CN116746438A - 一种利用抗倒伏指数辅助水稻育种的方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种利用抗倒伏指数辅助水稻育种的方法及系统，属于水稻栽培技术领域，包括如下步骤：通过数据采集模块采集各品种的种植水稻的初始直立角度A0、理论抗倒伏指数L0、理论产量m0、实际产量mi；利用降水模拟模块、风力模拟模块模拟风雨后，抗倒伏指数计算模块测定各品种的种植水稻实际抗倒伏指数L1；通过抗倒伏水稻筛选模块筛选确定抗倒伏水稻；通过杂交育种模块杂交获得高产抗倒伏优良水稻品种。本发明模拟自然环境中水稻倒伏，在此基础上对水稻的抗倒伏性能作出定量评价，进行水稻品种筛选时量化筛选标准并兼顾高产因素，以抗倒伏水稻作为父母本杂交配组育种耗费时间更短，更节省成本。

Description

一种利用抗倒伏指数辅助水稻育种的方法及系统

技术领域

本发明属于水稻栽培技术领域，具体涉及一种利用抗倒伏指数辅助水稻育种的方法及系统。

背景技术

水稻倒伏是指直立生长的作物因风雹、暴雨等自然因素或外力影响发生成片歪斜，甚至全株匍倒在地的现象。倒伏可使作物的产量和质量降低，收获困难。水稻严重倒伏时，严重影响产量，甚至可能造成绝收。倒伏大多发生在作物拔节后、农作物生育的中后期。

现有技术中预防倒伏的措施主要是选用抗倒伏水稻品种进行栽培，但是其对于水稻抗倒伏品种的筛选主要是通过肉眼观察或基因测定进行确定；通过肉眼观察确定抗倒伏品种没有具体的量化标准，且得到的结果并不准确，受主观因素影响大；而利用基因测定进行确定，成本高，且测定过程繁琐；基于以上不足，本发明提出利用抗倒伏指数辅助水稻育种的方法及系统，以获得优质的抗倒伏水稻品种。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出一种利用抗倒伏指数辅助水稻育种的方法及系统。

为实现上述目的，根据本发明的第一方面的实施例提出一种利用抗倒伏指数辅助水稻育种的方法，包括如下步骤：

步骤一、通过数据采集模块采集各品种的种植水稻的初始直立角度A0、理论抗倒伏指数L0、理论产量m0、实际产量mi；

步骤二、利用降水模拟模块、风力模拟模块模拟风雨后，抗倒伏指数计算模块测定各品种的种植水稻实际抗倒伏指数L1；

步骤三、通过抗倒伏水稻筛选模块确定实际抗倒伏指数L1不高于理论抗倒伏指数L0的水稻品种X后，确定水稻品种X中实际产量m不低于理论产量m0的水稻品种Y；

步骤四、通过杂交育种模块以水稻品种Y作为父母本杂交配组，获得高产抗倒伏优良水稻品种；每年育种仅需直接选择F1代杂交种作为高产抗倒伏优良水稻品种，相对于对F1杂交种通过田间选择和多代纯化，获得纯合的高产抗倒伏水稻品种(并非完全纯合)，耗费时间更短，更节省成本；

所述实际抗倒伏指数L1包括如下步骤测定：

步骤S1、测定经过模拟风雨后水稻的直立角度A1，利用Ai＝A0-A1计算水稻倒伏角度Ai；

步骤S2、根据倒伏角度Ai确定倒伏级fi；

步骤S3、对不同倒伏级fi内的水稻数量进行统计，计作xi；

步骤S4、利用公式S＝j*∑_ifi*xi计算水稻种植区域倒伏面积S，其中j为预设系数因子；

步骤S5、利用公式计算平均倒伏级I，其中k为预设系数因子；

步骤S6、利用公式L1＝S*I得到实际抗倒伏指数L1。

进一步地，所述数据采集模块包括数据采集计算程序，所述降水模拟模块、风力模拟模块均包括风雨模拟程序，所述抗倒伏指数计算模块包括抗倒伏指数计算程序，所述抗倒伏水稻筛选模块包括抗倒伏水稻筛选程序，所述杂交育种模块包括杂交育种程序。

