基于无人机低空高光谱遥感影像的柑橘黄龙病植株监测模型

以广西壮族自治区柳州市鹿寨县平山镇九简村的柑橘（Citrus reticulata Blanco）为研究对象,通过地面人工实测判别柑橘黄龙病（HLB）植株,协同无人机低空遥感获取标定柑橘种植地块的高光谱影像;计算柑橘健康植株和HLB植株冠层感兴趣区域（ROI）的平均光谱,并对初始光谱进行异常数据剔除、平滑去噪和光谱变换,得到原始光谱、一阶微分光谱（FDR）和二阶微分光谱（SDR）;采用主成分分析法对其进行降维后,构建支持向量机（SVM）分类模型。结果表明,通过选择400～1 000 nm的特征波段,使用ArcGIS软件提取样本平均光谱,其全波段一阶微分光谱的训练集和测试集分类准确率分别达87.41%、84.67%,SVM分类模型参数分别为C=35.39、γ=0.01;使用ENVI软件提取样本平均光谱,其全波段一阶微分光谱的训练集和测试集分类准确率分别达92.39%、96.43%,SVM分类模型参数分别为C=5.06、γ=1.02。无人机低空遥感高光谱监测柑橘HLB具有可行性,可快速识别柑橘种植园地的HLB植株。     

基于无人机低空遥感的水稻田间杂草分布图研究

目的 获取水稻田的低空遥感图像并分析得到杂草分布图，为田间杂草精准施药提供参考。方法 使用支持向量机(SVM)、K最近邻算法(KNN)和AdaBoost 3种机器学习算法，对经过颜色特征提取和主成分分析(PCA)降维后的无人机拍摄的水稻田杂草可见光图像进行分类比较；引入一种无需提取特征和降维、可自动获取图像特征的卷积神经网络(CNN)，对水稻田杂草图像进行分类以提升分类精度。结果 SVM、KNN和AdaBoost对测试集的测试运行时间分别为0.500 4、2.209 2和0.411 1 s，分类精度分别达到89.75%、85.58%和90.25%，CNN对图像的分类精度达到92.41%，高于上述3种机器学习算法的分类精度。机器学习算法及CNN均能有效识别水稻和杂草，获取杂草的分布信息，生成水稻田间的杂草分布图。结论 CNN对水稻田杂草的分类精度最高，生成的水稻田杂草分布图效果最好。     

基于无人机遥感的果园冠层氮素估算及空间分析

为快速准确地获取植株冠层氮素含量及空间分布特征，对大尺度的果园进行精准动态的管理，以宽行窄株小冠模式、宽行窄株篱壁模式和传统栽培模式3种栽培模式的120棵柑橘树为研究对象，通过测定冠层氮素含量并提取无人机遥感影像多光谱数据中的纹理指数和植被指数，运用随机森林算法（RF）建立基于植被指数、纹理指数以及融合植被指数和纹理指数的柑橘冠层氮素反演模型，并比较融合植被指数和纹理指数的支持向量机（SVM）、BP神经网络算法（BP）和RF的模型反演精度。结果显示：在随机森林算法中，融合植被指数和纹理指数比单独的植被指数或纹理指数更能准确预测柑橘冠层氮素含量；植被指数训练集R²为0.710，测试集R²为0.430；纹理指数训练集R²为0.761，测试集R²为0.349；融合植被指数和纹理指数训练集R²为0.775，测试集R²为0.533。融合植被指数和纹理指数在SVM算法训练集R²为0.511，测试集R²为0.371；BP神经网络训练集R²为0.651，测试集R²为0.204。用融合植被指数和纹理指数的RF模型对3种栽培模式的柑橘园进行氮素反演，得到宽行窄株小冠模式的柑橘冠层平均氮素含量最高，其次为宽行窄株篱壁模式，传统栽培模式最低，氮素含量均值分别为31.33、30.20和27.82 mg/g。结合无人机遥感与融合植被指数和纹理指数的随机森林算法能够有效预测柑橘冠层氮素含量，可为大尺度柑橘果园定量施肥提供参考。     

