農(nóng)業(yè)信息化背景下小麥栽培促高產(chǎn)的技術(shù)應(yīng)用

何賢明

（永寧縣李俊鎮(zhèn)人民政府，寧夏 銀川 750103）

小麥?zhǔn)俏覈饕Z食作物之一，有著非常廣泛的種植范圍，也一直受到人們的高度關(guān)注和依賴。隨著經(jīng)濟(jì)不斷發(fā)展，科學(xué)調(diào)整產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，工業(yè)地位逐漸上升，縮減了原本小麥種植區(qū)域，因此，如何在種植區(qū)域不斷銳減的情況下，保證小麥產(chǎn)量以及質(zhì)量成為眼下人們最為關(guān)心的話題。小麥在實(shí)際生活中不僅可作為糧食，還可作為飼料，有非常豐富的應(yīng)用領(lǐng)域，并且隨著技術(shù)水平提升，小麥應(yīng)用范圍不斷擴(kuò)大。因此必須通過改革和創(chuàng)新高產(chǎn)種植技術(shù)栽培小麥。

1 小麥高產(chǎn)種植中常用的信息化技術(shù)手段

1.1 小麥高產(chǎn)種植中的3S技術(shù)

3S 技術(shù)是指通過3 種技術(shù)的結(jié)合，科學(xué)化管理生產(chǎn)小麥，這3 種技術(shù)主要是指地理信息技術(shù)、地理遙感信息系統(tǒng)以及全球定位系統(tǒng)。地理信息技術(shù)的英文名稱為Geographic Information System，是通過交叉使用多種學(xué)科，將地理空間作為實(shí)行基礎(chǔ)，通過固定生產(chǎn)模式進(jìn)行實(shí)際生產(chǎn)中數(shù)據(jù)比對，提供空間以及更多的動(dòng)態(tài)信息，針對地理位置的研究和決策為主要出發(fā)點(diǎn)的新興軟件系統(tǒng)。通過地理信息系統(tǒng)和技術(shù)能夠?qū)⒈砀駱邮降臄?shù)據(jù)通過3D技術(shù)轉(zhuǎn)化成地理圖像，通過圖像更生動(dòng)形象的展示出來，并通過研究系統(tǒng)，為特定目標(biāo)建立完整的空間信息，使信息完整儲存在系統(tǒng)中，便于人們通過檢索進(jìn)行查找，應(yīng)用大數(shù)據(jù)技術(shù)實(shí)時(shí)更新數(shù)據(jù)，地理信息系統(tǒng)一般應(yīng)用于小麥種植土壤監(jiān)測、周邊植被監(jiān)測、天氣預(yù)報(bào)等方面。地理遙感技術(shù)在國際上被稱為Remote Sensing，通過間接手法獲取種植區(qū)域狀態(tài)和相關(guān)信息。在實(shí)際操作過程中主要通過遙感設(shè)備發(fā)送遙感光波，最終對特定區(qū)域物體進(jìn)行性質(zhì)測定，根據(jù)光波折射的不同反應(yīng)而識別出不同的物質(zhì)。應(yīng)用遙感技術(shù)，提升對事物探知的水平，提升探物的準(zhǔn)確性。結(jié)合衛(wèi)星遙感技術(shù)能夠與地面的信號接收地點(diǎn)進(jìn)行結(jié)合，通過遙感獲取的資料和音頻進(jìn)行數(shù)據(jù)收集和處理，最終獲得用戶期望得到的信息，為種植提供科學(xué)數(shù)據(jù)。全球定位系統(tǒng)在國際中被稱為Global Positioning System，通過與衛(wèi)星以及通訊設(shè)備結(jié)合應(yīng)用成為現(xiàn)代主要的通訊技術(shù)，借用衛(wèi)星能夠?qū)μ囟繕?biāo)進(jìn)行測試和測距的處理。全球定位系統(tǒng)的特點(diǎn)包括精準(zhǔn)性高、實(shí)時(shí)分析能力強(qiáng)、信息獲取速度快，能夠有效解決衛(wèi)星在定位中存在的問題，使信息傳遞更具有實(shí)效性，通過與地理信息系統(tǒng)聯(lián)合使用，能夠?qū)崟r(shí)更新監(jiān)測數(shù)據(jù)，而且能夠協(xié)助地理信息系統(tǒng)，更加全面地處理數(shù)據(jù)。全球定位系統(tǒng)在小麥高產(chǎn)種植過程中主要應(yīng)用在小麥種植區(qū)域的作物和植被上，有效監(jiān)測農(nóng)業(yè)所需資源，為小麥種植提供完整的數(shù)據(jù)，并保證數(shù)據(jù)具有較高的準(zhǔn)確性［1］。

