作物环境胁迫高光谱遥感监测研究进展

作物环境胁迫频发不仅严重影响区域粮食生产和生态安全,还威胁社会经济稳定和可持续发展,高光谱遥感可实时、准确监测作物环境胁迫,与传统监测方法相比具有较大优势。首先阐述了高光谱遥感监测作物环境胁迫的理论基础,重点从基于光谱响应特征的直接监测、基于农学参数和生理信息反演的间接监测两方面,概述了高光谱遥感在监测作物病虫害、水分胁迫方面的研究进展。在此基础上,提出了目前该技术在作物环境胁迫监测应用领域的不足,如光谱响应特征的专属性认识不足、反演模型的精度及普适性较低、数据使用受到限制等,并讨论了高光谱遥感在作物环境胁迫监测方面的发展方向,旨在为农作物环境胁迫监测及预警提供参考。     

茄科作物常见病害早期检测技术的研究进展

以番茄、马铃薯、烟草为主的茄科作物在全球经济作物中占据重要地位。然而,茄科作物在生长过程中易受早疫病、晚疫病等多种病害侵染,病害的发病率高且危害范围广,严重制约了其生产发展的稳定性。利用实时、快速、无损的检测技术在茄科作物病害显症之前进行早期诊断,可以显著降低产量损失、提高质量,对科学指导生产具有重要意义。本文首先对茄科作物的常见病害的类型、病原菌、主要危害作物及发病症状进行概述,给出对应的病害典型图片;再简单介绍作物病害的传统检测技术,并与新型检测技术作对比分析,总结优缺点;接着系统阐述如可见光图像识别技术、红外热成像技术及高光谱成像技术等新型检测技术的基本原理与相关研究进展及其应用局限。其中,重点介绍高光谱成像技术用于作物病害检测的原理机制和常规检测流程,综述其应用于茄科作物病害早期检测的国内外研究进展,总结列出了部分茄科作物病害研究的重要检测波段;最后,指出了目前试验方法存在的不足并探讨了未来研究发展的方向。     

森林火灾早期预警的多光谱检测技术

传统的红外检测方法难以区分森林火灾初期起火点的红外图像,不利于火灾初始控制,为此对利用多光谱图像探测林火的滤波算法进行了研究.首先采用主成分分析法进行森林背景及干扰信息提取,再根据最小二乘准则,得到适当的权值向量,对多谱图像序列进行处理.理论分析表明,该方法可以有效地探测起火点等红外小目标.计算机模拟结果表明,该方法是实时而有效的.     

光谱技术在作物生长与营养信息监测方面的研究进展

随着光谱技术的发展,植物光谱分析方法已成为监测作物生长与营养信息的重要手段。通过概述利用光谱技术监测作物叶面积指数(LAI)、生物量、含水量、叶绿素及氮素五项指标的研究进展,对光谱技术在作物生长与营养信息监测方面的研究进行了展望。     

基于热红外和RGB图像的番茄苗期高温胁迫检测方法

【目的】针对实际生产场景中番茄苗期生长遇到的高温胁迫问题,提出一种基于热红外和RGB图像的番茄苗期高温胁迫检测方法。【方法】首先,通过番茄苗期热红外图像反演获取番茄冠层温度参数,采用偏最小二乘(Partial least squares, PLS)模型提取冠层温度特征指标;然后,建立采用3种不同主干特征提取网络的MaskRCNN模型,通过迁移学习的方式将番茄苗期RGB图像输入Mask-RCNN模型,进行高温胁迫症状实例分割,得到番茄苗期胁迫症状特征指标;最后,利用提取的温度和胁迫症状特征指标构建分级数据集,输入高温胁迫分级模型,得到高温胁迫等级。【结果】基于PLS模型提取的冠层温度特征指标累计贡献率达95.45%;基于ResNet101+Mask-RCNN的高温胁迫症状分割网络对番茄苗期轻度和重度胁迫的分割精度最高,均值平均查准率(Mean average precision, mAP)分别为77.3%和73.8%;基于温度和胁迫症状特征指标构建的4种高温胁迫分级模型中,反向传播神经网络(Back propagation neural network, BPNN)获得最好的高温胁迫分级...     

高光谱遥感技术在作物营养监测中的研究进展

高光谱遥感技术可以快速准确地获取农田作物生长状态的实时信息,为实施精准农业提供重要的技术支撑。该文综述了高光谱遥感技术监测作物N、P、K及叶绿素营养状况的国内外研究进展,并提出了一些今后研究的设想,以期促进高光谱遥感技术在作物营养领域的应用,为精确农业发展提供理论依据。     

利用荧光高光谱图像技术无损检测猕猴桃糖度

将405nm激光照射到猕猴桃样品上,当激光透过样品内部时,部分单色光被样品内部成分吸收,释放出荧光,再用高光谱成像系统采集诱导出的荧光散射图像.在荧光散射图像上选取感兴趣荧光区域(ROIs),提取感兴趣区域在波长400～1000nm范围内的特征变量.当提取12个特征变量时,建立的猕猴桃糖度多元线性回归(MLR)模型的校正集相关系数Rc为0.932,预测均方根误差(RMSEC)为0.4764°Brix,预测集相关系数Rp为0.8227,预测均方根误差(RMSEP)为0.5645°Brix.研究结果表明,采用激光诱导荧光成像技术无损检测猕猴桃糖度是可行的.     

