一种玉米优秀品种的早期识别方法与流程

本发明涉及种植业信息化技术领域，更具体地，涉及一种玉米优秀品种的早期识别方法。

背景技术：

种业的核心竞争力是优秀品种的培育与找寻。由于品种的最终表现受基因、环境、基因—环境互作效应等影响，而其中优秀的品种可分为两类：在全国范围推广面积大时间长、在多数省份推广，具有普遍适宜性的大品种；在省级范围推广面积大时间长、仅在有限省份推广，具有特殊适宜性的区域特色品种。

品种推广具有时空属性。现有的研究方法仍缺少对不同尺度优秀品种扩散规律与识别方法的探究，难以表达不同空间尺度内品种扩散的差异，难以充分认知优秀品种区域试验阶段的关键特征对推广阶段表现的影响，这两方面问题也成为我国审定品种推广失败率偏高的重要原因之一。随着品种推广数量的增长，市场上存留下来的优秀品种仅占少数，不同品种对不同推广地区适宜程度不同，表现差异巨大，优秀品种的识别与推广阶段的规律探究已经成为充分认知品种、提升品种精准推广效率的关键。

但是现有的优秀品种识别方法没有充分考虑优秀品种在实际推广中的大田表现，经过省级审定的品种部分并没有通过国家审定并得以推广，通过国家审定并表现良好的品种大部分没有实现大面积、长周期的推广，优秀品种存在显著的认知问题。

技术实现要素：

为了至少部分地克服现有技术中存在的上述问题，本发明提供一种玉米优秀品种的早期识别方法。

本发明提供一种玉米优秀品种的早期识别方法，包括：s1，根据玉米优秀品种的品种数据，获取分类标准与分类指标；s2，根据所述分类指标和所述分类标准，获取所述玉米优秀品种的扩散模型；s3，基于所述玉米优秀品种的扩散模型，获取所述玉米优秀品种的关键分类指标；s4，基于所述关键分类指标对所述玉米优秀品种进行识别，获取识别结果，并基于所述分类标准对所述识别结果分类，获取分类结果。

其中，还包括：s5，基于所述分类结果、所述玉米优秀品种在不同空间尺度的适宜性以及所述玉米优秀品种在不同空间尺度下的市场表现，把所述玉米优秀品种分为大品种与区域特色品种；s6，基于所述大品种和所述区域特色品种在不同空间尺度范围内品种扩散的早期推广阶段特征，识别早期的玉米优秀品种。

其中，所述品种数据包括玉米品种全国推广数据、玉米品种省级推广数据、基础地理数据中的一种或多种。

其中，所述早期推广阶段特征包括时间特征、品种表现、品种结构更替、品种空间重心变化趋势中的一种或多种。

其中，s4还包括：基于所述分类结果，获取所述玉米优秀品种的特征数据；基于所述特征数据和所述分类标准对所述分类结果进行调整和筛选。

其中，所述分类指标的获取具体为：根据所述玉米优秀品种的分类标准的适宜程度和推广阶段的扩散程度，对所述分类指标按量化指标进行量化；其中，所述量化指标为推广面积、推广时间、推广省份中的一种或多种。

其中，s3具体为：利用高斯模型拟合方法量化所述玉米优秀品种在全国的扩散模型，选取第一关键分类指标；利用高斯模型拟合方法量化所述玉米优秀品种在省份的扩散模型，选取第二关键分类指标。