基于无人机多光谱影像特征融合的小麦倒伏监测

【目的】小麦倒伏严重影响小麦光合及成熟进程,进而造成小麦减产及品质下降。为快速精确获取倒伏信息,评估无人机遥感监测小麦倒伏的能力,构建小麦倒伏监测模式,为灾情评估、保险理赔及灾后补救提供技术支持。【方法】利用近地无人机获取包含红、绿、蓝、红边和近红外5个多光谱波段图像,经过预处理飞行高度50 m的小麦冠层图像,得到分辨率为1.85(cm/像素)的数字正射影像图（DOM）和数字表面模型（DSM）,从中提取光谱特征、高度特征和光谱纹理共3类特征信息;采用支持向量机（SVM）和随机森林（RF）2种分类器对6种不同特征集组合进行倒伏分类比较,使用准确率（Acc）、精确率（Pre）、召回率（Re）和调和平均数（F1）以确定较优的特征组合和分类器;同时使用3种不同的特征集筛选方法（套索算法Lasso、随机森林递归算法RF-RFE和Boruta算法）对优化的特征子集进行综合评价,确立适宜的倒伏分类评价方法。【结果】单一特征的光谱和纹理及其组合对小麦倒伏的分类评价结果较差,“椒盐现象”严重,在此基础上融合DSM信息的分类精度显著提高。采用随机森林分类器对光谱特征、纹理特征和高度特征进行特征集组合,小麦...     

白粉病胁迫下小麦叶片光谱响应与智能分类识别

目的 开展基于高光谱技术的白粉病胁迫下田间小麦光谱的响应研究,实现小麦白粉病感染等级的快速确定。方法 采用光纤光谱仪配合积分球和叶片夹采集大田活体小麦叶片可见-近红外光谱;通过光谱数据拟合得到的SF-SPAD (Spectrum fitting SPAD)值来反映叶绿素含量,对叶片感染白粉病进行初步判定;使用PROSPECT模型进行光谱敏感度分析确定敏感波段;结合主成分分析(Principal component analysis, PCA)降维和支持向量机(Support vector machine,SVM)建模,实现对光谱数据的二分类;根据二分类模型判断的病点百分比对小麦病虫害感染程度进行分级。结果 SF-SPAD值随自下而上的叶序的增大而逐渐上升;SF-SPAD值≤0.90的全是病点,≥1.05的全是好点。光谱敏感度分析确定了敏感波段为可见光波段440~500和540~780 nm,降低了数据维度。确定了感染等级(R)与病点百分比(%)的关系为R₁：0~30%、R₂：30%~50%、R₃：50%~70%、R₄：70%~100%。本研究所建模型适用的检测株数最少为20株。结论 结合SF-SPAD值和光谱PCA-SVM二分类建立的监测模型可以准确、快速地判定小麦白粉病感染与否及感染等级,同时可以降低采样数量、减少地面检测工作量、提高检测效率,是一项实用性强、简单、易推广的智能化监测技术。     

基于无人机遥感影像的沙糖橘果树提取方法研究

目的 通过无人机获取沙糖橘果园的遥感图像，快速提取果树分布位置，为果树的长势监测和产量预估提供参考。方法 以无人机拍摄的可见光遥感图像为研究对象，计算超红指数、超绿指数、超蓝指数、可见光波段差异植被指数、红绿比指数和蓝绿比指数6种可见光植被指数，使用双峰阈值法选取阈值进行果树的提取。在使用光谱指数进行识别的基础上，结合数字表面模型作为识别模型的输入变量，进行对比试验。结果 相比使用单一光谱指数，结合数字表面模型提高了果树和非果树像元的提取精度，6次波段融合后的总体精度均大于97%。超红指数与数字表面模型结合后的总体精度最高，为98.77%，Kappa系数为0.956 7，植被信息提取精度优于其他5种可见光植被指数与数字表面模型结合后的提取精度。结论 数字表面模型结合可见光植被指数的提取方法能够更深层次地挖掘遥感数据蕴含的信息量，为影像中色调相似地物的提取提供参考。     

