图案化水稻的种植方法

1.本技术涉及水稻栽培技术领域，尤其是涉及一种图案化水稻的种植方法。


背景技术：

2.对于水稻的种植，除了最常见的在同一个田块种植一种水稻以外，还常常会出现同一个田块种植两个品种以上的水稻的情况，即图案化水稻的种植，例如在做水稻品种比较试验时或者在田块中形成彩色水稻景观时；目前，图案化水稻的种植工作一般均依靠种植人员凭借经验，依靠一些设置的点位以手动插秧或直播的方式在田间操作完成，图案化水稻的种植过程中，由于各水稻品种种植位置分布的复杂性，种植人员在难以从宏观角度而仅依赖于眼前有限视线进行观察的情况下完成水稻种植工作，因为受水稻种植点定位准确性及定点数量较少的影响，水稻生长后并最终形成的区块容易出现位置和尺寸上的偏差，从而影响到图案化水稻的种植效果。


技术实现要素：

3.为了提升图案化水稻的种植效果，提高水稻品种比较试验的准确性或者彩色水稻景观的观赏性，并提高图案化水稻的种植效率，降低成本，本技术提供一种图案化水稻的种植方法。
4.根据本发明的一个方面，提供一种图案化水稻的种植方法，包括以下步骤：测量田块尺寸；结合所测定的田块尺寸设计图形；将与水稻品种数相同数量的颜色填充至图形中以形成设计图；将设计图的像素点的行列数分别设为田块需插秧的行列数；其中，各像素点为种植点；将设计图按照钵苗插秧机作业方式及秧盘规格生成秧盘设计图；将不同水稻种子按秧盘设计图播种；将不同水稻品种的钵苗机插至田块并对应设计图各品种的种植点处。
5.通过使用本技术方案中的图案化水稻的种植方法，对田块尺寸进行测量，对设计图进行设计，按像素点的方式对田块和设计图进行匹配，使得田块能够更好的与设计图相呼应，由此更容易将不同水稻品种的幼苗一一移栽至田块对应设计图各品种的种植点处，从而提高了图案化水稻的种植效率，降低成本，并提升了水稻品种比较试验的准确性或者彩色水稻景观的观赏性。
6.另外，根据本技术的图案化水稻的种植方法，还可具有如下附加的技术特征：
7.在本发明的一些实施方式中，所述的将设计图的像素点的行列数分别设为田块需插秧的行列数包括以下步骤：完成设计图设计后，根据田块插秧的株行距，计算需插秧的行列数，将设计图的高度与宽度以像素为单位设为该行列数；或者对于插秧行距和株距不等的，根据需插秧的行列数，先将作图区的高度与宽度以像素为单位设为该行列数，再进行设计图设计。
8.在本发明的一些实施方式中，所述的将与水稻品种数相同数量的颜色填充至图形中以形成设计图的过程中，当使用的图形为多色图形且图形的颜色种类多于水稻品种数
时，至少通过色调分离、阈值和灰度化结合不同阈值的二值化的矩阵相加技术中的一种减少图形的颜色数至水稻品种数。
9.在本发明的一些实施方式中，所述的将不同水稻品种的水稻钵苗一一移栽至田块并对应设计图各品种的种植点处包括以下步骤：对水稻品种进行编号，将设计图的所有像素点分别对应的颜色转化为颜色值矩阵，并将各颜色值与各水稻编号对应；根据在秧盘上的取秧顺序及田间拟运行轨迹，按照秧盘规格将颜色值矩阵重排，生成不同水稻品种的种子在至少一个秧盘上的设计图；对不同水稻品种的种子进行预处理，按着秧盘设计图进行播种，并将各秧盘按照取秧顺序有序摆放，育秧，得到水稻钵苗；将水稻钵苗一一移栽至田块并对应设计图各品种的种植点处。
10.在本发明的一些实施方式中，钵苗插秧机按轨迹运行过程中，如无人驾驶的插秧机须事先设定好运行起点及轨迹，人工驾驶的插秧机则要求驾驶员从设定的起点开始，按轨迹运行，且在每次转弯后，校对位置，保证运行轨迹准确。
11.在本发明的一些实施方式中，所述图案化水稻至少为水稻品种比较试验和彩色水稻景观中的一种。
12.在本发明的一些实施方式中，当图案化水稻为彩色水稻景观时，在结合所测定的田块尺寸的同时，结合田块周边环境、观景点设置情况、拟定的最佳观赏期、各水稻品种的生长特征和钵苗插秧机作业方式设计图形。
13.在本发明的一些实施方式中，当图案化水稻为水稻品种比较试验时，在结合所测定的田块尺寸的同时，结合试验要求的处理数、小区尺寸、株行距、保护行、处理间是否加指示性彩色稻和钵苗插秧机作业方式设计图形。
