一种伪装昆虫图像的前背景自动分割算法——ZDNet

【目的】昆虫常在色彩、纹理或形态上和背景相似,具有伪装性,识别难度大。本研究旨在探索基于深度学习的伪装昆虫前背景自动分割方法。【方法】将显著目标检测算法(salient object detection algorithm)、大模型图像分割算法(large-scale model-based image segmentation algorithm)以及伪装目标检测算法(camouflaged object detection algorithm)应用于伪装昆虫数据集,该数据集包括10类昆虫共1 900张图片;并进一步针对现有伪装目标检测算法的不足,提出了一种基于DGNet(deep-gradient network)的网络模型改进方法,即ZDNet(zoom-deep gradient network)。在构建该模型时,充分运用图像特征增强、交错图像金字塔、梯度诱导和跳跃式特征融合等技术。利用伪装目标检测公开数据集COD10K与CAMO构建了包含螽斯、蜘蛛等10个目昆虫的图像数据集,结合迁移学习进行网络训练,将经过训练的模型用于分割伪装昆虫。【结果】现有的伪装目标检测模型用于伪装昆虫前背景分割时,其分割性能明显优于显著目标检测模型和大模型分割图像。同时,ZDNet在性能上也明显优于现有的伪装目标检测算法,获得的S度量值、最大F度量值、平均F度量值、最大E度量值、平均E度量值和平均绝对误差(mean absolute error,MAE)分别为0.890, 0.865, 0.824, 0.966, 0.951和0.020。【结论】研究结果证明了ZDNet网络模型能够获得很好的伪装昆虫前背景分割结果,有利于提高昆虫识别的性能,也进一步拓宽了伪装目标检测方法的应用范围。

基于Local-Global-VIT细粒度分类算法的蝴蝶识别

【目的】准确鉴别蝴蝶种类,动态观测蝴蝶群落多样性变化对生境质量评估、生态环境恢复等方面具有重要意义。针对现有蝴蝶识别方法仅依靠整体特征,忽略了局部特征导致识别生态图像能力不足的问题,本研究旨在开发一种Local-Global-VIT细粒度分类算法的蝴蝶识别方法。【方法】本研究以5科200种共计25 279张蝴蝶图像为识别对象,采用多种数据增强方法扩充图像数据;通过视觉Transformer(vision transformer, VIT)层级结构及自注意力机制逐层选择局部令牌并保留至最后一层学习蝴蝶局部判别部位信息;聚合高层全局令牌消除复杂背景干扰;通过对比损失拉大类间距提高区分度。除此之外,使用合理的学习率调整策略和迁移学习方法,优化了模型收敛过程,在不增加参数量的情况下提高了性能。【结果】Local-Global-VIT算法在大规模细粒度公开数据集Butterfly-200上识别准确率达91.20%,较改进前提升了1.15%,比最优的一般害虫识别算法EfficientNet_b0和细粒度分类算法TransFG准确率分别高了1.83%和0.64%,F1分值分别提高了1.89%和0.88%。【结论】Local-Global-VIT算法以细粒度识别方式有效解决了蝴蝶类内差异大、类间差异小的分类难题,能准确地识别蝴蝶种类,有助于高效评估生境质量。

嗜虫耶尔森氏菌CSLH88的毒理学试验

为探究嗜虫耶尔森氏菌Yersinia entomophaga CSLH88对哺乳动物的毒害作用,选择无特定病原体(specific pathogen free,SPF)级7周龄ICR小鼠评估急性经口毒性和急性经口致病性,设计特异性引物检测小鼠体内嗜虫耶尔森菌残留情况,评估其是否可作为携带毒素防治松墨天牛Monochamus alternatus的载体菌株。结果表明:该菌对小鼠的半致死剂量(LD_(50))大于5000 mg/kg,筛选得到特异性引物,检测发现小鼠组织及血液、粪便中残留CSLH88,但未出现病变,且在21 d后可以完全清除;小鼠在试验期间未出现异常现象。嗜虫耶尔森氏菌对小鼠无毒性和致病性,可作为防治松墨天牛的潜在工程菌株。

