農業信息技術在小麥育種中的應用研究

朱云玲，賀海敏（河南省周口市扶溝縣農業技術推廣中心，河南 扶溝 461300）

中國是小麥種植大國，小麥產量居世界前列。在小麥種植管理中，育種是關鍵環節，做好育種管理是實現小麥高產高質的重要保障措施。隨著信息化技術的廣泛普及和應用，在小麥育種中運行農業信息技術，可以篩選出更多優良品種，從信息化管理中分析育種工作各項措施的可行性，從而提高育種水平和效率。結合當前中國小麥育種現狀，在應用農業信息技術時，要做好各項準備工作，根據當地小麥種植實際情況，有針對性的開展應用，以確保應用效果良好。

1 扶溝縣小麥育種現狀

扶溝縣地處河南省中部地區，總面積有1173 km2，可用耕地面積有76000 hm2。糧食產量達到38萬t，優質小麥種植面積有20000 hm2，種植規模不斷擴大。小麥品種主要以中麥578、鄭麥583、周麥20、周麥36、周麥30等，品種優良，抗病性強。在小麥育種方面，結合本地區小麥種植條件，研發了諸多優良品種，小麥種植產量逐年增加。

從育種角度來看，小麥傳統育種工作中對于各種試驗數據的采集是以人工記錄和評判為主，從育種目標確定到穩定品系整個過程需要投入大量的人力、物力和財力，效率不高，也難以較為科學準確的對品種潛力進行預測。結合實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，傳統的數據記錄形式過于繁冗，對于大量的數據信息難以及時作出處理，并且無法實現長期保存；其次，數據信息共享性較差，不能進行遠程查閱；第三，育種的材料篩選容易受到人為因素影響，準確度降低；第四，在種質資源的提供和運用上，很難保證高質量、高效率，有一定難度。

2 農業信息技術在小麥育種中的應用

信息技術具有快速化、智能化、精準化等特點，在農業生產種植中具有非常好的應用價值。從技術原理來看，它通過對傳感技術、通訊技術、計算機技術等的綜合運用，來實現對農業活動數據的采集、分析、傳輸等，同時開展相應的數據資料查詢、技術交流、智能調控等活動，加快推進農業現代化進程。近些年來，國內外技術人員都加大了信息技術在小麥育種方面的應用力度，也取得了一定的成效，小麥育種效率得到了明顯改善。

2.1 育種數據的信息化采集

在小麥育種的各個階段都會有大量的數據產生，例如親本選擇、試驗設計、室內考種、實驗室檢測等環節。傳統的數據采集和獲取所消耗的時間較長，勞動量較大，并且主觀影響程度較大，數據精確性難以確保，而采用信息技術則可以有效改善這些問題。

首先，對小麥育種植株形狀參數的獲取可以利用光譜成像技術和遙感技術來完成。對麥種顆粒的品質性質和含量通過圖像處理技術來檢測，實行開發脫粒、稱重、水分檢測等一體化快速測產機制，實現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芽等方面可以應用圖像處理技術，利用圖像分析和識別技術可以對常見病害進行準確鑒別，例如對小麥網腥、印度腥、矮腥等3種病害的識別，這種技術所采用的向量機法明顯優于最小距離法和BP神經網絡法，經試驗可知其識別率可達83%。

第三，借助無人機來進行高空大面積信息捕捉，在無人機上搭載高清數碼攝像機，可以對育種區域的小麥育種信息進行采集，根據采集信息可以提高育種效率，保證育種技術得到合理運用。國內在這方面也要較多研究，例如農業多載荷無人機遙感輔助小麥育種信息獲取系統的研發和應用，可以得到小麥生長中的倒伏情況、葉面積指數、產量情況、冠層溫度等信息，進而為小麥育種工作的優化和改善提供信息參考，使育種優良性得到保障。

