基于图像特征的小麦胚芽鞘识别

利用图像颜色特征,首先分割小麦种子图像进而确定小麦种子轮廓矩,根据其轮廓距确定小麦种子质心坐标,然后根据小麦胚芽鞘图像颜色特征对胚芽鞘图像进行分割、获取小麦胚芽鞘图像,其次利用Zhang-Suen并行快速细化算法对小麦胚芽鞘进行细化获取胚芽鞘骨骼线,进而获取骨骼线图像(单像素)上所有点对胚芽鞘骨骼线进行多段直线曲线近似,最后根据小麦种子轮廓质心坐标、胚芽鞘骨骼线近似曲线和切割距离(给定)确定胚芽鞘的姿态和对小麦胚芽鞘切割点位置进行定位。通过对小麦胚芽鞘30幅图片进行图像处理验证。结果表明,该方法能完整地提取小麦种子和胚芽鞘图像、小麦胚芽鞘姿态及位置信息。基于图像颜色特征的小麦胚芽鞘识别及定位方法,为小麦胚芽鞘的识别与分析提供了准确、快捷、可视的技术手段,对于构建胚芽鞘智能识别、定位的视觉系统及自动化切割装置的研究意义重大。     

利用响应曲面法优化秸秆腐熟剂的腐解条件

以水稻秸秆为代表,研究了4种腐熟剂对秸秆腐解性能的影响。基于施用腐熟剂后的秸秆腐解率和碳氮比,选择其中1种腐解性能较好的腐熟剂,采用Box-Behnken设计对其秸秆腐解条件进行优化,主要考查腐熟剂用量、温度、含水量和外加氮源(浓缩沼液)量等4个因素。结果表明,腐解温度、含水量和腐熟剂用量对腐解率的影响达到极显著水平(P<0.01),最佳腐解条件是温度29.6 ℃,含水量90%,腐熟剂和浓缩沼液氮添加量分别为秸秆质量的2.0%和0.17%。数学模型分析预测得知,在该条件下腐熟剂添加后25 d水稻秸秆腐解率可达63.25%,与验证试验结果基本相符。     

玉米ZmCCT10耐低氮功能研究

【目的】土壤氮素缺乏影响玉米的产量和品质,是中国玉米生产面临的重大问题。ZmCCT10编码转录因子,具有一因多效性,ZmCCT10是调控玉米生长发育和响应非生物胁迫重要的调节因子。解析玉米耐低氮的分子机制、聚合抗性基因,为培育耐低氮和氮高效玉米品种奠定基础。【方法】通过比较ZmCCT10近等基因系在低氮胁迫和完全营养水培条件下与耐低氮胁迫相关的性状,分析低氮胁迫后ZmCCT10的表达模式,选择ZmCCT10在近等基因系表达量差异最大的部位与时间点,进行转录组测序。发掘玉米ZmCCT10响应耐低氮反应的特征,探究其参与耐低氮反应的分子机制。【结果】在低氮胁迫条件下,ZmCCT10近等基因系Y331-ΔTE和Y331的根长性状、生物量、氮素生理指标显著差异。其中,ZmCCT10不带有转座子插入的单倍型Y331-ΔTE的总根长、主胚根长、侧根长均显著长于Y331;根干重、地上部干重、氮积累量、硝酸还原酶活性也显著高于Y331。在低氮胁迫后,ZmCCT10在根部和叶片的表达量均显著高于对照处理,且近等基因系间的表达量也具有显著差异,根部和叶片的表达模式也不同。胁迫处理3 h后,ZmCCT10在...     

