農(nóng)業(yè)信息化背景下小麥栽培促高產(chǎn)的技術應用

何賢明

（永寧縣李俊鎮(zhèn)人民政府，寧夏 銀川 750103）

小麥是我國主要糧食作物之一，有著非常廣泛的種植范圍，也一直受到人們的高度關注和依賴。隨著經(jīng)濟不斷發(fā)展，科學調(diào)整產(chǎn)業(yè)結構，工業(yè)地位逐漸上升，縮減了原本小麥種植區(qū)域，因此，如何在種植區(qū)域不斷銳減的情況下，保證小麥產(chǎn)量以及質(zhì)量成為眼下人們最為關心的話題。小麥在實際生活中不僅可作為糧食，還可作為飼料，有非常豐富的應用領域，并且隨著技術水平提升，小麥應用范圍不斷擴大。因此必須通過改革和創(chuàng)新高產(chǎn)種植技術栽培小麥。

1 小麥高產(chǎn)種植中常用的信息化技術手段

1.1 小麥高產(chǎn)種植中的3S技術

3S 技術是指通過3 種技術的結合，科學化管理生產(chǎn)小麥，這3 種技術主要是指地理信息技術、地理遙感信息系統(tǒng)以及全球定位系統(tǒng)。地理信息技術的英文名稱為Geographic Information System，是通過交叉使用多種學科，將地理空間作為實行基礎，通過固定生產(chǎn)模式進行實際生產(chǎn)中數(shù)據(jù)比對，提供空間以及更多的動態(tài)信息，針對地理位置的研究和決策為主要出發(fā)點的新興軟件系統(tǒng)。通過地理信息系統(tǒng)和技術能夠?qū)⒈砀駱邮降臄?shù)據(jù)通過3D技術轉(zhuǎn)化成地理圖像，通過圖像更生動形象的展示出來，并通過研究系統(tǒng)，為特定目標建立完整的空間信息，使信息完整儲存在系統(tǒng)中，便于人們通過檢索進行查找，應用大數(shù)據(jù)技術實時更新數(shù)據(jù)，地理信息系統(tǒng)一般應用于小麥種植土壤監(jiān)測、周邊植被監(jiān)測、天氣預報等方面。地理遙感技術在國際上被稱為Remote Sensing，通過間接手法獲取種植區(qū)域狀態(tài)和相關信息。在實際操作過程中主要通過遙感設備發(fā)送遙感光波，最終對特定區(qū)域物體進行性質(zhì)測定，根據(jù)光波折射的不同反應而識別出不同的物質(zhì)。應用遙感技術，提升對事物探知的水平，提升探物的準確性。結合衛(wèi)星遙感技術能夠與地面的信號接收地點進行結合，通過遙感獲取的資料和音頻進行數(shù)據(jù)收集和處理，最終獲得用戶期望得到的信息，為種植提供科學數(shù)據(jù)。全球定位系統(tǒng)在國際中被稱為Global Positioning System，通過與衛(wèi)星以及通訊設備結合應用成為現(xiàn)代主要的通訊技術，借用衛(wèi)星能夠?qū)μ囟繕诉M行測試和測距的處理。全球定位系統(tǒng)的特點包括精準性高、實時分析能力強、信息獲取速度快，能夠有效解決衛(wèi)星在定位中存在的問題，使信息傳遞更具有實效性，通過與地理信息系統(tǒng)聯(lián)合使用，能夠?qū)崟r更新監(jiān)測數(shù)據(jù)，而且能夠協(xié)助地理信息系統(tǒng)，更加全面地處理數(shù)據(jù)。全球定位系統(tǒng)在小麥高產(chǎn)種植過程中主要應用在小麥種植區(qū)域的作物和植被上，有效監(jiān)測農(nóng)業(yè)所需資源，為小麥種植提供完整的數(shù)據(jù)，并保證數(shù)據(jù)具有較高的準確性［1］。

1.2 小麥高產(chǎn)種植中的專家系統(tǒng)

近年來，小麥種植過程中專家系統(tǒng)應用非常廣泛，專家系統(tǒng)的英文名稱為Expert System，是將種植過程遇到的問題進行智能程序的設定，通過人工智能系統(tǒng)解決種植問題。專家系統(tǒng)通過檢索問題就可以獲取種植技術和方法，為種植戶提供豐富、科學的種植知識，使種植戶可以具備較高的技術水平，從而保證小麥高產(chǎn)、高質(zhì)。

