物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在育種中的應用

相對于育種技術(shù)，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展和應用相對較晚。它作為一個嶄新的概念，它主要包括物聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)技術(shù)、無線傳感器網(wǎng)絡、傳感器技術(shù)、統(tǒng)一標識技術(shù)、定位技術(shù)和自動識別技術(shù)等。雖然發(fā)展時間較短，但是其發(fā)展非常迅速。其應用范圍也十分廣泛，遍及數(shù)字農(nóng)業(yè)、環(huán)境保護、環(huán)境監(jiān)測、花卉栽培、食品溯源和情報搜集等多個領(lǐng)域。
一 無線傳感器網(wǎng)絡技術(shù)在水稻育種中的應用
無線傳感器網(wǎng)絡技術(shù)是指將傳感器技術(shù)、自動控制技術(shù)、數(shù)據(jù)網(wǎng)絡傳送、儲存、處理與分析技術(shù)集成的現(xiàn)代信息技術(shù)。因其具有獲取信 息量大、信息受限少，而且速度較快、周期相對較短等因素，在數(shù)字農(nóng)業(yè)中已經(jīng)得到較好應用。育種的目的就是培育適應不同生產(chǎn)環(huán)境 的優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)、多抗的作物新品種。需要在一定的生理條件下對其有目的地篩選，如在高鹽田塊中篩選耐鹽堿品種，在有效積溫低的地 區(qū)篩選耐低溫品種，在某病蟲害高發(fā)地篩選對其有抗性的新品種等。所以育種人員可以利用不同的無線傳感器對其感知監(jiān)測，從而篩選 到適應不同生長環(huán)境的水稻新品種。無線傳感技術(shù)可以在以下幾個方面給育種工作提供幫助。
1．作物生長環(huán)境監(jiān)測
環(huán)境條件對作物生長發(fā)育具有重要作用。在其生長過程中，不但需要適宜的溫度、光照強度和水分，另外土壤的酸堿度、二氧化碳濃度、空氣濕度等對作物育種也影響較大。以前，育種人員只能通過自身感受和主觀判斷，來確定作物生長環(huán)境，然而這些知識都是籠統(tǒng)的、不精確的，很難有定性、定量數(shù)據(jù)。現(xiàn)在育種人員可以利用無線傳感器技術(shù)中不同傳感器，來獲得作物生長環(huán)境中各種大量的數(shù)據(jù)，而且這些數(shù)據(jù)都是精確、及時的，可供育種人員定性和定量分析應用。例如，育種人員可以利用溫度傳感器，實時獲得作物生長的環(huán)境溫度，也可獲得作物生長過程中的有效積溫量，根據(jù)不同溫度下水稻生長態(tài)勢，來確定適宜不同溫度條件下的水稻品種，從而篩選出抗寒、抗高溫品種;，通過對不同指標的監(jiān)控測定，獲得不同作物品種的最佳生長環(huán)境狀況，從而制定不同栽培技術(shù)，指導農(nóng)民科學種 田，實現(xiàn)增產(chǎn)增收。
2. 作物制種面積的監(jiān)測和估計
作物育種中大面積雜交制種，需要有一個較為精確的制種面積數(shù)據(jù)，這樣才能夠?qū)χ品N產(chǎn)量進行正常生長狀況下的初步估算。過去人們 普遍采用人工測量，這不但費時費力，還往往存在較大人為和由于田塊不規(guī)則等客觀原因造成的誤差，不能得到較為精確的測量結(jié)果，從而對制種產(chǎn)量不能準確估計，影響育種公司效益等。目前，人們可以通過獲得的水稻生長期間的衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)經(jīng)過積和糾正、假彩色合成和植被指數(shù)計算，再經(jīng)由ENVI 軟件處理，就可以得到較為精確的結(jié)果。
3. 作物生長態(tài)勢與產(chǎn)量檢測與估計
作物的生長態(tài)勢是對作物生長狀況進行總體評價的綜合參考系數(shù)。以往育種人員往往通過自身經(jīng)驗來判定其生長態(tài)勢的好與壞，所以只 能給出大概的產(chǎn)量估算結(jié)果，也就不能利用該結(jié)果準確地計算出其產(chǎn)量水平。利用無線傳感網(wǎng)絡技術(shù)估產(chǎn)，具有快速、經(jīng)濟、客觀、準確等特點，同時還可以對水稻生長進行動態(tài)監(jiān)測，排除人為因素的局限性，有較好的發(fā)展前景。它可為育種公司制定正確種糧分配、供應等提供科學依據(jù)。
4. 作物病蟲害監(jiān)測與預報
作物病蟲害是制約作物產(chǎn)量的重要因素。以往，育種人員都是根據(jù)育種經(jīng)驗來制定預防措施和治理辦法，雖然在一定程度上減少了危害 ，但仍然不能做到實時有效的監(jiān)控。利用無線傳感器，對作物進行24h不間斷監(jiān)測，在水稻遭受病蟲害時，能及時有效地作出預報，使 育種人員及時防治。使用方法主要有兩種: 植被指數(shù)法和紅邊參數(shù)法。前者是根據(jù)水稻發(fā)生病蟲害時，?？梢员憩F(xiàn)出來的植物外部形態(tài) 和內(nèi)部生理結(jié)構(gòu)的變化導致的植被指數(shù)的變化，來進行檢測病蟲害的發(fā)生和發(fā)展; 后者，主要應用紅邊斜率和紅邊位置來描述紅邊特征 ，因此，利用檢測紅邊參數(shù)可以較好地監(jiān)測水稻病蟲害，提高育種效率，較快地篩選出不同抗性的水稻新品種。
二 RFID技術(shù)在水稻育種中的應用
水稻育種公司要把培育出來的新品種生產(chǎn)出來的合格的種子銷售給農(nóng)民朋友，也就是把實驗成果轉(zhuǎn)化到實際生產(chǎn)應用中去，才能實現(xiàn)公司獲益，農(nóng)民獲利。然而，種子產(chǎn)品流通過程中存在著質(zhì)量難把關(guān)、來源難追溯、去向難查證、控制成本高、效能低及市場信息掌控能力與效能差等問題，同時受經(jīng)營的門檻要求低、犯罪收益大，且侵害對象防范意識較差等諸多因素影響，“假種子”犯罪形勢嚴峻，這不僅危害到育種公司的利益，打擊了其培育新品種的積極性，同時也損害了農(nóng)民朋友的利益，嚴重的還會影響國家糧食安全，危害巨大。RFID 技術(shù)的應用，很好地解決了這一難題。RFID 技術(shù)即射頻識別，習慣上稱作電子標簽，具有可快速寫入、長期跟蹤管理的特點。與傳統(tǒng)的條碼技術(shù)相比，其具有信息儲量大、環(huán)境適應性強、識別精度高、操作快捷等主要特點，其識別過程不需要人的直接干預，并可同時識別多個標簽。這樣，育種公司就可以在生產(chǎn)出來的水稻種子包裝袋上貼上電子標簽，對其流通過程定點監(jiān)控，實現(xiàn)其智能溯源，降低流通成本，提高流通效率和效能，從而保護自身的合法權(quán)益，農(nóng)民朋友也可買到放心的種子。最后，種子公司還可以了解到自己的種子流通去向和數(shù)量，為來年的市場規(guī)劃提供可靠依據(jù)，促進公司的發(fā)展。