1.2 小麥高產(chǎn)種植中的專家系統(tǒng)

近年來，小麥種植過程中專家系統(tǒng)應(yīng)用非常廣泛，專家系統(tǒng)的英文名稱為Expert System，是將種植過程遇到的問題進(jìn)行智能程序的設(shè)定，通過人工智能系統(tǒng)解決種植問題。專家系統(tǒng)通過檢索問題就可以獲取種植技術(shù)和方法，為種植戶提供豐富、科學(xué)的種植知識，使種植戶可以具備較高的技術(shù)水平，從而保證小麥高產(chǎn)、高質(zhì)。

1.3 小麥高產(chǎn)種植中的無人機(jī)搭載高清數(shù)碼技術(shù)

在大規(guī)模種植小麥過程中，因?yàn)榉N植戶無法整體查看小麥長勢及健康狀況，極易造成小麥患有病蟲害時(shí)無法得到及時(shí)防治。因此在種植過程中，積極使用無人機(jī)搭載的高清數(shù)碼技術(shù)，能夠?qū)⑿←溣N、生長情況實(shí)時(shí)反饋給種植戶，為幫助小麥育種提供強(qiáng)大有力的技術(shù)支持。例如，在無人機(jī)搭載技術(shù)基礎(chǔ)上，有專家研究出在低飛行過程中對多光譜載荷的查看系統(tǒng)，并廣泛應(yīng)用于冬小麥種植過程中，及時(shí)監(jiān)測小麥出苗率。也有專家面對信息量較大的數(shù)據(jù)，發(fā)明了遙感小麥育種信息獲取系統(tǒng)，通過監(jiān)測小麥種植區(qū)域中倒伏占比、葉面積、生長情況、產(chǎn)量、麥穗溫度和育種情況等相關(guān)數(shù)值，為小麥育種提供了輔助技術(shù)支持。在應(yīng)用無人機(jī)搭載高清相機(jī)技術(shù)的過程中，使用八旋翼無人機(jī)進(jìn)行數(shù)碼相機(jī)的搭載，結(jié)合自主研發(fā)的無人機(jī)監(jiān)測信息系統(tǒng)軟件，精準(zhǔn)監(jiān)測和分析小麥種植區(qū)域的狀況，可以使監(jiān)測準(zhǔn)確率達(dá)到80%以上，有效預(yù)測小麥植株生長高度［2］。

1.4 小麥高產(chǎn)種植中的收獲機(jī)測產(chǎn)系統(tǒng)

小麥產(chǎn)量一直是種植戶最為關(guān)心的問題，因此通過農(nóng)業(yè)化信息技術(shù)研究出收獲機(jī)測產(chǎn)系統(tǒng)。在該技術(shù)中，聯(lián)合美國的科技公司將單機(jī)片MSP430，通過應(yīng)用監(jiān)測傳感器、麥穗重量感應(yīng)器以及測量種植區(qū)域溫度和濕度，從而精準(zhǔn)分析收集的信息，預(yù)測小麥產(chǎn)量。在收獲機(jī)測產(chǎn)系統(tǒng)的試驗(yàn)階段，將有效信息呈現(xiàn)在種植戶面前，準(zhǔn)確率非常高，因此可以證明，通過應(yīng)用收獲機(jī)測產(chǎn)系統(tǒng)可以為種植戶提供有效測產(chǎn)數(shù)據(jù)，具有準(zhǔn)確性以及實(shí)效性。

1.5 小麥高產(chǎn)種植中的PDA技術(shù)

