基于混合蛙跳算法优化PCNN的马铃薯病害图像分割

为优化马铃薯病斑图像特征提取与病害识别的关键步骤——图像分割的精度,保证分割后的图像能够较好地保留原病斑图像的轮廓与细节,采用混合蛙跳算法优化脉冲耦合神经网络(pulse coupled neural network,PCNN)参数,建立一种高精度的用于马铃薯病斑图像分割的混合蛙跳算法(shuffled frog leaping algorithm,SFLA)-PCNN模型,该模型选用图像分割香农熵与图像分割紧凑度的加权和作为适用度函数,对马铃薯晚疫病害图像进行试探分割,分割正确率为95.41%,实现PCNN参数的自适应优化配置,并获得PCNN参数配置方案为:神经元交互连接系数β=0.38、脉冲激励衰减系数a_θ=0.24、激励脉冲幅度衰减系数V_θ=0.82。利用优化后的PCNN对马铃薯软腐病、环腐病、银腐病、粉痂病、灰霉病5种病害图像进行分割,分割正确率分别为94.41%、95.69%、93.89%、93.91%和93.21%,平均正确率为94.42%,证明SFLA-PCNN模型能有效地从背景区域提取马铃薯病斑,可用于马铃薯病斑检测。     

基于随机森林算法构建白眉野草螟监测预警模型

为科学防治白眉野草螟Agriphila aeneociliella,以16种气象因子为自变量,以白眉野草螟发生程度为因变量,采用随机森林算法构建白眉野草螟的监测预警模型,并利用构建的模型对2010—2016年影响鲁东地区白眉野草螟发生程度的关键气象因子进行分析。结果表明,当特征值为9,决策树数量为400时,白眉野草螟监测预警模型的袋外估计错误率最低,为17.88%,轻度发生和重度发生的错误率分别为17.58%和18.18%。利用测试数据检验模型,模型错误率为20.00%。通过所构建的模型分析显示影响鲁东地区白眉野草螟发生程度的关键气象因子为平均水汽压、日最低气温、平均气温和日最高气温,其Gini值分别为18.82、14.84、13.67和9.30。     

甘肃玉米主要病害发生动态调查

为了掌握甘肃玉米病害的发生动态,明确主要病害的流行趋势,采用随机抽查法调查了甘肃庆阳、平凉、天水、陇南、定西、武威和张掖7个市/地区的玉米病害类群。结果表明,普通锈病、红叶病和穗腐病普遍发生并较严重,在7个市/地区的平均病株率分别为81.6%、80.6%和77.3%;大斑病、纹枯病、交链孢叶斑病、茎腐病、小斑病、瘤黑粉病和鞘腐病局部发生较重,在7个市/地区平均病株率分别为83.3%、44.9%、29.1%、27.5%、25.6%、14.4%和8.3%,矮花叶病和丝黑穗病普遍发生但发病较轻,在7个市/地区病株率分别为3.1%和1.1%,但矮花叶病在旱作区平凉市依然严重,丝黑穗病在武威市和张掖市的玉米制种田发病率依然较高。调查表明,甘肃玉米叶部病害、穗腐病和茎腐病有加重趋势,今后应该加强多病害抗性品种选育和防治用化学药剂的筛选研究。     

宁夏马铃薯病害调查

1974—1984年在宁夏山区8个县及引黄灌区部分县对马铃薯病害进行了普查。记载了发生较重的真菌病害7种、细菌病害四种、放线菌病害1种、病毒病病害9种,总计21种。田间肉眼可见总病株率平均51.9%,是造成本区马铃薯单产降低的主要原因。在病害中发生最严重的是病毒病,占44.34%,其中以花叶型最多、卷叶型次之,矮生型分布最少。从70年代的     

云南马铃薯粉痂病发生情况初步研究

马铃薯粉痂病由Spongospora subterranea f.sp.subterranea引起,是典型的土传病害,主要危害块茎和根部。2004年调查了昭通市和会泽县7个乡镇,8个马铃薯品种的粉痂病发生情况。在调查的品种中,会-2发病最轻,平均发病率27%。会泽县马铃薯粉痂病平均发病率59%,昭通市马铃薯粉痂病平均发病率35%。分析土壤中氮、磷、钾、有机质含量及pH与发病率的关系。PB06发病率与土壤中氮、有机质呈正相关,与磷、钾、pH呈负相关,其中与钾含量相关系数为0.693。会-2发病率与土壤pH、钾含量呈负相关,相关系数分别为0.384、0.858,其中与钾含量相关性显著;与磷、有机质含量呈正相关,相关系数分别为0.727、0.323;与氮含量呈正相关,相关系数为0.993,相关性显著。     

