基于参与式GIS的农作物品种适应性评价与精准推广方法研究

众多的农作物品种和复杂多样的种植环境给品种精细、精准化应用造成了巨大困难，由此造成的品种事故每年带来巨大的经济损失。适宜性评价与精准推广是降低品种应用风险的重要手段，本项目以PGIS为技术平台，以东华北、黄淮海种植区玉米品种为例，基于对品种差异与种植环境特征的充分认知，依据品种与环境的互作匹配关系，研究面向应用环境的品种种植多因素适宜性评价模型、品种竞争力分析方法及品种搭配应用技术，探索基于基础统计数据的自上而下的专家评价与基于PGIS的自下而上的公众参与式评价的有效融合与应用，构建县域尺度上的基于PGIS的品种精准推广方法体系。本研究结果可以为农作物品种种植精细布局与新品种精准推广应用提供理论及实践上的科学依据，降低品种应用风险、减少经济损失，进一步推动种植业信息化的发展，具有理论和现实意义。

适宜性评价与精准推广是降低品种应用风险的重要手段，本项目以东华北、黄淮海种植区玉米品种为例，基于对品种差异与种植环境特征的充分认知，依据品种与环境的互作匹配关系，研究面向应用环境的品种种植多因素适宜性评价模型、品种竞争力分析方法并构建县域尺度上的基于PGIS的品种精准推广系统。通过项目组各成员的共同努力，我们按计划完成了原计划书中的各项内容。. 取得的成果主要有：（1）研究确定了三类种植环境胁迫特征量化提取方法，分别为以有效积温为例的自然胁迫特征、以倒伏为例的非生物胁迫特征和以丝黑穗病为例的生物胁迫特征。这些基于数学模型的环境特征提取方法解决了传统通过调查的方法所得数据时效性差且不能大面积进行的问题，为从传统的面向试验环境的总结型评价转向当前的面向推广应用环境的预测型评价提供了基础。（2）结合品种各性状对目标推广环境的特殊要求，基于概率分析、回归分析、因素分析及病害胁迫发生学原理等，研究确定了面向县域种植生产环境的品种积温适宜性、丰产适宜性、抗逆适宜性及综合适宜性评价方法与流程。解决了传统的作物评价模型不能直接应用于具体品种推广实践及当前品种推广中缺乏对具体品种在目标推广环境中胁迫抗性表现定量化评价的问题。对各方法的应用，选用典型玉米品种农华101、郑单958、先玉335为研究对象进行了实例分析，得出了可直接指导生产实践的研究结果。（3）采用对比分析法，研究确定了目标品种相对于竞争品种在目标推广环境中的竞争优劣势分析方法，为特定种植环境选择最适宜种植的具体品种提供了科学依据，能直接服务于品种应用决策。（4）研究探索了基于PGIS的品种精准推广系统研发。实现了以品种适宜性评价、竞争优劣势分析为核心内容的玉米品种精准推广信息系统（原型）。该系统实现了后台GIS服务系统与前端WebGIS发布系统的互通集成，公众用户不仅可以从前端随时了解后台制作的评价结果与推广图件，同时公众用户还可以从前端向后台提交自己的数据与后台的基础数据相结合形成综合推广方案。. 本研究结果极大地促进了GIS在农业中的应用，能全面了解品种在大范围目标种植环境中的适宜性表现与竞争优劣势分布，能为品种精准应用提供直接指导、有效降低品种应用风险，从而实现精准推广、因地用种、充分发挥品种增产增收潜力。