪市自然资源,提高小尺度烤烟区划精细化程度,可以满足我国卷烟企业烤烟原料精准采购需求,并对进一步提升烤烟质量智能评价具有重要意义。本文基于玉溪市气象、烤烟质量等实测数据,对近70年烤烟大田期气象因子及极端气候事件进行趋势分析和突变检验,并基于各乡镇自动气象站数据,利用Anusplin插值描述了现如今玉溪各县区烤烟气候适宜分区;基于15种烤烟质量特性,利用主成分分析和K均值聚类将玉溪市烤烟质量划分为四个类型区;采用LASSO等筛选后的生态因子与烤烟质量指标间的相关关系,构建了多元统计与神经网络烤烟质量特性预测模型。主要结果如下:(1)玉溪市烤烟各生育期的平均气温呈上升趋势,温差呈下降趋势,突变多发生在1982年和1992年附近;降水量呈下降趋势,其中仅大田期降水在2004年发生了突变(p0.05);日照时数呈下降趋势,其中大田期与成熟期日照均在1984年发生明显突变(p0.01)。玉溪市大田期极端高温、极端降水和连续阴雨寡照日数均呈上升趋势,连续干旱日数呈下降趋势,在19世纪70年代至20世纪初期,各事件出现频率及年际波动均较小。玉溪多数地方处于烤烟生长适宜和最适宜区,玉溪市超一半地区处于烤烟气候适宜区;最适宜区约占各县区的三分之一,大多在澄江、峨山、红塔和江川一带。(2)将玉溪市烤烟分为四类,各类烤烟化学评分均较好,物理评分较差,其中,第Ⅰ类型区的物理、化学得分均最高,平均值分别为0.48与1.01,多分布于通海、江川、澄江;第Ⅱ类型区烤烟物理、化学得分均稍差,氯、钾氯比、叶面密度、含梗率、拉力均处于不适宜范围内,多分布于元江和新平的部分地区;第Ⅲ类烤烟物理质量稍差,化学质量较好,其分布最广;第Ⅳ类烤烟物理质量最差,烤烟化学质量最好,叶面密度、含梗率、拉力均处于不适宜范围,化学成分均处于适宜范围,多分布于易门。(3)烤烟质量特性的多元统计预测模型RMSE均高于神经网络预测模型,物理特性和化学成分的多元统计预测模型的n RMSE平均值分别为14%和19%,处于较高水平,其R在0.3左右;物理特性和化学成分的神经网络预测模型的n RMSE平均值均为9%,R高于0.7,模拟效果更好。从模拟效果来看,神经网络预测模型的模拟效果最好,能够在实际应用中提供精确的结果。