30亿CFU/g芽胞杆菌可湿性粉剂的研制及其对马铃薯黄萎病和疮痂病的防治效果

黄萎病和疮痂病是马铃薯生产上的重要土传病害,严重影响马铃薯的产量与品质,但缺乏有效的防治药剂。本研究以枯草芽胞杆菌HMB26553和解淀粉芽胞杆菌PHODG36为有效成分,通过对润湿剂、分散剂及紫外保护剂的筛选,确定了30亿CFU/g芽胞杆菌可湿性粉剂的配方(质量分数):HMB26553菌株母药10%、PHODG36菌株母药10%、润湿剂LT-569 1%、分散剂MF 2%、紫外保护剂抗坏血酸1%和滑石粉76%。该制剂芽胞数量37.6亿 CFU/g,杂菌率2.8%,pH 7.8,细度98.2%,干燥减量1.6%,润湿时间95.7 s,悬浮率80.7%。温室盆栽试验结果表明:该可湿性粉剂15~45 kg/hm2拌种处理对马铃薯出苗安全,对生长无不良影响,对马铃薯黄萎病的防治效果为45.1%~47.4%。田间小区试验结果表明:该可湿性粉剂15~45 kg/hm2拌种处理能显著减轻马铃薯疮痂病的发生,其中30 kg/hm2拌种处理防治效果高达72.0%,增产率达15.5%。不同地区的田间示范试验应用结果表明:该可湿性粉剂30 kg/hm2拌种处理对马铃薯黄萎病的防治效果为50.8%~62.1%,疮痂病为63.9%~65.7%,增产率为14.3%~29.4%。本研究结果表明,30亿CFU/g芽胞杆菌可湿性粉剂能有效防治马铃薯土传病害且增产作用明显,为该制剂在马铃薯生产上应用提供了科学依据。     

陕西小麦条锈病发生面积预测模型

为提高陕西省小麦条锈病发生面积的预测准确度,以2010年-2018年陕西省小麦条锈菌冬繁区和越冬区的发生县区数、发生面积、温度和降雨量为数据集,通过Pearson相关性分析筛选病害流行的主要影响因子,利用全子集回归筛选病害流行的因子集。以筛选得到的影响病害流行的5个因子,即累计发生县区数、冬繁区条锈病发生面积、1月平均温度、1月平均降雨量和3月平均降雨量为自变量,采用全子集回归和BP神经网络算法开展小麦条锈病发生面积的预测研究。结果表明,全子集回归和BP神经网络算法对2019年-2020年的小麦条锈病发生面积预测准确度均达90%以上,预测2021年陕西省小麦条锈病发生面积分别为46.11万hm~2和52.85万hm~2。     

云南省马铃薯粉痂病的发生与危害调查分析

粉痂病严重影响马铃薯的产量和品质,是我国马铃薯产业健康发展的重要制约因素之一。为进一步探明马铃薯粉痂病在云南省的发生、分布及危害情况,本研究于2018年-2019年,在云南省内马铃薯不同生态种植区,开展了马铃薯粉痂病的发生与危害情况调查。调查范围涉及19个县(区)、涵盖了19个当地马铃薯主栽品种(系)。调查结果显示:粉痂病在云南发生普遍,发病率在0%~51.72%,平均发病率和病情指数分别为15.01%和5.32。其中春作区马铃薯粉痂病的发生较为普遍,平均发病率为25.08%,病情指数为8.24。冬作区马铃薯粉痂病在部分产区有发生,平均发病率为4.93%,病情指数为2.39。与2004年-2008年云南省粉痂病调查数据相比,粉痂病发病率下降,病害有所减轻。     

