基于Mask RCNN和视觉技术的玉米种子发芽自动检测方法

种子标准发芽试验中，为获取种子发芽和生长情况，需借助人工定时对种子的发芽率、发芽势、芽长和根长等相关指标进行统计和测量，该测定过程费时费力，且易对发芽的幼苗造成损伤。针对这些问题，该研究基于Mask RCNN(基于区域的卷积神经网络)模型和机器视觉技术设计了一种玉米种子发芽自动检测方法。首先，在玉米种子发芽试验的7 d内，每天采集模型训练和测试所需的图像，并用Labelme工具对种子位置进行标注，再利用标注图像训练种子定位模型；其次，根据模型定位出的玉米种子掩膜区域，设定一个监测种子发芽的椭圆区域，自动识别种子发芽状态；最后，利用骨架提取和深度搜索算法实现发芽种子幼苗主骨架线的提取，通过计算种子掩膜的质心坐标位置，实现芽和根长度的分别统计。结果表明，该方法能够有效识别发芽种子，实现发芽试验中玉米种子的发芽率、发芽势、芽长、根长等指标的自动统计，可为种子发芽试验的自动化管理提供技术参考。     

玉米种子发芽试验研究

玉米种子发芽试验的目的是检查种子的发芽率,测出种子的发芽潜力,进而估测它的播种价值。种子的发芽率是检验种子质量的重要指标,是种子分级的主要依据。是指在规定的条件和时间内,长出的正常幼苗数占供检种子数的百分率。玉米种子发芽率的好坏直接影响到农业生产、增收。因此,做好发芽试验、掌握种子的发芽率对保证农业生产的安全用种至关重要。本文针对如何做好玉米种子的发芽试验,结合笔者多年的实践经验,现阐述如下。     

玉米种子发芽和幼苗生长对水分环境的敏感性

玉米种子发芽和幼苗生长对水分环境十分敏感，低活力种子比高活力种子更敏感，水分环境影响玉米种子吸收水分的速度。不同水分条件下玉米种子发芽速度有显著差异，胚根伸长最早的在吸水30h左右，种子发芽最迟的在吸水90h以后，且发芽率显著下降；胚根伸长时的种子含水量在30％－65％内变化，发芽3－7d的幼苗长度与发芽过程中胚的含水量呈显著正相关，芽的生长比根的生长对水分更敏感。玉米种子在水分过多的环境中发芽，蛋白酶活性显著升高，淀粉酶活性显著下降，酶活动平衡受到严重影响。     

玉米内部机械裂纹对种子发芽和幼苗发育的影响

【目的】深入研究玉米种子内部因脱粒产生机械裂纹的机理及其对种子发芽和幼苗发育的影响,为进一步优化设计玉米种子脱粒机提供参考。【方法】以辽宁主栽的辽单526、辽单565和郑单958 3个玉米品种为材料,利用体视显微技术分析玉米种子内部机械裂纹的形态结构、生成位置和扩展方向等特征,探讨内部机械裂纹对玉米种子发芽和幼苗发育的影响。【结果】(1)3个品种玉米种子中单裂纹发生率最高,达到19%~33%,其次为龟裂纹,双裂纹发生率最低,仅为2%~5%;裂纹主要产生于冠部,并向背部、侧面和腹部扩展。(2)内部机械裂纹对玉米种子发芽率、子叶长、胚根长、胚根数影响明显,其中龟裂纹对玉米种子的发芽和幼苗发育影响最大,发芽率最高仅为48%,并且幼苗子叶及胚根发育较差。(3)种胚中存在裂纹是影响玉米种子发芽的主要因素,发芽弱和未发芽玉米种子的种胚和胚乳存在不同程度的损伤。【结论】玉米种子在脱粒过程中产生的内部机械裂纹严重影响种子发芽及幼苗的后期发育。发芽弱和未发芽玉米种子内部存在不同程度的机械裂纹。     

稀土浸种对玉米萌发和幼苗生长的影响

用质量浓度为50,200,500,1000,2000,4000mg/L的稀土水溶液对玉米种子进行浸种处理,采用营养钵盆栽试验,研究了稀土浸种处理对玉米种子膜透性、种子萌发、幼苗生长的影响。结果表明,不同质量浓度稀土溶液浸种处理,促进了种子细胞膜的修复,种子膜透性降低;不同质量浓度稀土溶液浸种处理促进玉米种子萌发和幼苗生长的效应不同。500,1000mg/L浸种处理促进种子萌发和幼苗生长的效应较明显,表现为种子发芽势、发芽指数、活力指数明显提高,幼苗干质量、鲜质量增加,根冠比增大。低质量浓度和高质量浓度浸种处理对种子萌发和幼苗生长的促进效应不明显,高质量浓度处理甚至对种子萌发和幼苗生长还有抑制作用。     

玉米种子发芽生理和培育壮苗(下)

(续第1期第38页)三、影响玉米种子发芽的因素1.种子的生活力与成熟度种子生活力是指种子能够发芽形成幼苗的潜力,只有具有生活力的种子才能发芽。玉米种子生活力的高低,直接影响到播种后出苗、全苗、齐苗和壮苗。玉米籽粒形成末期,胚基本发育完全,具有发芽能力。种子的成熟度越高,发芽率越高。     

