基于深度学习的病害识别方法研究

当前在大面积生产中,主要病害的发生严重威胁农作物健康持续发展,亟须高效的病害识别方法来解决人工识别耗时、误判及效率低等问题。通过SONY@6300数码相机和开源数据库获取3种病害图像各150张,利用Labelme标注图片病斑,经过图像增强得到2 250张图片并构成数据集,按照8∶1∶1的比例划分为训练集、验证集和测试集。训练Deeplabv3+、 U-Net、 U-Net++等3种神经网络模型,对3种病害的图片进行预测并评价,比较在相同迭代次数下的损失曲线;根据对测试集进行预测的混淆矩阵,计算其精准度、召回率和F1得分。综合对比这3种模型的性能,结果表明U-Net++效果最好,3个评价指标均在97%以上,对病害的分割性能也优于Deeplabv3+和U-Net模型。研究结果可为生产上病害防治提供科学指导,也可为其他作物的病害识别提供技术参考。     

施氮、锌对镉污染小麦产量及籽粒锌、镉含量的影响

为了明确氮、锌、镉处理及其互作对小麦产量和籽粒锌、镉含量的影响,本研究设置盆栽裂区试验,以扬麦25为供试材料,主区氮处理设常氮(1.6 g·盆^-1)和减氮(0.8 g·盆^-1),裂区锌、镉处理设对照、锌处理(150 mg·kg^-1)、镉处理(5 mg·kg^-1)和锌+镉处理,测定小麦产量性状,籽粒不同组分(面粉、次粉和麸皮)氮、锌、镉含量以及籽粒锌、镉有效富集系数。结果表明：与常氮相比,减氮处理使小麦籽粒产量显著降低,这主要与产量构成因子、生物产量和收获指数均显著下降有关;减氮条件下小麦成熟籽粒氮含量(不同组分10%～15%)、镉含量(12%～16%)以及镉有效富集系数亦显著降低。与不施锌相比,土壤施锌对籽粒产量和氮含量均无显著影响,但使籽粒锌含量大幅增加(14%～30%),使镉含量(18%～28%)以及锌、镉有效富集系数均显著下降。土壤镉处理对籽粒产量和氮含量均无显著影响,使籽粒镉含量(38～42倍)以及锌、镉有效富集系数均显著增加,而使锌含量显著下降(3%～12%)。籽粒组分及其与镉、锌处理的互...     

利用无人机图像颜色与纹理特征数据在小麦生育前期对产量进行预测

为了实现基于无人机的小麦产量快速预测,通过不同种植密度、氮肥和品种的田间试验,应用无人机航拍获取小麦生育前期（越冬前期和拔节期）的RGB图像,通过图像处理获取小麦田间颜色和纹理特征指数,并在小麦收获后测定实际产量。通过分析不同颜色和纹理特征指数与小麦产量的关系,筛选出适合小麦产量预测的颜色和纹理特征指数,建立小麦产量预测模型并进行验证。结果表明,小麦生育前期图像颜色指数与产量的相关性较好,而纹理特征指数相关性较差。对越冬前期利用单一颜色指数NDI构建的产量预测模型验证时,R为0.541,RMSE为671.26 kg·hm^-2;对拔节期用单一颜色指数VARI构建的产量预测模型验证时,R为0.603,RMSE为639.78 kg·hm^-2,预测结果比较理想,但不是最优。对越冬前期颜色指数NDI和纹理特征指数ENT相结合构建的产量预测模型验证时,R和RMSE分别为0.629和611.82 kg·hm^-2,比单一颜色指数模型分别提升16.27%和减小8.85%;对拔节期颜色指数VARI和纹理特征指数COR相结合构建的产量预测模型验证时,R和RMSE分别为0.746和510.29 kg·hm^-2,较单一颜色指数模型分别提升23.71%和减小20.24%。上述结果说明,将无人机图像颜色和纹理特征指数相结合建立的估产模型精度较高,可在小麦生育前期对产量进行有效预测。     

不同品种稻米品质形成对盐胁迫的响应

为明确盐浓度对稻米品质形成的影响及其机制,以江苏省大面积种植水稻品种南粳9108和盐稻12号为试验材料,种植于土培池中,全生育期以盐水灌溉代替淡水灌溉,盐浓度设置0.10%、0.15%、0.20%、0.25%、0.30%、0.35%,并以淡水(盐浓度0%)灌溉为对照(CK),研究不同盐浓度对稻米品质形成的影响。结果表明,与CK相比,在低盐浓度(0.10%~0.15%)下,直链淀粉含量显著降低,稻米的糙米率、精米率和整精米率增加,稻米淀粉黏滞特性(RVA谱)的峰值黏度、热浆黏度和最终黏度增加,米饭的外观、黏度、平衡度和食味值在0.10%盐浓度下高于CK,南粳9108和盐稻12号的胶稠度在0.10%盐浓度下分别较CK高4.5和3.5 mm;在中、高盐浓度(0.20%~0.35%)下,稻米的加工品质、蒸煮食味品质和稻米淀粉黏滞特性明显降低。稻米的垩白粒率和垩白度随着盐浓度的增加而减小。综上可知,在低盐浓度(0.10%~0.15%)下,稻米的品质总体有一定的改善;高盐浓度(0.35%)下,稻米品质明显变劣。本研究通过分析不同盐浓度下水稻的品质状况,为滩涂水稻高产与品质调优栽培提供了参考。     