进一步地，所述理论抗倒伏指数L0具体计算过程为：

步骤1、通过带土挖取h株水稻，选取其中p个单茎测弯曲力矩Mi并利用公式计算弯曲力矩M；

步骤2、通过茎秆强度测定仪测定h株水稻测得抗折力Fi并利用公式得到抗折力F；

步骤3、利用公式L0＝M/F计算得到理论抗倒伏指数L0。

进一步地，所述理论产量m的具体计算过程为：随机选取一亩以上各品种的种植水稻，根据田块大小及田间生长情况取样点，确定样点后，依次调查计算每亩有效穗数ai、每穗粒数bi及千粒重ci；利用公式m＝e*ai*bi*ci计算得到对应水稻品种的理论产量mi，其中e为根据水稻品种的实际结实率设计的比例系数。

进一步地，所述降水模拟模块包括降水控制器、供水装置、降水装置；所述降水控制器用于设定降水量及降水速度；所述供水装置用于根据降水量存储并供给相应降水量；所述降水装置用于根据设定降水量及降水速度执行降水。

进一步地，所述风力模拟模块包括风力控制器、风轮、移动装置；所述移动装置设置在水稻的各个方向；所述风力控制器设置在所述移动装置上，并随着所述移动装置移动；所述风速控制器用于设定风力的级别、方向及时间；所述风轮用于根据设置的风力的级别及时间将设定级别的风力吹向种植水稻，所述移动装置用于根据设置的风力方向及时间将设定方向的风力吹向种植水稻。

进一步地，所述初始直立角度A0、直立角度A1为偏离地平面的垂直方向的角度，且0°＜A0＜90°，0°＜A1＜90°。

进一步地，一种利用抗倒伏指数辅助水稻育种的系统，应用于所述的一种利用抗倒伏指数辅助水稻育种的方法，包括数据采集模块、上位机、降水模拟模块、风力模拟模块、抗倒伏指数计算模块、抗倒伏水稻筛选模块、杂交育种模块；

所述数据采集模块与上位机相连，用于采集各品种的种植水稻的初始直立角度A0、理论抗倒伏指数L0、理论产量m0、实际产量mi；

所述降水模拟模块与上位机相连，用于设定降水量及降水速度并执行降水；

所述风力模拟模块与上位机相连，用于设定风力的级别、方向及时间并执行风力；

所述抗倒伏指数计算模块与上位机相连，用于测定各品种的种植水稻实际抗倒伏指数L1；

所述抗倒伏水稻筛选模块确定实际抗倒伏指数L1不高于理论抗倒伏指数L0的水稻品种X后，确定水稻品种X中实际产量m不低于理论产量m0的水稻品种Y；

所述杂交育种模块与上位机相连，用于以水稻品种Y作为父母本杂交配组，获得高产抗倒伏优良水稻品种。

所述上位机与数据采集模块、降水模拟模块、风力模拟模块、抗倒伏指数计算模块、抗倒伏水稻筛选模块、杂交育种模块连接，控制各个模块正常运行。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1、本发明中所述降水模拟模块用于通过风雨模拟程序设定降水量及降水速度并执行降水；所述风力模拟模块用于通过风雨模拟程序设定风力的级别、方向及时间并执行风力；从而模拟自然环境中水稻因不同程度的风雹、暴雨等自然因素发生倒伏，在此基础上进一步利用抗倒伏指数计算模块通过抗倒伏指数计算程序测定各品种的种植水稻实际抗倒伏指数L1，从而对水稻的抗倒伏性能作出定量评价；

2、本发明中所述抗倒伏水稻筛选模块通过抗倒伏水稻筛选程序确定实际抗倒伏指数L1不高于理论抗倒伏指数L0的水稻品种，进一步确定实际产量m不低于理论产量m0的水稻品种，作为抗倒伏水稻；进行水稻品种筛选时兼顾高产因素，能够实现抗倒伏与高产的结合，且量化标准，得到的结果准确，不受主观因素影响，筛选的抗倒伏水稻品种的抗倒伏能力、产量更高；