粘质沙雷氏菌BRC-CXG2对松材线虫的防治效果及全基因组分析

为验证粘质沙雷氏菌Serratia marcescens BRC-CXG2对松材线虫Bursaphelenchus xylophilus的杀线活性,挖掘有效的杀线代谢产物,明确菌株生防机制,利用生物学测定验证粘质沙雷氏菌BRC-CXG2菌株杀线活性,基于Nanopore测序平台对菌株进行全基因组测序,采用生物信息学技术进行预测和功能注释,并通过生测检验从粘质沙雷氏菌BRC-CXG2菌株分离出的灵菌红素对松材线虫的毒力。结果表明:粘质沙雷氏菌BRC-CXG2对松材线虫具有较强的毒力,处理48 h的杀线LC_(50)为4.36×10^(4)CFU/mL。全基因组长5462607 bp,GC含量为59.36%,预测编码基因5087个,长4767972 bp。基于Nr数据库共注释基因5062个,其中包含灵菌红素、几丁质酶等杀线代谢物的相关基因。灵菌红素同样具有良好的杀线活性,处理48 h的杀线LC_(50)为20.17 mg/L。该结果可为该菌株的研究和开发利用提供参考。

福建省松材线虫病疫木螨类物种资源调查

应用形态分类学方法全面系统地调查福建省8个地区的松材线虫病疫木螨类物种资源,并分析螨类物种组成特征和物种多样性。共鉴定出4目34科51属70种,包括松天牛小首螨Paracarophenax alternatus、福州裂环黑面螨Schizocyrtillus fuzhouensis、林氏实螯螨Hoplocheylus lindquisti、诺顿巴利螨Paralycus nortoni和松绒黑面螨Pleuronectocelaeno barbara。不同地区、不同生境螨类物种丰富度存在差异:沙县地区的物种多样性最高,其次为连江;木质部(具天牛虫道)、树皮与韧皮部中螨类物种多样性均较高,天牛幼虫体上携带的螨类极少,仅分离到1种;营养结构包括植食性、捕食性、寄生性和菌食性等4种,其中以捕食性和菌食性为主,分别为64.3%和32.9%。福建省螨类资源丰富,物种多样性高,寄生性螨类松天牛小首螨在天牛成虫体上密度高,可寄生天牛卵,具有生物防治潜力。

松突圆蚧种群耐寒性的季节变化

采用过冷却点、低温暴露死亡率、冷识别温度和致死中低温累积等指标评价不同季节松突圆蚧的耐寒性。结果表明:各季节松突圆蚧的过冷却点波动在-22.4～-3.1℃之间,以冬季雌成虫的平均过冷却点最低(-14.83℃),显著低于夏季雌成虫、冬季1龄若虫和初孵若虫(P<0.01),但其它发育阶段在冬、夏季之间均无显著差异;冬季1龄若虫、2龄性分化前若虫、2龄性分化后雄若虫、雌成虫和种群总体在-20～0℃下的死亡率、冷识别温度和致死中低温累积均明显低于夏季;1龄若虫、2龄性分化后雄若虫和种群总体的致死中低温累积与季节性平均气温均呈显著正相关(R>R0.05=0.950,n-2=2),但各发育阶段的过冷却点与其致死中低温累积的相关性均未达显著水平。松突圆蚧冬季种群耐寒性最强,夏季种群最弱;该虫耐寒性的这一季节适应性并不依赖于过冷却点,而与气温的季节变化密切相关。

