玉米青枯病菌的侵染及发病规律研究

以玉米青枯病病株进行组织分离,所得的分离物中以镰刀菌占绝大多数。用串珠镰刀菌(Fusarium moniliforme)菌株BF-2、MF-3,和同色镰刀菌(Fusarium concolor)茵株BF-1、NF-3进行田间接种,发病率达37.9～64.5%。病株再分离也得到与原接种菌相同的病原物。初步认为能引致玉米表现枯萎症状的镰刀菌不止一种,但在广西则以串珠镰刀菌为其主要病原。试验证明,病株种子、病残体及病田土壤都可成为玉米青枯病的初次侵染来源,带病种子还是远距离传播的途径。致病菌只有在玉米生长衰弱时才能致病。一般多从乳熟期后开始表现症状,从蜡熟期到玉米收获前,发病率一直上升到最高峰。生长健壮的玉米发病轻或不发病。不同玉米品种对青枯病的抗病性差异显著,而且有一定的稳定性。品种的抗病性受栽培水平和环境条件的影响较大,凡是肥水足,玉米生长良好,抗病性强,发病就轻。春玉米早播的发病重,迟播的发病轻。晚玉米比早玉米发病重。玉米播种密度越大,发病越重。选育和推广种植抗病品种,加强栽培管理是防治此病的有效措施。     

玉米丝黑穗病的病原生物学特性研究

在病穗上成熟后的病菌孢子不需要经过休眠期便具有立刻萌发的能力。1％蔗糖溶液比玉米植株汁液、土壤滤液和清水均有较好的促进孢子萌发的作用。蔗糖、葡萄糖和糖液浓度对厚垣孢子萌发的影响,差异不显著。当造采收的早玉米黑粉孢子,不论在何种培养液中,其萌发率均比上一年晚玉米上采集的并经过一个冬季的厚垣孢子的萌发率低。上一年采集的早、晚季玉米丝黑穗病菌孢子,无论在供试的那种培养液中,其萌发率均以晚玉米上的孢子为高。厚垣孢子在室内良好保存条件下经3年后,田间人工接种仍有7％的发病率,但在室内萌发试验中却未发现有萌发的孢子。     

基于全景图像的玉米果穗流水线考种方法及系统

为提高玉米果穗考种效率和精度,该文提出一种基于全景图像的玉米果穗流水线考种方法和系统。利用托辊传送装置实现果穗自动连续推送,基于工业相机自动检测果穗运动状态并实时采集图像,获取覆盖果穗全表面的图像序列;建立果穗运动、摄像机成像、表面拼接关系,从图像序列中抽取果穗中心畸变最小区域拼接出果穗表面全景图像;最后,结合果穗边界检测、籽粒分割和有效性鉴定等技术提取出果穗表面上有效籽粒。试验结果表明,该文方法和系统较好地平衡了玉米果穗考种的效率和精度,图像采集和计算平均效率达15穗/min和4穗/min,穗长和穗行数指标计算精度可达99%和98.89%,可为研发全自动、高通量玉米果穗表型检测装置提供有益借鉴。     

基于机器视觉的玉米果穗参数的图像测量方法

在玉米育种和品质研究中,经常需要对玉米的果穗长度、果穗宽度、穗行数、穗粒数等参数进行测量。该研究提出了一种基于机器视觉的玉米果穗参数图像测量方法。使用PC摄像头连续采集旋转台上的玉米果穗图像,经过图像处理,获得玉米穗的图像区域,进而得到玉米果穗的穗长和穗宽参数;通过对玉米果穗局部区域的x方向和y方向累计像素值曲线进行分析,提取出玉米穗行,获得每一穗行的穗粒数和穗行宽度;通过图像匹配,获得玉米果穗的穗行数。试验表明,使用该研究方法对玉米果穗的长度、宽度和穗行数的参数测量准确率可达98%以上,对穗行宽及总穗粒数测量准确率达95%以上,整穗的平均检测时间约102 s/穗。该研究实现了玉米果穗参数快速有效的自动检测,相对于目前采用的人工检测,大大提供检测效率,降低劳动强度,可应用于玉米千粒质量检测、产量预测、育种和品质分析等场合。     

玉米穗腐病的发生特点及防治措施

玉米穗腐病是玉米生长后期的重要病害之一,又称玉米穗粒腐病,属世界性病害。一般品种发病率为5%～10%,感病品种发病率可达50%左右,造成严重损失。玉米穗腐病不仅因果穗腐烂而导致直接减产,而且可使带菌的种子发芽和幼苗成活率均降低,造成进一步的损失。     

肥密逆境对玉米果穗高维几何大小的影响及其与产量的关系

为认识玉米果穗体积等高维几何大小特征的动力学特性,明确肥密逆境对玉米果穗大小特征的影响及其与产量的关系,借助图像处理采集穗长(L)、穗粗(D)、穗正纵截面面积(简称穗面积,S)和穗体积(V),对2个玉米品种在无肥高密条件下以及除叶的效果进行典型变量分析、方差分析及曲线拟合.结果显示,吐丝时玉米果穗体积占其终值的7%、穗...     