其中，s3还包括：对所述玉米优秀品种的扩散模型的精度及适用性进行验证，选取所述第一关键分类指标和所述第二关键分类指标。

其中，所述分类标准的获取具体为：根据所述玉米优秀品种的适宜程度不同，结合所述玉米优秀品种的时空属性，按照不同空间尺度确定所述玉米优秀品种的分类标准。

其中，s4具体为：基于所述玉米优秀品种的分类标准和所述玉米优秀品种的关键分类指标，计算关键分类指标阈值；基于所述关键分类指标阈值，确定所述玉米优秀品种所在类别。

综上，本发明提供的一种玉米优秀品种的早期识别方法，根据玉米优秀品种的品种数据，获取分类标准与分类指标；根据所述分类指标和所述分类标准，获取所述玉米优秀品种的扩散模型；基于所述玉米优秀品种的扩散模型，获取所述玉米优秀品种的关键分类指标；基于所述关键分类指标对所述玉米优秀品种进行识别，获取识别结果，并基于所述分类标准对所述识别结果分类，获取分类结果。本发明提供的玉米优秀品种的早期识别方法，从不同空间尺度探究玉米优秀品种扩散模型及关键分类指标，解决了传统玉米品种由于不同适宜性，不能充分考虑不同玉米品种扩散过程中时间和空间差异的问题。

附图说明

图1为根据本发明实施例的一种玉米优秀品种的早期识别方法的流程图；

图2为本发明实施例的一种玉米优秀品种的早期识别方法中的玉米品种丹玉13在河南省不同曲线拟合结果示意图；其中，

(a)指数r平方:0.04334；(b)线性拟合r平方:0.5858；(c)傅里叶r平方:0.8256；(d)平滑样条r平方:0.9661；(e)高斯r平方:0.8557；(f)sinr平方的和:0.8336。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

图1为根据本发明实施例的一种玉米优秀品种的早期识别方法的流程图，如图1所示，包括：

s1，根据玉米优秀品种的品种数据，获取分类标准与分类指标；

其中，品种数据包括玉米品种全国推广数据、玉米品种省级推广数据以及基础地理数据中的一种或多种。

其中，玉米优秀品种的分类指标可选取品种生命周期、品种推广最大面积、品种达到最大推广面积时间。

s2，根据所述分类指标和所述分类标准，获取所述玉米优秀品种的扩散模型；

优选地，根据玉米优秀品种的分类标准与分类指标，模拟适合玉米优秀品种在不同空间尺度特征下的扩散模型，选取适合分类指标和分类标准的扩散模型。

s3，基于所述玉米优秀品种的扩散模型，获取所述玉米优秀品种的关键分类指标；

s4，基于所述关键分类指标对所述玉米优秀品种进行识别，获取识别结果，并基于所述分类标准对所述识别结果分类，获取分类结果。

本实施例提供了一种玉米优秀品种的早期识别方法，根据玉米优秀品种的品种数据，获取分类标准与分类指标；基于上述分类标准与分类指标，获取玉米优秀品种的扩散模型；基于上述扩散模型，获取玉米优秀品种的关键分类指标；基于所述关键分类指标对所述玉米优秀品种进行识别，获取识别结果，并基于所述分类标准对所述识别结果分类，获取分类结果。本实施例提供的玉米优秀品种的早期识别方法，从不同空间尺度探究玉米优秀品种扩散模型及关键分类指标，解决了传统玉米品种由于不同适宜性，不能充分考虑不同玉米品种扩散过程中时间和空间差异的问题。

在本发明的另一个实施例中，在上述实施例的基础上，还包括：

s5，基于所述玉米优秀品种的分类结果、所述玉米优秀品种在不同空间尺度的适宜性以及所述玉米优秀品种在不同空间尺度下的市场表现，把所述玉米优秀品种分为大品种与区域特色品种；

