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单株棉花3D生长模型
COTTON GROWTH SIMULATOR · 115d
−
当前生长阶段
出苗期
生长进度
0.0
/ 115 天
株 高
0.0
cm
果枝台数
0 / 10 台
单株结铃
0 个
叶面积(单株)
0 cm²
环境适宜度
100 %
气温
28.0 ℃
光照强度
60 klx
CO₂ 浓度
400 ppm
滴灌用水
310 m³/亩
土壤氮肥 N
54.0 kg/亩
土壤磷肥 P₂O₅
30.0 kg/亩
土壤钾肥 K₂O
23.0 kg/亩
生长速度
3 ×
⏸ 暂停
↺ 重置
⛶ 全屏
土壤剖面透视(显示根系)
设计思路与模型说明
① 技术选型
采用
Three.js r160
(WebGL2)。全部器官为程序化几何体,叶脉/土壤为 Canvas 实时纹理, 无任何外部模型与图片依赖;PBR 物理材质 + ACES 色调映射 + sRGB 输出 + 软阴影, 用于还原叶片半透明质感、铃壳蜡质光泽与棉絮绒感。
② 农艺指标
全生育期 115 d;株高 80 cm;果枝始节位第 4 节;单株果枝 10 台(第 4~13 节); 株型参照参考图:基部约 30 cm(株高 38%)为无果枝的光秆,离地茎段与上部主茎同色; 果枝斜生上举、长度自下而上递减,冠层最宽处约在株高 2/3 处; 每台果枝与主茎的夹角控制在
30°~60°
(下部约 52° 开张、上部约 36° 紧凑,载铃下垂后仍不超过 60°); 单株成铃 7 个——铃卵圆形、
5 室
、铃尖朝上、吐絮口朝上, 集中着生于第 4~10 台果枝(中上部)的
末端果节
——棉铃生长在果枝的末端,每台果枝坐 1 个铃; 水肥定额 310 m³ / N 54 / P₂O₅ 30 / K₂O 23(每亩)。
③ 生长模型
采用"时间 → 形态"单向映射:每个节位/果枝/果节都预置发生日历 (出叶日、伸长期、现蕾、开花、成铃、吐絮、衰老),任意时刻的形态由插值唯一确定, 因此时间轴可任意拖动与回放而无累积误差。主茎按"节 k 是节 k−1 的子节点"组织场景树, 节间伸长即可自动带动其上全部器官,天然表达顶端生长。
④ 环境响应
温度取钟形响应(最适 29 ℃)、光照与 CO₂ 取米氏饱和曲线、水分与氮磷钾取 "亏缺敏感 / 过量轻度抑制"的分段响应,并按最小因子律合成环境适宜度。 定额条件标定为 100 %,此时株高 80 cm、单株 7 铃; 氮素过量会同时表现为徒长(株高↑)与蕾铃脱落加剧(成铃↓)。
⑤ 阶段划分
出苗 0–8 d、苗期 8–38 d、蕾期 38–62 d、花铃期 62–100 d、吐絮期 100–115 d; 第 78 天打顶封顶。铃期 29.5 d,使 7 个铃自下而上于第 100、102.5、105 … 115 天依次吐絮。
⑥ 形态演化对照
全程形态按"生长阶段形态演化参考图"逐幅标定: ① 土中棉籽(0–3 d,位于播深 2.6 cm 处,需向下俯视观察)→ ② 种皮沿接缝裂开两瓣、胚根下扎、下胚轴拱土(3–7 d)→ ③ 一对肾形子叶展开(5 d 起)→ ④ 第 1 片掌状真叶(12 d)→ ⑤ 苗期真叶依次展开、根系同步扩展 → ⑥ 蕾期青色三棱锥状幼蕾(38 d 起)→ ⑦ 开花:花冠
当日淡黄、次日转粉红
,单花寿命约 3 d → ⑧ 吐絮:青铃转黄褐、5 枚铃瓣外翻、白絮朝上膨出,此时冠层仍为绿色 → ⑨ 枯熟:茎转黄褐、叶片自第 111 天起自下而上落黄(单叶 6 d 由绿转金黄再转浅黄褐), 至第 115 天下部枯、中部黄、
上部仍保留绿叶
,
枯叶皱缩卷曲垂挂、宿存于株上
而不脱落。 枯叶去留由
CFG.LEAF_PERSIST
切换:
'all'
(当前,全部宿存)/
'upper'
(仅中上部宿存,保留基部光秆)/
'none'
(衰老即脱落)。 叶面积一栏统计的是
功能叶面积
,枯叶不计入。
0天
播种出苗
现蕾
开花
吐絮
115天
操作
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右键拖动 · 平移
空格
播放/暂停
R
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正在装配棉花植株模型…