农业远程监测系统在小麦新品种盐麦1 号选育中的应用

郭 红，李进永，李 玲，费新茹，许 业，赵呈明，徐一腾

（江苏省盐城市盐都区农业科学研究所，江苏盐城224011）

近年来，随着信息化技术运用快速发展，农业远程监测系统技术日益成熟，并广泛应用于农业生产中，可基本实现精细化农业生产与宏观化监测相结合的目标[1-6]。为了深入探讨农业远程监测系统在作物品种选育中运用的可行性，2016 年盐城市农业信息中心与盐城市盐都区农业科学研究所紧密合作，在小麦育种试验基地科学部署气象及土壤监测设备、作物生长监测设备、病虫害监测设备、视频监控设备等，对小麦新品系盐麦0730 的6 个姊妹系的苗情、墒情、病虫草害、光合作用情况及各阶段长势进行动态监测和趋势分析，选择综合性状表现突出、适合生产需要的小麦新品种。

1 材料与方法

1.1 品系选育材料与方法

2010—2015 年以071T-159（盐城市盐都区农业科学研究所中间材料）为母本、镇麦168 为父本，采用系谱法优中选优的选育方法，2015 年对16 个穗行进行初步鉴定后，筛选推荐6 个盐麦0730 穗行圃姊妹系材料参加大区品比，分别为盐麦0730-1、盐麦0730-2、盐麦0730-3、盐麦0730-4、盐麦0730-5、盐麦0730-6，其编号分别为A、B、C、D、E、F。

1.2 品系试验面积与方法

品系试验在本所试验基地内（120°02′24″E、33°22′04″N）进行，每个姊妹系试验面积150 m2，不设重复，按编号顺序排列，共6 个大区。采用精确定量条播机播种，行距25 cm，基本苗15.0 万株/667 m2。田间管理与大田生产基本一致。

1.3 监测系统部署与运用

1.3.1 苗情监测系统。规模化部署、安装作物苗情信息光谱采集终端，将高度可调节的支撑杆固定于基地农田。全试验区根据监测需要，合理安装5 个监测系统，实行自组采集网络，全方位、实时感知苗情生长指标和状况。

1.3.2 视频监测系统。 试验田中间处安装1 个360°高清球型摄像机，实时监测、采集作物形态、生理等生长信息，并每隔7 d 于9:00、15:00 对各小区生长态势进行高清度抓拍，所有视频和图像存储于视频录像机中，通过专用网络统一访问入口传输视频数据。

1.3.3 田间气象环境监测系统。每个监测点安装1座小型气象站，全天候监测采集空气温湿度、风速风向、雨量、光照度、土壤温湿度、土壤墒情等环境数据。

1.3.4 数据图像显示系统。添置液晶电视和台式电脑，监测点控制室可以远程实时监测基地田间作物生长发育动态和收集环境、气象因子数据。

1.3.5 数据远程传输系统。安装农业监控网关设备，实现育种试验基地信息传感网络与信息远程传输网络之间数据流交换，将监测数据和图像实时上传到服务器中，通过办公电脑进行远程研判。

1.4 数据采集与处理

盐麦0730 的6 个姊妹系从播种出苗后，运用农业远程监测系统重点对出苗期、越冬期、返青期、拔节孕穗期等6 个生长节点采集图像、视频，每个姊妹系采用定位抓拍和视频截图相结合的方法，从中选取具有代表性的5 个点位进行分析。

每点按实际1 m2的比例进行截图，运用Adobe Photoshop 2020 图像处理软件中的滤镜、提取、捕捉等工具，细致甄别幼苗习性、叶色、株叶形态、熟相等农艺性状，调查记录茎蘖动态、株高、有效穗数等数据，并运用Excel 2019 软件对数据进行计算与分析比较。

表1 盐麦0730 姊妹系全生育期

2 结果与分析

2.1 小麦生育进程

从不同时期监控抓拍的图片、视频和田间实际调查（表1）可知，盐麦0730 6 个姊妹系全生长期发育进程基本一致，但在灌浆结实至成熟期，显示出一定的差异，特别是B（盐麦0730-2）灌浆速度快，全生育期最短，为210 d；E（盐麦0730-5）成熟期最迟，比B（盐麦0730-2）迟3 d，为213 d。