s6，基于所述大品种和所述区域特色品种在不同空间尺度范围内品种扩散的早期推广阶段特征，识别早期的玉米优秀品种。

优选地，大品种和区域特色品种在不同空间尺度范围内品种扩散的早期推广阶段特征包括时间特征、品种表现、品种结构更替、品种空间重心变化趋势中的一种或多种。

优选地，通过大品种和区域特色品种的时间特征、品种表现、品种结构更替、品种空间重心变化趋势中的一种或多种来识别早期的玉米优秀品种。

具体地，对各个省内玉米优秀品种的平均生命周期进行空间渲染。其中，大品种在主推生态区平均生命周期较长，平均达到17年。不同生态区之间大品种平均生命周期分布不均，部分西北玉米区、东北春玉米区平均生命周期较长，部分东华北春玉米区和黄淮海夏玉米区平均生命周期适中，部分西北春玉米区平均生命周期较短。在同一生态区如黄淮海夏玉米区内，各省份品种平均生命周期不尽相同，部分东华北春玉米区省份如黑龙江和吉林省平均生命周期差距较大。说明不同生态区内各省份大品种推广情况有一定差距。

玉米优秀品种对不同推广地区适宜性不同，品种在不同生态区间与生态区内省份关键分类指标与品种结构更替有明显差异。本实施例选取部分黄淮海春播区、东华北夏播区主推省份，拟合大品种在各省份内扩散曲线。

根据大品种扩散曲线，省内扩散存在明显的品种结构更替现象，同一生态区相邻省份品种更替的空间差异明显。品种推广31年间不同年代各省份均存在表现优异的大品种，但平均生命周期差异较大，大品种进入市场均匀程度也不尽相同。吉林省在1994年、2002年、2010年三个时间周期均存在最大推广面积达到500万亩以上的优秀品种且分布均匀；辽宁省在1980年间丹玉13表现突出，最大面积达1000万亩以上，推广时间达12年，此后大品种更替较为平均，最大推广面积在500万亩以下，推广时间变长；黑龙江省在1990年间大品种更替明显，推广时间长，最大推广面积较大，到2000年以后有所下降；山东省品种更替速度快、品种最大推广面积较大且品种进入市场时间分布平均，平均每五年一个品种更替，有较好的延续性；河南省品种更替速度与数量最快在1990年期间，该期间出现生命周期较短、最大推广面积较小的短促品种，在1980年～2000年期间均存在长周期、大面积的主导品种，分布较为均匀；河北省在1990年间大品种分布更加集中，品种更替速度快，同样出现一些短促品种，品种竞争积累，但在2000年以后开始长生命周期、大面积的品种逐渐引领市场；内蒙、山西、陕西省大品种数量较少，曲线分布均匀。

黑龙江、吉林以及辽宁均属于东华北春播区且时空具有临近性，但是对于各个省内大品种进入市场时间、扩散速度、品种结构更替年代差异较大。从品种结构方面，黄淮海春播区山东、河北、河南省品种结构丰富，其中山东省品种分布均匀，结构层次分明；河南和河北省均存在比较激烈的品种竞争，出现一些短促品种，品种分布在1990年间较为集中，2000年后推广面积大、推广时间长的主导品种引领市场。

从生态区角度来看，黄淮海夏播区的品种结构明显优于东华北春播区，品种结构更替品种更快，主导品种结构层次分明，东华北地区品种寿命较长，品种更替分布更均匀。

选取代表性大品种掖单13、农大108、郑单958和中单2号，分析其在全国尺度下空间扩散特征与重心转移分布情况。

由表1可看出，4个品种平均推广时间相同，平均最大推广面积均在450万亩左右，从平均推广时间和平均最大推广面积来看，均属于第一类大品种。

表1代表性品种推广特征值

农大108从开始推广到进入强势阶段(到达最大推广面积年份)平均为4年，在黄淮海地区从高纬度地区向低纬度地区扩散趋势，以京津冀地区为起始覆盖整个黄淮海区域，达到山东省扩散面积最大。品种空间重心转移不明显。

郑单958扩散区域为从低纬度地区转向高纬度地区，品种的扩散进程随时间的增加品种空间重心转移明显(从黄淮海地区扩散到东华北地区)。在黄淮海地区最大推广面积达到最大，呈现空间聚集状态，重心集中分布，随后逐渐转移到东华北地区。东华北地区以河北省为重心向高纬度扩散，黑龙江省最晚到达最大推广面积，但是在吉林省，品种进入晚但是很快就达到最大种植面积，并且占到了总推广面积的三分之一，与前文吉林省单个品种主导的趋势相同。说明扩散到东华北地区推广重心在不断向高纬度扩散。