基于时序Sentinel-2数据的马铃薯遥感识别研究

[目的] 文章以黑龙江省北大荒农垦集团克山农场为研究区域，以当地马铃薯全生育期为研究时段，以早熟马铃薯、晚熟马铃薯及其他主要农作物大豆、玉米、水稻为研究对象，开展基于时序Sentinel-2数据的识别差异性研究。[方法] 基于早熟马铃薯、晚熟马铃薯及大豆、玉米、水稻各时期各波段光谱反射值，利用光谱差异性指数，创建了光谱振幅指数，结合各种作物生育期数据，评价不同波段、不同时间序列对早熟马铃薯、晚熟马铃薯识别的差异性；筛选出可以较好区分早熟马铃薯、晚熟马铃薯、大豆、玉米、水稻的波段和时间序列组合。[结果] 在该文的时序内，能够同时区分早熟马铃薯、晚熟马铃薯与大豆、玉米、水稻的Sentinel-2数据时段为2022年8月9日和8月31日，波段为Band 5、Band 7和Band 11。利用计算机自动分类，结合人工目视解译方式获得2022年克山农场种植结构，马铃薯、大豆、玉米、水稻、其他作物比例为13∶57∶27∶0∶2（其中的水稻比例不足0.30%）。[结论] 综合Sentinel-2数据各波段反射值、光谱差异性指数，结合生育期资料，使用单一时相识别马铃薯时，最佳时段为晚熟马铃薯的成熟期后，地面光谱表现为裸地，其他作物光谱仍然表现为作物。     

基于小规模数据集的柑橘树冠层施药情况的分类模型

目的 提升柑橘果园的智能化管理水平,快速无损获取柑橘树冠层的施药情况,改善小规模数据集导致施药情况分类模型易发生过拟合的问题。方法 提出一种基于卷积神经网络的柑橘树冠层施药情况分类模型——VGG_C模型。模型以VGG模型核心思想为基础进行构建,通过交叉熵损失函数优化,加速概率分布与真实分布的迭代过程,并在输出端引入不确定性度量计算以及在下采样模块中插入Droupout方法,降低由于数据较少而发生过拟合的概率。结果 VGG_C模型针对训练集的分类损失值为0.44%,比ResNet和VGG模型分别降低了87%和91%;准确率为95.3%,比ResNet和VGG模型分别提高了5%和10%;验证集的预测平均准确率为96.4%。结论 VGG_C模型通过多层卷积模型协同实现柑橘冠层热红外图像特征的高效提取,通过优化输出端结构提高了柑橘冠层施药情况分类模型在小数据集规模上的训练测试优度,可为柑橘树施药情况的智能化判断提供有效参考。     

火龙果植株高光谱识别与特征波段提取

【目的】为火龙果长势监测、估产、植株病害高光谱遥感诊断提供可靠依据。【方法】通过原始光谱、光谱不同形式变换和不同植被指数对火龙果植株冠层、果、枝、花等不同部位进行识别,运用主成分分析法提取火龙果不同部位的特征波段,构建BP神经网络模型,分析火龙果不同部位的特征波段,检验BP神经网络模型识别准确率。【结果】在400～630nm波长范围内,火龙果花的光谱反射率最高,冠层、枝、果差异不明显,而640～1140nm光谱反射差异明显;最佳识别光谱特征波段位置为520nm、642nm、664nm、726 nm、950nm、1000 nm、1130 nm、1330nm、1345nm;基于植被指数而言,RVI对于火龙果植株冠层、枝和花识别能力最强,GRVI对于果识别能力最强。通过主成分分析并提取特征波段（1054～1087nm和812～825nm）构建的BP神经网络模型识别准确率达82.8%。【结论】基于高光谱数据可实现火龙果植株不同部位的精准识别,同时特征波谱为火龙果病害植株遥感诊断提供信息参考。     