2、本发明中所述杂交育种模块通过杂交育种程序以抗倒伏水稻作为父母本杂交配组，获得F1杂交种，即为高产抗倒伏优良水稻品种。每年育种仅需直接选择F1杂交种作为高产抗倒伏优良水稻品种，相对于对F1杂交种通过田间选择和多代纯化，获得纯合的高产抗倒伏水稻品种(并非完全纯合)，耗费时间更短，更节省成本。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明一种利用抗倒伏指数辅助水稻育种的方法的原理框图；

图2为本发明一种利用抗倒伏指数辅助水稻育种的系统的系统框图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1至图2所示，一种利用抗倒伏指数辅助水稻育种的方法，包括如下步骤：

步骤一、通过数据采集模块采集各品种的种植水稻的初始直立角度A0、理论抗倒伏指数L0、理论产量m0、实际产量mi；

步骤二、利用降水模拟模块、风力模拟模块模拟风雨后，抗倒伏指数计算模块测定各品种的种植水稻实际抗倒伏指数L1；

降水模拟模块包括降水控制器、供水装置、降水装置；降水控制器用于通过风雨模拟程序设定降水量及降水速度；供水装置用于根据降水量存储并供给相应降水量；降水装置用于根据设定降水量及降水速度执行降水；

风力模拟模块包括风力控制器、风轮、移动装置；移动装置设置在水稻的各个方向；风力控制器设置在移动装置上，并随着移动装置移动；风速控制器用于设定风力的级别、方向及时间；风轮用于根据设置的风力的级别及时间将设定级别的风力吹向种植水稻，移动装置用于根据设置的风力方向及时间将设定方向的风力吹向种植水稻；

步骤三、通过抗倒伏水稻筛选模块确定实际抗倒伏指数L1不高于理论抗倒伏指数L0的水稻品种X后，确定水稻品种X中实际产量m不低于理论产量m0的水稻品种Y；

步骤四、通过杂交育种模块以水稻品种Y作为父母本杂交配组，获得高产抗倒伏优良水稻品种；

实际抗倒伏指数L1包括如下步骤测定：

步骤S1、测定经过模拟风雨后水稻的直立角度A1，利用Ai＝A0-A1计算水稻倒伏角度Ai；

步骤S2、根据倒伏角度Ai确定倒伏级fi；

步骤S3、对不同倒伏级fi内的水稻数量进行统计，计作xi；

步骤S4、利用公式S＝j*∑_ifi*xi计算水稻种植区域倒伏面积S，其中j为预设系数因子；

步骤S5、利用公式计算平均倒伏级I，其中k为预设系数因子；

步骤S6、利用公式L1＝S*I得到实际抗倒伏指数L1。

数据采集模块包括数据采集计算程序，降水模拟模块、风力模拟模块均包括风雨模拟程序，抗倒伏指数计算模块包括抗倒伏指数计算程序，抗倒伏水稻筛选模块包括抗倒伏水稻筛选程序，杂交育种模块包括杂交育种程序。

理论抗倒伏指数L0具体计算过程为：

步骤1、通过带土挖取h株水稻，选取其中p个单茎测弯曲力矩Mi并利用公式计算弯曲力矩M；

步骤2、通过茎秆强度测定仪测定h株水稻测得抗折力Fi并利用公式得到抗折力F；

步骤3、利用公式L0＝M/F计算得到理论抗倒伏指数L0。

理论产量m的具体计算过程为：随机选取一亩以上各品种的种植水稻，根据田块大小及田间生长情况取样点，确定样点后，依次调查计算每亩有效穗数ai、每穗粒数bi及千粒重ci；利用公式m＝e*ai*bi*ci计算得到对应水稻品种的理论产量mi，其中e为根据水稻品种的实际结实率设计的比例系数。

