分析棉花株式图的方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于计算机方法和种植技术的交叉领域，具体涉及一种分析棉花株式图指 导种植生产的方法。
【背景技术】
[0002] 棉花原产高温、干旱、短日照的热带、亚热带草原，是多年生木本植物。经过引种栽 培，长期驯化，才成为一年生作物。棉花具有根深，叶茂，茎杆粗壮，再生能力强；发棵易于 控制，株型可塑性大；顶芽和腋芽能持续分化枝叶、花器官，形成无限生长；营养生长和生 殖生长并进时间长；蕾铃易于脱落，结铃有一定的自我调节能力等生长习性。种植棉花的最 终目的是获得高产、优质的皮棉。而皮棉产量又是由单位土地面积上的总铃数、单铃重及衣 分三个因素构成的。单位面积上的总铃数、单铃重和衣分受外界环境条件如日照、温度及水 分的影响较大，受棉花自身的生长习性影响也较大。棉花蕾铃脱落是生产中普遍存在的问 题，一般棉花自现蕾至吐絮需要经过75~100天，由于外界环境条件和内部生理过程复杂 变化，极易引起蕾铃大量脱落，陆地棉脱落率为60~70%。深入地了解蕾铃脱落，明确蕾铃 脱落的变化规律，研究出减少脱落、增加结铃的有效措施，对于提高单位面积产量有着重要 的意义。
[0003] 棉花株式图调查可以了解棉花的现蕾、开花、结铃、脱落、烂铃、吐絮等生理现象发 生的总数及不同时间、空间部位的分布特点，从而掌握不同环境条件及栽培措施对棉花生 长发育的影响过程，更进一步分析不同环境条件及栽培措施对棉花生长发育结铃造成差异 的机理，是棉花科研工作者及棉花生产者常用的必不可少的调查项目。
[0004] 棉花株式图的调查往往要求多点、多株，每个处理要求查30~60株，有的还要求 更多，加上不同研究处理和品种，在农业生产和研究中，进行一次株式图调查，就要统计上 百株棉花的数据，整个试验下来，需要统计分析的数据就更多。棉花科研工作者及棉花栽培 一般采用手工统计分析这些数据，需要花费大量时间，而且很容易造成许多错误，且获得的 信息量有限，无法快速、准确、完全的挖掘出棉花株式图所蕴含的大量信息。郑曙峰等（中 国棉花，1998)用Fox-pro语言编写了计算机程序，用来统计分析棉花不同生育时期的棉花 株式图，应用该系统能大大提高工作效率和准确性，节省时间，通过调查系列棉株的农艺性 状如株高、果枝、主茎叶片数、棉株开花数、蕾数、成铃数、幼铃数、烂铃数、脱落数等，再通过 计算平均数、变异系数进行相关参数的计算和统计，如脱落率、成铃率、烂铃率、吐絮率、以 及内围、中围、外围成铃情况等，但是大量的调查信息均被遗漏，比如说成铃频率分布、不同 节位果节上的成铃脱落概率，以及其他逐株的相关指标。除此之外，各指标的计算都只能有 平均数和比例，相对独立进行，输出的结果也是常规统计，无法表征统计学的概率等信息。 王国平也采用株式图研究了一种早熟陆地棉成铃空间分布（新疆农垦科技，2014)，采用传 统调查和统计方法，分别用圈代表成铃（其中带阴影的圈代表内围铃），用三角代表未成 铃，可以分析内、中、外的棉花蕾铃分布、座果和脱落率等。
[0005] 快速、准确量化棉株不同节位蕾、花、幼铃、成铃、吐絮及脱落等生殖器官的发生概 率、生长发育进程和空间分布特征是减少棉花生殖器官脱落，有效减低脱落率，增加优质成 铃的成铃率的理论基础；对棉花长势诊断和在棉花生产管理中提出适宜的栽培调控措施， 提高棉花产量、增加优质成铃结铃率、改善棉花生产品质有促进作用和实践指导意义。同 时，也为提高光、温、水、肥资源利用效率和棉花育种提供理论支撑。
[0006] 本发明利用通过设计了一种快速的棉花器官和生长各形态的株式图调查记录方 法，并实现了快速数字化编号，实现了棉株状态和形态的数字记录和标准化，然后结合编写 的stata应用程序，能够快速、准确分析棉花不同果枝、不同节位蕾、花、铃、絮、脱落等的各 项指标的空间分布特征及棉花长势诊断，具有快速性、创新性和科学性。
【发明内容】
[0007] 本发明的目的是针对现有技术中缺乏能快速、准确分析棉花株式图的方法，提供 一种分析棉花株式图指导种植生产的方法。
[0008] 本发明提供一种分析棉花株式图指导种植生产的方法，具体步骤如下：
[0009] 1)按照棉花各器官生长方式和生育调查顺序，分别对棉花枝条和株高、棉花生殖 器官状态进行规范编码，使其数字化；
[0010] 2)现场调查时将每一果枝每一果节的信息直接按步骤1)的编码方式记载；
[0011] 3)利用stata软件或SAS编写程序，计算棉花的各性状指标；
[0012] 4)以电子表格数据输出计算结果，并根据需要绘制棉花生殖器官状态发生概率空 间分布图，以此指导棉花种植生产。
[0013] 其中，所述分别对棉花枝条和株高、棉花生殖器官进行规范编码，优选为：
