專利名稱：一種作物育種田間性狀的調查方法
技術領域：
本發明涉及一種作物育種田間性狀的調查方法，屬于作物育種與農業信息化技術領域。
背景技術：
“國以農為本，農以種為先”，培育優良品種是保證我國糧食安全的基石。國內目前在新品種選育方面，大多依賴經驗開展育種工作，即“經驗育種”。作物性狀參數獲取等配套的信息技術手段和設備還比較落后，自動化程度不高。在田間性狀調查過程中，相當比例的科研人員仍然采用目測、牙咬、手摸等方法進行一些性狀參數的估算，然后記載在紙質的記錄本上。以小麥常規育種為例，通常雜種的早期世代材料有上萬甚至十幾萬份，僅田間調查需要考察的農藝性狀就包括外觀形態、抗逆性、抗病蟲及產量性狀等多個參數。其中大部分性狀參數依靠人工測量并記錄，工作效率低、勞動強度大。由于缺乏有效的育種數據采集工具，育種已成為一項非常繁瑣的科研工作。目前一部分育種家在完成田間性狀記載之后，將記錄本直接存檔進行管理。不同年度、不同育種試驗的記錄本按照育種流程進行管理，各記錄本直接通過系代號和行(區)號進行關聯，每個育種家都有好幾十個記錄本。育種家直接查看記錄本上的信息記錄，結合當時觀測的印象，對育種材料進行篩選。若需要查找某個組合在不同年代的表現，則需要把與之相關聯的記錄本都找出來，逐個進行追溯，直至找到有效信息。直接利用記錄本進行查詢、分析的方法，效率很低，對育種材料的篩選主要依賴于育種家的經驗和簡單的對比分析，難以對數據進行有效利用。數據的安全性較低，若因意外記錄本丟失，則會造成珍貴育種數據的缺失。另一部分育種家在記載完性狀數據后，回到實驗室將數據人工錄入到eXCel、WOrd等辦公軟件中進行管理，從而方便數據的管理和統計分析。如果要進行數據的查詢，則利用軟件自身的查詢功能，進行快速查詢。將記錄本上的數據錄入到excel中的方法，需要對數據進行二次整理，在大批量數據錄入時易出錯。對于育種團隊來講，很難保證數據的及時上報與匯總，從而增大了育種工作管理的難度。數據上報延遲，則會影響數據的分析利用、下一步育種計劃制定。對于圖像信息的采集，則利用數碼相機進行拍照，保存到電腦的文件夾中供育種家查看。利用數碼相機拍攝的圖片，在田間只能拍照，然后相機自動生成文件編號，難以輸入文件名稱，因此目前大多在拍照時進行某種標記，比如把田間的標簽一同拍進去，并將相關的描述信息記載到紙質記錄本上，回到室內后育種家再憑借標記信息對圖片進行命名，這樣增加了圖片管理的難度，容易混淆。專利102236844A公開了一種田間調查的自動化管理方法，包括下列步驟:A、用于在田間調查之前規范調查資料和編輯調查模板文件的電子調查模板編輯管理步驟；B、用于制作與地塊信息相對應的電子田間圖的電子田間圖制作管理步驟；C、用于根據電子調查模板和電子田間圖實時調查管理田間作物數據信息的田間調查管理步驟；D、用于將田間作物數據信息進行統計分析的數據統計分析步驟。該發明引入了電子田間圖和物聯網技術，不僅可以規范田間調查的工作程序，提高調查效率，還可以通過互聯網實現資源共享，為田間調查搭建一個科學、簡捷、高效的數字化管理平臺。該發明主要針對農業生產過程中病蟲害和污染狀況的監控，所涉及的模板主要包括農田基本信息、病蟲害、作物長勢等情況，比較簡單，變動性不大，這種模板制作方法難以滿足育種過程中大量性狀的靈活記載。該發明制作電子田間圖，根據GPS等定位模塊反饋的經緯度信息確定待測的對象，這種方法適合在全國進行大范圍的農情普查，難以對育種小區不同株行的位置信息進行精細化定位。因此，急需探索適合作物育種過程中海量田間性狀數據的快速調查記載方法。
發明內容