2.2 小麦植株性状、茎蘖动态及群体指标

由表2 可知，在盐麦0730 6 个姊妹系中，B 和E 幼苗习性、株叶形态等性状优于其他4 个品系，幼苗半直立、叶色深、叶片短而上挺、株型半紧凑且穗层整齐。分蘖力D 和B 较强，最高茎蘖数分别为58.76 万、58.69 万个/667 m2。有效穗数E 最高，为32.87 万个/667 m2；B 次之，为32.56 万个/667 m2；A 最低，为30.12 万个/667 m2，其他差异不大。但成穗率F 最高，为56.29%；B 次之，为55.48%。

表2 盐麦0730 姊妹系苗、穗期植株性状及茎蘖动态

2.3 小麦产量构成因素

据田间考察数据统计分析（表2、表3）表明，盐麦0730 6 个姊妹系中的产量构成存在一定的差异。有效穗数从高到低依次是E（32.87 万个/667 m2）、B（32.56 万 个/667 m2）、F （31.77 万 个/667 m2）、C（31.43 万 个/667 m2）、D（31.05 万 个/667 m2）、A（30.12 万个/667 m2）。A 的每穗粒数最高，为42.00粒；B 次之，为41.69 粒；E 因每穗小穗数最低且不孕小穗数最高，其每穗粒数最低，仅为38.95 粒。千粒质量方面：B 最高，为46.05 g；其次F 为45.89 g；D 最低，仅为44.78 g。从产量构成三因素方面综合分析，B 的穗、粒、质量三要素在盐麦0730 6 个姊妹系中最为协调，因此产量最高，为603.24 kg/667 m2，且与其他姊妹系相比，增产显著。

表3 盐麦0730 姊妹系室内考种及产量结果

2.4 环境因子对品系抗（逆）性的影响

按照江苏省小麦试验技术规程进行田间抗（逆）性鉴定[7]，结果见表4。据农业远程监测系统监测，当年总体气温平稳，仅1 月中下旬出现持续6 d左右的低温天气。降雨量中前期与常年相比差异不大，灌浆结实期雨水略多但量不大。光照正常，没有对小麦生长产生影响，灌浆结实至成熟期产生6～7级大风，部分品系发生倒伏现象。抗冻害能力因品系不同略有差异，B 和E 因叶色深、苗体粗壮、叶厚且短挺，抗冻害能力相对较强。在抗病性方面，经综合比较，B 和C 总体抗性较强，没有明显的不安全病害因子存在。在抗倒伏方面，B 和E 因茎秆粗壮、管壁厚、抗倒能力强而没有倒伏，其他品系出现不同程度的倒伏现象。综上所述，B（盐麦0730-2）和其他品系相比抗（逆）性较强且突出，能够安全生产。

表4 盐麦0730 姊妹系田间抗（逆）性

3 小结与讨论

运用农业远程监测系统对小麦育种材料进行远程监测，可实时获取植株性状、生育进程和环境因子等信息，结合室内考种可以便捷、快速、准确地获得育种材料的各项数据参数，为育种筛选提供有力的数据支撑。据此，选育了小麦新品系盐麦0730-2，并成功通过江苏省审定，定名盐麦1 号。

农业远程监测系统技术与小麦遗传育种技术的融合与运用，目前仅是初步探讨的阶段。但本次试验显示，本项技术的推广应用具有一定的可行性、可操作性。该技术可以为育种家实时采集、调取各时期作物的生长发育情况，特别是在特殊气候状况下，及时监测作物对环境的应变能力，强化指导、鉴定选择适于生产需要的作物新品种，确保生产安全。

农业远程监测技术系统如今已渐趋成熟，在农田、温室大棚、果林等环境中得以广泛应用[1-6,8]，但在科研育种中应用较少。在具体作物育种运用中应按照不同的作物类别，根据其数据采集特点，分别构建无线传感网实时感知信息与适宜生长指标融合的作物生长精确诊断与调控模型指标，进一步优化集成基于实时生长信息动态感知和诊断调控相结合的科学管理技术，构建符合作物育种运用的动态感知与智慧管理系统，实现无人值守下实时监测作物育种材料的生长状态、环境等因子的变化，并适时、适地进行采集储存，以便于育种家对育种材料的监管甄别与决策利用。相信农业远程监测技术系统必将在农业科研与育种中发挥有力辅助作用。