基于多尺度特征提取深度残差网络的水稻害虫识别

【目的】在水稻生产过程中,针对不同虫害需要采用不同的防治方案,水稻害虫的准确识别分类是制定针对性防治方案的前提。【方法】采用深度学习结合机器视觉的方法,基于Res2Net结构提出了一种多尺度特征提取的深度残差网络,通过准确地提取害虫特征实现复杂自然背景下的水稻害虫识别;采用改进的残差结构,使用等级制的类残差连接取代了原本的3×3卷积核,增加了每个网络层的感受野,可以更细粒度地提取多尺度特征。【结果】本网络训练的模型能够有效地识别自然背景下的水稻害虫,在自建的包含22类常见水稻害虫的图像数据集上,平均识别准确率达到了92.023%,优于传统的ResNet、VGG等网络。【结论】本文提出的模型可应用于水稻虫情自动监测系统,为实现水稻害虫虫情的机器视觉监测提供参考。     

基于南方红壤耕地气压深松铲的设计与深松仿真分析

针对现有深松机在红壤耕地犁底层土壤深松阻力大、幅宽小、效率低等问题,设计一种基于气压劈裂的气压深松铲。采用CFD软件建立南方耕地红壤犁底层土壤的模型进行深松气压范围标定,并针对相同气压2 MPa下不同容重犁底层土壤的扩散特性进行研究。结果表明:红壤犁底层容重1.8g/cm~3土壤的有效起劈气压范围为1.6～2.4MPa;容重1.6g/cm~3、1.8g/cm~3的犁底层土壤裂隙主要沿水平方向扩散,容重1.4g/cm~3的犁底层土壤裂隙则同时沿竖直方向与水平方向扩散;容重越大的犁底层土壤,深松效果越好。     

基于模糊隶属度的烟草还苗期气象风险评估方法

[目的]建立烟草还苗期气象风险量化评估方法,为烟草移栽日期的确定提供参考.[方法]筛选光、温、水等3个影响还苗期烟草植株生长的主要气候因素,利用历史气象数据和烟草还苗期的天气预报数据,采用模糊隶属度函数建立基于气象因子的烟草还苗期气象风险量化评估模型,并分析江西省宜黄县2010—2017年烟草移栽日的气象风险.[结果]模型计算出的移栽日单因素风险(低温风险、降水风险和连阴风险)普遍低于移栽月的风险均值,从单因素角度能较好地解释往年移栽日期的选择;模型计算出的移栽日往年气象综合风险普遍低于该月风险均值,符合选择移栽日期的要求.模型评估的气象综合风险与烟草移栽后成活天数相关系数达0.748.[结论]基于模糊隶属度建立的模型可定量描述烟草移栽日的气象风险,为确定烟草移栽日期提供量化参考.     

基于高通量测序鉴定慈姑黄化病病原

[目的]明确引致广西平乐县慈姑大面积黄化的主要病原物,为该病害的防治提供参考.[方法]从广西平乐县采集自然表现褪绿黄化症状的慈姑植株,分别提取其叶片和茎组织的总RNA,利用RNA-Seq高通量测序技术对其转录组进行测序,并对序列组装获得的重叠群(contigs)进行BLAST注释,筛选出注释为植原体16S rRNA序列的con-tigs,根据其序列设计引物Phy-F和Phy-R,以采集的褪绿黄化症状慈姑植株和无症状植株的叶片样本总DNA为模板,进行PCR鉴定.[结果]对扩增获得的长度为1.5 kb的DNA片段进行序列测定,从分子水平证实慈姑黄化病的病原为植原体(strain:AY-China).将测序获得的植原体16S rRNA序列与GenBank收录的15个植原体分组代表菌株的16S rRNA序列进行比对分析并构建系统发育进化树,发现AY-China与翠菊黄化植原体16SrI组(Aster yellows group:16SrI)聚类在同一分支,且各组代表菌株的16S rRNA序列相似性在88.3%~96.0%.进一步将AY-China与16SrI不同亚组代表菌株的16S rRNA序列进行多重比对并构建系统发育进化树,发现AY-China与翠菊黄化植原体16SrI-B亚组聚类到在一分支,且与16SrI-B亚组代表菌株的16S rRNA序列相似性高达99.5%,说明AY-China应属于16SrI-B亚组.[结论]广西平乐县慈姑黄化病病原为植原体,其隶属于翠菊黄化植原体16SrI-B亚组.     