本發明的目的是提供一種作物育種田間性狀的調查方法。為了更好地理解本發明，對以下名詞進行解釋:試驗記載本:用于育種工作人員進行田間育種的數據記載的電子記錄本。田間條形碼或電子標簽:用于記錄田間育種的行號、區號信息。性狀采集模板:用于記錄作物育種的性狀參數。為了實現上述目的，本發明采用如下技術方案:一種作物育種田間性狀的調查方法，包括如下步驟:S1:試驗記載本模板的編制；進入試驗記載本編制模塊編制試驗記載本基本信息，包括試驗記載本名稱、負責人、執行人、田塊名稱、育種方法、育種階段、播種時間、整田面積、行或小區數量、小區排列方式、田塊行號/區號、備注等保存在數據庫中；S2:田間條形碼或電子標簽制作；田間條形碼或電子標簽含有作物田間位置信息，并掛在作物莖桿上或插在田地中，以便田間調查時識別；田間條形碼或電子標簽內含對應的行號、區號信息，所述田間條形碼包括一維條碼、二維條碼，所述電子標簽包括RFID標簽、NFC標簽；S3:性狀采集模板的編制；進入性狀參數編制模塊編制作物育種的性狀參數:包括生育期、苗期性狀、農藝性狀、籽粒性狀、田間抗性、品質性狀、備注等保存在數據庫中；育種調查者在制作調查表格時，可從數據庫中選擇性狀參數，也可以自定義性狀參數；S4:田間性狀數據的采集與查詢；育種調查者持采集終端設備記錄SI中試驗記載本內的基本信息和S3中性狀采集模板內的育種的性狀參數；進一步具體說明:I)育種調查者從數據庫中將SI試驗記載本和S3中性狀采集模板下載到采集終端設備中，填寫試驗記載本基本信息；2)利用采集終端設備識別掛載在植株上的S2中田間條形碼或電子標簽，獲取該行(區)的編號；
3)再將觀測到的性狀參數記錄到性狀采集模板中；其中，記錄的信息包括數值、文字和圖片；對于需要圖片記載的育種材料，通過采集終端設備自帶的攝像頭進行拍照，現場錄入圖片名稱及描述文字，并與行號或區號關聯，然后保存在采集終端設備上；4)進入下一行(區)進行采集數據，或直接跳轉到指定的行或者小區進行數據采集。其中，記錄的信息包括數值和文字，對于文字信息的記錄，只需要選擇數據庫中存儲各性狀等級所對應的數字化描述值；對于定性、半定性描述的性狀，參考區域試驗的記載規范對各性狀進行數值化描述；若需要記載特殊的描述，則可以寫入備注。其中，不同的觀測時期，針對某一性狀可能會進行多次采集，依次記錄各次采集的數據和采集時間；或者在一個行/區種植多株材料時，需要對多株或多個果穗材料都進行采集，則可以連續在試驗記載本中記錄數據；育種調查者在田間采集性狀的同時，可在采集終端設備上輸入檢索條件，通過數據查詢模塊查詢結果，方便育種調查者在田間進行育種材料的篩選、甄別；查詢信息包括數值、文字、圖片二種息。在育種過程中，對于親本圃、選種圃、鑒定圃、品比圃和區試等不同階段，播種期、苗期、開花期、成熟期等不同生育期，每個階段要采集的性狀相對比較固定。比如在白粉病發病期間，只需要記載該性狀，則可以定制針對該性狀的特定性狀采集模板，到田間后，可以快速記載不同材料的白粉病發病情況。如果在田間偶然發現有其它性狀需要記載，可在采集終端設備上現場修改性狀采集模板，記載其它性狀的信息。對于數值型性狀，育種家可在田間直接輸入數字；對于病害等級等定性、半定性描述的性狀，參考區域試驗的記載規范對各性狀進行了數值化描述，育種家在田間可直接選擇相應的等級，避免輸入太多的文字，以提高記載效率，如果育種家認為有其它未設置的性狀需要記載，利用采集終端設備當場修改性狀采集模板，記錄其它性狀的信息。S5:數據上傳；數據采集完成后，通過有線或無線方式將采集終端設備中的數據傳輸到服務器上。再通過數據處理模塊對上傳數據進行整理分析，輔助育種家進行育種材料篩選。對于多人利用多個采集終端設備采集的同一試驗的數據，系統將根據行號或區號自動進行匹配，經過數據校驗后進行匯總保存，以提高數據采集的效率。上述方法是通過一種育種性狀的調查系統來得以實現的，該系統主要包括以下模塊:1、采集終端設備；所述米集終端設備選自基于Windows Mobile或Android系統的掌上電腦、智能手機、平板電腦等終端電子設備中一種。所述采集終端設備配有攝像頭、條形碼閱讀器或電子標簽識別模塊。2、試驗記載本編制模塊；該模塊根據當年待種植的育種材料及田間試驗規劃方案，編制試驗記載本名稱、負責人、執行人、田塊名稱、育種方法、育種階段、播種時間、整田面積、行或小區數量、小區排列方式、田塊行號/區號、備注等，并分配育種材料。