引进天敌花角蚜小蜂成虫耐寒性的季节变化

通过测定过冷却点和低温暴露试验,比较了松突圆蚧引进天敌花角蚜小蜂成虫不同季节的耐寒性。结果表明:雌虫在春、夏、秋、冬4个季节的平均过冷却点分别为-13.7559、-11.9700、-12.7936℃和-13.6000℃,冬、春季显著低于夏季;雄虫在春、夏、秋3个季节的平均过冷却点分别为-15.3917、-13.8400℃和-13.2143℃,春季显著低于夏、秋季;春、夏季雌虫的平均过冷却点显著高于雄虫。-15℃暴露下,各季雌虫均不能存活;0℃暴露下,春季的死亡率显著低于夏季,-5℃和-10℃暴露下,春季的死亡率均显著低于夏、秋季。各季雌虫低温累积-死亡率关系均服从改进的Logistic模型(方程1),但不同季节的致死中低温累积(LST50)有显著差异(df=2,33,F=30.45,P<0.01),春季显著低于夏、秋季,秋季低于夏季,但无显著差异;雌虫的过冷却点、LST50随季节极端低温下降和极端温差增加表现出下降趋势;其LST50也随着过冷却点降低表现下降趋势。结果显示:花角蚜小蜂成虫耐寒性具有明显的季节适应性,降低过冷却点是增强其耐寒性的重要策略。

毛竹林节肢动物群落的组成与结构

通过对福建三明和沙县23块毛竹林试验标准地节肢动物群落1a的系统调查,结果表明:竹冠层节肢动物隶属于3纲、21目、124科、332种,林下层节肢动物隶属于3纲、22目、130科、349种。竹冠层和林下层类群分别有92.77%和94.54%的物种为稀有种或偶见种,林下层类群种-丰盛度关系符合对数正态分布。二类群目或功能集团的科、物种的数量分布相近,个体数量分布差异大。竹冠层类群以蜱螨目和同翅目为主,林下层类群以蜘蛛目、膜翅目、同翅目和双翅目为主。前者的科、物种以及个体数的益害比分别为1∶1.18、1∶0.83和1∶4.62,后者为1∶0.91、1∶0.85和1∶0.55。竹冠层类群的物种多样性和均匀度均显著低于林下层类群,植食性集团多样性在林下层类群各功能集团中最高,在竹冠层类群中则最低。群落和功能集团各参数对二类群多样性的影响均以相应类群总体的均匀度最大,功能集团因子中均以相应类群蜘蛛类的均匀度最大。人为排除群落优势种后,二类群的多样性均显著增加,但林下层类群增加的幅度显著低于竹冠层类群。植食性和中性集团作为空间食物种类资源能显著促进群落容纳较多天敌物种,天敌对二集团的空间数量跟随效应强,二集团与天敌的多样性之间相互促进。

不同管理措施对毛竹林节肢动物群落结构和组成的影响

通过对不同管理措施下毛竹林Phyllostachys heterocyclacv.pubescens节肢动物群落的系统调查,研究了垦复施肥、垦复、劈草、化学除草和撂荒5种典型管理措施对群落结构和组成的影响。结果表明,与撂荒林相比,其他各管理措施均降低了群落竹冠层和林下层类群的丰富度,在林下层主要表现为蜘蛛目、膜翅目、半翅目和鞘翅目物种的减少,在竹冠层主要表现为膜翅目和鞘翅目物种的减少,这些减少的物种主要是偶见种(相对丰盛度小于0.01)。垦复施肥、垦复和劈草增加了林下层中性功能群和减少了捕食性功能群的个体数量,垦复施肥、垦复、劈草和化学除草增加了竹冠层捕食性功能群和减少了植食性功能群的个体数量。总体上各种管理措施均降低了林下层和提高了竹冠层类群的多样性和均匀度,但化学除草对林下层的影响较小,垦复对竹冠层的影响较小。长期撂荒和垦复林毛竹叶部害螨的优势度较高,长期撂荒、劈草和化学除草林蠕须盾蚧Kuwanaspis vermiformis的优势度较高,长期垦复施肥、垦复和劈草林刚竹毒蛾Pantana phyllostachysae的优势度较高,说明长期的单一管理措施可能导致特定种类害虫的暴发。因此提出在毛竹林的管理中,应避免长期采用单一方式,注重不同年份多种管理措施的轮换。