14.在本发明的一些实施方式中，所述的种子进行预处理包括以下步骤：种子晾晒1-3天，对种子进行风选，测试种子发芽率，根据发芽率调整每穴播种粒数，确保出苗率；或者通过盐水选种，得到饱满的种子，消毒液浸种1-2天，催芽至破胸露白。
15.在本发明的一些实施方式中，对不同水稻品种的种子播适量的单一秧盘，育秧期间，取对应的单一秧盘上的备用秧，对秧盘的缺株位置进行填补。
16.在本发明的一些实施方式中，所述的水稻钵苗移栽后，发现缺株的，用对应的单一秧盘上的备用秧于田间进行补株。
17.综上，与现有技术相比，本发明达到了以下技术效果：
18.1.本发明将设计图按照钵苗插秧机田间运行路径、取秧顺序和秧盘规格，将不同水稻品种种子有序播在钵苗秧盘内，育好秧后，有序播种，如打印机一样将设计图打在田里，可以省略在田间对图案进行一一定位或描绘的问题，高效批量解决彩色水稻景观或品种比较试验种植最关键的田间定位问题，优化了田间定位。
19.2.本发明在完成种子在秧盘中排布的设计后，便可不需要技术人员投入，可直接交付农户按照说明操作，有利于项目高效开展，降低工作对技术人员的依赖。
20.3.本发明利用钵苗插秧机替代传统彩色水稻景观或品种比较试验种植的手工移栽或直播，提高工作效率，可快速实现大面积作业，同时节约用工成本，随着农业劳动力不足问题日益突显，机械优势将更明显。
21.4.本发明在搭配智能播种和钵苗插秧机无人驾驶后可实现全程机械化，即便无智能播种和无人驾驶，也可在室内完成从设计到秧盘播种工作，只需一个插秧机操作人员和
1-2个配合人员便可高效完成工作，大大降低田间工作强度，改善工作环境，有利于农业工作人员的身体健康，避免高温天气户外工作引发的中暑等问题。
22.5.精确各品种水稻用种量，节约用种，有效用种，便于项目设计，节省种子及育秧成本；培育壮秧，快速返青，基本无缓苗期，提高成活率，减少后期补苗工作，充分发挥水稻钵苗优势；机插插秧一致，秧苗生长同步，提升了试验的准确性。
附图说明
23.通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本技术的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：
24.图1是利用水稻钵苗插秧机进行不同水稻图案化种植的流程图；
25.图2是从设计图到秧盘设计图的示意图；
26.图3是设计图降色的示意图。
具体实施方式
27.应当明确，所描述的实施例仅仅是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本技术保护的范围。
28.下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本技术相一致的所有实施方式。相反，它们仅是如所附权利要求书中所详述的、本技术的一些方面相一致的装置和方法的例子。
29.在本技术的描述中，需要理解的是，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本技术中的具体含义。此外，在本技术的描述中，除非另有说明，“多个”是指两个或两个以上。“和/或”，描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，a和/或b，可以表示：单独存在a，同时存在a和b，单独存在b这三种情况。字符“/”一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。
30.下面结合附图对本技术实施例提供的图案化水稻的种植方法进行说明。
31.本技术实施例公开一种图案化水稻的种植方法。如图1和图2所示，图案化水稻的种植方法包括以下步骤：
32.s1、测量田块尺寸；
33.s2、结合所测定的田块尺寸设计图形；
34.s3、将与水稻品种数相同数量的颜色填充至图形中以形成设计图；
35.s4、将设计图的像素点的行列数分别设为田块需插秧的行列数；其中，各像素点为种植点；
36.s5、将设计图按照钵苗插秧机作业方式及秧盘规格生成秧盘设计图；将不同水稻种子按秧盘设计图播种；