3、條形碼或電子標簽模塊；育種者將具有行號(區號)信息的條形碼或電子標簽掛載到作物的莖桿上，也可作成標牌插到對應的小區或株行田地中；4、性狀參數編制模塊；該模塊提供各作物的性狀參數，并可以自定義新的性狀。可由育種調查者根據不同育種階段、不同生育期，結合自己的需求選擇本次需要采集的性狀參數，形成當前采集模板，模板可通過數據線或無線方式下載到采集終端設備上。5、數據上傳模塊；通過有線或無線方式，將采集終端設備中的數據、文字、圖片信息上傳到服務器上。6、數據查詢模塊；包含本機查詢模塊，可在采集終端設備上通過材料名稱、組合名稱、行號、區號或性狀特征，進行檢索；還包含遠程查詢模塊，由采集終端設備向服務器發送查詢請求，查詢往年數據。本發明的技術效果:本發明提供的基于采集終端設備的作物育種田間性狀調查記錄方法與系統，極大地提高了數據采集、傳輸的效率，節省了人工錄入的環節，避免了數據二次整理時產生的錯誤等，降低了育種家的勞動強度。使用條形碼或電子標簽，代替傳統的塑料標牌或木牌，可快速打印或輸入試驗中的行(區)號信息，電子標簽可重復擦寫，提高了標牌制作效率。采集的數據直接上傳到服務器，支持遠程數據傳送連接，極大提高了育種數據采集匯總效率，特別有利于多點試驗數據的匯總。除了現場記錄數據和文字外，還可以采集圖片，并添加圖片的描述信息，實現數據和圖片的關聯，方便育種家后期綜合利用圖文信息進行材料篩選。所采集的信息都可上傳至服務器，方便了后期的數據分析，有利于深度挖掘育種信息，為“經驗育種”向“精確育種”奠定了基礎。所采集的信息均實現了電子化，方便育種信息的備份、共享、傳輸，也可打印之后存檔，實現育種資料的長久保存。
圖1為本發明方法流程圖。
具體實施例方式以下實施例用于說明本發明，但不用來限制本發明的范圍。實施例1本發明以小麥田間性狀調查記錄為例進行說明。1、試驗記載本模板的編制:首先進入試驗記載本編制模塊，根據小麥的特性，編制試驗記載本基本信息，包括試驗記載本名稱、負責人、執行人、田塊名稱、育種方法、育種階段、播種時間、整田面積、行或小區數量、小區排列方式、田塊行號/區號、備注等保存在數據庫中。2、田間電子標簽制作:采用NFC芯片制成田間標牌，NFC芯片的頻率為13.56MHz,采用IS014443協議，存儲容量1K。利用制卡系統將試驗記載本中的行(區)號依次寫入NFC標簽，然后將標牌插入育種小區的田塊中或掛載到小麥莖桿上。也可以將行(區)號信息制作成條形碼，掛到小麥莖桿上。3、性狀采集模板的編制:進入性狀參數編制模塊編制小麥的性狀參數:包括生育期、苗期性狀、農藝性狀、籽粒性狀、田間抗性、品質性狀、備注等保存在數據庫中；并可以根據現場實際需要自定義新的性狀參數。4、田間性狀數據的采集與查詢選擇三星GALAXY SII 19100智能手機作為PDA采集終端，該手機配置有NFC標簽識別模塊，育種調查者持PDA去田間采集小麥性狀數據:先選擇相應的試驗記載本模板和性狀采集模板，填寫本次調查基本信息，同時掃描電子標簽，記錄小麥的基本信息，如表I所示。表I小麥的試驗記載本基本信息
權利要求