玉米高通量自动考种装置设计与试验

考种是玉米育种的重要环节,针对现有考种方法分别进行玉米果穗或玉米籽粒考种参数测量,难以满足玉米商业化育种过程大量样本自动考种需求的现状,该文设计了一种玉米高通量自动考种装置,主要包括玉米果穗考种单元、自动脱粒单元、玉米籽粒考种单元、后处理单元及系统控制单元,可实现玉米果穗考种、自动脱粒、籽粒考种、籽粒提升、籽粒封装、标签打印等全过程的自动化.依据设计方案进行原理样机试制及试验,结果表明:该装置可实现玉米穗质量、果穗长宽、穗行数、行粒数、秃尖区域、籽粒厚度、籽粒长、籽粒宽、穗粒数等考种参数的实时测量,且对果穗长、宽的平均测量精度分别为99.13％,99.25％、对籽粒数量的平均测量精度为99.39％.样机对单个玉米考种时耗时约为27.2 s,连续考种作业时处理速度达4穗/min.该研究为玉米高通量自动考种装备的实现提供了参考.     

基于多相机成像的玉米果穗考种参数高通量自动提取方法

实现玉米果穗考种性状的准确、快速获取是提高玉米育种效率的关键环节。该文在前期设计的玉米高通量自动化考种装置基础上,提出了一种基于多相机的玉米果穗考种参数提取方法,通过4个等间隔均匀分布的摄像头同时获取果穗4个方向图像,针对每副图像分别经过背景去除、投影模型构建、籽粒跟踪、考种参数提取等处理,最后根据4副图像的处理结果,综合计算穗长、穗粗、平均粒厚、穗行数、行粒数、穗粒数等考种参数。在玉米高通量自动化考种装置的果穗考种模块上进行试验,结果表明,该文所提方法测得的穗长、穗粗、平均粒厚与人工方法测量值之间的决定系数R2分别为0.997 3、0.984和0.941 5,对穗行数、行粒数的测量精度分别为98.63%、95.35%,为玉米果穗考种参数提取提供了一种新思路,为高通量自动考种装置的实现奠定了基础。     

玉米粗缩病的综合防治技术

玉米粗缩病是莱阳市玉米上的主要病害，严重影响着玉米生产的发展。玉米粗缩病对产量影响很大，玉米一旦得病多不能结实。据调查统计，得病植株80％以上不能结实，减产100％，15％的病株穗粒数在100粒以下，品质极差，减产80％以上，5％的病株减产50％以上。病株率极接近于损失率。特别是2005年，发病面积达20余万亩，占播种面积的50％，年损失玉米在600万公斤左右，经济损失达720余万元，严重影响了玉米生产的发展。     

基于穗粒分布图的玉米果穗表型性状参数计算方法

玉米果穗表型性状是玉米育种、产量预测的重要参数,提出一种基于穗粒分布图的玉米果穗性状计算方法,全面解析玉米果穗和穗粒的几何、数量和颜色等表型性状。该文利用步进电机驱动果穗转动来获取果穗主要侧面图像,采用果穗畸变校正方法生成标准果穗图像序列,在像素尺度进行果穗轮廓分析,建立图像序列中果穗轮廓映射关系并生成果穗三维模型,在穗粒尺度拼接果穗整个表面的穗粒分布图,计算出果穗和穗粒的各项表型性状。试验结果表明,提出的表型性状计算方法对穗型及穗粒分布规则的玉米果穗具有较高检测精度,其中穗行数、行粒数、总粒数、果穗长和果穗粗的平均计算精度分别为98.231%、94.351%、96.921%、98.956%和98.165%。     

基于分级阈值和多级筛分的玉米果穗穗粒分割方法

为了有效克服果穗形状畸变和穗粒颜色差异对穗粒分割的影响,该文提出一种准确、鲁棒的玉米果穗穗粒分割方法。该方法利用果穗三维形状特征校正果穗径向畸变以最大程度恢复图像上果穗表面信息;采用分级阈值分割策略确定每颗穗粒最佳阈值范围,并利用穗粒几何特征实现穗粒初次筛分,消除穗粒间粘连效应;结合主成份分析和支持向量模型完成穗粒的二次筛分,生成果穗表面穗粒分布图。该方法整合了果穗径向畸变-分级阈值-穗粒多级筛分,实现果穗穗粒的精准分割,为玉米果穗自动化考种提供了基础方法。试验结果表明提出方法在穗粒分割准确性和鲁棒性上具有显著优势,平均计算效率达15 s/果穗。     

