基于Micro-CT和改进DeepSORT的再生稻再生芽追踪计数与再生力评价

再生稻具有一种两收的优势,其再生力直接决定了水稻再生季产量,而水稻再生力与再生季再生芽的数量密切相关。传统人工水稻再生芽检测方法存在接触损伤、主观低效和重复性差等缺点,因此该研究提出了一种基于Micro-CT（computed tomography）和改进的DeepSORT（simple online and realtime tracking）的再生芽多目标追踪计数和再生力评价方法。首先采用Micro-CT成像获取再生季水稻断层图视频流,然后利用YOLOv5s网络作为再生芽追踪检测器,最后通过改进的DeepSORT追踪算法实现水稻再生芽的精准追踪计数。其中DeepSORT改进包括优化再生芽追踪过程中的ID错误;增加再生芽目标追踪的匹配次数,改善ID跳变的问题;计算再生芽的高度信息,实现对再生芽中有效芽的判别。试验结果表明,在目标检测上,YOLOv5s对再生芽和茎秆的平均检测准确率分别为97.3%和99.1%,在再生芽多目标追踪上,改进的DeepSORT算法的多目标跟踪准确度为77.61%,高阶跟踪精度为61.73%,ID跳变为6,与改进之前相比,多目标跟踪准确度和高阶跟踪精度分别提升了1.51和8.5个百分点,ID跳变降低了94%。对8种不同处理共104盆水稻再生芽进行追踪计数,将系统测量值与人工测量值进行统计对比,结果证明本文方法测量的再生芽数量和人工观测值的决定系数为0.983,均方根误差为3.460,平均绝对百分比误差为5.647%,两者具有较高的回归性。研究基于有效再生芽和茎秆数量的比值得到水稻早期再生力,对2个水稻品种共38盆水稻的再生力和再生季实际产量进行相关分析得到决定系数分别为0.795和0.764。该研究为水稻再生芽无损检测和再生力早期评价提供了一种新的技术途径。     

基于Micro-CT的黄瓜苗坨夹取破损检测及取苗参数优化

为了减小自动移栽时取苗爪夹取苗坨的破损,利用X射线Micro-CT对处于夹取状态的黄瓜苗坨进行检测,用阈值分割方法将根系和孔隙从断层图片中分割提取并三维重构。在垂直和水平方向将苗坨划分成6等份,对根系和孔隙的体积和分布密度进行统计,得出夹取过程中根系未发生显著位移,根系的作用是将基质缠绕包裹住,防止苗坨散坨;孔隙的体积和分布密度变化非常显著,新生孔隙的聚集和裂缝的形成是导致苗坨破损的主要原因。苗坨中夹针收缩移动的区域、夹针的顶端部位和苗坨的顶部是破损的主要部位,用这3个区域孔隙体积的增加量作为评价苗坨破损量的指标,对圆形和扁形2种夹针,在夹针直径为2、2.5和3 mm,夹取初始角为7°、9°和11°时进行扫描试验,得出在夹针收缩量为5 mm时,减小夹针直径和增大夹持初始角可以减小苗坨破损量,相同夹取条件下圆针夹取苗坨的破损量小于扁针;在夹取力等于苗坨屈服点的抗压力7.31 N时,圆针和扁针的收缩量分别为4.75和4.26 mm,此时孔隙体积的增加量分别为843.7和786.1 mm~3,扁针夹取苗坨的破损量小于圆针。以苗坨质量损失25%作为考核指标,在自动取苗机构上进行试验,结果表明,在夹针直径为2 mm,夹取力和夹取初始角分别为7.31 N和11°时,苗坨的破损率为6.3%,小于其他参数的试验结果,与Micro-CT扫描分析的结论一致。     

害虫体内农药积累的研究

导出了昆虫取食含药植株组织后体内农药积累的计算模型。根据悬铃术体内久效磷含量的灰色动态模型及家蚕各龄期内的取食规律。进行了理论计箅,得出了若干有指导意义的结论,据此可确定施药方式、施药时间,并可初步判断施药剂量的合理性。     

