郭 紅，李進(jìn)永，李 玲，費(fèi)新茹，許 業(yè)，趙呈明，徐一騰

（江蘇省鹽城市鹽都區(qū)農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所，江蘇鹽城224011）

近年來，隨著信息化技術(shù)運(yùn)用快速發(fā)展，農(nóng)業(yè)遠(yuǎn)程監(jiān)測系統(tǒng)技術(shù)日益成熟，并廣泛應(yīng)用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，可基本實(shí)現(xiàn)精細(xì)化農(nóng)業(yè)生產(chǎn)與宏觀化監(jiān)測相結(jié)合的目標(biāo)[1-6]。為了深入探討農(nóng)業(yè)遠(yuǎn)程監(jiān)測系統(tǒng)在作物品種選育中運(yùn)用的可行性，2016 年鹽城市農(nóng)業(yè)信息中心與鹽城市鹽都區(qū)農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所緊密合作，在小麥育種試驗(yàn)基地科學(xué)部署氣象及土壤監(jiān)測設(shè)備、作物生長監(jiān)測設(shè)備、病蟲害監(jiān)測設(shè)備、視頻監(jiān)控設(shè)備等，對小麥新品系鹽麥0730 的6 個(gè)姊妹系的苗情、墑情、病蟲草害、光合作用情況及各階段長勢進(jìn)行動態(tài)監(jiān)測和趨勢分析，選擇綜合性狀表現(xiàn)突出、適合生產(chǎn)需要的小麥新品種。

1 材料與方法

1.1 品系選育材料與方法

2010—2015 年以071T-159（鹽城市鹽都區(qū)農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所中間材料）為母本、鎮(zhèn)麥168 為父本，采用系譜法優(yōu)中選優(yōu)的選育方法，2015 年對16 個(gè)穗行進(jìn)行初步鑒定后，篩選推薦6 個(gè)鹽麥0730 穗行圃姊妹系材料參加大區(qū)品比，分別為鹽麥0730-1、鹽麥0730-2、鹽麥0730-3、鹽麥0730-4、鹽麥0730-5、鹽麥0730-6，其編號分別為A、B、C、D、E、F。

1.2 品系試驗(yàn)面積與方法

品系試驗(yàn)在本所試驗(yàn)基地內(nèi)（120°02′24″E、33°22′04″N）進(jìn)行，每個(gè)姊妹系試驗(yàn)面積150 m2，不設(shè)重復(fù)，按編號順序排列，共6 個(gè)大區(qū)。采用精確定量條播機(jī)播種，行距25 cm，基本苗15.0 萬株/667 m2。田間管理與大田生產(chǎn)基本一致。

1.3 監(jiān)測系統(tǒng)部署與運(yùn)用

1.3.1 苗情監(jiān)測系統(tǒng)。規(guī)?；渴?、安裝作物苗情信息光譜采集終端，將高度可調(diào)節(jié)的支撐桿固定于基地農(nóng)田。全試驗(yàn)區(qū)根據(jù)監(jiān)測需要，合理安裝5 個(gè)監(jiān)測系統(tǒng)，實(shí)行自組采集網(wǎng)絡(luò)，全方位、實(shí)時(shí)感知苗情生長指標(biāo)和狀況。

1.3.2 視頻監(jiān)測系統(tǒng)。 試驗(yàn)田中間處安裝1 個(gè)360°高清球型攝像機(jī)，實(shí)時(shí)監(jiān)測、采集作物形態(tài)、生理等生長信息，并每隔7 d 于9:00、15:00 對各小區(qū)生長態(tài)勢進(jìn)行高清度抓拍，所有視頻和圖像存儲于視頻錄像機(jī)中，通過專用網(wǎng)絡(luò)統(tǒng)一訪問入口傳輸視頻數(shù)據(jù)。

1.3.3 田間氣象環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)。每個(gè)監(jiān)測點(diǎn)安裝1座小型氣象站，全天候監(jiān)測采集空氣溫濕度、風(fēng)速風(fēng)向、雨量、光照度、土壤溫濕度、土壤墑情等環(huán)境數(shù)據(jù)。

1.3.4 數(shù)據(jù)圖像顯示系統(tǒng)。添置液晶電視和臺式電腦，監(jiān)測點(diǎn)控制室可以遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)監(jiān)測基地田間作物生長發(fā)育動態(tài)和收集環(huán)境、氣象因子數(shù)據(jù)。

