农业信息技术在小麦育种中的应用研究

2021-12-24朱云玲贺海敏河南省周口市扶沟县农业技术推广中心河南扶沟461300

农业工程技术 2021年24期

朱云玲，贺海敏（河南省周口市扶沟县农业技术推广中心，河南扶沟 461300）

中国是小麦种植大国，小麦产量居世界前列。在小麦种植管理中，育种是关键环节，做好育种管理是实现小麦高产高质的重要保障措施。随着信息化技术的广泛普及和应用，在小麦育种中运行农业信息技术，可以筛选出更多优良品种，从信息化管理中分析育种工作各项措施的可行性，从而提高育种水平和效率。结合当前中国小麦育种现状，在应用农业信息技术时，要做好各项准备工作，根据当地小麦种植实际情况，有针对性的开展应用，以确保应用效果良好。

1 扶沟县小麦育种现状

扶沟县地处河南省中部地区，总面积有1173 km2，可用耕地面积有76000 hm2。粮食产量达到38万t，优质小麦种植面积有20000 hm2，种植规模不断扩大。小麦品种主要以中麦578、郑麦583、周麦20、周麦36、周麦30等，品种优良，抗病性强。在小麦育种方面，结合本地区小麦种植条件，研发了诸多优良品种，小麦种植产量逐年增加。

从育种角度来看，小麦传统育种工作中对于各种试验数据的采集是以人工记录和评判为主，从育种目标确定到稳定品系整个过程需要投入大量的人力、物力和财力，效率不高，也难以较为科学准确的对品种潜力进行预测。结合实际情况可以将小麦育种的影响因素归纳为以下几方面：首先，传统的数据记录形式过于繁冗，对于大量的数据信息难以及时作出处理，并且无法实现长期保存；其次，数据信息共享性较差，不能进行远程查阅；第三，育种的材料筛选容易受到人为因素影响，准确度降低；第四，在种质资源的提供和运用上，很难保证高质量、高效率，有一定难度。

2 农业信息技术在小麦育种中的应用

信息技术具有快速化、智能化、精准化等特点，在农业生产种植中具有非常好的应用价值。从技术原理来看，它通过对传感技术、通讯技术、计算机技术等的综合运用，来实现对农业活动数据的采集、分析、传输等，同时开展相应的数据资料查询、技术交流、智能调控等活动，加快推进农业现代化进程。近些年来，国内外技术人员都加大了信息技术在小麦育种方面的应用力度，也取得了一定的成效，小麦育种效率得到了明显改善。

2.1 育种数据的信息化采集

在小麦育种的各个阶段都会有大量的数据产生，例如亲本选择、试验设计、室内考种、实验室检测等环节。传统的数据采集和获取所消耗的时间较长，劳动量较大，并且主观影响程度较大，数据精确性难以确保，而采用信息技术则可以有效改善这些问题。

首先，对小麦育种植株形状参数的获取可以利用光谱成像技术和遥感技术来完成。对麦种颗粒的品质性质和含量通过图像处理技术来检测，实行开发脱粒、称重、水分检测等一体化快速测产机制，实现对小麦育种期的全过程观测。

其次，对于育种中的病害诊断和防治、品种分类以及籽粒发芽等方面可以应用图像处理技术，利用图像分析和识别技术可以对常见病害进行准确鉴别，例如对小麦网腥、印度腥、矮腥等3种病害的识别，这种技术所采用的向量机法明显优于最小距离法和BP神经网络法，经试验可知其识别率可达83%。

第三，借助无人机来进行高空大面积信息捕捉，在无人机上搭载高清数码摄像机，可以对育种区域的小麦育种信息进行采集，根据采集信息可以提高育种效率，保证育种技术得到合理运用。国内在这方面也要较多研究，例如农业多载荷无人机遥感辅助小麦育种信息获取系统的研发和应用，可以得到小麦生长中的倒伏情况、叶面积指数、产量情况、冠层温度等信息，进而为小麦育种工作的优化和改善提供信息参考，使育种优良性得到保障。