基于胚部区域特征的麦粒姿态自动识别

麦粒姿态的自动判别,是近红外高光谱成像系统自动检测多姿态麦粒内部虫害的前提。依据麦粒目标在最优波长图像中的坐标、重心等信息,从高光谱数据立方体中自动分割出单个完整麦粒的子图像。利用麦粒胚部端粗糙度较大的原理,依据纹理、不变矩、均值等13个可能胚部区域特征的判别正确率,确定不变矩4为判别麦粒胚部区域的有效特征。针对麦粒胚部区域,提取梯度图像和二值图像的26个特征,利用人工鱼群算法选择出延伸率、胚部区域对称度、延伸率等13个特征。选取1 200个样本进行训练,600个样本进行检验,利用最大离差法自动确定13个特征的模糊权重,麦粒3个姿态可拓分类的正确识别率为94.5%,证实了基于局部区域特征的麦粒姿态自动识别的可行性。     

田菁茎瘤固氮根瘤菌对小麦种子侵染的促生作用及其在根系内的定殖

选取8个常见小麦品种,通过室内限菌试验筛选出对于田菁茎瘤固氮根瘤菌Azorhizobium caulinodans ORS571 (A.caulinodans) 侵染响应敏感的品种,研究了浸种侵染、菌液浓度和添加葡萄糖对接菌小麦幼苗生长的影响,并结合荧光显微镜检测绿色荧光蛋白（GFP）标记A.caulinodans在小麦幼苗根系内的分布与定殖规律。结果表明:小偃22为响应敏感品种;在室内限菌条件下,浸种侵染小偃22幼苗平均根长和平均株高分别较对照增加了17.04%和8.37%;最适菌液浓度为1.0108个/mL;在菌液中添加1g/L葡萄糖有助于A.caulinodans浸种侵染和定殖。荧光显微镜检测结果显示,GFP标记A.caulinodans从小麦幼苗根毛和侧根裂隙处进入,定殖于根维管组织等部位。田间试验结果进一步表明A.caulinodans浸种侵染对不同小麦品种均具较明显的促生作用。     

绍北平原蔬菜生产中土壤害虫的生态防治方法探究

随着长三角经济带的建成,绍北平原有机蔬菜基地产业发展迎来了新机遇,绿色生态蔬菜生产成为浙江省绍兴市"融杭联甬接沪"的战略产业之一.结合绍北平原土壤昆虫的生命周期研究蔬菜病虫的生态防治方法,有利于控制蔬菜生产中的虫害,提高蔬菜品质,降低生产成本投入,促进当地经济的发展.分析了绍北平原土壤昆虫的种群调查结果及绍北平原主要土...     

基于VenInf模型的梨黑星病侵染测报器的设计

为了能及时预防和有效控制梨黑星病的发生,该文设计了一种能够实时测报梨黑星病菌侵染数量的便携式侵染测报器。该测报器利用STC89C52RC单片机和温湿度智能传感器SHT15作为核心元器件,实现温度和湿度的实时采集,并根据采集的温度和湿度实时计算梨黑星病菌的相对侵染量,根据侵染量实时预警,实现梨黑星病菌侵染的实时预测与预警。该测报器具有操作简单,界面友好,携带方便,性价比高的特点。经试验验证：测报器测报的准确率高,为果农及时用药防治病害提供了科学依据。     

农作物秸秆浸提液对丛枝菌根真菌侵染番茄幼苗的影响研究

本研究采用水稻、小麦、玉米、大豆和番薯5种农作物秸秆,制成水浸提液与AM真菌结合施用,研究秸秆浸提液对AM真菌作用效果的影响,同时分析了5种秸秆浸提液的化学组分。结果表明,水稻、小麦、玉米和番薯秸秆浸提液显著提高了AM真菌对番茄根系的侵染,其中水稻秸秆浸提液处理的番茄生物量及地上部磷含量都有显著增加。经过GC-MS测定得到的各秸秆浸提液化学组分主要为酚酸类物质,这些物质可能对AM的调节发挥重要作用。     

