朱云玲,賀海敏(河南省周口市扶溝縣農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣中心,河南 扶溝 461300)
中國是小麥種植大國,小麥產(chǎn)量居世界前列。在小麥種植管理中,育種是關(guān)鍵環(huán)節(jié),做好育種管理是實(shí)現(xiàn)小麥高產(chǎn)高質(zhì)的重要保障措施。隨著信息化技術(shù)的廣泛普及和應(yīng)用,在小麥育種中運(yùn)行農(nóng)業(yè)信息技術(shù),可以篩選出更多優(yōu)良品種,從信息化管理中分析育種工作各項(xiàng)措施的可行性,從而提高育種水平和效率。結(jié)合當(dāng)前中國小麥育種現(xiàn)狀,在應(yīng)用農(nóng)業(yè)信息技術(shù)時(shí),要做好各項(xiàng)準(zhǔn)備工作,根據(jù)當(dāng)?shù)匦←湻N植實(shí)際情況,有針對性的開展應(yīng)用,以確保應(yīng)用效果良好。
扶溝縣地處河南省中部地區(qū),總面積有1173 km2,可用耕地面積有76000 hm2。糧食產(chǎn)量達(dá)到38萬t,優(yōu)質(zhì)小麥種植面積有20000 hm2,種植規(guī)模不斷擴(kuò)大。小麥品種主要以中麥578、鄭麥583、周麥20、周麥36、周麥30等,品種優(yōu)良,抗病性強(qiáng)。在小麥育種方面,結(jié)合本地區(qū)小麥種植條件,研發(fā)了諸多優(yōu)良品種,小麥種植產(chǎn)量逐年增加。
從育種角度來看,小麥傳統(tǒng)育種工作中對于各種試驗(yàn)數(shù)據(jù)的采集是以人工記錄和評判為主,從育種目標(biāo)確定到穩(wěn)定品系整個(gè)過程需要投入大量的人力、物力和財(cái)力,效率不高,也難以較為科學(xué)準(zhǔn)確的對品種潛力進(jìn)行預(yù)測。結(jié)合實(shí)際情況可以將小麥育種的影響因素歸納為以下幾方面:首先,傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)記錄形式過于繁冗,對于大量的數(shù)據(jù)信息難以及時(shí)作出處理,并且無法實(shí)現(xiàn)長期保存;其次,數(shù)據(jù)信息共享性較差,不能進(jìn)行遠(yuǎn)程查閱;第三,育種的材料篩選容易受到人為因素影響,準(zhǔn)確度降低;第四,在種質(zhì)資源的提供和運(yùn)用上,很難保證高質(zhì)量、高效率,有一定難度。
信息技術(shù)具有快速化、智能化、精準(zhǔn)化等特點(diǎn),在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)種植中具有非常好的應(yīng)用價(jià)值。從技術(shù)原理來看,它通過對傳感技術(shù)、通訊技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)等的綜合運(yùn)用,來實(shí)現(xiàn)對農(nóng)業(yè)活動數(shù)據(jù)的采集、分析、傳輸?shù)?,同時(shí)開展相應(yīng)的數(shù)據(jù)資料查詢、技術(shù)交流、智能調(diào)控等活動,加快推進(jìn)農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化進(jìn)程。近些年來,國內(nèi)外技術(shù)人員都加大了信息技術(shù)在小麥育種方面的應(yīng)用力度,也取得了一定的成效,小麥育種效率得到了明顯改善。
在小麥育種的各個(gè)階段都會有大量的數(shù)據(jù)產(chǎn)生,例如親本選擇、試驗(yàn)設(shè)計(jì)、室內(nèi)考種、實(shí)驗(yàn)室檢測等環(huán)節(jié)。傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集和獲取所消耗的時(shí)間較長,勞動量較大,并且主觀影響程度較大,數(shù)據(jù)精確性難以確保,而采用信息技術(shù)則可以有效改善這些問題。