秸秆快腐剂对水稻产量和土壤理化特性的影响

为探究快腐剂对水稻产量、秸秆腐解及土壤理化特性的影响,在秸秆还田条件下设置了5种不同用量的秸秆快腐剂处理（0、0.1、0.2、0.3和0.4 g/pot）试验。结果表明,秸秆腐解数量随快腐剂用量增加而增加,秸秆腐解率以0.4 g/pot的处理最大,较不施快腐剂的处理提高13.0%～18.0%。与不施快腐剂处理相比,添加快腐剂处理的水稻具有较高的每穗粒数和结实率,最终产量显著提高1.3%～11.1%,其中以0.2 g/pot的处理表现最好;施用快腐剂可促进水稻干物质积累,成熟期水稻植株氮素积累量较不施快腐剂的处理显著增加,以0.2 g/pot处理增幅最大;施用快腐剂有助于水稻对土壤有机质、全氮含量和速效养分的吸收利用,提高土壤供肥水平。研究结果对高效利用秸秆资源有借鉴意义。     

甬优籼粳杂交稻植株钾素积累与分配特征及利用效率研究

以籼粳杂交稻甬优2640和甬优1640为试材,以常规粳稻扬粳4038和扬粳4227、杂交籼稻新两优6380和扬两优6号为对照,研究籼粳杂交稻移栽后植株钾素积累特征,比较不同类型品种移栽后植株钾素吸收利用特征差异。结果表明：籼粳杂交稻2年平均产量显著高于常规粳稻和杂交籼稻。拔节、抽穗和成熟期植株钾素积累量籼粳杂交稻亦高于常规粳稻和杂交籼稻。籼粳杂交稻成熟期植株钾素吸收量显著高于常规粳稻和杂交籼稻。与常规粳稻和杂交籼稻相比,籼粳杂交稻钾素籽粒生产效率较高,而百千克籽粒吸钾量则较低。籼粳杂交稻、常规粳稻和杂交籼稻移栽后植株钾素积累动态均以Gompertz方程拟合较好。籼粳杂交稻和杂交籼稻平均最大钾素积累速率接近,高于常规粳稻。籼粳杂交稻、常规粳稻、杂交籼稻达到最大钾素积累速率的时间分别在移栽后40～41、41～42、39～41 d。籼粳杂交稻在渐增期、快增期和缓增期的植株钾素积累量较常规粳稻和杂交籼稻分别高5.4%和10.8%、4.3%和13.8%、5.5%和24.6%,差异显著。与常规粳稻和杂交籼稻相比,甬优籼粳杂交稻产量和钾素利用效率均较高;甬优籼粳杂交稻成熟期植株钾素积累量大,在渐增期...     

机械化栽培方式对水稻产量影响的研究进展

水稻是我国最重要的粮食作物,机械化、轻简化栽培是水稻生产发展的重要方向。本文综述了国内外水稻机械化、轻简化栽培发展概况,重点阐述了机械直播、机械插秧和机械抛秧等机械化栽培方式的技术特点及其对水稻产量的影响,提出了未来加强我国水稻机械化、轻简化栽培的研究重点,以期为水稻高产高效栽培提供理论依据。     

水稻根际环境与氮素利用的关系研究进展

氮素高效利用是实现水稻高产和建立环境友好型农业的关键一步。根际环境与氮素能否高效利用密切相关,也是近年来栽培、土壤及生态学领域的研究热点。本文总结了水稻根际环境的定义及范畴,解析了水稻氮素吸收利用的相关机制,阐述了根际土壤、根系以及根际微生物与氮素利用的关系,分析了目前存在的问题和对未来研究的展望。     

基于图像处理和Deeplabv3+模型的小麦赤霉病识别

赤霉病是影响小麦产量和品质的主要病害之一。为快速、有效地监测小麦赤霉病的发生情况,利用数码相机对人工接种赤霉病菌的小麦田进行RGB图像获取,在图像预处理基础上,对Deeplabv3+网络模型进行调参和训练。以轻量化网络MobileNet V2为网络编码模块,利用空洞卷积技术建立基于深度学习网络的小麦赤霉病发病麦穗的识别与检测模型,并用实测数据对模型进行验证和评价。结果表明,该模型的平均精度为0.969 2,损失函数Loss为0.103 0,平均交并比MIoU为0.793,模型识别与检测效果较好。上述结果为小麦赤霉病的检测与识别提供新的手段。     

作物源库关系及其生理调控途径的研究进展

许多研究表明,提高源强能够增加光合同化物的供给,提高库强如穗数、穗粒数、千粒质量等性状,从而增加库容,提高产量。而有些研究表明,平衡协调库源关系才能提高产量。本文总结了源代谢中叶源在光合作用中的光化学过程、碳同化过程和蔗糖合成过程以及光呼吸等方面关键基因的研究进展,库代谢过程中能量供应和淀粉合成等方面关键调控基因的研究进展,及光合产物在源库中平衡分配的研究进展。最后,提出今后值得深入研究的方向,并探讨了通过栽培措施调控库源关系从而提高产量的途径及其生理遗传机制。