低温胁迫对玉米种子萌发和幼苗活力的影响

通过检测10个玉米品种种子的发芽数、幼苗长势和干物质来探讨低温胁迫对玉米种子萌发及幼苗活力的影响。结果表明,低温处理对不同品种玉米种子的发芽数和株高都有极显著影响,低温处理对地上部鲜质量、地下部鲜质量和地上部干质量影响极显著,地下部鲜质量在不同玉米品种间差异显著。了解低温胁迫条件下玉米种子萌发和幼苗活力的变化,可为玉米安全生产提供有益借鉴。     

玉米精量播种的主要技术措施

精播种是提高玉米产量、品质,增加经济效益,省工艺本的好措施。运用该技术,单产可增加1成,籽粒蛋白质含量可提高1.0-1.3个百分点。1高质量精选良种玉米种子活力的高低是决定种子是否能够精播的关键因素之一,决定种子迅速整齐出苗及幼苗正常生长的潜力。其衡量指标有田间出苗和幼苗生长的速度和整齐度,种子在不适宜的环境条件下的出苗能力,种子耐贮藏性,种子发芽和幼苗生长的速度和整齐度。     

两种玉米快速发芽法对比试验

正玉米是我国播种面积最大,总产量第二的农作物,是发展畜牧业和饲料工业不可或缺的重要原料。为了保障玉米种子生产者、经营者、使用者的各方利益,严防不合格种子流入市场,保障优良品种用于生产,国家制定了种子质量标准和检验规程。玉米发芽率是检验玉米种子质量的四项指标之一,在《农作物种子检验》中也指出其是播种前计算种子用价和正确评定种子等级的重要依据。目前实验室常用的标准发芽法为砂床发芽法与纸床发芽法,BP纸间发芽法与S砂床发芽法也     

发芽试验中幼苗鉴定应注意的问题

发芽试验是评价种子质量的主要措施之一。它是通过在规定条件和时间内种子发芽长成正常幼苗数占供检种子数的百分率（即发芽率）来评价种子质量。发芽试验的目的主要有2个：一是测定种子样品的最大发芽潜力，从而估测种子批的田间播种价值；二是比较不同种子批的种用价值。而正确鉴定幼苗是发芽试验中一个很重要的问题，它直接关系到发芽试验结果的准确性及与田间出苗率的一致性。     

拟轮枝镰孢菌毒素粗提液对玉米种子发芽及幼苗生长的影响

为建立玉米杂交种和自交系利用拟轮枝镰孢菌毒素抗性筛选的试验方法,制备拟轮枝镰孢菌毒素粗提液,测定不同稀释倍数毒素粗提液对2个玉米杂交种和4个玉米自交系处理4和6 d后的种子发芽抑制率、胚根生长抑制率以及幼苗致萎效果,分析不同抗性玉米种质、毒素稀释倍数和处理时间对玉米种子发芽、胚根和幼苗生长的影响。结果表明,易感杂交种豫玉22与抗性杂交种农大108的种子发芽抑制率和胚根生长抑制率均存在极显著差异(P<0.01);在处理后4、6 d时,前者的种子发芽抑制率、胚根生长抑制率分别比后者高7.2%、11.3%、12.7%、11.8%。在对玉米杂交种幼苗致萎蔫试验中,用稀释2倍和5倍的毒素粗提液处理,豫玉22与农大108杂交种幼苗间的萎蔫程度也存在显著差异(P<0.05)。拟轮枝镰孢菌毒素粗提液对不同抗性玉米种质种子发芽、幼苗生长的影响存在显著差异,为利用拟轮枝镰孢菌毒素粗提液对玉米品种进行苗枯病抗性鉴定和筛选提供理论依据。     

种子发芽对水分要求的几种特殊情况分析

简要介绍种子发芽对水分要求的几种特殊情况,分别包括不同类型的玉米种子发芽对水分的要求、水稻种子发芽对水分的要求、花生种子发芽对水分的要求、大豆种子发芽对水分的要求等内容,从而指导农民必须考虑种子的特征特性进行水分调节,以确保种子正常发芽。     

He-Ne激光辐射对糯玉米种子的生物学效应

种子活力是检验种子质量高低的一项最重要的指标。采用苏糯一号玉米种子为材料,研究了He-Ne激光不同剂量以及不同照射时间对糯玉米种子发芽率、发芽指数、活力指数、电导率、可溶性蛋白含量以及淀粉含量的影响。结果表明,采用13mA剂量的激光照射糯玉米种子50s能够明显的提高其种子活力,增加幼苗可溶性蛋白和淀粉的含量。     

生长调节剂浸种对玉米种子萌发及幼苗生长的影响

为拓展好鲜收、绿源、天达-2116、矮壮素4种植物生长调节剂的应用范围,探究其在种子处理方面的应用效果,以玉米品种兴单131种子为材料,经4种植物生长调节剂浸种,通过室内砂培试验研究不同生长调节剂对玉米种子发芽、幼苗生长的影响.结果表明,4种生长调节剂对玉米种子的发芽指数及活力指数均有提高,好鲜收浸种的处理叶面积增加显...     