初始直立角度A0、直立角度A1为偏离地平面的垂直方向的角度，且0°＜A0＜90°，0°＜A1＜90°。

进一步地，一种利用抗倒伏指数辅助水稻育种的系统，应用于一种利用抗倒伏指数辅助水稻育种的方法，包括数据采集模块、上位机、降水模拟模块、风力模拟模块、抗倒伏指数计算模块、抗倒伏水稻筛选模块、杂交育种模块；

数据采集模块与上位机相连，用于采集各品种的种植水稻的初始直立角度A0、理论抗倒伏指数L0、理论产量m0、实际产量mi；

降水模拟模块与上位机相连，用于设定降水量及降水速度并执行降水；

风力模拟模块与上位机相连，用于设定风力的级别、方向及时间并执行风力；

抗倒伏指数计算模块与上位机相连，用于测定各品种的种植水稻实际抗倒伏指数L1；

抗倒伏水稻筛选模块确定实际抗倒伏指数L1不高于理论抗倒伏指数L0的水稻品种X后，确定水稻品种X中实际产量m不低于理论产量m0的水稻品种Y；

杂交育种模块与上位机相连，用于以水稻品种Y作为父母本杂交配组，获得高产抗倒伏优良水稻品种。

上位机与数据采集模块、降水模拟模块、风力模拟模块、抗倒伏指数计算模块、抗倒伏水稻筛选模块、杂交育种模块连接，控制各个模块正常运行。

本发明的工作原理：

一种利用抗倒伏指数辅助水稻育种的方法及系统，在工作时，降水模拟模块通过风雨模拟程序设定降水量及降水速度并执行降水；风力模拟模块通过风雨模拟程序设定风力的级别、方向及时间并执行风力；从而模拟自然环境中水稻因不同程度的风雹、暴雨等自然因素发生倒伏，在此基础上进一步利用抗倒伏指数计算模块通过抗倒伏指数计算程序测定各品种的种植水稻实际抗倒伏指数L1，从而对水稻的抗倒伏性能作出定量评价；抗倒伏水稻筛选模块通过抗倒伏水稻筛选程序确定实际抗倒伏指数L1不高于理论抗倒伏指数L0的水稻品种，进一步确定实际产量m不低于理论产量m0的水稻品种，作为抗倒伏水稻；进行水稻品种筛选时兼顾高产因素，能够实现抗倒伏与高产的结合，且量化标准，得到的结果准确，不受主观因素影响，筛选的抗倒伏水稻品种的抗倒伏能力、产量更高；杂交育种模块通过杂交育种程序以抗倒伏水稻作为父母本杂交配组，获得F1杂交种，即为高产抗倒伏优良水稻品种。每年育种仅需直接选择F1杂交种作为高产抗倒伏优良水稻品种，相对于对F1杂交种通过田间选择和多代纯化，获得纯合的高产抗倒伏水稻品种(并非完全纯合)，耗费时间更短，更节省成本。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。

Claims (8)

1.一种利用抗倒伏指数辅助水稻育种的方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤一、通过数据采集模块采集各品种的种植水稻的初始直立角度A0、理论抗倒伏指数L0、理论产量m0、实际产量mi；

步骤二、利用降水模拟模块、风力模拟模块模拟风雨后，抗倒伏指数计算模块测定各品种的种植水稻实际抗倒伏指数L1；

步骤三、通过抗倒伏水稻筛选模块确定实际抗倒伏指数L1不高于理论抗倒伏指数L0的水稻品种X后，确定水稻品种X中实际产量m不低于理论产量m0的水稻品种Y；

步骤四、通过杂交育种模块以水稻品种Y作为父母本杂交配组，获得高产抗倒伏优良水稻品种；

所述实际抗倒伏指数L1包括如下步骤测定：

步骤S1、测定经过模拟风雨后水稻的直立角度A1，利用Ai＝A0-A1计算水稻倒伏角度Ai；

步骤S2、根据倒伏角度Ai确定倒伏级fi；

步骤S3、对不同倒伏级fi内的水稻数量进行统计，计作xi；

步骤S4、利用公式S＝j*∑_ifi*xi计算水稻种植区域倒伏面积S，其中j为预设系数因子；

步骤S5、利用公式计算平均倒伏级I，其中k为预设系数因子；

步骤S6、利用公式L1＝S*I得到实际抗倒伏指数L1。

2.根据权利要求1所述的一种利用抗倒伏指数辅助水稻育种的方法，其特征在于，所述数据采集模块包括数据采集计算程序，所述降水模拟模块、风力模拟模块均包括风雨模拟程序，所述抗倒伏指数计算模块包括抗倒伏指数计算程序，所述抗倒伏水稻筛选模块包括抗倒伏水稻筛选程序，所述杂交育种模块包括杂交育种程序。

