基于GIS的农作物品种种植精细区划方法研究

众多的审定品种和复杂的种植环境，给品种精确推广造成了巨大困难，由此造成的盲目推广，带来巨大经济损失。品种种植区划对品种推广起直接指导作用，本项目以东华北、黄淮海种植区玉米品种为例，以1：400万地貌和土壤图叠加生成的自然单元为区划基础单元（体现"细"）；综合考虑品种各性状对环境特殊要求（体现"精"），构建品种种植精细区划指标体系，并通过基于模糊数学建立的品种适宜性多指标综合评价模型计算区划指标值；兼顾各种植环境间空间邻接关系，采用基于邻接关系的面状要素空间、属性一体化聚类算法实现分区；通过"自下而上"与"自上而下"相结合的分区方法，研究农作物品种种植精细区划。本研究特色和创新是在对品种差异和种植环境充分认知的基础上研究品种级别的精细区划，能解决传统的作物级别的种植区划不能应用于具体品种推广的缺陷，给品种的精确推广提供科学支持、降低风险，进一步推动种植业信息化的发展，具有理论和现实意义。

传统的作物区划方法多以定性分析和主观经验为主，不能有效指导农作物品种的精细、精准化应用。品种种植区划对品种推广起直接指导作用，本项目以东华北、黄淮海种植区玉米品种为例，基于GIS开展品种种植精细区划方法研究。围绕研究目标与内容，在项目组各成员的共同努力下，我们按计划完成了项目计划书中的各项研究内容。. 取得的成果主要有：（1）完成了玉米品种种植精细区划基础数据库建设，包括气象数据、品种数据、调查数据、生产统计数据及地理空间数据等，数据量接近10 G，这为本项目顺利开展奠定来了基础，并将在项目结题后继续为我国农业信息化发展提供推动作用，具有良好的应用前景。（2）研究完成了品种种植精细区划基础单元的确定，既能为宏观政策提供决策依据，又能为微观措施提供科学指导。（3）研究完成了品种种植精细区划指标体系构建，包括：自然因素、产量因素、非生物胁迫因素、生物胁迫因素四大类。（4）研究确定了品种种植精细区划指标值的计算方法，包括：基于回归分析法的基础产量指标值的计算方法，基于概率分析的以倒伏为例的非生物胁迫指标值计算方法，基于病害发生学原理的以丝黑穗病胁迫为例的生物胁迫指标值计算方法，在种业界第一次提供了玉米品种种植胁迫量化计算的数学模型与流程，为研究品种在生产环境而非试验环境中的表现提供了可行的解决方案。（5）研究确定了基于地统计学的区划基础单元指标值获取方法与流程，实现了各区划指标值的空间扩展与尺度提升，为大面积的空间区划工作提供了解决方案。（6）研究确定了基于聚类算法的品种种植区划算法与流程，大大提高了区划工作的自动化水平和精度。（7）进行了玉米品种种植精细区划应用体系的初步探索性研究，初步明确了区划应用内容和方向。（8）研究开发了种植区划计算机软件原型系统，包括供区划科研使用的基于ArcGIS平台的种植区划工具模块和供区划应用使用的基于ArcGIS Engine开发的种植区划信息系统。. 本项目研究的品种种植区划是在对作物品种和种植环境充分认知的基础上，综合考虑品种各性状对环境的特殊要求，基于聚类算法和GIS技术对种植区域进行划分，解决了传统的作物级别的种植区划不能应用于具体品种推广的缺陷，所开发的区划信息系统大大提高了区划效率，研究结果可以为品种的精确推广和科学种植提供依据，进一步推动种植业信息化的发展，具有理论和现实意义。