晚播对春玉米倒伏及茎秆力学特性的影响

以玉米为研究对象,通过调查晚播春玉米倒伏发生类型、程度,同时测定与倒伏密切相关的性状。结果显示:晚播条件下,春玉米倒伏率显著增加,茎倒伏(SL)率高于根倒伏率;茎秆第2-7节间是茎折的主要发生部位,其中第3、4节间最为严重;晚播玉米株高显著降低(p<0.05,下同),穗位高和穗高系数显著增加;晚播玉米第2-4节间直径显著降低而长度显著升高,同时其惯性矩和抗弯截面系数显著低于适期播种玉米。     

基于骨架的玉米植株三维点云果穗分割与表型参数提取

当前三维点云处理技术难以在玉米植株点云上对果穗进行识别和表型参数提取。针对该问题,该研究采用基于骨架的玉米植株器官分割流程对植株三维点云的果穗器官进行分割和表型参数提取。首先,优化基于骨架的玉米植株茎叶分割方法,在成熟期植株点云上实现植株骨架的提取、器官子骨架的分解以及器官点云的分割;再根据器官高度、子骨架长度、圆柱特征和点云数量4个约束条件从器官点云中识别出果穗点云;最后提取果穗相关的表型参数。试验结果表明,该研究方法对玉米果穗的识别率为91.3%;果穗点云分割的平均F1分数、精确度、召回率分别为0.73、0.82和0.70;穗位高、穗长、穗粗、株高穗位高比4个表型参数的提取值与人工实测值线性关系显著,决定系数分别为0.97、0.78、0.85和0.96,均方根误差分别为3.23、4.98、0.73 cm和0.07。该研究方法具备提取果穗器官点云和表型参数的能力,可为玉米高通量表型检测、玉米三维重建等研究和应用提供技术支持。     

“多效好”对玉米生产性状的影响

“多效好”是一种新型植物生长营养剂,通过浸种和苗期喷洒,能改善玉米的生产性状,增大叶面积,提高干重及叶绿素和可溶性糖的含量。同时,由于增大了气孔阻力,蒸腾速率降低,使玉米抗旱能力提高。最终导致果穗秃顶度减少,穗粒数与穗粒重增加,产量提高。     

玉米性分化调控机制的研究进展

玉米是雌雄同株异花植物，成为研究植物性分化的重要模式植物。玉米雄花着生在顶生分枝的雄穗上，雌花着生在腋生的不分枝穗上。雌花和雄花发育前期，含有雌，雄蕊原基，表现为两性花发育特征，只是后期雄花中雌蕊和雌花中雄蕊分别退化败育。雌蕊和雄蕊退化分别与雌性化功能基因和雄性化基因作用有关。     

不同耐低磷玉米自交系生长发育特征研究

采用盆栽和田间试验方法研究了低磷胁迫对不同耐低磷玉米基因型全生育期生长发育的影响。结果表明,不同自交系在生长发育过程中对低磷胁迫的反应存在明显差异,在苗期耐低磷自交系植株干重和缺磷症状的相对值显著高于敏感自交系;到拔节始期,耐低磷自交系仍无缺磷症状,而敏感自交系症状加剧;进入生殖生长期后,耐低磷自交系孕穗期上部叶干重、茎干重受低磷影响的程度显著低于敏感自交系;至吐丝期,不同自交系间的耐低磷差异除了表现在植株干重上外,穗位高、雄花分枝数、功能叶面积也出现显著差异,低磷胁迫下耐低磷自交系这几个性状的相对值均显著高于敏感自交系;在成熟期,低磷胁迫下耐低磷自交系的相对产量较大,敏感自交系的相对产量较小。受低磷影响,敏感自交系的抽雄期、抽穗期、吐丝期和散粉期都显著延迟,而耐低磷自交系受影响较小或几乎不受影响。     

仿生玉米掰穗装置掰穗速度与功耗试验

目前国内外采用的玉米摘穗装置均存在着籽粒破损率高、含杂率高和功率消耗大等问题,为解决上述问题,该文采用模仿人工收获玉米果穗的方式,设计了仿生玉米掰穗装置。首先进行拉力测试试验,分别在静态与动态2种条件下对传统摘穗方式与仿生掰穗方式收获玉米果穗所需力进行测量,验证仿生掰穗方式可行性;然后设计仿生玉米掰穗装置试验台并进行掰穗速度与功率消耗的综合试验,得到掰穗手速度与纯功率消耗的关系。试验表明:静态传统摘穗方式与仿生掰穗方式收获玉米果穗平均所需力分别为435和41.4 N。动态传统摘穗方式与仿生掰穗方式收获果穗平均所需力分别202.5和20.7 N。仿生掰穗比传统摘穗所需力大大减少。与传统玉米收获装置相比(正常工作速度1.2 m/s),该装置功率消耗低,约为36 W,小于传统一对摘穗辊消耗的纯功率(240 W)。该研究为玉米收获机摘穗部件的改进提供了参考。     