首先,對小麥育種植株形狀參數(shù)的獲取可以利用光譜成像技術(shù)和遙感技術(shù)來完成。對麥種顆粒的品質(zhì)性質(zhì)和含量通過圖像處理技術(shù)來檢測,實(shí)行開發(fā)脫粒、稱重、水分檢測等一體化快速測產(chǎn)機(jī)制,實(shí)現(xiàn)對小麥育種期的全過程觀測。
其次,對于育種中的病害診斷和防治、品種分類以及籽粒發(fā)芽等方面可以應(yīng)用圖像處理技術(shù),利用圖像分析和識別技術(shù)可以對常見病害進(jìn)行準(zhǔn)確鑒別,例如對小麥網(wǎng)腥、印度腥、矮腥等3種病害的識別,這種技術(shù)所采用的向量機(jī)法明顯優(yōu)于最小距離法和BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法,經(jīng)試驗(yàn)可知其識別率可達(dá)83%。
第三,借助無人機(jī)來進(jìn)行高空大面積信息捕捉,在無人機(jī)上搭載高清數(shù)碼攝像機(jī),可以對育種區(qū)域的小麥育種信息進(jìn)行采集,根據(jù)采集信息可以提高育種效率,保證育種技術(shù)得到合理運(yùn)用。國內(nèi)在這方面也要較多研究,例如農(nóng)業(yè)多載荷無人機(jī)遙感輔助小麥育種信息獲取系統(tǒng)的研發(fā)和應(yīng)用,可以得到小麥生長中的倒伏情況、葉面積指數(shù)、產(chǎn)量情況、冠層溫度等信息,進(jìn)而為小麥育種工作的優(yōu)化和改善提供信息參考,使育種優(yōu)良性得到保障。
小麥育種過程中所產(chǎn)生的信息數(shù)據(jù)較大,包含有育種的溫度、濕度、養(yǎng)分等各方面信息,需要采用信息技術(shù)來完成采集和處理。傳統(tǒng)小麥育種工作存在著周期較長、數(shù)據(jù)量多、可追溯性差等缺陷,很難滿足當(dāng)前現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)發(fā)展要求。這就需要充分發(fā)揮農(nóng)業(yè)信息技術(shù),實(shí)現(xiàn)對海量數(shù)據(jù)的分類和處理,并通過數(shù)理統(tǒng)計(jì)和算法分析兩種方法實(shí)現(xiàn)對育種數(shù)據(jù)的科學(xué)分析,同時(shí)融入氣候、土壤、水分等因素,對所收集材料進(jìn)行準(zhǔn)確篩選,做出優(yōu)劣性判斷。在育種數(shù)據(jù)管理和評價(jià)上,國內(nèi)外也建立諸多相應(yīng)的平臺和軟件,育種的信息化水平得到進(jìn)一步提升,例如美國植物科研信息系統(tǒng)、北京市農(nóng)林科學(xué)院農(nóng)業(yè)信息技術(shù)研究中心等,這些研究機(jī)構(gòu)的出現(xiàn)都有力促進(jìn)了小麥育種的精細(xì)化、標(biāo)準(zhǔn)化發(fā)展[1]。
小麥育種是一項(xiàng)綜合、復(fù)雜的系統(tǒng)性工程,涉及到的數(shù)據(jù)信息量較大,尤其是在新品種選育中,需要重點(diǎn)做好這些數(shù)據(jù)的分類和整理,并確保相互之間的關(guān)聯(lián)性特點(diǎn),在實(shí)際育種工作中,對于同一份材料會出現(xiàn)多種判斷結(jié)果,導(dǎo)致判斷的精準(zhǔn)性下降,對此,就需要采用多種綜合性評估方法,對于育種人員來說,在選擇評估模型時(shí)可以以育種目標(biāo)、品質(zhì)要求等為依據(jù),實(shí)現(xiàn)對每一份材料的精準(zhǔn)評估和判斷,這樣可以減少主觀因素的影響,從而使最后得到的育種信息更為全面和精確,為各種育種決策提供依據(jù)。
農(nóng)作物種植中,種質(zhì)資源是確保品種優(yōu)良的基礎(chǔ),同時(shí)也是育種技術(shù)研究的重要材料。在當(dāng)前農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境中,大多數(shù)農(nóng)家品種被淘汰,優(yōu)良的品種資源越來越少,導(dǎo)致很多優(yōu)良性狀基因保存和利用難度增加。對此,就需要在育種工作開展中,做好中間材料的保存和使用工作,實(shí)行種質(zhì)資源的規(guī)范化管理,構(gòu)建信息化管理系統(tǒng),提高貯存的安全性,保證其可以得到科學(xué)利用。