粳稻冠层叶绿素含量PSO-ELM高光谱遥感反演估算

目的 叶绿素含量是表征粳稻生长状态的重要指示信息，利用无人机高光谱遥感技术及时获取区域尺度的粳稻叶绿素含量。方法 以2016—2017年沈阳农业大学辽中水稻实验站粳稻无人机遥感试验数据为基础，利用连续投影算法(SPA)进行有效波段的提取，提取的特征波段分别为410、481、533、702和798 nm。将提取出的特征波段作为输入，利用极限学习机(ELM)和粒子群优化的极限学习机(PSO-ELM)分别建立粳稻冠层叶绿素含量反演模型。在PSO-ELM模型中，针对PSO算法的种群规模(p)、惯性权重(w)、学习因子(C₁、C₂)、速度位置相关系数(m)这5个参数进行了优化。结果 确定了最优参数：p为80，w为0.9~0.3线性递减，C₁和C₂分别为2.80和1.10，m为0.60。利用优化后的ELM和PSO-ELM所建立的粳稻冠层叶绿素含量模型的决定系数分别为0.734和0.887，均方根误差分别为1.824和0.783。结论 利用优化后的PSO-ELM建立的粳稻叶绿素含量反演模型精度要明显高于单纯利用ELM建立的反演模型，前者具有较好的粳稻叶绿素含量反演能力。本研究为东北粳稻叶绿素含量反演无人机遥感诊断提供了数据支撑和应用基础。     

葡萄盆栽技术

葡萄盆栽技术,包括择土选种、露地扦插、田间管理、装盆及整形、肥水管理等内容,对葡萄盆栽爱好者有一定的指导意义。     

Yield and quality of maize stover: Variation among cultivars and effects of N fertilization

Biomass yields and concentrations of crude protein(CP), ether extract(EE), neutral detergent fiber(NDF), acid detergent fiber(ADF), and crude fiber(CF) were analyzed for five cultivars of summer-sown maize(Zea mays L.) stover grown in field trials at three rates of N fertilization, and sampled immediately after grain harvest.The results revealed differences in yields and concentrations of nutrients according to stalk height and hence harvest portion among the cultivars.N application greatly increased biomass yield and CP, especially in upper stalks and to a lesser extent, EE.Concentrations of NDF and ADF decreased as N rate increased.The results show that stovers from all local popular maize cultivars are suitable as animal fodder and that moderate N application improves feed quality of stover.     

民勤绿洲荒漠交错带三种沙丘类型的自然植被特征

基于对民勤沙井子地区植被调查数据,研究了固定沙丘、半固定沙丘和流动沙丘3种沙丘类型的自然植被特征.结果表明:从固定沙丘、半固定沙丘到流动沙丘,总盖度、灌木盖度下降,草本盖度增加.物种丰富度减小是物种多样性下降的主要原因.从植物的生活型来看,多年生草本和灌木类植物受沙丘类型的影响最大,而一年生草本和半灌木可存活于不同沙丘类型.白刺的生态优势度(重要值)由小到大依次为固定沙丘、半固定沙丘、流动沙丘.植物多样性与白刺的生态优势度呈负相关.不同沙丘类型白刺地上生物量变化明显,半固定沙丘白刺生物量最大.     

寄生虫引起的草鱼鳃病的组织病理比较研究

本文对草鱼的隐鞭虫病、车轮虫病、小瓜虫病、指环虫病、三代虫病及中华鱼蚤病六种寄生虫性鳃病的组织病理变化进行比较研究，寄生虫性鳃病均可引起鳃组织发生炎症反应，粘液分泌亢进，嗜酸粒细胞和淋巴细胞浸润；但又因病原体的种类不同，危害鱼的方式、方法不同，因此病理变化又有很大差别，对鱼危害较大的均为变质性炎，如隐鞭虫病；对鱼危害较小的则属增生性炎，如中华鱼蚤病．     