1.3 小麥高產(chǎn)種植中的無人機搭載高清數(shù)碼技術

在大規(guī)模種植小麥過程中，因為種植戶無法整體查看小麥長勢及健康狀況，極易造成小麥患有病蟲害時無法得到及時防治。因此在種植過程中，積極使用無人機搭載的高清數(shù)碼技術，能夠?qū)⑿←溣N、生長情況實時反饋給種植戶，為幫助小麥育種提供強大有力的技術支持。例如，在無人機搭載技術基礎上，有專家研究出在低飛行過程中對多光譜載荷的查看系統(tǒng)，并廣泛應用于冬小麥種植過程中，及時監(jiān)測小麥出苗率。也有專家面對信息量較大的數(shù)據(jù)，發(fā)明了遙感小麥育種信息獲取系統(tǒng)，通過監(jiān)測小麥種植區(qū)域中倒伏占比、葉面積、生長情況、產(chǎn)量、麥穗溫度和育種情況等相關數(shù)值，為小麥育種提供了輔助技術支持。在應用無人機搭載高清相機技術的過程中，使用八旋翼無人機進行數(shù)碼相機的搭載，結合自主研發(fā)的無人機監(jiān)測信息系統(tǒng)軟件，精準監(jiān)測和分析小麥種植區(qū)域的狀況，可以使監(jiān)測準確率達到80%以上，有效預測小麥植株生長高度［2］。

1.4 小麥高產(chǎn)種植中的收獲機測產(chǎn)系統(tǒng)

小麥產(chǎn)量一直是種植戶最為關心的問題，因此通過農(nóng)業(yè)化信息技術研究出收獲機測產(chǎn)系統(tǒng)。在該技術中，聯(lián)合美國的科技公司將單機片MSP430，通過應用監(jiān)測傳感器、麥穗重量感應器以及測量種植區(qū)域溫度和濕度，從而精準分析收集的信息，預測小麥產(chǎn)量。在收獲機測產(chǎn)系統(tǒng)的試驗階段，將有效信息呈現(xiàn)在種植戶面前，準確率非常高，因此可以證明，通過應用收獲機測產(chǎn)系統(tǒng)可以為種植戶提供有效測產(chǎn)數(shù)據(jù)，具有準確性以及實效性。

1.5 小麥高產(chǎn)種植中的PDA技術

PDA 技術能夠為種植戶提供完整的信息管理服務系統(tǒng)，是一種可以手持的移動數(shù)字設備，具有操作簡單、信息可靠、小巧輕便、物美價廉、推廣價值較高的特點。聯(lián)合應用PDA 技術與土地施肥測定系統(tǒng)可將監(jiān)測數(shù)據(jù)完整存儲，再結合GPS 系統(tǒng)監(jiān)測種植區(qū)域，獲得土壤情況，并制訂施肥方案。

2 小麥農(nóng)業(yè)信息化背景下使用信息技術存在的主要問題及解決方案

小麥高產(chǎn)種植在使用信息技術后，可以實現(xiàn)勞動力的解放、科學的種植，但依然存在軟件研發(fā)以及硬件設備問題。

2.1 采集數(shù)據(jù)的設備使用不便攜

隨著采集數(shù)據(jù)設備的研發(fā)和軟件的升級，已經(jīng)有上百種的選擇方式可供種植戶選擇，通過系統(tǒng)和設備的更新升級，應提升數(shù)據(jù)獲取效率和結果準確性。但在實際生產(chǎn)過程中，設備并不具備便攜性，例如使用PDA 設備代替紙張記錄，因PDA 的屏幕限制，致使涵蓋信息較少，在強光作用下，屏幕會出現(xiàn)反光問題，而且PDA 操作系統(tǒng)需要按行記載數(shù)據(jù)，因此在一定程度上阻礙了觀測的實效性［3］。