基于年龄-阶段两性生命表的不同寄主对马铃薯块茎蛾生长发育和繁殖力的影响

为生态调控马铃薯块茎蛾Phthorimaea operculella,在室内测定取食马铃薯和烟草后马铃薯块茎蛾的各生长发育指标,并利用年龄-阶段两性生命表计算取食这2种植物后马铃薯块茎蛾的存活率、繁殖力、寿命期望、繁殖值和种群参数,并分析不同寄主之间各参数的差异。结果表明,取食烟草的马铃薯块茎蛾卵发育历期、幼虫发育历期、蛹发育历期、雌成虫寿命和雄成虫寿命分别为5.0、18.6、5.7、41.2和40.9 d,均显著大于取食马铃薯的马铃薯块茎蛾(分别为4.1、16.7、3.6、37.2和36.7 d),取食马铃薯的马铃薯块茎蛾的每日单雌产卵量、内禀增长率、周限增长率和净增殖率分别为130.2粒、0.138 d-1、1.15 d-1和49.5,均显著高于取食马铃薯的马铃薯块茎蛾(分别为49.1粒、0.086 d-1、1.09 d-1和17.5);取食马铃薯的马铃薯块茎蛾幼虫、蛹、新孵化个体到雌成虫和新孵化个体到雄成虫的存活率分别为93.4%、63.0%、38.0%和45.0%,也高于取食烟草的马铃薯块茎蛾(分别为65.6%、59.0%、26.0%和28.0%);取食马铃薯的马铃薯块茎蛾其平均世代周期为28.3 d,显著短于取食烟草的马铃薯块茎蛾(33.2 d)。表明马铃薯块茎蛾取食马铃薯和烟草后均能正常生长发育和繁殖,但马铃薯更适合马铃薯块茎蛾生长。     

土壤水分特征曲线模型参数识别的多邻域粒子群算法

Van Genuchten模型（简称VG模型）是目前运用最为广泛的土壤水分特征曲线模型,提出适宜的优化算法进行模型参数识别也是一个非常重要的研究方向。针对标准的粒子群算法易陷入局部最优的缺点,给出了一种多邻域粒子群算法,可以有效地克服粒子群算法易陷入局部最优的缺点,并利用该算法对VG模型参数进行识别,最后用所求解的参数对不同类型土壤持水性能进行了试验。数值实验结果表明,多邻域粒子群算法能够有效地应用于VG模型的参数识别,与其它算法相比在性能和精度上都有所提高,而且对参数的取值范围也可以较大地放宽。因此,多邻域粒子群算法可以作为VG模型参数识别的一种新方法。     

宁夏马铃薯晚疫病菌交配型和生理小种研究

为明确宁夏回族自治区马铃薯主产区晚疫病菌的交配型种类以及生理小种的类型、组成和分布,为宁夏有针对性地选育马铃薯抗晚疫病品种提供科学依据。利用A1、A2交配型标准菌株和含有11个主效抗性基因的鉴别寄主,对2018年-2019年从原州区、泾源县、彭阳县、隆德县、西吉县、盐池县、海原县采集得到的130个马铃薯晚疫病菌菌株进行交配型和生理小种鉴定。结果表明,宁夏马铃薯晚疫病菌群体的交配型和生理小种存在多样性,采集地交配型有A1、A2、SF(自育型)3类,分别占被测菌株的30%、63.8%、6.2%;生理小种有8种类型,其中生理小种1.2.3.4.5.6.7.8.9.10.11发生频率最高,占被测菌株总数的44.62%,是宁夏马铃薯主栽区的晚疫病菌优势小种,在各测试地均有分布;次优势小种为3.4.10和1.2.3.5.6.7.8.11,发生频率分别为12.31%和10.77%。宁夏不同种植区域马铃薯晚疫病菌交配型组成复杂,采集地组成差异较大,但西吉县、原州区交配型年度间的变化基本趋于一致。宁夏马铃薯晚疫病菌群体组成日趋复杂,生产中要合理布局已有抗病品种,挖掘培育抗病水平高的新品种,综合防控马铃薯...     

黄土高原马铃薯晚疫病发生发展与气象条件关系的研究—以甘肃定西市为例

应用1991-2005年马铃薯晚疫病发生地点、面积、发展趋势等资料,结合气象要素观测资料,采用数理统计方法,分析马铃薯晚疫病发生发展及其与气象条件的关系。结果表明:研究区域马铃薯晚疫病历年发病面积比例呈显著上升趋势,发病面积比例以每年3.5437%的速度增加。马铃薯晚疫病发病面积比例与5~10月马铃薯生长季相对湿度、降水量、气温等呈正相关,而与日照时数、平均风速呈负相关。当可控条件一定时,气象条件是马铃薯晚疫病发生发展的主导因素。本文建立了马铃薯晚疫病发病面积比例气候预测模型,为马铃薯晚疫病的积极防治及科学决策提供了依据。     