37.s6、将不同水稻品种的钵苗机插至田块并对应设计图各品种的种植点处。
38.通过使用本技术方案中的图案化水稻的种植方法，对田块尺寸进行测量，结合所测定的田块尺寸对设计图进行设计，根据水稻品种数填充相应数量的颜色至设计图，将设计图的像素点的行列数分别设为田块需插秧的行列数，按像素点的方式对田块和设计图进行匹配，使得田块能够更好的与设计图相呼应，由此更容易将不同水稻品种的幼苗一一移栽至田块对应设计图各品种的种植点处，从而提高了图案化水稻的种植效率，降低成本，并提升了水稻品种比较试验的准确性或者彩色水稻景观的观赏性。
39.在本发明的一些实施方式中，将设计图的像素点的行列数分别设为田块需插秧的行列数包括以下步骤：完成设计图设计后，根据田块插秧的株行距，计算需插秧的行列数，将设计图的高度与宽度以像素为单位设为该行列数；或者对于插秧行距和株距不等的，根据需插秧的行列数，先将作图区的高度与宽度以像素为单位设为该行列数，再进行设计图设计。
40.在本发明的一些实施方式中，将与水稻品种数相同数量的颜色填充至图形中以形成设计图的过程中，当使用的图形为多色图形且图形的颜色种类多于水稻品种数时，至少通过色调分离、阈值和灰度化结合不同阈值的二值化的矩阵相加技术中的一种减少图形的颜色数至水稻品种数。
41.在本发明的一些实施方式中，将不同水稻品种的水稻钵苗一一移栽至田块并对应设计图各品种的种植点处包括以下步骤：对水稻品种进行编号，将设计图的所有像素点分别对应的颜色转化为颜色值矩阵，并将各颜色值与各水稻编号对应；根据在秧盘上的取秧顺序及田间拟运行轨迹，按照秧盘规格将颜色值矩阵重排，生成不同水稻品种的种子在至少一个秧盘上的设计图；对不同水稻品种的种子进行预处理，按着秧盘设计图进行播种，并将秧盘按照取秧顺序有序摆放，育秧，得到水稻钵苗；将水稻钵苗一一移栽至田块并对应设计图各品种的种植点处。
42.在本发明的一些实施方式中，钵苗插秧机按轨迹运行过程中，如无人驾驶的插秧机须事先设定好运行起点及轨迹，人工驾驶的插秧机则要求驾驶员从设定的起点开始，按轨迹运行，且在每次转弯后，校对位置，保证运行轨迹准确。
43.在本发明的一些实施方式中，图案化水稻至少为水稻品种比较试验和彩色水稻景观中的一种。
44.在本发明的一些实施方式中，当图案化水稻为彩色水稻景观时，在结合所测定的田块尺寸的同时，结合田块周边环境、观景点设置情况、拟定的最佳观赏期、各水稻品种的生长特征和钵苗插秧机作业方式设计图形。
45.在本发明的一些实施方式中，当图案化水稻为水稻品种比较试验时，在结合所测定的田块尺寸的同时，结合试验要求的处理数、小区尺寸、株行距、保护行、处理间是否加指示性彩色稻和钵苗插秧机作业方式设计图形。
46.在本发明的一些实施方式中，种子进行预处理包括以下步骤：种子晾晒1-3天，对种子进行风选，测试种子发芽率，根据发芽率调整每穴播种粒数，确保出苗率；或者通过盐水选种，得到饱满的种子，消毒液浸种1-2天，催芽至破胸露白。
47.在本发明的一些实施方式中，对不同水稻品种的种子播适量的单一秧盘，育秧期间，取对应的单一秧盘上的备用秧，对秧盘的缺株位置进行填补。
48.在本发明的一些实施方式中，水稻钵苗移栽后，发现缺株的，用对应的单一秧盘上
的备用秧于田间进行补株。
49.为了更清楚的描述本发明技术方案，体现本发明技术方案的技术效果，下面结合附图和具体实施例对本发明技术方案做进一步的解释说明。
50.如图1所示，使用水稻钵苗并配合机插的方式对图案化水稻的种植主要包括田块尺寸测量、图案设计、秧盘设计、播种及育秧、钵苗机插和及时补株，完善图案等部分，具体内容如下。
51.实施例1：
52.彩色水稻景观的种植
53.1)田块尺寸测量：利用遥感影像或实地测量需布置图案的田块尺寸，并掌握田块及周边信息。
54.2)图案设计：根据项目所确定的图案主题，结合所测定的田块尺寸、田块周边环境、观景点设置情况、拟定的最佳观赏期、形成彩色水稻景观的水稻品种数及水稻生长特征(即：植株高度、株型、不同时期的叶色、花色和穗色等)和钵苗插秧机作业方式等信息设计图形。