中单2号扩散重心分布较为分散，以黄淮海地区为重心向东华北地区、西北玉米区和西南玉米区扩散。中单2号起始推广年份较早，东华北地区黑龙江省、吉林省起始推广较晚。最大推广面积集中在黄淮海地区，但是在东华北地区吉林省品种进入较晚但是推广面积较大，在四川省和甘肃省同样较快进入最大推广面积。

掖单13扩散重心较为集中，主要聚集在黄淮海地区。掖单13起始推广年份在黄淮海地区较晚，西北玉米区和东华北玉米区均较早，却在黄淮海地区最快达到推广面积且推广面积最大，如山东省推广时间最短但推广面积最大，达到其他生态区最大推广面积之和，与前文山东省大品种结构更替均匀、多品种主导的趋势相同。说明掖单13扩散重心转移不明显，重心分布比较集中。

根据区域特色品种仅在1-2个省份推广，品种对推广省份的特殊适宜性，结合区域特色品种在各省分布，区域特色品种分布重心由低纬度向高纬度不断增加，东华北玉米区黑龙江省品种数量最多，这也与大品种如郑单958重心转移特征一致。

本实施例提供了一种玉米优秀品种的早期识别方法，为精细化的玉米优秀品种推广和玉米优秀品种的早期精准定位提供精准指导。而且，通过确定优秀品种的分类指标及适宜性，使得玉米优秀品种的分类结果更加精细准确，时空规律明显。

在本发明又一个实施例中，在上述实施例的基础上，s4还包括：

基于所述玉米优秀品种的分类结果，获取所述玉米优秀品种的特征数据；

基于所述特征数据和所述分类标准对所述分类结果进行调整和筛选。

优选地，基于所述特征数据和所述分类标准对所述分类结果进行调整和筛选，可以使得分类结果更加准确。

在本发明又一个实施例中，在上述实施例的基础上，所述分类指标的获取具体为：

根据所述玉米优秀品种的分类标准的适宜程度和推广阶段的扩散程度，对所述分类指标按量化指标进行量化；其中，

所述量化指标为推广面积、推广时间和推广省份中的一种或多种。

优选地，分类指标按量化指标进行量化，获取到的分类指标更加准确，提高识别早期玉米优秀品种的准确率。

在本发明又一个实施例中，在上述实施例的基础上，s3具体为：

利用高斯模型拟合方法量化所述玉米优秀品种在全国的扩散情况，选取第一关键分类指标；

利用高斯模型拟合方法量化所述玉米优秀品种在省份的扩散情况，选取第二关键分类指标。

优选地，根据优秀品种在推广时间、推广面积的相对优势，本实施例选取1982-2012年推广面积曾达100万亩、推广时间大于5年共161个品种作为研究样本1，按品种的全国总面积进行拟合。

根据优秀品种在推广地区的适宜性，选取样本1中省份多年平均推广面积排名前10％的主推品种共109个作为研究样本2，其中前10％品种数量不足10个的省份取前10名品种，对主推品种按照各品种所在推广省份进行拟合。

如图2所示，丹玉13在两个省份六种曲线的部分拟合情况。其中area为实际推广面积，而year为实际推广年数。对研究样本1和样本2拟合结果进行显著性检验，结果样本1得到正常拟合品种130个，拟合r²平均达到0.84，拟合效果较好，进一步验证高斯模型在更长时间范围、全国尺度具有适用性。部分拟合结果见表2。