[0014] 对棉花枝条和株高规范编码：营养枝条编码为-1，株高编码为0,果枝使用其自然 序号，即第一果枝编码为1、第二果枝编码为2,以此类推；
[0015] 对棉花生殖器官状态规范编码：蕾为1、花为2、幼铃为3、成铃为4、絮为5、烂铃为 6、脱落为7。
[0016] 其中，步骤3)所述计算，可以如下方式计算：
[0017] 以公式（1)统计棉花生殖器官状态发生概率：
[0018] (1 )
[0019] 式中Pu为第i果枝j果节棉花生殖器官状态发生概率，tn为调查总棉株数，n1]k 为第k株棉花i果枝j果节生殖器管发生与否，若发生记为1，若不发生记为0 ;i、j、k为自 然数。
[0020] 以公式（2)计算平均株高：
[0021])
[0022] 式中Η表示
tn株平均株高，tn为调查总棉株数，hk为第k株株高，k为自然数；
[0023] 以公式⑶计算平均果枝数： 则
（3)
[0025] 式中GN表示tn株平均果枝数，tn为调查总棉株数，gnk为第k株棉花果枝数，k为 自然数；
[0026] 以公式（4)计算平均成铃数： 剛
⑷
[0028] 式中CLN表示tn株平均成铃数，tn为调查总棉株数，clnk为第k株棉花成铃数， k为自然数。
[0029] 筛选所调查同一处理多个棉株中的最大果枝数和同一果枝的最大果节数；
[0030] 统计多个棉株同一果枝同一果节上各棉花生殖器官状态的数量，除以调查总棉株 数，得出此果节上各棉花生殖器官状态的发生概率。
[0031] 其中，步骤4)所述棉花生殖器官状态概率空间分布图，主要包括棉株整体的空间 成铃发生概率图、不同果枝和果节的棉花生殖器官状态概率空间分布图，也包括传统的成 铃分布、内外铃等信息特征。
[0032] 本发明还提供所述分析棉花株式图指导种植生产的方法在棉花种植中的应用。
[0033] 本发明与现有技术相比，有益效果为：
[0034] (1)按照棉花各器官生长方式和生育调查顺序，对棉花各部位及生殖器官进行规 范编码，将棉花各部位与生殖器官数字化。一般棉花主要农艺指标和生长形态主要根据一 定的生长方式和规律而具有时间和空间顺序。例如一般在苗期调查株高，进入生殖后，开始 依次进行蕾、花、成铃和吐絮等器官和形态的调查；由于各个果枝同步生长和环境灾害的影 响，果节上会出现了病烂铃、脱落等现象，因此，根据棉花生长过程和特征，依次有株高、蕾、 花、幼铃、成铃、絮、烂铃、脱落等需要记录和调查的性状和形态，此外，处于非常规形态的营 养枝，也需要记录和调查。根据这些性状和形态，在本发明实现系列的数学符号进行科学规 范编号和快速指标分析，这样，也方便了调查后的统计和分析。
[0035] (2)棉花株式图调查信息录入方法上的创新。通过实地样本调查和数据录入直 接对应，实现每一果枝每一果节直接信息记载和输入。通过现场直接取样，对每一果枝每 一果节的直接信息记载和输入，将以上棉花不同部位及生殖器官等性状通过编码实现了直 观的棉花形态在株式图调查中实现连续的数字转换和信息录入，同一果节在同一栏进行记 录。因此，在观察棉花株式图上，在棉花不同生育期，连续选取有代表性棉株10-20株，利用 现有的调查方法获取棉花不同果节生殖器官的生长发育进程和空间分布规律，重复3次以 上，可以快速、准确地实现数据采集和记载。进一步，将棉花株式图调查结果按照规定编码， 规范录入到文档表中，形成电子文档见。传统方法统计棉花株式图调查结果时，需要将不同 棉株、不同果枝、不同果节的蕾、花、幼铃、成铃、絮、脱落等生殖器官按照规定分果节和单元 格录入到指定位置文档表中，容易出现误录导致分析结果无法真实反应棉花生长发育状况 等问题。而这种新的棉花株式图调查信息录入方法只需将调查结果按照规定代码值，直观 的录入到同一表格的单元格中即可，避免出现录入位置错误等问题，且快速、准确、直观、便 捷。
[0036] (3)棉花株式图调查信息处理方法与信息量挖掘上的创新。采用专用处理软件实 现批量的株式图海量调查信息处理与挖掘。可以利用stata软件或SAS编写程序，将涉及的 主要性状指标和内容根据规范的格式进行整体统计和计算。实现了关于不同棉株不同果枝 和果节上的蕾、花、幼铃、成铃、絮、脱落等生殖器官的数量和概率的计算和统计。依此方法， 可分别计算出同一处理多个棉株从第一果枝到最大果枝中，每个果枝上不同的果节位的各 生殖器官的主要统计参数。同时可以获取全株或所有处理的棉花的株高、果枝数、单株成铃 数等指标的统计值。
[0037] (4)棉花株式图调查输出结果上的创新。可以快速高效获得并图象化棉花株式图 的多种信息，并进行棉花长势诊断。主要包括棉株整体的空间成铃和发生概率、不同果枝和 果节的生殖器官发生概率空间分布图，也包括传统的成铃分布、内外铃等。获得一系列的规 范的电子表格数据后，可以绘制出以果枝或果节为横坐标的棉花各生殖器官发生