55.图形可以是平面图，也可以是三维立体图，只要能用有限的颜色表达出来即可。具体的图形设计可以通过手绘后扫描入图像处理软件，也可直接在computer aided design(cad)、adobe illustrator(ai)、adobe photoshop(ps)等图像设计处理软件上进行设计。
56.设计好的图形根据形成彩色水稻景观的水稻品种数填充相应数量的颜色，以形成图案，即设计图，便于直接读取颜色值矩阵。
57.之后再根据钵苗插秧机在目标田块插秧的株行距，计算需插秧的行列数，并将设计图大小以像素为单位将高度与宽度设为该行列数(如插秧行距和株距不等的，应对像素的长宽比做相应的变形)。
58.如图2所示，将设计图的高宽根据需插秧的行列数分别设为5和4个像素，使一个像素点就对应一丛水稻。
59.或者，对于插秧行距和株距不等的，根据需插秧的行列数，先将作图区的高度与宽度以像素为单位设为该行列数(如插秧行距和株距不等的，应对像素的长宽比做相应的变形)，再进行设计图设计，这一操作顺序对行距和株距不等的情况更为友好。
60.3)秧盘设计：通过图像处理技术将设计图转化为颜色值矩阵，并将颜色值与水稻编号对应，如颜色值1就对应1号品种水稻；再根据钵苗插秧机在秧盘上的取秧顺序及田间拟运行轨迹，按照秧盘规格重排矩阵，便生成了不同品种水稻种子在秧盘上的排布图，即秧盘设计图。
61.如图2所示，读取颜色值矩阵5
×
4，根据插秧机在田间从起点到终点以蛇形线运行，为便于理解，简化为1个插秧头插秧，秧盘取样顺序为从左到右，从下到上，秧盘规格为4
×
5，进行矩阵重排，如人工播种时为便于识别可以给秧盘设计图加底色，当使用机器智能播种时则无需加底色，只需品种编号便可。
62.4)播种及育秧：根据水稻生产季节适时播种；种子播种前，选择晴天晒种1-3天。
63.对于干籽播种的种子，须经过风选，并做发芽试验，根据发芽率可适当调整每穴播种粒数，确保出苗率。
64.对于浸种的种子，先通过比重为1.13左右的盐水选种，清水清洗后，再在25％咪鲜
胺乳油2000-3000倍液(也可选择其它浸种消毒液)浸种1-2天(具体的浸种时间视品种和温度而定)，催芽至破胸露白。
65.育秧基质选用对应秧盘的适配基质，在流水线上机器装压底土(无流水线，人工装底土)，再按照秧盘设计图，人工或机器智能播种，每穴播3-4粒对应品种的水稻种子，覆土后搬运秧盘至育秧大棚。同时各水稻品种播适量单一秧盘，以便补株用。秧盘按照设计编号有序摆放。按照对应的常规育秧方式进行管理。
66.5)钵苗机插：机插前于目标田块施入基肥，平整土地，宜使用激光整地，利于插秧机在田间平滑运行，达到理想效果。
67.在秧苗达到机插要求后(一般为播后15-20天，具体受水稻生长、水和温光资源等影响)，按照编号有序放置秧盘，从起点按照设定好的株行距及运行轨迹有序机插。
68.无人驾驶的插秧机须事先设定好运行起点及轨迹，人工驾驶的插秧机则要求驾驶员从设定的起点开始，按轨迹运行，且在每次转弯后，校对位置，保证运行轨迹准确。
69.6)及时补株，完善图案：补株主要在两个时间段进行：一是育秧时，发现缺株的及时用对应的备用秧补在秧盘的相应位置；二是移栽后，发现缺株的，用对应的备用秧于田间补株。作品完成后，可通过无人机航拍或观景点观测效果，再根据需要进一步调整，完善图案。
70.实施例2：
71.彩色水稻景观的种植
72.与实施例1的不同之处在于，使用的图形为多色图形且图形的颜色种类多于水稻品种数，通过色调分离、阈值或灰度化结合不同阈值的二值化的矩阵相加等技术来减少图形的颜色，使图形的颜色数与水稻品种数相同；另外灰度化结合不同阈值的二值化的矩阵相加，可使用matlab等软件实现，该技术为本领域已知，在此不再做详细介绍。
73.如图2所示，将图形颜色种类从4个降为2个。
74.如图3所示，将图形本身的全色降为3色或2色。
75.实施例3：
76.水稻新品种选育试验