基于GIS的区域土壤侵蚀模型设计

区域土壤侵蚀模型是国家和区域土壤侵蚀调查、水土保持宏观规划的支持工具。借鉴国外区域土壤侵蚀模型,以DEM栅格为空间单元,对区域土壤侵蚀的单元模型进行定量表达,包括降雨、植被截留、入渗,微地形填洼等,并利用GIS功能完成径流传递和汇集部分的计算,建立了区域土壤侵蚀模型。所建立模型在延河流域的试运算,结果接近现实,能反映土壤侵蚀时空分布趋势。模型的建立可为水土保持的宏观决策提供支持。     

基于骨架提取算法的作物表型参数提取方法

作物育种表型分析研究中,株型参数的获取多以人工测量为主,比较耗时费力。该文基于最小二乘法和遗传算法相结合,提出了一种用于计算作物表型参数的骨架提取方法。以玉米作物为例,首先为去噪后的作物二值图像进行单像素细化,利用角点检测归类算法,检测出特征点;依据骨架图像茎叶角点,利用图像分割将作物茎和叶分离,并对应图像中作物的茎和叶骨架,得到玉米作物空间离散点的实际三维坐标;融合最小二乘法和遗传算法,绘制出离散点的空间拟合曲线,即茎和叶的平滑骨架,从而提取出玉米作物的表型参数。田间试验分析表明,使用该算法能够有效地得到玉米作物的平滑骨架,而且与前人方法相比,测量得到表型参数中,株高误差减小了35%,叶长误差减小了70%,叶倾角误差减小了20%,有效地提高了作物表型参数的测量精度。该研究为提高作物表型参数尤其是株型参数精度提供了参考。     

储粮害虫声检测技术研究进展与展望

与传统的储粮害虫检测方法相比较,储粮害虫声检测技术以其简单、快速、价廉、准确等优点正日益受到重视。在综合分析国内外储粮害虫声检测技术研究的文献以及已有工作基础上,扼要评述了储粮害虫声检测技术研究的背景和进展状况,提出了储粮害虫声检测技术研究需要进一步解决的问题和发展趋势。     

小麦微波干燥特性及其对品质的影响

针对小麦热风干燥中存在的问题,运用微波试验装置,通过选择不同的干燥功率、物料铺放厚度及排湿风速,研究了小麦微波干燥特性及其对干后品质和能耗的影响。研究结果表明：小麦微波干燥主要处于恒速阶段,微波干燥对小麦品质有显著的影响,小麦籽粒的发芽率和SDS沉降值对微波处理的反应比较敏感,可以作为小麦热损伤的指标和小麦品质变化的检测指标,小麦微波干燥能耗主要受排湿风速影响。     

小麦籽粒蛋白质含量遥感监测研究进展

遥感是实现农田作物快速、无损监测的重要手段,利用遥感技术在小麦生长的中后期对籽粒蛋白质含量进行预测对于指导小麦后期氮素调控、实现分类收获和按质收购具有重要意义。该文概述了小麦籽粒蛋白质含量检测方法的发展过程,对国内外运用遥感技术监测小麦籽粒蛋白质含量提出的敏感波段、光谱特征参量、反演模型及分析方法进行了综述,通过分析研究中存在的问题,明确了今后在利用遥感技术监测小麦籽粒蛋白质含量方面应重点解决的问题,并展望了该技术的发展前景。     

