CN103164777B - 一种作物育种田间性状的调查方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种作物育种田间性状的调查方法，包括如下步骤：S1：编制试验记载本模板：进入试验记载本编制模块编制试验记载本内基本信息，保存于数据库；S2:制作含有作物田间位置信息的田间条形码或电子标签，并挂在作物茎秆上或插在田地中，以便田间调查时识别；S3：编制性状采集模板，包含作物各种性状参数，保存于数据库；S4：田间性状数据的采集与查询：育种调查者持采集终端设备记录试验记载本基本信息和作物性状参数；S5：数据上传。采用本发明的方法，极大地提高了数据采集、传输的效率，节省了人工录入的环节，避免了数据二次整理时产生的错误等，降低了育种家的劳动强度。

Description

一种作物育种田间性状的调查方法

技术领域

本发明涉及一种作物育种田间性状的调查方法，属于作物育种与农业信息化技术领域。

背景技术

“国以农为本，农以种为先”，培育优良品种是保证我国粮食安全的基石。国内目前在新品种选育方面，大多依赖经验开展育种工作，即“经验育种”。作物性状参数获取等配套的信息技术手段和设备还比较落后，自动化程度不高。

在田间性状调查过程中，相当比例的科研人员仍然采用目测、牙咬、手摸等方法进行一些性状参数的估算，然后记载在纸质的记录本上。以小麦常规育种为例，通常杂种的早期世代材料有上万甚至十几万份，仅田间调查需要考察的农艺性状就包括外观形态、抗逆性、抗病虫及产量性状等多个参数。其中大部分性状参数依靠人工测量并记录，工作效率低、劳动强度大。由于缺乏有效的育种数据采集工具，育种已成为一项非常繁琐的科研工作。

目前一部分育种家在完成田间性状记载之后，将记录本直接存档进行管理。不同年度、不同育种试验的记录本按照育种流程进行管理，各记录本直接通过系代号和行（区）号进行关联，每个育种家都有好几十个记录本。育种家直接查看记录本上的信息记录，结合当时观测的印象，对育种材料进行筛选。若需要查找某个组合在不同年代的表现，则需要把与之相关联的记录本都找出来，逐个进行追溯，直至找到有效信息。直接利用记录本进行查询、分析的方法，效率很低，对育种材料的筛选主要依赖于育种家的经验和简单的对比分析，难以对数据进行有效利用。数据的安全性较低，若因意外记录本丢失，则会造成珍贵育种数据的缺失。

另一部分育种家在记载完性状数据后，回到实验室将数据人工录入到excel、word等办公软件中进行管理，从而方便数据的管理和统计分析。如果要进行数据的查询，则利用软件自身的查询功能，进行快速查询。将记录本上的数据录入到excel中的方法，需要对数据进行二次整理，在大批量数据录入时易出错。对于育种团队来讲，很难保证数据的及时上报与汇总，从而增大了育种工作管理的难度。数据上报延迟，则会影响数据的分析利用、下一步育种计划制定。

对于图像信息的采集，则利用数码相机进行拍照，保存到电脑的文件夹中供育种家查看。利用数码相机拍摄的图片，在田间只能拍照，然后相机自动生成文件编号，难以输入文件名称，因此目前大多在拍照时进行某种标记，比如把田间的标签一同拍进去，并将相关的描述信息记载到纸质记录本上，回到室内后育种家再凭借标记信息对图片进行命名，这样增加了图片管理的难度，容易混淆。

专利102236844A公开了一种田间调查的自动化管理方法，包括下列步骤：A、用于在田间调查之前规范调查资料和编辑调查模板文件的电子调查模板编辑管理步骤；B、用于制作与地块信息相对应的电子田间图的电子田间图制作管理步骤；C、用于根据电子调查模板和电子田间图实时调查管理田间作物数据信息的田间调查管理步骤；D、用于将田间作物数据信息进行统计分析的数据统计分析步骤。该发明引入了电子田间图和物联网技术，不仅可以规范田间调查的工作程序，提高调查效率，还可以通过互联网实现资源共享，为田间调查搭建一个科学、简捷、高效的数字化管理平台。该发明主要针对农业生产过程中病虫害和污染状况的监控，所涉及的模板主要包括农田基本信息、病虫害、作物长势等情况，比较简单，变动性不大，这种模板制作方法难以满足育种过程中大量性状的灵活记载。该发明制作电子田间图，根据GPS等定位模块反馈的经纬度信息确定待测的对象，这种方法适合在全国进行大范围的农情普查，难以对育种小区不同株行的位置信息进行精细化定位。因此，急需探索适合作物育种过程中海量田间性状数据的快速调查记载方法。