PDA 技術(shù)能夠?yàn)榉N植戶提供完整的信息管理服務(wù)系統(tǒng)，是一種可以手持的移動(dòng)數(shù)字設(shè)備，具有操作簡單、信息可靠、小巧輕便、物美價(jià)廉、推廣價(jià)值較高的特點(diǎn)。聯(lián)合應(yīng)用PDA 技術(shù)與土地施肥測定系統(tǒng)可將監(jiān)測數(shù)據(jù)完整存儲，再結(jié)合GPS 系統(tǒng)監(jiān)測種植區(qū)域，獲得土壤情況，并制訂施肥方案。

2 小麥農(nóng)業(yè)信息化背景下使用信息技術(shù)存在的主要問題及解決方案

小麥高產(chǎn)種植在使用信息技術(shù)后，可以實(shí)現(xiàn)勞動(dòng)力的解放、科學(xué)的種植，但依然存在軟件研發(fā)以及硬件設(shè)備問題。

2.1 采集數(shù)據(jù)的設(shè)備使用不便攜

隨著采集數(shù)據(jù)設(shè)備的研發(fā)和軟件的升級，已經(jīng)有上百種的選擇方式可供種植戶選擇，通過系統(tǒng)和設(shè)備的更新升級，應(yīng)提升數(shù)據(jù)獲取效率和結(jié)果準(zhǔn)確性。但在實(shí)際生產(chǎn)過程中，設(shè)備并不具備便攜性，例如使用PDA 設(shè)備代替紙張記錄，因PDA 的屏幕限制，致使涵蓋信息較少，在強(qiáng)光作用下，屏幕會(huì)出現(xiàn)反光問題，而且PDA 操作系統(tǒng)需要按行記載數(shù)據(jù)，因此在一定程度上阻礙了觀測的實(shí)效性［3］。

2.2 數(shù)據(jù)的精準(zhǔn)性以及決策性依然需要提升

儀器在監(jiān)測過程中依然會(huì)存在一定的誤差，因此監(jiān)測數(shù)據(jù)會(huì)影響小麥產(chǎn)量以及對抗病能力的判斷，對小麥有效穗以及抗赤霉病性的數(shù)據(jù)還沒有研發(fā)出相關(guān)設(shè)備，在一些計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中，不同系統(tǒng)和設(shè)備處理的結(jié)果存在一定差距，預(yù)測結(jié)果不能統(tǒng)一。在軟件研發(fā)的過程中，相關(guān)設(shè)計(jì)人員應(yīng)開展實(shí)地調(diào)研工作，通過走訪和調(diào)研種植戶，將種植戶需求作為設(shè)計(jì)理念，提升數(shù)據(jù)采集的有效性和結(jié)果的精準(zhǔn)性［4］。

2.3 農(nóng)業(yè)信息化背景下使用信息技術(shù)的廣泛性不強(qiáng)

影響小麥產(chǎn)量的因素很多，因此在小麥種植過程使用信息技術(shù)需要結(jié)合種植區(qū)域?qū)嶋H情況以及其他因素進(jìn)行綜合考量。目前，綜合評判系統(tǒng)較少，且系統(tǒng)中監(jiān)測因素較少，預(yù)測結(jié)果更多依靠一些專家的經(jīng)驗(yàn)。一些農(nóng)業(yè)專家和軟件技術(shù)專家提出可以通過聯(lián)合應(yīng)用模糊綜合評判法與DTOPSIS系統(tǒng)預(yù)測結(jié)果才會(huì)更加可靠。但在小麥種植過程中使用新型技術(shù)手段還處于發(fā)展階段，因此在小麥種植以及軟件開發(fā)過程中應(yīng)針對性考量種植區(qū)域，采用多種操作技術(shù)進(jìn)行綜合評判，對小麥不同性狀進(jìn)行不同參數(shù)的測定，全面分析系統(tǒng)是否具有科學(xué)性和可適用性。聯(lián)合農(nóng)業(yè)專家和相關(guān)技術(shù)開發(fā)出實(shí)用性很強(qiáng)、操作更為簡單的軟件系統(tǒng)，同時(shí)模擬運(yùn)用軟件系統(tǒng)，可以使軟件適用于更多地域、生態(tài)環(huán)境，滿足人性化需求。

