[发明专利]一种高产棉花株行距配置优化方法

说明书

本发明公开了一种高产棉花株行距配置优化方法，涉及农业信息化技术领域，以棉花群体籽棉产量最大化为目标函数，以株距和行距作为优化目标参数，基于目标地点往期的棉花植株三维形态数据，构建棉花主栽品种在不同生态点的株行距配置下的棉花三维模型，输入当前棉花植株的株距数据和行距数据，得到棉花植株三维冠层模型，进行棉花植株三维冠层模型的光合生产力计算分析，利用梯度下降法使得棉花植株籽棉产量最大化，实现棉花种植株行距优化。

技术领域

本发明涉及农业信息化技术领域，特别涉及一种高产棉花株行距配置优化方法。

背景技术

棉花是我国重要的经济作物和纺织工业原料，是全国1亿多棉农收入的主要来源，对国民经济的发展具有重要意义。棉花群体的产量和棉铃的品质是棉花品种、种植环境和管理综合共同作用下的结果，合理的棉花株行距配置不仅能够充分挖掘棉花群体增产潜力，还能够在有助于提高机械化作业质量的同时降低产量损失。棉花株行距的确定是棉花生产全程机械化的重要一环，根据种植地区的光热资源和棉花品种的株型特征对株行距进行定量优化配置，能够提升棉田光热资源利用效率，促进棉花全程机械化和高产高效协同。

棉花的株距：棉花的密度与群体结构密切相关，直接关系到光能利用和产量品质的形成。若密度太小不利于高产，密度过高导致棉花生长过旺，不利于田间管理，且造成冠层郁闭，进而影响到棉铃品质。研究表明在一定范围内，种植密度的增加会带来棉铃数量增加，进而使籽棉产量呈线性增加趋势，而密度增加到一定程度籽棉产量可达到最大值，此后籽棉产量进入稳定的平台期，若进一步增加密度反而会引发严重遮阴，导致产量下降。

棉花的行距：调整行距配置是实现作物合理密植，确保其与机械采收技术相结合的重要手段。在棉花生产机械化程度较高的地区，行距一般由采棉机采摘头决定，如新疆高密度下机采棉主要运用(66cm+10cm)、(68cm+8cm)等配置方式。然而，高密度下田间行距较小容易造成脱叶剂喷施效果差、棉株干枯叶较多、挂枝叶较多等问题，导致机械采收前落叶率达不到机采要求、所采籽棉杂质含量较高，对机采棉品质造成严重影响。本领域技术人员通过开展规模田间试验，明确了增大行距、减少行数或等行距种植对于提高产量品质具有显著成效，通过选取不同品种开展了不同行距的比较试验研究，结果表明等行距低密度下杂交棉花产量最高。

目前，本领域的研究人员主要通过分析多年多点的栽培试验数据来优化棉花株行距，此种方式存在着费时耗力、成本高昂、优化精度不足等问题，并难以形成精确的优化模式。此外，在全程化控塑型技术的大面积推广应用的背景下，传统的田间试验分析受到多种因素综合作用的影响，已经无法满足开展大规模株型育种和塑型栽培研究的要求，迫切需要信息化手段提供技术支撑。

因此，针对上述问题，本申请提供了一种高产棉花株行距配置优化方法，通过构建棉花主栽品种在不同生态点的株行距配置下的棉花三维模型，结合三维冠层光合模型进行光合生产力计算分析，实现棉花种植株行距优化。

发明内容

本发明的目的在于提供一种高产棉花株行距配置优化方法，通过构建棉花主栽品种在不同生态点的株行距配置下的棉花三维模型，结合三维冠层光合模型进行光合生产力计算分析，实现棉花种植株行距优化。

本发明提供了一种高产棉花株行距配置优化方法，包括如下步骤：

获取棉花植株三维形态数据，构建棉花植株三维模型；

输入当前棉花植株的株距数据和行距数据至棉花植株三维模型，得到棉花植株三维冠层模型；

基于棉花植株三维冠层模型，输入棉花植株的各器官对光合有效辐射的透射率和反射率，进行光合生产力计算，得到棉花植株籽棉产量；

采用梯度下降法逐步调节棉花植株的株距数据和行距数据，直至当前棉花植株籽棉产量达到最大值，输出棉花植株最优的株距数据和行距数据。

进一步地，所述获取优化目标地点往期的棉花植株三维形态数据，构建棉花植株三维模型的步骤，包括：