1.3.5 數(shù)據(jù)遠(yuǎn)程傳輸系統(tǒng)。安裝農(nóng)業(yè)監(jiān)控網(wǎng)關(guān)設(shè)備，實(shí)現(xiàn)育種試驗(yàn)基地信息傳感網(wǎng)絡(luò)與信息遠(yuǎn)程傳輸網(wǎng)絡(luò)之間數(shù)據(jù)流交換，將監(jiān)測數(shù)據(jù)和圖像實(shí)時(shí)上傳到服務(wù)器中，通過辦公電腦進(jìn)行遠(yuǎn)程研判。

1.4 數(shù)據(jù)采集與處理

鹽麥0730 的6 個(gè)姊妹系從播種出苗后，運(yùn)用農(nóng)業(yè)遠(yuǎn)程監(jiān)測系統(tǒng)重點(diǎn)對出苗期、越冬期、返青期、拔節(jié)孕穗期等6 個(gè)生長節(jié)點(diǎn)采集圖像、視頻，每個(gè)姊妹系采用定位抓拍和視頻截圖相結(jié)合的方法，從中選取具有代表性的5 個(gè)點(diǎn)位進(jìn)行分析。

每點(diǎn)按實(shí)際1 m2的比例進(jìn)行截圖，運(yùn)用Adobe Photoshop 2020 圖像處理軟件中的濾鏡、提取、捕捉等工具，細(xì)致甄別幼苗習(xí)性、葉色、株葉形態(tài)、熟相等農(nóng)藝性狀，調(diào)查記錄莖蘗動態(tài)、株高、有效穗數(shù)等數(shù)據(jù)，并運(yùn)用Excel 2019 軟件對數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算與分析比較。

表1 鹽麥0730 姊妹系全生育期

2 結(jié)果與分析

2.1 小麥生育進(jìn)程

從不同時(shí)期監(jiān)控抓拍的圖片、視頻和田間實(shí)際調(diào)查（表1）可知，鹽麥0730 6 個(gè)姊妹系全生長期發(fā)育進(jìn)程基本一致，但在灌漿結(jié)實(shí)至成熟期，顯示出一定的差異，特別是B（鹽麥0730-2）灌漿速度快，全生育期最短，為210 d；E（鹽麥0730-5）成熟期最遲，比B（鹽麥0730-2）遲3 d，為213 d。

2.2 小麥植株性狀、莖蘗動態(tài)及群體指標(biāo)

由表2 可知，在鹽麥0730 6 個(gè)姊妹系中，B 和E 幼苗習(xí)性、株葉形態(tài)等性狀優(yōu)于其他4 個(gè)品系，幼苗半直立、葉色深、葉片短而上挺、株型半緊湊且穗層整齊。分蘗力D 和B 較強(qiáng)，最高莖蘗數(shù)分別為58.76 萬、58.69 萬個(gè)/667 m2。有效穗數(shù)E 最高，為32.87 萬個(gè)/667 m2；B 次之，為32.56 萬個(gè)/667 m2；A 最低，為30.12 萬個(gè)/667 m2，其他差異不大。但成穗率F 最高，為56.29%；B 次之，為55.48%。

表2 鹽麥0730 姊妹系苗、穗期植株性狀及莖蘗動態(tài)

2.3 小麥產(chǎn)量構(gòu)成因素

據(jù)田間考察數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析（表2、表3）表明，鹽麥0730 6 個(gè)姊妹系中的產(chǎn)量構(gòu)成存在一定的差異。有效穗數(shù)從高到低依次是E（32.87 萬個(gè)/667 m2）、B（32.56 萬 個(gè)/667 m2）、F （31.77 萬 個(gè)/667 m2）、C（31.43 萬 個(gè)/667 m2）、D（31.05 萬 個(gè)/667 m2）、A（30.12 萬個(gè)/667 m2）。A 的每穗粒數(shù)最高，為42.00粒；B 次之，為41.69 粒；E 因每穗小穗數(shù)最低且不孕小穗數(shù)最高，其每穗粒數(shù)最低，僅為38.95 粒。千粒質(zhì)量方面：B 最高，為46.05 g；其次F 為45.89 g；D 最低，僅為44.78 g。從產(chǎn)量構(gòu)成三因素方面綜合分析，B 的穗、粒、質(zhì)量三要素在鹽麥0730 6 個(gè)姊妹系中最為協(xié)調(diào)，因此產(chǎn)量最高，為603.24 kg/667 m2，且與其他姊妹系相比，增產(chǎn)顯著。