小菜蛾阿维菌素和虫酰肼抗性品系对几种新型药剂的交互抗性研究

以敏感品系为对照,利用室内筛选获得的虫酰肼和阿维菌素高抗品系Teb-R和Aba-R,测定了小菜蛾对几种新型杀虫剂的交互抗性。结果发现:小菜蛾对虫酰肼产生高水平抗性后(抗性倍数185.5倍),对阿维菌素表现出中等水平交互抗性(41.0倍),对茚虫威(11.4倍)和溴虫腈(5.3倍)仅表现出低水平交互抗性,对多杀菌素(1.7倍)和氯虫苯甲酰胺(1.4倍)则没有表现出明显的交互抗性。用阿维菌素筛选Teb-R品系39代后获得阿维菌素高抗品系Aba-R(593.8倍),该品系对茚虫威(12.3倍)表现出中等水平交互抗性,对多杀菌素(7.9倍)表现出低水平交互抗性,对溴虫腈(2.7倍)和氯虫苯甲酰胺(0.9倍)的交互抗性不明显;同时该品系对虫酰肼的抗性也由阿维菌素筛选前的185.5倍下降到筛选后的28.0倍,也没有交互抗性。基于上述研究结果认为,使用虫酰肼防治小菜蛾出现抗性后,可以使用多杀菌素和氯虫苯甲酰胺进行替代防治,但不宜用阿维菌素、茚虫威和溴虫腈进行替代防治;利用阿维菌素防治小菜蛾产生抗性后,可以用溴虫腈、氯虫苯甲酰胺和虫酰肼进行替代防治,但不宜用多杀菌素和茚虫威。     

Water quality,agriculture and food safety in China:Current situation,trends, interdependencies,and management

Water quality in China is becoming a severe challenge for agriculture and food safety,and it might also impact health of population via agriculture and food. Thus,it is causing widespread concern. Based on extensive literatures review and data mining,current situation of water pollution in China and its effects on food safety were analyzed. The 2nd National Water Resource Survey in China show that the surface water all over the country was under slight pollution and about 60% of groundwater is polluted. Drinking water quality is basically guaranteed in urban area but it is worrisome in rural areas. In addition,China is the largest consumer of fertilizer and pestici de in the world and the amounts of application still show increasing trends. Fertilizers and pesticides are the most important sources of pollution,which affect human health as persistent organic pollutants and environmental endocrine disruptors. Eutrophication of surface water and nitrate pollution of groundwater are serious threats to drinking water safety. Sewage irrigation is becoming a pollution source to China's water and land because of lacking of effective regulations. Although,with the advance in technology and management level,control of nitrogen and phosphorus emissions and reducing water pollution is still a major challenge for China.     

拟斯卑尔脱山羊草的FISH核型分析

【目的】建立拟斯卑尔脱山羊草的FISH核型,分析明确不同来源拟斯卑尔脱山羊草的FISH核型特点,比较不同拟斯卑尔脱山羊草及其与普通小麦的FISH核型差异。【方法】以荧光标记的寡核苷酸Oligo-pTa535和Oligo-pSc119.2为探针,利用荧光原位杂交(fluorescence in situ hybridization,FISH)技术分析pTa535和pSc119.2在不同拟斯卑尔脱山羊草、四倍体小麦和普通小麦染色体上的杂交信号分布特点;以禾本科植物着丝粒专化寡核苷酸Oligo-CCS1为探针,明确拟斯卑尔脱山羊草的着丝粒位置,测量拟斯卑尔脱山羊草染色体相关参数;通过FISH核型比较明确不同拟斯卑尔脱山羊草及其与小麦核型的多态性差异。【结果】Oligo-pTa535主要分布在小麦的D和A组染色体上,在小麦的B组染色体上仅有零星分布,在5份拟斯卑尔脱山羊草的染色体中未显示Oligo-pTa535杂交信号。Oligo-pSc119.2杂交信号主要分布在小麦的B组染色体上,在小麦的A、D组染色体中分布较少,但在5份拟斯卑尔脱山羊草染色体上均有广泛分布。根据Oligo-pTa535和Oligo-pSc119.2杂交信号在小麦染色体上的分布特点,可以将小麦的不同染色体相互区分开来。Oligo-pSc119.2杂交信号在不同倍性、不同品种的小麦B组染色体上的分布特点基本相似,而不同来源拟斯卑尔脱山羊草的Oligo-pSc119.2的FISH核型差异较大,甚至在同一细胞内的2条同源染色体上Oligo-pSc119.2杂交信号的分布也具有明显差异。不同来源的拟斯卑尔脱山羊草与小麦B染色体组的FISH核型存在明显差异。PI542238的7对染色体均为中间着丝粒染色体,核型公式为2n=14=14m。其余4份拟斯卑尔脱山羊草的4S染色体均为近中着丝粒染色体,其余染色体均为中间着丝粒染色体,核型公式皆为2n=14=12m+2sm。【结论】拟斯卑尔脱山羊草染色体上含有丰富的与pSc119.2高度同源的重复序列,不含有与pTa535高度同源的重复序列。不同来源的拟斯卑尔脱山羊草之间以及同一来源的拟斯卑尔脱山羊草的个体间甚至同一个体内的同源染色体间在pSc119.2的分布上均具有遗传多样性。以Oligo-pSc119.2为探针建立的拟斯卑尔脱山羊草染色体FISH核型与小麦B组染色体的核型具有显著差异。利用荧光标记的Oligo-pTa535和Oligo-pSc119.2为探针进行FISH分析,可以准确区分拟斯卑尔脱山羊草的不同染色体,并能将拟斯卑尔脱山羊草与小麦的染色体区分开来。     