发明内容

本发明的目的是提供一种作物育种田间性状的调查方法。

为了更好地理解本发明，对以下名词进行解释：

试验记载本：用于育种工作人员进行田间育种的数据记载的电子记录本。

田间条形码或电子标签：用于记录田间育种的行号、区号信息。

性状采集模板：用于记录作物育种的性状参数。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种作物育种田间性状的调查方法，包括如下步骤：

S1：试验记载本模板的编制；

进入试验记载本编制模块编制试验记载本基本信息，包括试验记载本名称、负责人、执行人、田块名称、育种方法、育种阶段、播种时间、整田面积、行或小区数量、小区排列方式、田块行号/区号、备注等保存在数据库中；

S2:田间条形码或电子标签制作；

田间条形码或电子标签含有作物田间位置信息，并挂在作物茎秆上或插在田地中，以便田间调查时识别；田间条形码或电子标签内含对应的行号、区号信息，所述田间条形码包括一维条码、二维条码，所述电子标签包括RFID标签、NFC标签；

S3：性状采集模板的编制；

进入性状参数编制模块编制作物育种的性状参数：包括生育期、苗期性状、农艺性状、籽粒性状、田间抗性、品质性状、备注等保存在数据库中；

育种调查者在制作调查表格时，可从数据库中选择性状参数，也可以自定义性状参数；

S4：田间性状数据的采集与查询；

育种调查者持采集终端设备记录S1中试验记载本内的基本信息和S3中性状采集模板内的育种的性状参数；

进一步具体说明：

1）育种调查者从数据库中将S1试验记载本和S3中性状采集模板下载到采集终端设备中，填写试验记载本基本信息；

2）利用采集终端设备识别挂载在植株上的S2中田间条形码或电子标签，获取该行（区）的编号；

3）再将观测到的性状参数记录到性状采集模板中；其中，记录的信息包括数值、文字和图片；对于需要图片记载的育种材料，通过采集终端设备自带的摄像头进行拍照，现场录入图片名称及描述文字，并与行号或区号关联，然后保存在采集终端设备上；

4）进入下一行（区）进行采集数据，或直接跳转到指定的行或者小区进行数据采集。

其中，记录的信息包括数值和文字，对于文字信息的记录，只需要选择数据库中存储各性状等级所对应的数字化描述值；对于定性、半定性描述的性状，参考区域试验的记载规范对各性状进行数值化描述；若需要记载特殊的描述，则可以写入备注。

其中，不同的观测时期，针对某一性状可能会进行多次采集，依次记录各次采集的数据和采集时间；或者在一个行/区种植多株材料时，需要对多株或多个果穗材料都进行采集，则可以连续在试验记载本中记录数据；

育种调查者在田间采集性状的同时，可在采集终端设备上输入检索条件，通过数据查询模块查询结果，方便育种调查者在田间进行育种材料的筛选、甄别；查询信息包括数值、文字、图片三种信息。

在育种过程中，对于亲本圃、选种圃、鉴定圃、品比圃和区试等不同阶段，播种期、苗期、开花期、成熟期等不同生育期，每个阶段要采集的性状相对比较固定。比如在白粉病发病期间，只需要记载该性状，则可以定制针对该性状的特定性状采集模板，到田间后，可以快速记载不同材料的白粉病发病情况。如果在田间偶然发现有其它性状需要记载，可在采集终端设备上现场修改性状采集模板，记载其它性状的信息。

对于数值型性状，育种家可在田间直接输入数字；对于病害等级等定性、半定性描述的性状，参考区域试验的记载规范对各性状进行了数值化描述，育种家在田间可直接选择相应的等级，避免输入太多的文字，以提高记载效率，如果育种家认为有其它未设置的性状需要记载，利用采集终端设备当场修改性状采集模板，记录其它性状的信息。

S5：数据上传；

数据采集完成后，通过有线或无线方式将采集终端设备中的数据传输到服务器上。

再通过数据处理模块对上传数据进行整理分析，辅助育种家进行育种材料筛选。

对于多人利用多个采集终端设备采集的同一试验的数据，***将根据行号或区号自动进行匹配，经过数据校验后进行汇总保存，以提高数据采集的效率。

上述方法是通过一种育种性状的调查***来得以实现的，该***主要包括以下模块：

1、采集终端设备；

所述采集终端设备选自基于WindowsMobile或Android***的掌上电脑、智能手机、平板电脑等终端电子设备中一种。所述采集终端设备配有摄像头、条形码阅读器或电子标签识别模块。