表3 鹽麥0730 姊妹系室內(nèi)考種及產(chǎn)量結(jié)果

2.4 環(huán)境因子對品系抗（逆）性的影響

按照江蘇省小麥試驗(yàn)技術(shù)規(guī)程進(jìn)行田間抗（逆）性鑒定[7]，結(jié)果見表4。據(jù)農(nóng)業(yè)遠(yuǎn)程監(jiān)測系統(tǒng)監(jiān)測，當(dāng)年總體氣溫平穩(wěn)，僅1 月中下旬出現(xiàn)持續(xù)6 d左右的低溫天氣。降雨量中前期與常年相比差異不大，灌漿結(jié)實(shí)期雨水略多但量不大。光照正常，沒有對小麥生長產(chǎn)生影響，灌漿結(jié)實(shí)至成熟期產(chǎn)生6～7級大風(fēng)，部分品系發(fā)生倒伏現(xiàn)象。抗凍害能力因品系不同略有差異，B 和E 因葉色深、苗體粗壯、葉厚且短挺，抗凍害能力相對較強(qiáng)。在抗病性方面，經(jīng)綜合比較，B 和C 總體抗性較強(qiáng)，沒有明顯的不安全病害因子存在。在抗倒伏方面，B 和E 因莖稈粗壯、管壁厚、抗倒能力強(qiáng)而沒有倒伏，其他品系出現(xiàn)不同程度的倒伏現(xiàn)象。綜上所述，B（鹽麥0730-2）和其他品系相比抗（逆）性較強(qiáng)且突出，能夠安全生產(chǎn)。

表4 鹽麥0730 姊妹系田間抗（逆）性

3 小結(jié)與討論

運(yùn)用農(nóng)業(yè)遠(yuǎn)程監(jiān)測系統(tǒng)對小麥育種材料進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)測，可實(shí)時(shí)獲取植株性狀、生育進(jìn)程和環(huán)境因子等信息，結(jié)合室內(nèi)考種可以便捷、快速、準(zhǔn)確地獲得育種材料的各項(xiàng)數(shù)據(jù)參數(shù)，為育種篩選提供有力的數(shù)據(jù)支撐。據(jù)此，選育了小麥新品系鹽麥0730-2，并成功通過江蘇省審定，定名鹽麥1 號。

農(nóng)業(yè)遠(yuǎn)程監(jiān)測系統(tǒng)技術(shù)與小麥遺傳育種技術(shù)的融合與運(yùn)用，目前僅是初步探討的階段。但本次試驗(yàn)顯示，本項(xiàng)技術(shù)的推廣應(yīng)用具有一定的可行性、可操作性。該技術(shù)可以為育種家實(shí)時(shí)采集、調(diào)取各時(shí)期作物的生長發(fā)育情況，特別是在特殊氣候狀況下，及時(shí)監(jiān)測作物對環(huán)境的應(yīng)變能力，強(qiáng)化指導(dǎo)、鑒定選擇適于生產(chǎn)需要的作物新品種，確保生產(chǎn)安全。

農(nóng)業(yè)遠(yuǎn)程監(jiān)測技術(shù)系統(tǒng)如今已漸趨成熟，在農(nóng)田、溫室大棚、果林等環(huán)境中得以廣泛應(yīng)用[1-6,8]，但在科研育種中應(yīng)用較少。在具體作物育種運(yùn)用中應(yīng)按照不同的作物類別，根據(jù)其數(shù)據(jù)采集特點(diǎn)，分別構(gòu)建無線傳感網(wǎng)實(shí)時(shí)感知信息與適宜生長指標(biāo)融合的作物生長精確診斷與調(diào)控模型指標(biāo)，進(jìn)一步優(yōu)化集成基于實(shí)時(shí)生長信息動態(tài)感知和診斷調(diào)控相結(jié)合的科學(xué)管理技術(shù)，構(gòu)建符合作物育種運(yùn)用的動態(tài)感知與智慧管理系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)無人值守下實(shí)時(shí)監(jiān)測作物育種材料的生長狀態(tài)、環(huán)境等因子的變化，并適時(shí)、適地進(jìn)行采集儲存，以便于育種家對育種材料的監(jiān)管甄別與決策利用。相信農(nóng)業(yè)遠(yuǎn)程監(jiān)測技術(shù)系統(tǒng)必將在農(nóng)業(yè)科研與育種中發(fā)揮有力輔助作用。