2.2 數(shù)據(jù)的精準性以及決策性依然需要提升

儀器在監(jiān)測過程中依然會存在一定的誤差，因此監(jiān)測數(shù)據(jù)會影響小麥產(chǎn)量以及對抗病能力的判斷，對小麥有效穗以及抗赤霉病性的數(shù)據(jù)還沒有研發(fā)出相關設備，在一些計算機系統(tǒng)中，不同系統(tǒng)和設備處理的結果存在一定差距，預測結果不能統(tǒng)一。在軟件研發(fā)的過程中，相關設計人員應開展實地調(diào)研工作，通過走訪和調(diào)研種植戶，將種植戶需求作為設計理念，提升數(shù)據(jù)采集的有效性和結果的精準性［4］。

2.3 農(nóng)業(yè)信息化背景下使用信息技術的廣泛性不強

影響小麥產(chǎn)量的因素很多，因此在小麥種植過程使用信息技術需要結合種植區(qū)域?qū)嶋H情況以及其他因素進行綜合考量。目前，綜合評判系統(tǒng)較少，且系統(tǒng)中監(jiān)測因素較少，預測結果更多依靠一些專家的經(jīng)驗。一些農(nóng)業(yè)專家和軟件技術專家提出可以通過聯(lián)合應用模糊綜合評判法與DTOPSIS系統(tǒng)預測結果才會更加可靠。但在小麥種植過程中使用新型技術手段還處于發(fā)展階段，因此在小麥種植以及軟件開發(fā)過程中應針對性考量種植區(qū)域，采用多種操作技術進行綜合評判，對小麥不同性狀進行不同參數(shù)的測定，全面分析系統(tǒng)是否具有科學性和可適用性。聯(lián)合農(nóng)業(yè)專家和相關技術開發(fā)出實用性很強、操作更為簡單的軟件系統(tǒng)，同時模擬運用軟件系統(tǒng)，可以使軟件適用于更多地域、生態(tài)環(huán)境，滿足人性化需求。

3 農(nóng)業(yè)信息化背景下小麥栽培促高產(chǎn)的技術要點

3.1 育種

種植品種直接關系到小麥的最終產(chǎn)量和質(zhì)量，而與小麥育種相關的數(shù)據(jù)繁雜，經(jīng)采集、處理、利用后才能保障小麥育種質(zhì)量。在農(nóng)業(yè)信息技術的影響下，可在育種環(huán)節(jié)借助遙感技術有效采集小麥性狀數(shù)據(jù)，借助圖像處理技術采集小麥籽粒性狀數(shù)據(jù)，以提高獲取數(shù)據(jù)的真實性和準確性。目前，圖像技術在小麥育種環(huán)節(jié)得以廣泛應用，不僅能判斷小麥病害，還能完成小麥分類與品質(zhì)檢測工作，幫助科研人員準確且快速了解小麥品種性狀。大規(guī)模育種時，可通過無人機動態(tài)化監(jiān)測小麥生長情況，以獲取真實有效的育種數(shù)據(jù)。隨著信息化技術在小麥種植業(yè)中的普及，小麥育種收獲測產(chǎn)系統(tǒng)得到廣泛應用，為小麥育種測產(chǎn)智能化發(fā)展奠定基礎。以葉片形狀測量儀為例，能夠輔助科研人員監(jiān)測小麥葉長、葉寬，更為全面地了解小麥抗病性。

采用傳統(tǒng)的小麥育種方式易出現(xiàn)周期長、管理難度大、缺乏統(tǒng)一標準等問題，為避免這種情況發(fā)生，可借助信息化技術完成小麥育種工作，利用計算機替代人工操作，通過深度管理海量數(shù)據(jù)，為小麥育種工作提供智能化決策與支持［5］。另外，可采用數(shù)學模型綜合分析小麥育種數(shù)據(jù)，以幫助科研人員更加全面、詳細了解小麥育種信息，并根據(jù)實際需求構建多樣化育種數(shù)據(jù)模型，切實提高模型評價結果的科學性與有效性。在種質(zhì)資源管理方面，可利用信息技術構建信息管理系統(tǒng)，最大限度地保護和利用種質(zhì)資源，以推進小麥育種工作順利開展。