1.一種作物育種田間性狀的調查方法，其特征在于，包括如下步驟: S1:試驗記載本模板的編制:進入試驗記載本編制模塊編制試驗記載本內基本信息，保存于數據庫； S2:田間條形碼或電子標簽的制作:田間條形碼或電子標簽含有作物田間位置信息，并掛在作物莖桿上或插在田地中，以便田間調查時識別； 53:性狀采集模板的編制，包含作物各種性狀參數，保存于數據庫； 54:田間性狀數據的采集與查詢:育種調查者持采集終端設備記錄SI中試驗記載本內的基本信息和S3中性狀采集模板內的作物性狀參數； 55:數據上傳； 所述步驟S4包括: 1)育種調查者從數據庫中將SI中的試驗記載本和S3中的性狀采集模板下載到采集終端設備中，填寫試驗記載本基本信息； 2)利用采集終端設備識別掛載在植株上的S2中的田間條形碼或電子標簽，獲取該行(區)的編號； 3)再將觀測到的性狀參數記錄到性狀采集模板中；其中，記錄的信息包括數值、文字和圖片；對于需要圖片記載的育種材料，通過采集終端設備自帶的攝像頭進行拍照，現場錄入圖片名稱及描述文字，并與行號或區號關聯，然后保存在采集終端設備上； 4)進入下一行(區)進行采集數據，或直接跳轉到指定的行或者小區進行數據采集。
2.根據權利要求1所述的調查方法，其特征在于，所述S2中田間條形碼包括一維條碼、二維條碼；所述電子標簽包括RFID標簽、NFC標簽。
3.根據權利要求1所述的調查方法，其特征在于，所述S3中，育種調查者在制作性狀采集模板時，從數據庫中選擇相應性狀參數，或自定義性狀參數。
4.根據權利要求1所述的調查方法，其特征在于，所述S4中，對于文字信息的記錄，只需要選擇數據庫中存儲各性狀等級所對應的數字化描述值；對于定性、半定性描述的性狀，參考區域試驗的記載規范對各性狀進行數值化描述；對需要記載特殊的描述，則寫入備注中。
5.根據權利要求1所述的調查方法，其特征在于，所述S4中，不同的觀測時期，針對某一性狀會進行多次采集，依次記錄各次采集的數據和采集時間；或者在一個行/區種植多株材料時，需要對多株或多個果穗材料進行采集，則在性狀采集模板中連續記錄數據。
6.根據權利要求1所述的調查方法，其特征在于，所述S4中，育種調查者在田間采集性狀的同時，在采集終端設備上輸入檢索條件，通過數據查詢模塊查詢結果，方便育種調查者在田間進行育種材料的篩選、甄別；查詢信息包括數值、文字、圖片三種信息。
7.根據權利要求1所述的調查方法，其特征在于，所述S4中，在育種過程中，對于不同階段，不同生育期，每個階段定制針對該性狀的特定記載模板，便于田間記載性狀參數； 或者在田間認為有其它未設置的性狀需要記載，利用采集終端設備當場修改記載模板，記錄其它性狀的信息。
8.根據權利要求1所述的調查方法，其特征在于，所述S5中，數據采集完成后，通過有線或無線方式將采集終端設備中的數據傳輸到服務器上。
9.根據權利要求1所述的調查方法，其特征在于，所述S5中，對于多人利用多個采集終端設備采集的同一試驗的數據，系統將根據行號或區號自動進行匹配，經過數據校驗后進行匯總保 存。
全文摘要
本發明涉及一種作物育種田間性狀的調查方法，包括如下步驟S1編制試驗記載本模板進入試驗記載本編制模塊編制試驗記載本內基本信息，保存于數據庫；S2:制作含有作物田間位置信息的田間條形碼或電子標簽，并掛在作物莖稈上或插在田地中，以便田間調查時識別；S3編制性狀采集模板，包含作物各種性狀參數，保存于數據庫；S4田間性狀數據的采集與查詢育種調查者持采集終端設備記錄試驗記載本基本信息和作物性狀參數；S5數據上傳。采用本發明的方法，極大地提高了數據采集、傳輸的效率，節省了人工錄入的環節，避免了數據二次整理時產生的錯誤等，降低了育種家的勞動強度。
文檔編號G06Q50/02GK103164777SQ20131009723
公開日2013年6月19日 申請日期2013年3月25日 優先權日2013年3月25日
發明者趙春江, 朱大洲, 王成, 陳立平, 王曉冬, 于春花 申請人:北京農業信息技術研究中心