3 農(nóng)業(yè)信息化背景下小麥栽培促高產(chǎn)的技術(shù)要點(diǎn)

3.1 育種

種植品種直接關(guān)系到小麥的最終產(chǎn)量和質(zhì)量，而與小麥育種相關(guān)的數(shù)據(jù)繁雜，經(jīng)采集、處理、利用后才能保障小麥育種質(zhì)量。在農(nóng)業(yè)信息技術(shù)的影響下，可在育種環(huán)節(jié)借助遙感技術(shù)有效采集小麥性狀數(shù)據(jù)，借助圖像處理技術(shù)采集小麥籽粒性狀數(shù)據(jù)，以提高獲取數(shù)據(jù)的真實(shí)性和準(zhǔn)確性。目前，圖像技術(shù)在小麥育種環(huán)節(jié)得以廣泛應(yīng)用，不僅能判斷小麥病害，還能完成小麥分類與品質(zhì)檢測工作，幫助科研人員準(zhǔn)確且快速了解小麥品種性狀。大規(guī)模育種時(shí)，可通過無人機(jī)動(dòng)態(tài)化監(jiān)測小麥生長情況，以獲取真實(shí)有效的育種數(shù)據(jù)。隨著信息化技術(shù)在小麥種植業(yè)中的普及，小麥育種收獲測產(chǎn)系統(tǒng)得到廣泛應(yīng)用，為小麥育種測產(chǎn)智能化發(fā)展奠定基礎(chǔ)。以葉片形狀測量儀為例，能夠輔助科研人員監(jiān)測小麥葉長、葉寬，更為全面地了解小麥抗病性。

采用傳統(tǒng)的小麥育種方式易出現(xiàn)周期長、管理難度大、缺乏統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)等問題，為避免這種情況發(fā)生，可借助信息化技術(shù)完成小麥育種工作，利用計(jì)算機(jī)替代人工操作，通過深度管理海量數(shù)據(jù)，為小麥育種工作提供智能化決策與支持［5］。另外，可采用數(shù)學(xué)模型綜合分析小麥育種數(shù)據(jù)，以幫助科研人員更加全面、詳細(xì)了解小麥育種信息，并根據(jù)實(shí)際需求構(gòu)建多樣化育種數(shù)據(jù)模型，切實(shí)提高模型評價(jià)結(jié)果的科學(xué)性與有效性。在種質(zhì)資源管理方面，可利用信息技術(shù)構(gòu)建信息管理系統(tǒng)，最大限度地保護(hù)和利用種質(zhì)資源，以推進(jìn)小麥育種工作順利開展。

3.2 小麥栽培監(jiān)測與管理

利用信息技術(shù)動(dòng)態(tài)化監(jiān)測管理小麥栽培過程，全面掌握小麥生長情況，一旦出現(xiàn)生長異常等不良現(xiàn)象可立即處理，為小麥健康生長提供保障。通過利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)能夠及時(shí)有效采集小麥生長信息，了解小麥周邊生長環(huán)境，動(dòng)態(tài)化監(jiān)測小麥全生育期，實(shí)時(shí)掌握小麥生長發(fā)育情況，以保證小麥栽培管理工作順利開展。借助計(jì)算機(jī)對所采集的小麥生長數(shù)據(jù)進(jìn)行分析與處理，進(jìn)一步了解小麥需水、需肥特點(diǎn)，以便于為后期管理、決策提供參考。在信息技術(shù)宏觀調(diào)控作用下，能夠?qū)⑿←溕L發(fā)育特點(diǎn)與地理?xiàng)l件緊密聯(lián)系在一起，綜合分析環(huán)境因素對小麥生長的影響，不斷提高小麥作物栽培管理水平［6］。除此之外，利用信息技術(shù)可促進(jìn)農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)備智能化發(fā)展，不斷提高機(jī)械作業(yè)效率，降低人工作業(yè)成本，為小麥增產(chǎn)、增質(zhì)奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