不同施氮量对冬小麦籽粒灌浆特性的影响

为了解氮素对冬小麦籽粒灌浆过程的影响,2010~2011年在河南温县试验基地进行田间试验,供试品种为平安8号和豫麦49-198(分别用PA-8和YM49-198表示),在120、180、240、360 kg·hm-24个施氮水平(分别用N120、N180、N240、N360表示)下,研究不同施氮量对冬小麦籽粒灌浆特征参数的影响。结果表明:施氮显著增加粒重并具有增产效应,施氮增加粒重的原因主要是延长活跃灌浆期和增加灌浆速率。适宜施氮量对增加快增期的灌浆天数效果显著,两个品种N240处理快增期对最终粒重的贡献率达到了58%,而且提高了灌浆后期的灌浆速率,N180和N240处理表现为明显高于其他处理。说明氮素具有调节灌浆速率、灌浆活跃生长期及灌浆3期划分的作用,提高粒重效果明显。     

基于热管技术的储粮仓温度特征及其抑虫效果

为解决传统储粮方法存在的高能耗、害虫多、易污染的问题,基于热管技术,该文设计开发了一座利用自然冷源蓄冷的储粮仓,其由储粮仓、热管模组、温度监测系统等组成,通过1年试验（2011年12月16日至2012年11月1日）研究了储粮仓内粮食温度变化及对害虫的抑制效果,结果表明：热管模组在19 d内将粮食温度降低到0,最低可降至-3.17℃;热管储粮试验仓蓄冷量为50.95 MJ,降温速度达到了0.28℃/d,分别较对照仓高出31.62%和47.37%,因此试验仓降温速度更快,蓄冷量更大。夏季试验仓虫害发生时间延迟,害虫数量明显减少,抑虫效果明显。此外,试验周期内无任何能耗,小麦并未出现结露或霉变等现象。该研究为热管技术在大型粮库中的应用提供依据和技术支持。     

Influence of Zn nutrition on the productivity,grain quality and grain biofortification of wheat under conventional and conservation rice–wheat cropping systems

ABSTRACT

This study was conducted to evaluate influence of zinc (Zn) application on productivity, grain biofortification and grain quality of wheat planted under plough tillage (PT) and zero tillage (ZT) systems. Zn was delivered as soil application (10 kg ha^?1), foliage spray (0.025 M) and seed priming (0.5 M) in wheat planted under PT and ZT systems. ZT had higher total soil porosity, total soil organic matter, soil organic carbon and soil microbial biomass carbon than PT. Zn application, by either method, improved grain yield, grain Zn and grain quality in both tillage systems. The grain Zn concentration was 72% and 59% higher with soil-applied Zn in ZT wheat during 2016–2017 and 2017–2018, respectively, compared with no Zn. However, Zn seed priming was the most effective in improving wheat grain yield in both tillage systems. Foliage and Zn soil application were better in improving the indices of Zn use efficiency of Zn. In conclusion, Zn seed priming was the most effective method in improving the wheat grain yield, whereas soil Zn application in ZT and foliar applications in PT were the most effective for grain Zn biofortification. However, Zn soil application was the most cost-effective method of Zn application.     

籽粒苋蛋白质的提取研究

为了探索籽粒苋蛋白质的提取工艺,研究了不同的介质pH值、提取时间、提取温度和加水比例对籽粒苋蛋白质的可溶出率的影响,分析了3种pH值下提取的蛋白质氨基酸组成。结果表明：pH值极大地影响籽粒苋蛋白质的溶出率,pH 2.0～4.6时,随pH值上升,溶出率下降,pH 4.6～12.0时,随pH值上升,可溶出率增大;pH值4.6时为最低点,此时可能为籽粒苋蛋白质的等电点;水与籽粒苋之比为20时,蛋白质的可溶出率较其它比例为高;其它因素对籽粒苋蛋白质的溶出率影响不大。因此,籽粒苋蛋白质最佳提取工艺条件采用料液比为1∶20,在pH 8～10的碱性环境下,室温浸提1 h。     