2、试验记载本编制模块；

该模块根据当年待种植的育种材料及田间试验规划方案，编制试验记载本名称、负责人、执行人、田块名称、育种方法、育种阶段、播种时间、整田面积、行或小区数量、小区排列方式、田块行号/区号、备注等，并分配育种材料。

3、条形码或电子标签模块；

育种者将具有行号（区号）信息的条形码或电子标签挂载到作物的茎杆上，也可作成标牌插到对应的小区或株行田地中；

4、性状参数编制模块；

该模块提供各作物的性状参数，并可以自定义新的性状。可由育种调查者根据不同育种阶段、不同生育期，结合自己的需求选择本次需要采集的性状参数，形成当前采集模板，模板可通过数据线或无线方式下载到采集终端设备上。

5、数据上传模块；

通过有线或无线方式，将采集终端设备中的数据、文字、图片信息上传到服务器上。

6、数据查询模块；

包含本机查询模块，可在采集终端设备上通过材料名称、组合名称、行号、区号或性状特征，进行检索；

还包含远程查询模块，由采集终端设备向服务器发送查询请求，查询往年数据。

本发明的技术效果：

本发明提供的基于采集终端设备的作物育种田间性状调查记录方法与***，极大地提高了数据采集、传输的效率，节省了人工录入的环节，避免了数据二次整理时产生的错误等，降低了育种家的劳动强度。

使用条形码或电子标签，代替传统的塑料标牌或木牌，可快速打印或输入试验中的行（区）号信息，电子标签可重复擦写，提高了标牌制作效率。

采集的数据直接上传到服务器，支持远程数据传送连接，极大提高了育种数据采集汇总效率，特别有利于多点试验数据的汇总。

除了现场记录数据和文字外，还可以采集图片，并添加图片的描述信息，实现数据和图片的关联，方便育种家后期综合利用图文信息进行材料筛选。

所采集的信息都可上传至服务器，方便了后期的数据分析，有利于深度挖掘育种信息，为“经验育种”向“精确育种”奠定了基础。

所采集的信息均实现了电子化，方便育种信息的备份、共享、传输，也可打印之后存档，实现育种资料的长久保存。

附图说明

图1为本发明方法流程图。

具体实施方式

以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

实施例1

本发明以小麦田间性状调查记录为例进行说明。

1、试验记载本模板的编制：首先进入试验记载本编制模块，根据小麦的特性，编制试验记载本基本信息，包括试验记载本名称、负责人、执行人、田块名称、育种方法、育种阶段、播种时间、整田面积、行或小区数量、小区排列方式、田块行号/区号、备注等保存在数据库中。

2、田间电子标签制作：采用NFC芯片制成田间标牌，NFC芯片的频率为13.56MHz，采用ISO14443协议，存储容量1K。利用制卡***将试验记载本中的行（区）号依次写入NFC标签，然后将标牌***育种小区的田块中或挂载到小麦茎秆上。也可以将行（区）号信息制作成条形码，挂到小麦茎秆上。

3、性状采集模板的编制：

进入性状参数编制模块编制小麦的性状参数：包括生育期、苗期性状、农艺性状、籽粒性状、田间抗性、品质性状、备注等保存在数据库中；并可以根据现场实际需要自定义新的性状参数。

4、田间性状数据的采集与查询

选择三星GALAXYSIII9100智能手机作为PDA采集终端，该手机配置有NFC标签识别模块，育种调查者持PDA去田间采集小麦性状数据：先选择相应的试验记载本模板和性状采集模板，填写本次调查基本信息，同时扫描电子标签，记录小麦的基本信息，如表1所示。