毛竹林冠层与林下层节肢动物类群的关系

根据生境的异质程度将毛竹林节肢动物群落划分为竹冠层和林下层类群.通过大面积系统调查,结果表明:竹冠层与林下层类群物种组成相似性高,两类群的共有种为258种,其中植食性、蜘蛛类、寄生性、捕食性昆虫和螨类、中性物种分别有88、53、41、38种和38种,主要隶属于蜘蛛目、膜翅目、双翅目和鞘翅目,天敌总共有种为132种,占共有种总数的51.16%.物种在二类群间可相互交流,林下层类群物种更替比竹冠层类群更为频繁,中性物种交流比其它类物种更为频繁,一年中3～7月份和10～11月份的物种交流多.竹冠层类群在林下层类群的重建和瓦解中起着物种'源'和'库'的作用.典型相关分析表明,二类群的关系主要表现为林下层类群丰富度和物种多样性与竹冠层类群物种多样性、均匀度、丰富度之间的关系,保护林下层天敌和物种多样性有利于保护竹冠层天敌和物种多样性.

毛竹林经营干扰、林下植物与冠层螨类之间的关系

将毛竹林人工经营划分为垦复施肥、垦复、劈草、喷山 (喷施除草剂 +劈草 )和抛荒 (对照 ) 5种类型 ,于2 0 0 1年 9月到 2 0 0 2年 8月对各类经营下毛竹纯林冠层螨类和林下植物进行了调查 ,结果表明 :(1)林下灌木层有 36科 84种植物 ,藤本层有 15科 2 8种 ,草本层有 2 6科 30种 ,林下植物各层次多样性和均匀度大小序列均为灌木层 >藤本层 >草本层。 (2 )各类经营干扰均降低了林下灌木层植物的多样性和均匀度 ,但提高了草本层的丰富度、多样性和均匀度 ,对藤本层的影响则较复杂。 (3)竹冠层螨类主要由 15种益害螨组成 ,垦复施肥可显著提高冠层螨类的多样性 ,垦复施肥和劈草可显著提高其均匀度 ,降低其优势集中性。 (4)毛竹纯林林下植物多样性与竹冠层螨类多样性的相关性不显著 ,但藤本层多样性显著不利于竹小爪螨种群的增长 ,草本层多样性则显著地有利于竹冠层重要天敌 -竹盲走螨种群的增长。

南京裂爪螨生物学及其发生与温度、降雨的关系

研究表明： 南京裂爪螨Ｓｃｈｉｚｏｔｅｔｒａｎｙｃｈｕｓｎａｎｊｉｎｇｅｎｓｉｓ雌成螨营两性或孤雌产雄生殖； 林间自然性比８．２３∶１； 雄螨可交尾多次； 卵集中产于丝膜下， 每雌一生平均产卵１６．７ 粒， 日均产卵０．８ 粒； 该螨以雌成螨和卵滞育越冬， １１ 月中旬入蛰， ３ 月上旬出蛰； ２０～３５℃范围内， 各螨态发育历期随温度升高而变短， ４１℃不能完成生活史； 从卵到成螨产卵有效积温为３２５．３７８ ５日度， 计算该螨在福建１ａ 发生１９ 代． 少量降雨造成幼、若、成螨大量死亡， 但对卵孵化影响不大， 浸水对幼、若。