小麦灌浆过程籽粒水分变化的核磁共振检测

花期至成熟期是小麦产量形成的关键时期,在这一时期麦穗的水分状态随着干物质的积累而呈现出独特的变化特征。为了揭示活体冬小麦灌浆过程的水分变化规律,利用核磁共振技术的无损检测特性,结合核磁共振质子密度加权成像和核磁共振T2弛豫谱分析,对小麦麦穗进行了连续活体检测。核磁共振质子密度加权成像结果表明,灌浆前期籽粒的水分不断增加,至花后15 d籽粒的水分含量达到最大值,此后小麦籽粒的水分逐渐减少。在此过程中,灌浆物质在籽粒中积累的顺序是由外向内、自上而下的。经核磁共振T2弛豫谱分析,麦穗中的水分可分为结合水、半结合水和自由水三种相态。从籽粒形成至完熟期麦穗不同相态的水分都表现为先增大后减小的特点,但涨落步调不尽相同,其中结合水含量的增长期最长,至蜡熟期结束时(花后33 d)才达到最大值。籽粒形成后麦穗总水分含量维持在较高水平,即使在籽粒干质量快增期(花后15 d至花后27 d),籽粒中干物质的迅速积累也并未导致水分含量的明显减小,单穗的总水分含量与最大水分含量相比仅仅减少了十分之一。花后30 d之后,随着颖片及穗轴逐渐变黄衰老和籽粒的脱水成熟,麦穗水分含量才急剧减小。小麦灌浆中期麦穗维持较高水分含量,说明水分在同化物积累过程中的重要作用。除了灌浆中期较高的水分含量,蜡熟期的快速脱水亦有利于营养物质的贮存并减少呼吸消耗,对于小麦产量的形成和稳定亦具有重要意义。     

施钴对冬小麦产量品质的影响

在潮土上采用田间小区试验,研究了钴元素对小麦产量和品质的影响。结果表明:施用适量的钴可以显著提高冬小麦的产量,改善冬小麦的品质。各施钴处理较对照增产7.4%～20.3%。施钴量在1.05kg.hm2以内,随着施钴量的增加,增产效应提高,当施钴量超过1.05kg.hm2时,随着施钴量的增加,冬小麦的产量增加,但增产效应下降。各施钴处理子粒蛋白质含量与蛋白质产量均有不同程度的提高,以Co2处理最高。此外,低浓度的钴(施钴量0.45～0.75kg.hm2)可以提高冬小麦子粒面粉的沉降值、总评价值和湿、干面筋含量,而高浓度的钴(施钴量大于1.35kg.hm2)则降低冬小麦子粒面粉沉降值、总评价值和湿、干面筋含量。土壤有效钴含量与施钴量呈极显著正相关,小麦籽粒中钴含量与施钴量呈显著正相关,地下部的钴含量显著大于地上部。     

喷灌与地面灌溉条件下冬小麦籽粒灌浆过程特性分析

为比较喷灌和地面灌溉条件下冬小麦籽粒灌浆过程特性的差异,进而探讨喷灌对作物产量形成的影响机制,该研究以百农矮抗58为试验材料,采用大田试验的方法,应用Richards模型对喷灌和地面灌溉条件下冬小麦强势粒、弱势粒的籽粒灌浆过程进行了模拟。建立在Richards模型基础上的籽粒生长分析显示：与地面灌溉相比,喷灌处理使冬小麦强势粒、弱势粒的千粒质量均显著性提高。灌浆特征参数的比较表明,喷灌处理使冬小麦强势粒、弱势粒的起始势增强,到达最大灌浆速率的时间提前,平均灌浆速率和最大灌浆速率均增大。阶段灌浆特征参数的比较表明,在籽粒灌浆的前期,喷灌处理使冬小麦强势粒、弱势粒的灌浆持续期缩短,平均灌浆速率增加;在籽粒灌浆的中期和后期,喷灌处理使强势粒的灌浆速率均得到了提高,但对其灌浆持续期没有显著影响,使弱势粒的灌浆持续期均延长,灌浆速率均得到了提高。总体上讲,喷灌处理对弱势粒粒质量的影响程度大于强势粒,表明喷灌提高冬小麦的千粒质量主要是通过提高弱势粒的千粒质量来实现的。