重金属胁迫对作物DNA胞嘧啶甲基化的影响

采用水培试验方法,研究了重金属胁迫对小麦水稻DNA胞嘧啶甲基化的影响。结果表明,和对照相比,Cu2+、Cd2+、Hg2+能明显使小麦和水稻地上部叶片和幼穗中的5-甲基胞嘧啶(5mC)的含量增高,即引起叶和穗DNA高甲基化。0.1、0.5mmol·L-1的Cu2+和Cd2+胁迫能使小麦根系DNA中的5-甲基胞嘧啶的百分含量显著高于对照,而各供试浓度的Hg2+以及1.0mmol·L-1的Cu2+和Cd2+胁迫则造成小麦根系DNA中的5-甲基胞嘧啶的百分含量显著低于对照,使DNA低甲基化。     

基于无线传感器的作物图像传输方法

采用无线图像传感器网络采集作物图像可以充分应用其大范围、实时的特点获得丰富的作物状态信息,并为科学决策提供依据.然而由于大田环境下易受到各种因素的干扰,无线图像传感器网络不能稳定地传输图像.通过试验发现,数据在大田环境下的无线信道传输过程中由于受到干扰而出现不同程度的错误特点,在此基础上提出了基于纠错码和重传机制的无线图像传输方法FEC-ARQ.FEC-ARQ先根据无线传输模块的数据包长度限制和无线传感器节点运算能力设定纠错码的码长,再根据传输过程中检测的传输错误率,设定纠错码.在传输的过程中,由于错误率并不稳定而出现纠错码无法纠正数据包错误数据的情况,在检测到纠错码不能纠错时,采取重传机制.仿真结果表明:采用的纠错码和重传机制达到了比较理想的图像传输效果,能够满足大田环境下传输作物图像的质量要求.     

作物对干旱胁迫的响应机制研究进展

干旱是制约作物生长发育的重要环境因子。从作物生长形态、溶质积累、光合作用、超微结构、呼吸作用、蒸腾作用、内源激素、代谢系统、保护酶系统、产量和品质10个方面,综述了作物对干旱胁迫响应机制的研究进展。     

田野菟丝子寄生对薇甘菊光合特性的影响

[目的]薇甘菊（Mikania micrantha）不同叶位对田野菟丝子（Cuscuta campestris Yuncker）的寄生行为会产生不同的寄生效应。[方法]连续3d从野外取样,采用叶绿素成像技术和分光光度计,测定寄生影响。[结果]寄生显著降低了薇甘菊第4、5片叶PSⅡ的最大光化学效率（Fv/Fm）,对低光诱导下的qP和NPQ均无显著影响,却显著降低了第8、9片叶子的光合电子传递相对速率（ETR）。寄生也改变了寄主叶片的均质性。寄生非显著地降低了寄主薇甘菊第4～9片叶的叶绿素总量和类胡萝卜素含量,显著地降低了第6、7、9片叶的叶绿素a/b值。田野菟丝子茎内的色素含量均非常低,叶绿素a/b却保持与寄主薇甘菊相似的水平。[结论]田野菟丝子的寄生对寄主产生的胁迫直接影响寄主的光化学中心的活性,从而影响其光合进程。     

植物干旱逆境胁迫研究综述

干旱对植物的生长有着严重的影响,也是限制农业生产的重要因素之一。干旱逆境胁迫可导致各种代谢无序进行。该研究论述了干旱对植物生物膜系统、光合作用和渗透调节的影响,并阐明了干旱主要信号转导的研究进展。     

植物对盐胁迫生理反应的研究综述

该文综述了盐胁迫对植物种子发芽及幼苗生长、细胞膜透性、光合作用以及植物体内活性氧的影响。     

环境胁迫对植物体内非结构性碳水化合物的影响

非结构性碳水化合物是参与植物生命过程的重要物质.综述了水分、CO2、温度、大气污染、盐等环境因素胁迫对植物体内非结构性碳水化合物变化的影响.     

植物响应温度胁迫蛋白质组学研究进展

温度胁迫是重要的非生物胁迫因子之一,对植物的生长发育、地理分布和品质产量等产生重要的影响。温度胁迫下植物的蛋白质组学研究可以系统揭示不同温度条件下植物蛋白质的表达状况,从而深入了解温度胁迫下植物的基因表达调控机制、植物响应温度胁迫机理。综述了植物响应高温和低温胁迫蛋白质组学的研究现状、存在问题和发展方向。     

病害逆境下寄主植物生理生化指标的研究现状与展望

阐述病害逆境下,寄主植物的膜结构、光合作用、水分代谢、核酸与蛋白质代谢、内源激素及抗病因子(导管堵塞,病程相关蛋白,防御酶系统)的变化规律和相应机理,并指出今后可能的研究方向。     

植物对环境胁迫整体抗逆性研究若干问题

介绍了植物对天南地北胁迫整体抗逆性的研究趋势,对植物整体抗逆性的概念及其内涵进行了探讨,并着重讨论了作物整体抗逆性研究的方向和思路。     

植物耐盐机理研究进展

从盐胁迫对植物细胞膜、光合作用、呼吸作用及内源激素的影响等方面论述了盐胁迫对植物的影响。从渗透调节、离子的区域化、外源物质对植物耐盐性的作用、清除活性氧的膜保护系统等方面阐述了植物对盐胁迫的适应机制。     

植物叶片抗氧化系统及其对逆境胁迫的响应研究进展

植物体内存在着一套负责清除活性氧产生的抗氧化系统。在植物正常生长情况下,它使活性氧的产生和清除处于动态平衡状态。在逆境条件下,体内抗氧化系统清除活性氧能力下降,这种平衡被打破。综述了植物叶片内存在的抗氧化系统及其防御机制,重点论述了植物叶片抗氧化系统对干旱、低温、重金属等逆境胁迫的响应。并基于以上研究提出了一些需要进一步研究的问题。