表1小麦的试验记载本基本信息

然后选择性状采集模板记录小麦性状参数，具体如下：

1）对每穗粒数进行采集

选择鉴定圃33号小区4个穗子数数，然后取平均值，记载如下：

2001.4.30张某记录鉴定圃33号小区穗粒数40；

2011.4.30张某记录鉴定圃33号小区穗粒数39；

2011.4.30张某记录鉴定圃33号小区穗粒数41；

2011.4.30张某记录鉴定圃33号小区穗粒数36；

2）对小麦株高性状采集

选择田间第33行一株小麦，查看该株前两次的株高记录，测量本次株高，记载如下：

2011.2.28张某记录田间第33行株高40cm

2011.3.30张某记录田间第33行株高60cm

2011.4.30张某记录田间第33行株高75cm

3）通过数据查询模块对小麦株高性状进行查询，比如查询株高75cm以上的小麦信息，显示查询结果如下：

4）性状记载模板修改：

在育种过程中，对于亲本圃、选种圃、鉴定圃、品比圃和区试等不同阶段，对于播种期、苗期、开花期、成熟期等不同生育期，每个阶段要采集的性状相对比较固定。比如在白粉病发病期间，只需要记载该性状，则可以定制该性状的性状采集模板，到田间后，可以快速记载不同材料的白粉病发病情况。如果在田间偶然发现有其它性状需要记载，可在PDA上现场修改性状采集模板，记载其它性状的信息。比如在记载白粉病的时期，临时发现有部分小麦发生了倒伏，此时可在白粉病的记载模板基础上增加“倒伏程度”这一性状，并在田间进行记载。

4、数据上传

数据采集完成后，通过数据线将PDA中的数据传输到部署在育种实验基地或办公中心的服务器上；或通过实验基地的无线局域网、3G网络等方式，将PDA采集的数据无线传输至服务器上存储。

对于多人利用多个PDA采集的同一作物的数据，***根据行（区）号自动进行匹配，将有记录的数据更新到数据库中，如果是在不同时间段多次记载的数据，则按照时间先后追加记录，经过数据校验后进行汇总保存，从而提高数据采集的效率。育种调查所得数据最终在服务器上储存，以小麦为例，小麦的性状采集数据汇总表如表2所示：

表2小麦历次性状采集数据汇总表

育种家通过数据处理模块对上传数据进行整理分析，辅助育种家筛选出符合育种目标的育种材料。

虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施方案对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。

Claims (5)

1.一种作物育种田间性状的调查方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1：试验记载本模板的编制：进入试验记载本编制模块编制试验记载本内基本信息，保存于数据库；

S2:田间条形码或电子标签的制作：田间条形码或电子标签含有作物田间位置信息，并挂在作物茎秆上或插在田地中，以便田间调查时识别；

S3：性状采集模板的编制，包含作物各种性状参数，保存于数据库；

S4：田间性状数据的采集与查询：育种调查者持采集终端设备记录S1中试验记载本内的基本信息和S3中性状采集模板内的作物性状参数；

S5：数据上传；

所述步骤S4包括：

1)育种调查者从数据库中将S1中的试验记载本和S3中的性状采集模板下载到采集终端设备中，填写试验记载本基本信息；

2)利用采集终端设备识别挂载在植株上的S2中的田间条形码或电子标签，获取本行或区的编号；

3)再将观测到的性状参数记录到性状采集模板中；其中，记录的信息包括数值、文字和图片；对于需要图片记载的育种材料，通过采集终端设备自带的摄像头进行拍照，现场录入图片名称及描述文字，并与行号或区号关联，然后保存在采集终端设备上；

4)进入下一行或区进行采集数据，或直接跳转到指定的行或者小区进行数据采集；

所述S4中，对于文字信息的记录，只需要选择数据库中存储各性状等级所对应的数字化描述值；对于定性、半定性描述的性状，参考区域试验的记载规范对各性状进行数值化描述；对需要记载特殊的描述，则写入备注中；

所述S4中，育种调查者在田间采集性状的同时，在采集终端设备上输入检索条件，通过数据查询模块查询结果，方便育种调查者在田间进行育种材料的筛选、甄别；查询信息包括数值、文字、图片三种信息；

所述S4中，在育种过程中，对于不同阶段，不同生育期，每个阶段定制针对该性状的特定记载模板，便于田间记载性状参数；或者在田间认为有其它未设置的性状需要记载，利用采集终端设备当场修改记载模板，记录其它性状的信息；

所述S5中，对于多人利用多个采集终端设备采集的同一试验的数据，***将根据行号或区号自动进行匹配，经过数据校验后进行汇总保存。

2.根据权利要求1所述的调查方法，其特征在于，所述S2中田间条形码包括一维条码、二维条码；所述电子标签包括RFID标签、NFC标签。

3.根据权利要求1所述的调查方法，其特征在于，所述S3中，育种调查者在制作性状采集模板时，从数据库中选择相应性状参数，或自定义性状参数。

4.根据权利要求1所述的调查方法，其特征在于，所述S4中，不同的观测时期，针对某一性状会进行多次采集，依次记录各次采集的数据和采集时间；或者在一个行/区种植多株材料时，需要对多株或多个果穗材料进行采集，则在性状采集模板中连续记录数据。

5.根据权利要求1所述的调查方法，其特征在于，所述S5中，数据采集完成后，通过有线或无线方式将采集终端设备中的数据传输到服务器上。