3.2 小麥栽培監(jiān)測與管理

利用信息技術動態(tài)化監(jiān)測管理小麥栽培過程，全面掌握小麥生長情況，一旦出現(xiàn)生長異常等不良現(xiàn)象可立即處理，為小麥健康生長提供保障。通過利用物聯(lián)網(wǎng)技術能夠及時有效采集小麥生長信息，了解小麥周邊生長環(huán)境，動態(tài)化監(jiān)測小麥全生育期，實時掌握小麥生長發(fā)育情況，以保證小麥栽培管理工作順利開展。借助計算機對所采集的小麥生長數(shù)據(jù)進行分析與處理，進一步了解小麥需水、需肥特點，以便于為后期管理、決策提供參考。在信息技術宏觀調(diào)控作用下，能夠?qū)⑿←溕L發(fā)育特點與地理條件緊密聯(lián)系在一起，綜合分析環(huán)境因素對小麥生長的影響，不斷提高小麥作物栽培管理水平［6］。除此之外，利用信息技術可促進農(nóng)業(yè)機械設備智能化發(fā)展，不斷提高機械作業(yè)效率，降低人工作業(yè)成本，為小麥增產(chǎn)、增質(zhì)奠定堅實的基礎。

3.3 應用可視化工具

在小麥栽培管理環(huán)節(jié)應用可視化工具，能夠使抽象信息變得更加直觀，根據(jù)所呈現(xiàn)的動態(tài)信息進行操作與管理，實現(xiàn)遠程監(jiān)測和管理目標。通過構建模擬系統(tǒng)可視化管理小麥全生育期，如利用傳感監(jiān)測技術幫助廣大種植戶直觀了解小麥各項生長指標。不僅如此，信息系統(tǒng)自帶處理功能，經(jīng)分析處理后預警異常數(shù)據(jù)信息，預警方式以顏色、聲音、圖片為主，并為決策提供可行性參考。可視化工具在小麥水肥管理及病蟲害防治方面有著良好的預警功能，能夠有效規(guī)避小麥種植風險問題，為小麥盛產(chǎn)、穩(wěn)產(chǎn)奠定基礎。

3.4 大數(shù)據(jù)集成應用技術

大數(shù)據(jù)集成應用技術是現(xiàn)代信息技術不可或缺的一部分，在推動小麥栽培信息化發(fā)展方面起著至關重要的作用。大數(shù)據(jù)集成應用技術能夠進一步分析并處理小麥栽培相關數(shù)據(jù)，提高信息、數(shù)據(jù)之間的關聯(lián)性，準確且迅速反映小麥栽培情況，分析影響小麥生長的不利因素，充分凸顯小麥種植成本和經(jīng)濟效益之間的聯(lián)系，為提高小麥生產(chǎn)效率提供科學合理的支持和依據(jù)。在大數(shù)據(jù)集成應用技術的積極影響下，能夠有效改進與優(yōu)化小麥種植栽培技術，對小麥產(chǎn)業(yè)化發(fā)展起到宏觀調(diào)控的作用。結合小麥實際生長狀態(tài)，應用大數(shù)據(jù)集成應用技術可為廣大種植戶提供有價值的栽培信息。

3.5 選擇并推廣優(yōu)良小麥品種

高品質(zhì)麥種對小麥生長的影響不容小覷，科學選擇并推廣優(yōu)良小麥品種，不僅是提高小麥產(chǎn)量和質(zhì)量的關鍵之舉，也是解決小麥種植問題的根本路徑。因此，有關部門要加大優(yōu)質(zhì)小麥品種的推廣力度，確保小麥后期種植工作順利開展。在實際管理環(huán)節(jié)中，要制訂綜合性技術方案，可結合應用地理信息技術與大數(shù)據(jù)技術有效監(jiān)測種植區(qū)域環(huán)境，充分掌握當?shù)匦←溕a(chǎn)力與病蟲害流行趨勢。根據(jù)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)條件指導廣大種植戶針對性選擇小麥種植品種，保障小麥種植業(yè)健康穩(wěn)定發(fā)展。

4 結束語

隨著信息化技術的不斷發(fā)展，農(nóng)業(yè)信息化水平也越來越高，實施信息化技術可在小麥種植中發(fā)揮巨大作用。改良種植技術以及信息技術可促進小麥種植業(yè)朝著現(xiàn)代化方向發(fā)展，大大提高了小麥種植效率。為提升信息化技術水平，農(nóng)業(yè)部門應聯(lián)合軟件研發(fā)部門進行技術研究，將信息技術與小麥種植業(yè)緊密結合，真正實現(xiàn)小麥種植信息化，降低人力和科研投入成本，推動農(nóng)業(yè)高速發(fā)展。