2.2 育種過程中的數據管理

小麥育種過程中所產生的信息數據較大，包含有育種的溫度、濕度、養分等各方面信息，需要采用信息技術來完成采集和處理。傳統小麥育種工作存在著周期較長、數據量多、可追溯性差等缺陷，很難滿足當前現代化農業發展要求。這就需要充分發揮農業信息技術，實現對海量數據的分類和處理，并通過數理統計和算法分析兩種方法實現對育種數據的科學分析，同時融入氣候、土壤、水分等因素，對所收集材料進行準確篩選，做出優劣性判斷。在育種數據管理和評價上，國內外也建立諸多相應的平臺和軟件，育種的信息化水平得到進一步提升，例如美國植物科研信息系統、北京市農林科學院農業信息技術研究中心等，這些研究機構的出現都有力促進了小麥育種的精細化、標準化發展[1]。

2.3 構建育種數據評估模型

小麥育種是一項綜合、復雜的系統性工程，涉及到的數據信息量較大，尤其是在新品種選育中，需要重點做好這些數據的分類和整理，并確保相互之間的關聯性特點，在實際育種工作中，對于同一份材料會出現多種判斷結果，導致判斷的精準性下降，對此，就需要采用多種綜合性評估方法，對于育種人員來說，在選擇評估模型時可以以育種目標、品質要求等為依據，實現對每一份材料的精準評估和判斷，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。

2.4 種質資源的信息化管理

農作物種植中，種質資源是確保品種優良的基礎，同時也是育種技術研究的重要材料。在當前農業生態環境中，大多數農家品種被淘汰，優良的品種資源越來越少，導致很多優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，實行種質資源的規范化管理，構建信息化管理系統，提高貯存的安全性，保證其可以得到科學利用。

3 農業信息技術在小麥育種中的應用建議

3.1 提高廣泛性和適用性

小麥育種的整個過程會受到較多因素影響，育種數據的準確性和全面性也會受到干擾，需要對這些影響因素進行綜合分析，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，對于性狀選擇要嚴格按照育種目標，有針對性的選擇，同時采用多種綜合評估方法，按照性狀差異設定科學的權重系數，對材料的價值進行全面分析，從而形成更為科學合理的綜合性狀評估方法。此外，還可以在信息技術應用背景下，加強與生物信息學、專家系統、植物數字模擬等進行結合，滿足各個地區小麥育種的實際需要[2]。

3.2 完善信息化的基礎設施建設

基礎設施完善主要是信息化的硬件和軟件建設方面，當前大部分的科研機構在育種數據采集和處理設備上，還是以引進為主，造成成本支出加大，而且從設備自身來說，對于性狀采集也是以單個為主，性價比很低，日常維護工作難度較大，受到的影響因素較多，例如資金、技術、操作等，這些都使得其適用范圍較小，很多規模較小的企業和研究機構難以承受。對此，就需要從各方面入手改善這一問題，積極研發新的、性價比高的數據采集設備和育種設備，在當前農業信息技術廣泛普及下，可以對光譜成像技術、遙感技術、光電技術等進行合理引用，實現育種數據的全面采集和科學分析處理，提高數據信息的應用價值，從而使基礎設施建設更為完善，將成本降低到最小，可以大范圍推廣使用。

3.3 打造復合型專業人才隊伍

小麥育種中應用農業信息技術不僅是當前農業生產改革的要求，更是提高種植產量和品質的需要。信息技術應用的效果很大程度上取決于人才的專業素質，要了解常見的農業信息技術，還要對常規育種要點有掌握，實現對育種數據的全面采集和整理，通過軟件操作來得到科學的評估結果，在實際工作開展中，還要對信息設備和軟件進行日常維護和故障處理，提高使用效率。對于地區農業部門來說，就要把握時代發展動向，積極推廣和運用農業信息技術，加大小麥育種的投入力度，對現有信息育種隊伍進行培訓教育，提高專業素質，使其更好的在小麥育種工作中發揮指導作用，保證小麥育種工作順利進行[3]。

4 結 語

小麥育種工作是當前中國農業現代化發展的重要內容，運用農業信息技術可以提高育種水平和效率，保證種植高產。在信息技術和育種工作融合過程中，要重視人才培養，完善基礎設施建設，加大研發投入力度，全面實現育種的信息化和標準化，推動農業現代化發展。