覆砂厚度对玉米半粒种子发芽特性的影响

为了加快玉米品质育种进程,在作物育种中往往将种子横切为两半,用带胚的半粒种子进行繁殖,不带胚的半粒种子用于品质分析,便于优质品种选育.研究以3个玉米品种为材料,将部分种子横切,以整粒玉米种子及半粒玉米种子不覆砂分别为对照1(CK1)和对照2(CK2),对半粒种子分别覆砂1cm,2cm,3cm,4cm,进行发芽试验,测定发芽势、发芽率、发芽指数、活力指数、发芽速率、峰值、平均发芽率、发芽值等发芽特性,研究覆砂厚度对半粒玉米种子发芽特性的影响.结果表明半粒玉米种子不覆砂的发芽势、发芽率、发芽指数、峰值、平均发芽率、发芽值最高;半粒玉米种子覆砂1cm的各项发芽特性与对照差异不显著.覆砂3cm以上,发芽特性明显降低.说明采用玉米半粒种子进行繁殖是可行的,但为了保证出苗率,覆砂不宜过厚.     

热水老化处理对玉米种子发芽及幼苗生长的影响

以郑单958为试验材料,采用(58±1)℃热水加速老化处理方法,研究不同处理时间(10、20、30、40、50、60、70、80 min)对玉米种子发芽和幼苗生长的影响。结果表明,与对照相比,老化处理10 min时种子发芽指标(活力指数除外)均无显著变化;20 min时种子发芽势、发芽率、发芽指数、活力指数、发芽速度分别降低13.42%、10.07%、13.63%、19.52%、14.29%;30 min时各指标分别降低70.80%、68.79%、75.77%、78.68%、77.14%,20、30 min 2个处理的平均发芽时间分别延长15.48%、28.71%;40 min或更长时间处理时,种子发芽指标较低,种子活力低或全部丧失。热水老化处理后,玉米幼苗苗高、根长、苗质量、根质量、根苗比、根生物量分配降低,但其降低程度低于发芽指标。因此,(58±1)℃热水人工老化处理玉米种子应选择20~30 min为宜;(58±1)℃热水人工老化处理对玉米种子发芽的抑制作用大于幼苗生长,且对幼苗地下部分的抑制作用大于地上部分。     

不同洗涤剂对玉米种子萌发和幼苗生长的影响

以玉米种子郑单958为材料,在温度为25℃的培养条件下,采用培养皿纸上发芽法研究不同浓度市场立白洗涤剂和自制洗涤剂对玉米种子萌发、幼苗生长和呼吸生理指标的影响。结果表明,在浓度为1~5 m L/L的洗涤剂处理条件下,种子萌发出现延迟现象,自制洗涤剂处理的玉米种子最终发芽率基本不受影响,市场立白洗涤剂处理降低了玉米种子的最终发芽率;随着两种洗涤剂浓度的增加,玉米幼苗的株高明显降低,呼吸速率减慢。自制洗涤剂对玉米种子萌发、幼苗生长的影响均远远小于市场立白洗涤剂。     

铅、钙及其复合处理对玉米种子发芽及幼苗生长的影响

在室内用培养皿进行玉米种子发芽试验,采用不同浓度的硝酸铅溶液(10、25、50、100、200 mg/L)、硝酸钙溶液(0.10、0.25、1.00、2.00、4.00 g/L)处理,并用5个浓度的硝酸钙溶液(0.10、0.25、1.00、2.00、4.00 g/L)对100 mg/L硝酸铅进行解毒,以清水对照;再用上述发芽的种子以盆栽形式进行种植,研究其生长情况。结果表明:低浓度的Ca2+对玉米种子的发芽和幼苗生长均有促进作用,但高浓度的钙却会抑制种子发芽和生长;Pb2+对玉米发育的各项研究指标均具有抑制作用,且随着铅浓度的增大,效果越明显;钙铅复合物试验中,低浓度的钙可以解除铅对玉米的毒害,但随着钙浓度的增加,反而会使铅中毒程度加重。     

壳聚糖对玉米种子萌发和幼苗生长的影响

应用不同浓度的壳聚糖溶液处理玉米种子和幼苗,探讨壳聚糖对玉米种子萌发及幼苗某些生理生化特性的影响。试验结果表明,3种浓度的壳聚糖溶液均能不同程度的提高种子的发芽率、发芽指数、幼苗株高、过氧化物酶活性、α-淀粉酶活性、可溶性糖含量和叶绿素含量,其中以0.2%壳聚糖溶液的效果最好。     

种子发芽试验应注意的几个问题

种子发芽率的高低是衡量种子质量的重要指标之一。正确测定种子发芽率,可以为企业以及种子营销提供可靠的科学依据。但在实际操作中,不同实验室之间对同一批种子做出的发芽结果常超出允许误差范围,为种子的调运工作带来了阻碍。在此,我想以玉米种子为例,结合自己多年的工作实践,对发芽试验中应注意的几个问题做以下描述,与同行商榷。