断根与打顶对番茄嫁接愈合的抑制作用

【目的】断根嫁接苗和打顶双干或多干嫁接苗日益广泛用于番茄栽培,丰产作用显著。了解断根与打顶对番茄嫁接愈合的作用机制,可为番茄嫁接生产提供理论依据。【方法】以‘硬粉8号’为接穗品种,‘砧爱1号’为砧木品种,观测断根和打顶后番茄嫁接愈合进程、成活率和木质部连通性等,同时测定嫁接接合部生长素和细胞分裂素的含量及愈合相关基因的表达。【结果】断根和打顶抑制了嫁接接合部上方木质部分化基因VND7的表达,并显著延迟了木质部的重构。断根显著降低了嫁接后12和72 h接合部玉米素核苷（tZR）和反式玉米素（tZ）的含量,以及嫁接后12 h接合部吲哚-3-乙酸（IAA）,吲哚-3-乙酸甲酯（ME-IAA）和吲哚-3-甲醛（ICAld）的含量;打顶嫁接后12 h接合部IAA和ME-IAA含量显著低于对照和断根处理,下调了嫁接后3和12 h接合部上方和下方韧皮部分化相关基因NEN4表达水平。断根或打顶均下调了嫁接后3—48 h接合部上方细胞分裂相关基因Histone H4和SlcycB1-4的表达水平;断根和打顶同时处理使嫁接接合部IAA和ME-IAA含量显著低于断根处理,使tZR和tZ的含量及木质部连通性显著低于打顶处理。打顶和断根后分别在嫁接接合部施用10 mmol∙L^-1 IAA和10 mmol∙L^-1 6-BA可显著促进嫁接苗木质部的重构。【结论】断根和打顶分别降低接合部细胞分裂素和生长素积累,下调愈合相关基因表达,降低木质部输导能力,进而延缓番茄嫁接愈合进程。     

芦荟多糖抗猪繁殖与呼吸综合征病毒作用试验

在安全浓度的基础上,将芦荟多糖稀释成不同浓度,作用于猪繁殖与呼吸综合征病毒,当病毒对照CPE达到70%～80%后,在酶联免疫检测仪上测定A490nm值,A490nm值越大,表明细胞生长越旺盛,抗感染效果越好。在先加芦荟多糖后接种病毒时,多糖对PRRSV感染有阻断作用,且作用显著;在加芦荟多糖之前先接种病毒,则芦荟多糖对PRRSV的抑制作用不明显;高浓度芦荟多糖对PRRSV具有直接杀灭作用。     

氮素用量对结球甘蓝生长及产量和品质的影响

研究了氮素用量对结球甘蓝生长及产量、品质的影响.结果表明,随着施氮量的增加,结球甘蓝生长势增加,产量增加,但氮素用量过多会导致产量下降.本试验条件下,施氮量为0.6 t/hm2时结球甘蓝产量较高,达85.9 t/hm2,而施氮量为1.05 t/hm2时结球甘蓝产量仅为70.3 t/hm2,前者比后者增产22%,但二者分别比CK增产174.9%、125%.此外,增施氮素可降低结球甘蓝干物质、纤维素、有机酸及可溶性糖含量,还显著提高了硝酸盐含量.