Supplemental blue and red light promote lycopene synthesis in tomato fruits

Lycopene, one of the strongest natural antioxidants known and the main carotene in ripe tomato, is very important for human health. Light is well known to be one of the most important environmental stimuli influencing lycopene biosynthesis; specifically, red light induces higher lycopene content in tomato. However, whether blue light promotes lycopene synthesis remains elusive and exactly how light stimulation promotes lycopene synthesis remains unclear. We applied supplemental blue and red lighting on tomato plants at anthesis to monitor the effect of supplemental blue and red lighting on lycopene synthesis. Our results showed that supplemental blue/red lighting induced higher lycopene content in tomato fruits; furthermore, we found that the expression of key genes in the lycopene synthesis pathway was induced by supplemented blue/red light. The expression of light signaling components, such as red-light receptor phytochromes (PHYs), blue-light receptor cryptochromes (CRYs) and light interaction factors, phytochrome-interacting factors (PIFs) and ELONGATED HYPOCOTYL 5 (HY5) were up- or down-regulated by blue/red lighting. Thus, blue and red light increased lycopene content in tomatoes by inducing light receptors that modulate HY5 and PIFs activation to mediate phytoene synthase 1 (PSY1) gene expression. These results provide a sound theoretical basis for further elucidation of the light regulating mechanism of lycopene synthesis in tomatoes, and for instituting a new generation of technological innovations for the enhancement of lycopene accumulation in crop production.     

基于SRI与Copula函数的黑河流域水文干旱等级划分及特征分析

【目的】基于SRI对黑河流域水文干旱进行等级划分及特征分析。【方法】利用2种不同的径流丰枯等级分类方法,对黑河流域莺落峡水文站的径流资料进行概率统计分析,提出基于SRI的水文干旱等级划分标准(标准1),分别采用标准1和基于标准化降水指数(SPI)的干旱等级划分标准(标准2),识别水文干旱历时、烈度、烈度峰值3个干旱特征变量,利用Copula函数进行水文干旱多变量联合分布研究,选取RMSE、AIC、BIC准则作为联合分布拟合优度检验的判别依据优选Copula函数类型,计算了不同干旱事件的重现期。【结果】基于标准1的水文干旱等级划分结果比标准2更符合实际干旱情况;单变量重现期介于联合重现期与同现重现期之间,可以进行干旱事件重现期估计;黑河流域发生持续2.68个月的重旱事件的重现期为3 a。【结论】基于SRI的干旱等级划分在多变量水文干旱研究中使联合分布函数拟合更优,分析得到的干旱特征更接近实际情况。     

复合微生物菌剂对棉花生理特性及根际土壤 微生物和化学性质的影响

为了系统地阐述复合微生物菌剂在改善土壤化学性质、生物学性质和促进植物生长方面的效果及机理,采用盆栽试验,研究常规和灭菌条件下不同用量的微生物菌剂对棉花生长、生理代谢、根际土壤生物学特性和养分含量的影响。结果表明:施用复合微生物菌剂能够提高苗期棉花叶片光合色素总量,叶片和根系内抗氧化物酶(SOD、POD、CAT)活性,降低过氧化物质含量(MDA、O2·-),进而提高了棉花的光合性能和抗氧化能力;降低了土壤pH,提高了根际土壤细菌和放线菌数,而降低了根际土壤真菌数,同时提高了根际土壤脲酶、中性磷酸酶、蔗糖酶和脱氢酶活性,最终提高了根际土壤有效养分和有机质含量,改善了根际微域环境,促进了棉花苗期生物量的累积和抗病性。除根际土壤养分含量外,常规复合微生物菌剂对各指标的改善效果优于灭菌复合微生物菌剂,且用量为10L/667m2时效果较明显。因此,复合微生物菌剂可通过改变土壤pH,改善根际土壤微生物群落的数量和结构来改变土壤酶活性和有效养分含量,优化根际生长环境,增强植物抗逆性和光合能力,最终实现养地增产的效果。此外,复合微生物菌剂中的有益活菌在改土、促生方面具有极其重要的积极效应。