Exploiting host resistance to reduce the use of fungicides to control potato late blight

Field trials in 1996, 1997 and 1998 with six potato cultivars differing in levels of foliar and tuber race-nonspecific resistance to late blight were treated with 100, 50 and 33% of the recommended dose of the fungicide fluazinam at application intervals of 7, 14 and 21 days. Using a mixed inoculum of six or seven indigenous isolates of Phytophthora infestans small potato plots were inoculated via infector plants. A foliar blight model for the relationship between the effects of resistance, fungicide application and disease pressure was developed using multiple regression analysis. Cultivars with a high level of quantitative resistance offered the greatest potential for fungicide reduction. The model showed that the effect of resistance on integrated control increased exponentially with increasing cultivar resistance. Reducing fungicide input by lowering the dose resulted in less foliar disease than extending application intervals. The higher the disease pressure, the greater the risk associated with reducing fungicide input by extension of application intervals. The field resistance of cultivars to tuber blight mainly determined the frequency of tuber infection. Exploiting high foliar resistance to reduce fungicide input carried a high risk when cultivar resistance to tuber blight was low. When field resistance to tuber blight was high, a medium level of resistance in the foliage could be exploited to reduce fungicide dose to c . 50%, provided application was at the right time. At a high level of field resistance to both foliar and tuber blight, application intervals could be extended.     

生长季马铃薯植株冠层空气中Alternaria solani分生孢子飞散动态及其影响因素

 对生长季马铃薯冠层空气中Aternaria solani (Ell. & G. Martin ) 分生孢子的数量和马铃薯早疫病发生程度进行了系统调查,并对空气中分生孢子数量与早疫病发生程度之间的相关性以及影响空气中分生孢子数量的因素进行了分析。结果表明:在马铃薯出苗至收获(6~8月份)期间,当病情指数低于4时两者之间呈显著线性相关关系,随着病情指数的增高二者的线性相关性降低。天气条件对空气中A. solani 分生孢子数量的影响明显,通常降雨2 d后空气中孢子的数量会有一个高峰,日平均气温(地上2 m)低于18℃的条件下,空气中孢子数量会显著减少。一天中6∶00 am至16∶00 pm空气中A. solani分生孢子数量较多,17∶00 pm至次日5∶00 am孢子数量较少,分别占全天总量的 60.95%和 39.05%,各小时孢子飞散量占全天比例与空气相对湿度呈显著负相关,而与空气温度呈显著正相关。     

Multi‐scale modelling of infection pressure from Phytophthora infestans*

Management of potato late blight could benefit from prediction of the risk posed to potato fields from external inoculum sources of Phytophthora infestans. Influx of inoculum depends on a complex interplay of population biological, atmospheric and spore survival processes, and is difficult to predict. This research aims at building tools for such prediction. BLIGHTSPACE is a spatio‐temporal model (parameterized for potato late blight) that has been developed and utilized to study the progress of epidemics in individual fields and networks of fields. A quasi‐Gaussian plume model was developed to provide long‐range transport of spores within BLIGHTSPACE. Numerical results compared favorably with experimental data. A further submodel for the survival of spores during long‐range transportation has been added. Integration of these three submodels will create an experimental arena for comparing control options for potato late blight.     

宁南山区荞麦钩翅蛾发生程度预报研究

本文利用宁南山区22年荞麦钩翅蛾发生程度和西吉县气象资料,采用加权列联表分析法,对荞麦钩翅蛾发生程度进行预测,经1年预报和22年回测,其3因子中短期预报历史拟合率82.6%,精确率95.7%;2因子长期预报历史符合率73.9%,精确率达93.9%。     