77.与实施例1的不同之处在于，使用的水稻品种为水稻新品种选育试验的，对于图形的设计，在结合所测定的田块尺寸的同时，结合试验要求的处理数、小区尺寸、株行距、保护行、处理间是否加指示性彩色稻和钵苗插秧机作业方式设计图形。要求同一组试验在同一田块进行，以一定的长宽比和面积划定小区，随机排列，设3重复，四周设保护行。为更直观地区分各处理，及人工驾驶插秧机转弯后矫正，可在处理间加1-2行指示性彩色稻。
78.以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

技术特征：
1.一种图案化水稻的种植方法，其特征在于，包括以下步骤：测量田块尺寸；结合所测定的田块尺寸设计图形；将与水稻品种数相同数量的颜色填充至图形中以形成设计图；将设计图的像素点的行列数分别设为田块需插秧的行列数；其中，各像素点为种植点；将设计图按照钵苗插秧机作业方式及秧盘规格生成秧盘设计图；将不同水稻种子按秧盘设计图播种；将不同水稻品种的钵苗机插至田块并对应设计图各品种的种植点处。2.根据权利要求1所述的图案化水稻的种植方法，其特征在于，所述的将设计图的像素点的行列数分别设为田块需插秧的行列数包括以下步骤：完成设计图设计后，根据田块插秧的株行距，计算需插秧的行列数，将设计图的高度与宽度以像素为单位设为该行列数；或者对于插秧行距和株距不等的，根据需插秧的行列数，先将作图区的高度与宽度以像素为单位设为该行列数，再进行设计图设计。3.根据权利要求1所述的图案化水稻的种植方法，其特征在于，所述的将与水稻品种数相同数量的颜色填充至图形中以形成设计图的过程中，当使用的图形为多色图形且图形的颜色种类多于水稻品种数时，至少通过色调分离、阈值和灰度化结合不同阈值的二值化的矩阵相加技术中的一种减少图形的颜色数至水稻品种数。4.根据权利要求1所述的图案化水稻的种植方法，其特征在于，所述的将不同水稻品种的水稻钵苗一一移栽至田块并对应设计图各品种的种植点处包括以下步骤：对水稻品种进行编号，将设计图的所有像素点分别对应的颜色转化为颜色值矩阵，并将各颜色值与各水稻编号对应；根据在秧盘上的取秧顺序及田间拟运行轨迹，按照秧盘规格将颜色值矩阵重排，生成不同水稻品种的种子在至少一个秧盘上的设计图；对不同水稻品种的种子进行预处理，按着秧盘设计图进行播种，并将各秧盘按照取秧顺序有序摆放，育秧，得到水稻钵苗；将水稻钵苗一一移栽至田块并对应设计图各品种的种植点处。5.根据权利要求4所述的图案化水稻的种植方法，其特征在于，钵苗插秧机按轨迹运行过程中，如无人驾驶的插秧机须事先设定好运行起点及轨迹，人工驾驶的插秧机则要求驾驶员从设定的起点开始，按轨迹运行，且在每次转弯后，校对位置，保证运行轨迹准确。6.根据权利要求1-5任一所述的图案化水稻的种植方法，其特征在于，所述图案化水稻至少为水稻品种比较试验和彩色水稻景观中的一种。7.根据权利要求6所述的图案化水稻的种植方法，其特征在于，当图案化水稻为彩色水稻景观时，在结合所测定的田块尺寸的同时，结合田块周边环境、观景点设置情况、拟定的最佳观赏期、各水稻品种的生长特征和钵苗插秧机作业方式设计图形。8.根据权利要求6所述的图案化水稻的种植方法，其特征在于，当图案化水稻为水稻品种比较试验时，在结合所测定的田块尺寸的同时，结合试验要求的处理数、小区尺寸、株行距、保护行、处理间是否加指示性彩色稻和钵苗插秧机作业方式设计图形。

技术总结
本申请涉及水稻栽培技术领域的一种图案化水稻的种植方法，包括以下步骤：测量田块尺寸；结合所测定的田块尺寸设计图形；将与水稻品种数相同数量的颜色填充至图形中以形成设计图；将设计图的像素点的行列数分别设为田块需插秧的行列数；其中，各像素点为种植点；将设计图按照钵苗插秧机作业方式及秧盘规格生成秧盘设计图；将不同水稻种子按秧盘设计图播种；将不同水稻品种的钵苗机插至田块并对应图案各品种的种植点处。本申请提高了图案化水稻的种植效率，降低了成本，并提升了水稻品种比较试验的准确性或者彩色水稻景观的观赏性。较试验的准确性或者彩色水稻景观的观赏性。较试验的准确性或者彩色水稻景观的观赏性。


技术研发人员：周翠 宋贤民 齐文 马义虎 蒋海凌 陈剑 何方印 王建军 汤学军 江立斌
受保护的技术使用者：台州学院
技术研发日：2022.09.26
技术公布日：2023/1/6