基于X-rayμCT技术的玉米籽粒结构特征的粒位效应分析

玉米籽粒因其在果穗上着生位置不同存在较大差异,明确籽粒结构特征的粒位效应为玉米的消费、加工和播种质量等玉米产量和品质性状的评价提供参考。该研究以3个不同籽粒类型的玉米品种登海618(DH618)、KX3564和先玉335(XY335)为材料,利用X射线计算机断层(X-ray micro-computed tomography,X-ray μCT)技术扫描测试样本,通过图像滤波、阈值分割等图像分析方法重建籽粒3维结构,获取玉米果穗不同粒位籽粒的胚、胚乳、皮下空腔、胚空腔、硬质胚乳、粉质胚乳、胚乳空腔等结构参数。数据分析表明,籽粒不同结构指标在果穗上呈现不同的变化规律,从基部到顶部(不考虑果穗两端的极端籽粒),胚、胚乳及硬质胚乳体积线性下降,各指标在果穗上的变化范围分别为15.82～33.36、180.15～296.50及87.13～166.00 mm~3;胚乳空腔皮下空腔胚空腔,果穗中部籽粒的空腔较小且稳定,3个品种表现一致;胚与胚乳的比值在粒位间基本稳定,粉质胚乳体积、硬质胚乳与粉质胚乳的比值从基部至顶部逐渐减小,但不同指标的变化斜率存在差异。3个供试品种的籽粒结构参数不同:DH618果穗不同部位籽粒胚与胚乳的比值大于KX3564和XY335,XY335籽粒硬质胚乳与粉质胚乳的比值大于DH618和KX3564。在籽粒空腔方面,KX3564皮下空腔的比例较高,而XY335胚乳空腔的比例较高。3个品种胚、胚乳、皮下空腔体积在玉米籽粒中的比例平均分别为9.27%、89.87%、0.86%。X-ray μCT扫描技术为玉米籽粒性状的研究提供新的方法与思路,明确果穗籽粒结构的粒位效应有利于全面地掌握玉米果穗上籽粒的性状特征,为玉米的生产、加工及品种改良等提供借鉴。     

基于稀疏表示算法的高通量玉米果穗粒型识别系统

玉米籽粒粒型是评估玉米产量和品质的重要表型参数之一,为了提高籽粒粒型的识别率,同时满足高通量以及无损测量的要求,该文以果穗整体为研究对象,基于稀疏表示的方法构建了高通量玉米果穗籽粒粒型识别系统(果穗未脱粒)。以掉落抓拍法硬件采集平台采集3种不同粒型(硬粒型、马齿型、半马齿型)的玉米穗图像,首先使用帧差法获取果穗轮廓,再通过G通道分离、OTSU算法(最大类间方差法)得到籽粒轮廓信息,提取籽粒部分颜色、形状、纹理特征作为分类依据,每种粒型取200粒作为训练样本构成稀疏表示算法的判别字典,对每一个测试样本计算稀疏表示系数,根据最小重构误差判定籽粒粒型类别。结果表明,该方法不需要传统的果穗脱粒再进行籽粒类型统计,识别正确率达到94.8%,测量速度达到28穗/min,大大提高了玉米粒型统计的效率。     

玉米摘穗收获机械损伤影响因素分析

针对辊式玉米收获机收获损失大、籽粒损伤高的问题,该文通过理论分析与台架试验相结合的方法对摘穗过程中玉米损伤的影响因素及趋势进行了分析,建立了摘穗时果穗受力的数学模型并分析了各作用力随摘穗辊间隙、果穗直径的变化规律及其对收获损失和籽粒损伤的影响:随着摘穗辊间隙和果穗直径增大,摘穗辊凸棱对果穗的作用力、果穗受到摘穗辊的摩擦力以及果穗大端籽粒所受竖直方向的作用力都呈增大趋势,果穗损伤增加;果穗长度超过175 mm时,随果穗长度增加籽粒损伤明显增大,但果穗长度对籽粒损失无显著影响;摘穗辊转速在650~850 r/min变化时,果穗损伤率和籽粒损失随转速增加呈现先减小后增大的趋势;利用高速摄像技术对果穗的运动分析发现:果穗竖直方向运动速度对果穗损伤无明显影响,但果穗与摘穗辊接触时间越长,越容易对果穗造成损伤。该文通过对机械摘穗损伤机理的分析明确了影响摘穗损伤的主要因素,可为玉米摘穗装置的优化设计提供参考。