3.根据权利要求1所述的一种利用抗倒伏指数辅助水稻育种的方法，其特征在于，所述理论抗倒伏指数L0具体计算过程为：

步骤1、通过带土挖取h株水稻，选取其中p个单茎测弯曲力矩Mi并利用公式计算弯曲力矩M；

步骤2、通过茎秆强度测定仪测定h株水稻测得抗折力Fi并利用公式得到抗折力F；

步骤3、利用公式L0＝M/F计算得到理论抗倒伏指数L0。

4.根据权利要求1所述的一种利用抗倒伏指数辅助水稻育种的方法，其特征在于，所述理论产量m的具体计算过程为：随机选取一亩以上各品种的种植水稻，根据田块大小及田间生长情况取样点，确定样点后，依次调查计算每亩有效穗数ai、每穗粒数bi及千粒重ci；利用公式m＝e*ai*bi*ci计算得到对应水稻品种的理论产量mi，其中e为根据水稻品种的实际结实率设计的比例系数。

5.根据权利要求1所述的一种利用抗倒伏指数辅助水稻育种的方法，其特征在于，所述降水模拟模块包括降水控制器、供水装置、降水装置；所述降水控制器用于设定降水量及降水速度；所述供水装置用于根据降水量存储并供给相应降水量；所述降水装置用于根据设定降水量及降水速度执行降水。

6.根据权利要求1所述的一种利用抗倒伏指数辅助水稻育种的方法，其特征在于，所述风力模拟模块包括风力控制器、风轮、移动装置；所述移动装置设置在水稻的各个方向；所述风力控制器设置在所述移动装置上，并随着所述移动装置移动；所述风速控制器用于设定风力的级别、方向及时间；所述风轮用于根据设置的风力的级别及时间将设定级别的风力吹向种植水稻，所述移动装置用于根据设置的风力方向及时间将设定方向的风力吹向种植水稻。

7.根据权利要求1所述的一种利用抗倒伏指数辅助水稻育种的方法，其特征在于，所述初始直立角度A0、直立角度A1为偏离地平面的垂直方向的角度，且0°＜A0＜90°，0°＜A1＜90°。

8.一种利用抗倒伏指数辅助水稻育种的系统，应用于如权利要求1-7任一所述的一种利用抗倒伏指数辅助水稻育种的方法，其特征在于，包括数据采集模块、上位机、降水模拟模块、风力模拟模块、抗倒伏指数计算模块、抗倒伏水稻筛选模块、杂交育种模块；

所述数据采集模块与上位机相连，用于采集各品种的种植水稻的初始直立角度A0、理论抗倒伏指数L0、理论产量m0、实际产量mi；

所述降水模拟模块与上位机相连，用于设定降水量及降水速度并执行降水；

所述风力模拟模块与上位机相连，用于设定风力的级别、方向及时间并执行风力；

所述抗倒伏指数计算模块与上位机相连，用于测定各品种的种植水稻实际抗倒伏指数L1；

所述抗倒伏水稻筛选模块确定实际抗倒伏指数L1不高于理论抗倒伏指数L0的水稻品种X后，确定水稻品种X中实际产量m不低于理论产量m0的水稻品种Y；

所述杂交育种模块与上位机相连，用于以水稻品种Y作为父母本杂交配组，获得高产抗倒伏优良水稻品种；

所述上位机与数据采集模块、降水模拟模块、风力模拟模块、抗倒伏指数计算模块、抗倒伏水稻筛选模块、杂交育种模块连接，控制各个模块正常运行。