稻纵卷叶螟幼虫空间分布型拟合分析:泊松分布与负二项分布比较
首先,对于调查数据,需要计算幼虫数量的频次分布,即每个幼虫数量出现的次数。假设调查数据如下表所示:
| 稻株编号 | 幼虫数量 | | -------- | -------- | | 1 | 1 | | 2 | 2 | | 3 | 0 | | 4 | 3 | | ... | ... | | 200 | 1 |
统计每个幼虫数量出现的次数,可以得到以下频次分布表:
| 幼虫数量 | 频次 | | -------- | ---- | | 0 | 20 | | 1 | 50 | | 2 | 70 | | 3 | 40 | | 4 | 15 | | 5 | 5 |
接下来,可以使用频次分布法来拟合稻纵卷叶螟幼虫的空间分布型。常见的空间分布型包括泊松分布、负二项分布、二项分布等。
对于泊松分布,其概率质量函数为:
$P(X = k) = \frac{e^{-\lambda} \lambda^k}{k!}$
其中,$k$为幼虫数量,$\lambda$为单位面积内平均幼虫数量。
在本例中,假设稻田面积为1亩,即$4046.86m^2$,调查了200-250丛稻株,假设有$N$丛稻株,则单位面积内稻株数为$\frac{N}{4046.86}$,又假设单位面积内平均幼虫数量为$\lambda$,则有:
$\lambda = \frac{\sum_{i=1}^N X_i}{N \times 4046.86}$
其中,$X_i$为第$i$丛稻株的幼虫数量。
通过计算,假设$\lambda = 0.02$,即单位面积内平均幼虫数量为0.02个。则可以使用泊松分布拟合数据,计算出各个幼虫数量的概率如下表所示:
| 幼虫数量 | 频次 | 泊松分布概率 | | -------- | ---- | ------------ | | 0 | 20 | 0.980198673 | | 1 | 50 | 0.019607843 | | 2 | 70 | 0.000196079 | | 3 | 40 | 0.000001307 | | 4 | 15 | 0 | | 5 | 5 | 0 |
可以看出,泊松分布拟合效果不太好,因为数据中出现了较多的大值,而泊松分布假设各个幼虫数量之间是独立的,不太适合描述这种情况。
因此,可以考虑使用负二项分布来拟合数据。负二项分布是一种离散概率分布,用于描述在一定次数内,成功次数的概率分布。其概率质量函数为:
$P(X = k) = \binom{k+r-1}{k}p^r(1-p)^k$
其中,$k$为幼虫数量,$r$为成功次数,$p$为单次成功的概率。
在本例中,假设$r = 2$,即在一丛稻株上平均有2个幼虫,$p$为每个稻株上出现幼虫的概率,可以通过调查数据计算出:
$p = \frac{\sum_{i=1}^N \mathbb{I}(X_i > 0)}{N}$
其中,$X_i$为第$i$丛稻株的幼虫数量,$\mathbb{I}$为指示函数,当$X_i > 0$时为1,否则为0。
通过计算,假设$p = 0.6$,则可以使用负二项分布拟合数据,计算出各个幼虫数量的概率如下表所示:
| 幼虫数量 | 频次 | 负二项分布概率 | | -------- | ---- | --------------- | | 0 | 20 | 0.000354 | | 1 | 50 | 0.009874 | | 2 | 70 | 0.044431 | | 3 | 40 | 0.100118 | | 4 | 15 | 0.149759 | | 5 | 5 | 0.161372 |
可以看出,负二项分布拟合效果比泊松分布好,能够较好地描述数据中出现较多的大值情况。因此,可以认为稻纵卷叶螟幼虫符合负二项分布。

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