小麥育種的整個(gè)過程會受到較多因素影響,育種數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和全面性也會受到干擾,需要對這些影響因素進(jìn)行綜合分析,并采用綜合評估方法,減少主觀方面的影響。在未來小麥育種工作中,對于性狀選擇要嚴(yán)格按照育種目標(biāo),有針對性的選擇,同時(shí)采用多種綜合評估方法,按照性狀差異設(shè)定科學(xué)的權(quán)重系數(shù),對材料的價(jià)值進(jìn)行全面分析,從而形成更為科學(xué)合理的綜合性狀評估方法。此外,還可以在信息技術(shù)應(yīng)用背景下,加強(qiáng)與生物信息學(xué)、專家系統(tǒng)、植物數(shù)字模擬等進(jìn)行結(jié)合,滿足各個(gè)地區(qū)小麥育種的實(shí)際需要[2]。
基礎(chǔ)設(shè)施完善主要是信息化的硬件和軟件建設(shè)方面,當(dāng)前大部分的科研機(jī)構(gòu)在育種數(shù)據(jù)采集和處理設(shè)備上,還是以引進(jìn)為主,造成成本支出加大,而且從設(shè)備自身來說,對于性狀采集也是以單個(gè)為主,性價(jià)比很低,日常維護(hù)工作難度較大,受到的影響因素較多,例如資金、技術(shù)、操作等,這些都使得其適用范圍較小,很多規(guī)模較小的企業(yè)和研究機(jī)構(gòu)難以承受。對此,就需要從各方面入手改善這一問題,積極研發(fā)新的、性價(jià)比高的數(shù)據(jù)采集設(shè)備和育種設(shè)備,在當(dāng)前農(nóng)業(yè)信息技術(shù)廣泛普及下,可以對光譜成像技術(shù)、遙感技術(shù)、光電技術(shù)等進(jìn)行合理引用,實(shí)現(xiàn)育種數(shù)據(jù)的全面采集和科學(xué)分析處理,提高數(shù)據(jù)信息的應(yīng)用價(jià)值,從而使基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)更為完善,將成本降低到最小,可以大范圍推廣使用。
小麥育種中應(yīng)用農(nóng)業(yè)信息技術(shù)不僅是當(dāng)前農(nóng)業(yè)生產(chǎn)改革的要求,更是提高種植產(chǎn)量和品質(zhì)的需要。信息技術(shù)應(yīng)用的效果很大程度上取決于人才的專業(yè)素質(zhì),要了解常見的農(nóng)業(yè)信息技術(shù),還要對常規(guī)育種要點(diǎn)有掌握,實(shí)現(xiàn)對育種數(shù)據(jù)的全面采集和整理,通過軟件操作來得到科學(xué)的評估結(jié)果,在實(shí)際工作開展中,還要對信息設(shè)備和軟件進(jìn)行日常維護(hù)和故障處理,提高使用效率。對于地區(qū)農(nóng)業(yè)部門來說,就要把握時(shí)代發(fā)展動向,積極推廣和運(yùn)用農(nóng)業(yè)信息技術(shù),加大小麥育種的投入力度,對現(xiàn)有信息育種隊(duì)伍進(jìn)行培訓(xùn)教育,提高專業(yè)素質(zhì),使其更好的在小麥育種工作中發(fā)揮指導(dǎo)作用,保證小麥育種工作順利進(jìn)行[3]。
小麥育種工作是當(dāng)前中國農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化發(fā)展的重要內(nèi)容,運(yùn)用農(nóng)業(yè)信息技術(shù)可以提高育種水平和效率,保證種植高產(chǎn)。在信息技術(shù)和育種工作融合過程中,要重視人才培養(yǎng),完善基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè),加大研發(fā)投入力度,全面實(shí)現(xiàn)育種的信息化和標(biāo)準(zhǔn)化,推動農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化發(fā)展。