梨火疫病菌拮抗细菌FX1培养基及摇瓶发酵条件优化

贝莱斯芽胞杆菌Bacillus velezensis FX1是从新疆库尔勒香梨生产区果蔬天然酵素发酵液中分离筛选出的对梨火疫病菌Erwinia amylovora具有较强拮抗作用的菌株。为提高其抑菌活性物质的产量和防病效果，本研究以平板抑菌活性和发酵液活菌浓度作为检测指标，采用单因素试验、Plackett-Burman试验和响应曲面法对培养基成分（碳源、氮源、无机盐）及摇瓶发酵条件（温度、转速以及初始pH）进行筛选和优化，确定FX1菌株的最适培养基和发酵条件。结果表明，FX1的最适培养基为：玉米淀粉10.0 g/L，酵母膏25.1 g/L，KH₂PO₄0.5 g/L，MnSO₄0.001 g/L；最适发酵条件为初始pH 7.0，转速150 r/min，温度30.9 ℃，装液量100 mL/500 mL，培养时间48 h。优化后FX1菌株活菌数可达1.53×10⁹ CFU/mL，抑菌圈直径可达26.6 mm，相比优化前分别增加了3.10倍和1.32倍。苹果离体花序的防效试验结果显示，喷施FX1菌体发酵液、无菌发酵滤液和脂肽类物质粗提取液能显著降低花腐率（P＜0.05），对梨火疫病的保护性防效分别可达68.53%、71.47%和76.30%，均高于优化前。研究结果为贝莱斯芽孢杆菌FX1菌剂的开发及其在梨火疫病生物防治中的应用提供了依据。     

Estimating the global severity of potato late blight with GIS-linked disease forecast models

Global severity of potato late blight was estimated by linking two disease forecast models, Blitecast and Simcast, to a climate data base in a geographic information system (GIS). The disease forecast models indirectly estimate late blight severity by determining how many sprays are needed during a growing season as a function of the weather. Global zonation of estimated late blight severity was similar for both forecast models, but Blitecast generally predicted a lower number of sprays. With both forecast models, there were strong differences between potato production zones. Zones of high late blight severity include the tropical highlands, western Europe, the east coast of Canada and northern USA, south-eastern Brazil and central-southern China. Major production zones with a low late blight severity include the western plains in India, where irrigated potato is produced in the cool dry season, north-central China, and the north-western USA. Using a global GIS data base of potato production, the average number of sprays was calculated by country. These averages were compared with estimates of current fungicide use. The results using Blitecast and Simcast were correlated but only Blitecast estimates correlated with observed data for developed countries. The estimated number of sprays, whether from Blitecast or Simcast, did not correlate with the observed number of sprays in developing countries, and in a number of developing countries the predicted optimal number of sprays was much higher than the actual number observed. In these countries, increased access to host resistance and fungicides could have a strong economic impact.     

影响五倍子水悬浮液对马铃薯晚疫病田间防治效果的主要气象因素

 将4.0%五倍子水悬浮液喷施田间马铃薯品种Bintje的叶片,于不同处理时间后,剪下叶片带回室内人工接种致病疫霉孢子囊悬浮液,保湿培养后调查各处理的发病情况。结果表明,喷施五倍子水悬浮液后48h内未经历降雨的处理,病情指数仅为7.41,与清水对照相比,防效为92.59%;喷施后96h接种的处理,由于在田间经历了降雨,完全丧失了防效,病情指数达100。室内毒力测定结果显示,0.4%五倍子水悬浮液喷施96h后,对致病疫霉游动孢子释放的抑制率仍在80%以上,在室外避雨不避光条件下五倍子水悬浮液96h内抑菌效果无显著降低,表明日光的影响作用较小。在室内盆栽条件下,通过喷淋水滴模拟田间降雨对药液的冲刷作用。结果表明,冲刷作用可导致五倍子水悬浮液对马铃薯晚疫病的防效显著降低。进一步说明,降雨是导致五倍子水悬浮液对马铃薯晚疫病田间防治效果降低的主要气象因素。     

29个马铃薯品种(品系)抗晚疫病基因组成与抗病相关性分析

由致病疫霉引起的马铃薯晚疫病是马铃薯生产中最具危害性的病害,明确现有马铃薯品种(品系)中抗病基因组成情况对于指导抗病品种合理布局及抗病育种具有重要意义。本研究利用农杆菌介导的无毒基因瞬时表达技术分析了致病疫霉8个无毒基因在29个马铃薯品种(品系)中的分布情况。结果表明,品种间抗病基因组成各异,平均每个品种含有4个抗病基因。同时,不同抗病基因在品种中的分布频率也不同,抗病基因R1(76%)、Rpi-blb1(66%)和Rpi-blb2(66%)在品种中分布较普遍;而含抗病基因R3b(45%)、R4(38%)和Rpi-vnt1(34%)的品种较少。此外,品种中所含抗性基因的数量和品种室内抗性程度呈显著正相关(r=0.915 6,P=0.029 1)。