2.2 育种过程中的数据管理

小麦育种过程中所产生的信息数据较大，包含有育种的温度、湿度、养分等各方面信息，需要采用信息技术来完成采集和处理。传统小麦育种工作存在着周期较长、数据量多、可追溯性差等缺陷，很难满足当前现代化农业发展要求。这就需要充分发挥农业信息技术，实现对海量数据的分类和处理，并通过数理统计和算法分析两种方法实现对育种数据的科学分析，同时融入气候、土壤、水分等因素，对所收集材料进行准确筛选，做出优劣性判断。在育种数据管理和评价上，国内外也建立诸多相应的平台和软件，育种的信息化水平得到进一步提升，例如美国植物科研信息系统、北京市农林科学院农业信息技术研究中心等，这些研究机构的出现都有力促进了小麦育种的精细化、标准化发展[1]。

2.3 构建育种数据评估模型

小麦育种是一项综合、复杂的系统性工程，涉及到的数据信息量较大，尤其是在新品种选育中，需要重点做好这些数据的分类和整理，并确保相互之间的关联性特点，在实际育种工作中，对于同一份材料会出现多种判断结果，导致判断的精准性下降，对此，就需要采用多种综合性评估方法，对于育种人员来说，在选择评估模型时可以以育种目标、品质要求等为依据，实现对每一份材料的精准评估和判断，这样可以减少主观因素的影响，从而使最后得到的育种信息更为全面和精确，为各种育种决策提供依据。

2.4 种质资源的信息化管理

农作物种植中，种质资源是确保品种优良的基础，同时也是育种技术研究的重要材料。在当前农业生态环境中，大多数农家品种被淘汰，优良的品种资源越来越少，导致很多优良性状基因保存和利用难度增加。对此，就需要在育种工作开展中，做好中间材料的保存和使用工作，实行种质资源的规范化管理，构建信息化管理系统，提高贮存的安全性，保证其可以得到科学利用。

3 农业信息技术在小麦育种中的应用建议

3.1 提高广泛性和适用性

小麦育种的整个过程会受到较多因素影响，育种数据的准确性和全面性也会受到干扰，需要对这些影响因素进行综合分析，并采用综合评估方法，减少主观方面的影响。在未来小麦育种工作中，对于性状选择要严格按照育种目标，有针对性的选择，同时采用多种综合评估方法，按照性状差异设定科学的权重系数，对材料的价值进行全面分析，从而形成更为科学合理的综合性状评估方法。此外，还可以在信息技术应用背景下，加强与生物信息学、专家系统、植物数字模拟等进行结合，满足各个地区小麦育种的实际需要[2]。

3.2 完善信息化的基础设施建设

基础设施完善主要是信息化的硬件和软件建设方面，当前大部分的科研机构在育种数据采集和处理设备上，还是以引进为主，造成成本支出加大，而且从设备自身来说，对于性状采集也是以单个为主，性价比很低，日常维护工作难度较大，受到的影响因素较多，例如资金、技术、操作等，这些都使得其适用范围较小，很多规模较小的企业和研究机构难以承受。对此，就需要从各方面入手改善这一问题，积极研发新的、性价比高的数据采集设备和育种设备，在当前农业信息技术广泛普及下，可以对光谱成像技术、遥感技术、光电技术等进行合理引用，实现育种数据的全面采集和科学分析处理，提高数据信息的应用价值，从而使基础设施建设更为完善，将成本降低到最小，可以大范围推广使用。

3.3 打造复合型专业人才队伍

小麦育种中应用农业信息技术不仅是当前农业生产改革的要求，更是提高种植产量和品质的需要。信息技术应用的效果很大程度上取决于人才的专业素质，要了解常见的农业信息技术，还要对常规育种要点有掌握，实现对育种数据的全面采集和整理，通过软件操作来得到科学的评估结果，在实际工作开展中，还要对信息设备和软件进行日常维护和故障处理，提高使用效率。对于地区农业部门来说，就要把握时代发展动向，积极推广和运用农业信息技术，加大小麦育种的投入力度，对现有信息育种队伍进行培训教育，提高专业素质，使其更好的在小麦育种工作中发挥指导作用，保证小麦育种工作顺利进行[3]。