3.3 應(yīng)用可視化工具

在小麥栽培管理環(huán)節(jié)應(yīng)用可視化工具，能夠使抽象信息變得更加直觀，根據(jù)所呈現(xiàn)的動(dòng)態(tài)信息進(jìn)行操作與管理，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)測和管理目標(biāo)。通過構(gòu)建模擬系統(tǒng)可視化管理小麥全生育期，如利用傳感監(jiān)測技術(shù)幫助廣大種植戶直觀了解小麥各項(xiàng)生長指標(biāo)。不僅如此，信息系統(tǒng)自帶處理功能，經(jīng)分析處理后預(yù)警異常數(shù)據(jù)信息，預(yù)警方式以顏色、聲音、圖片為主，并為決策提供可行性參考?？梢暬ぞ咴谛←溗使芾砑安∠x害防治方面有著良好的預(yù)警功能，能夠有效規(guī)避小麥種植風(fēng)險(xiǎn)問題，為小麥?zhǔn)a(chǎn)、穩(wěn)產(chǎn)奠定基礎(chǔ)。

3.4 大數(shù)據(jù)集成應(yīng)用技術(shù)

大數(shù)據(jù)集成應(yīng)用技術(shù)是現(xiàn)代信息技術(shù)不可或缺的一部分，在推動(dòng)小麥栽培信息化發(fā)展方面起著至關(guān)重要的作用。大數(shù)據(jù)集成應(yīng)用技術(shù)能夠進(jìn)一步分析并處理小麥栽培相關(guān)數(shù)據(jù)，提高信息、數(shù)據(jù)之間的關(guān)聯(lián)性，準(zhǔn)確且迅速反映小麥栽培情況，分析影響小麥生長的不利因素，充分凸顯小麥種植成本和經(jīng)濟(jì)效益之間的聯(lián)系，為提高小麥生產(chǎn)效率提供科學(xué)合理的支持和依據(jù)。在大數(shù)據(jù)集成應(yīng)用技術(shù)的積極影響下，能夠有效改進(jìn)與優(yōu)化小麥種植栽培技術(shù)，對小麥產(chǎn)業(yè)化發(fā)展起到宏觀調(diào)控的作用。結(jié)合小麥實(shí)際生長狀態(tài)，應(yīng)用大數(shù)據(jù)集成應(yīng)用技術(shù)可為廣大種植戶提供有價(jià)值的栽培信息。

3.5 選擇并推廣優(yōu)良小麥品種

高品質(zhì)麥種對小麥生長的影響不容小覷，科學(xué)選擇并推廣優(yōu)良小麥品種，不僅是提高小麥產(chǎn)量和質(zhì)量的關(guān)鍵之舉，也是解決小麥種植問題的根本路徑。因此，有關(guān)部門要加大優(yōu)質(zhì)小麥品種的推廣力度，確保小麥后期種植工作順利開展。在實(shí)際管理環(huán)節(jié)中，要制訂綜合性技術(shù)方案，可結(jié)合應(yīng)用地理信息技術(shù)與大數(shù)據(jù)技術(shù)有效監(jiān)測種植區(qū)域環(huán)境，充分掌握當(dāng)?shù)匦←溕a(chǎn)力與病蟲害流行趨勢。根據(jù)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)條件指導(dǎo)廣大種植戶針對性選擇小麥種植品種，保障小麥種植業(yè)健康穩(wěn)定發(fā)展。

4 結(jié)束語

隨著信息化技術(shù)的不斷發(fā)展，農(nóng)業(yè)信息化水平也越來越高，實(shí)施信息化技術(shù)可在小麥種植中發(fā)揮巨大作用。改良種植技術(shù)以及信息技術(shù)可促進(jìn)小麥種植業(yè)朝著現(xiàn)代化方向發(fā)展，大大提高了小麥種植效率。為提升信息化技術(shù)水平，農(nóng)業(yè)部門應(yīng)聯(lián)合軟件研發(fā)部門進(jìn)行技術(shù)研究，將信息技術(shù)與小麥種植業(yè)緊密結(jié)合，真正實(shí)現(xiàn)小麥種植信息化，降低人力和科研投入成本，推動(dòng)農(nóng)業(yè)高速發(fā)展。