表2大品种在各个省份的特征值

样本2得到正常拟合品种91个，拟合r²平均达到0.83，拟合效果较好，证明高斯模型在省份尺度具有适用性。部分拟合结果见表3，如表3所示。

表3区域特色品种在各个省份的特征值

发现guassian模型拟合效果最好，其实际值与预测值相关程度较高。数学模型可表示为：

其中，y表示品种的实际年种植面积；x表示该品种的推广年份；a、b、c分别为模型中的带估参数。

分别令一阶和二阶导数为0，可解得各品种得期望年最大种植面积ymax和达到最大面积时的示范推广年龄xmax：

ymax(i)＝ai，xmax(i)＝bi

各品种推广拟合模型的第一个拐点：x1＝b－c，第二个拐点：x2＝b+c。

品种推广过程，符合正态分布曲线。当品种推广时间x<x1时，品种处于区域试验或生产试验阶段，品种还未开始推广；当x＝x1时，新品种开始推广并开始产生一定影响；当x>x1时，推广面积随推广时间逐渐增加，到x＝xmax新品种推广面积达到最大；到xmax<x<x2阶段，品种逐渐进入衰退期，新的品种进入市场代替原品种投入生产；当x＝x2时，原品种种植面积不再随时间增加，新品种已替代原品种进入市场推广，此时完成了品种推广的更替。

由此，本实施例选取表示品种实际的推广时间，即品种刚开始推广到推广结束所经过的时间。选取拟合的关键指标：a-品种的最大推广面积，b-品种达到最大面积时的推广年份。

在本发明又一个实施例中，在上述实施例的基础上，s3还包括：

对所述玉米优秀品种的扩散模型的精度及适用性进行验证，选取所述第一关键分类指标和所述第二关键分类指标。

优选地，对玉米优秀品种的扩散模型的精度及适用性来验证在全国的扩散情况，选取第一关键分类指标；

对玉米优秀品种的扩散模型的精度及适用性来验证在省份的扩散情况，选取第二关键分类指标。

在本发明又一个实施例中，在上述实施例的基础上，所述分类标准的获取具体为：

根据所述玉米优秀品种的适宜程度不同，结合所述玉米优秀品种的时空属性，按照不同空间尺度确定所述玉米优秀品种的分类标准。

优选地，根据所述玉米优秀品种的适宜程度不同，结合所述玉米优秀品种的时空属性，按照全国确定所述玉米优秀品种的分类标准；

根据所述玉米优秀品种的适宜程度不同，结合所述玉米优秀品种的时空属性，按照省级确定所述玉米优秀品种的分类标准。

在本发明又一个实施例中，在上述实施例的基础上，s4具体为：

基于所述玉米优秀品种的分类标准和所述玉米优秀品种的关键分类指标，计算关键分类指标阈值；

基于所述关键分类指标阈值，确定所述玉米优秀品种所在类别。

优选地，根据关键分类指标，以各品种的平均最大推广面积、达到最大面积对应的推广年份、品种平均推广时间作为阈值，对品种进行分类。

其中平均最大面积为722万亩，平均推广时间为20年，认为10年以上品种属于推广长时间品种，推广时间分为两个阈值：10年和平均推广时间。由此，基于全国总面积品种拟合共分为六类，见表4。

表4基于全国尺度品种分类结果

大品种选取推广时间长、推广面积大的品种类别，本实施例选取第一类和第二类。

根据按省份正常拟合品种对应的主推省份，选取关键分类指标：主推省份数量、平均最大推广面积和平均推广时间。按推广省份对品种进行分类，目标找寻推广面积较大、仅在部分省份主推的区域特色品种。其中平均推广省份数为2，认为省份平均推广面积排入省份总推广面积前10％属于省份主推品种。由此，对各省份拟合品种进行分类：推广省份数小于等2，省份平均推广面积进入各省总推广面积前10％。

区域特色品种选取符合条件的仅在1-2省份推广的品种。

虽然结合附图描述了本发明的实施方式，但是本领域技术人员可以在不脱离本发明的精神和范围的情况下做出各种修改和变型，这样的修改和变型均落入由所附权利要求所限定的范围之内。