不同林分类型毛竹林节肢动物群落的多样性与稳定性

通过2001年9月到2002年7月对毛竹Phyllostachysheterocyclacv.pubescens与杉木Cunninghamialanceolata、毛竹与马尾松Pinusmassoniana、毛竹与阔叶树种混交林和毛竹纯林中节肢动物群落的定位与跟踪调查,分析和比较了上述4种不同类型林分中节肢动物群落的多样性与稳定性。结果表明:竹阔混交林中节肢动物群落的丰富度显著高于其他2种混交林和毛竹纯林,主要体现为林下层中同翅目、半翅目、鞘翅目和双翅目及竹冠层中蜱螨目、同翅目、半翅目和鞘翅目等植食性或捕食性物种明显较多;但各类林分中节肢动物群落之间的物种多样性、均匀度和优势集中性无显著差异。总体上混交林竹冠层和林下层中植食性和捕食性功能群的共有种较多,两个层次间的相似性均高于毛竹纯林。不同林分类型中节肢动物群落的稳定性具有显著差异,竹阔混交林和毛竹纯林竹冠层节肢动物类群的稳定性低,天敌对害虫的控制作用小,毛竹叶部植食性螨类和蠕须盾蚧Kuwanaspisvermiformis危害较重。因此认为在两种(类)害虫常发区,可考虑将林分改造为竹杉混交林或竹松混交林。

温度、光照对南京裂爪螨的影响

The laboratory experiment results showed that the mite, Schizotetranychus nanjingensis, could not survive below -10 °C and above 41 °C. Its optimum temperature for it was 20～25 °C. It had very high survival rate at 2 °C.The survive, development and reproduction of the mite varied with photoperiod. The development could not complete in darkness, but the eclosion of eggs was normal. The highest survival rate from egg to adult mite was in a photoperiod of ≥12 h. The shortest period (13 91 d) from young mite to adult female mite was in a photoperiod of 8 h and the longest period (32 33 d) was in 5 h .In the photoperiod of 8 h,≥12 h, the female mite could oviposit normally and the quantity of eggs were 9 13 and 12 67,respectively .The adult female could not oviposit and had the shortest longevity (10 d) in a photoperiod of 5 h.

沿海拔高度松突圆蚧热耐受性的变化

为了解松突圆蚧Hemiberlesia pitysophila Takagi对海拔的热适应性,通过极端温度暴露试验和过冷却点测定,比较了不同海拔梯度(80～725m)上冬季松突圆蚧1龄若虫、2龄性分化前若虫和雌成虫的热耐受性。结果表明:(1)不同海拔松突圆蚧的热耐受性具有显著差异,主要表现为海拔391m区域2龄性分化前若虫和雌成虫的耐寒性,以及雌成虫的耐热性均显著较强;除2龄性分化前若虫的耐寒性外,该虫的热耐受性未表现出随海拔升高而显著增强的趋势。这一结果不支持气候变化假说,但说明海拔是限制松突圆蚧种群扩张和地理分布的重要因素。(2)海拔梯度上,1龄若虫和2龄性分化前若虫中耐寒性与耐热性的相关性均不显著,但在雌成虫中呈显著正相关,说明海拔梯度上松突圆蚧耐寒性和耐热性的关系与其发育阶段有关。(3)海拔梯度上,雌成虫的过冷却点与其致死中低温的相关性未表现出显著水平。本文结果有助于深入理解松突圆蚧的热适应性和地理分布特征。

红树林考氏白盾蚧的初步研究

首次发现陆生考氏白盾蚧严重为害潮间带红树植物秋茄。通过野外定位调查和室内饲养观察,研究其危害特征、种群分布、生殖力和自然死亡率。结果表明,考氏白盾蚧主要分布在秋茄叶片主脉两侧,叶背虫口数显著多于叶面(P<0.01),单叶虫口数多为1-50头,平均25.65头,最高418头;秋茄植株不同垂直空间层次的虫口密度无显著差异,但聚集度随垂直空间下降而增大;种群平均产卵量每雌52.22粒,自然死亡率69.35%,寄生蜂寄生是最主要的死亡因子,寄生率达34.23%;与几种陆生寄主植物相比,红树林考氏白盾蚧的种群密度、生殖力、叶最高虫口数均较高,该虫对潮间带生境及寄主秋茄具有适应性。

不同海拔毛竹林节肢动物群落的组成与结构

对不同海拔毛竹林节肢动物群落的研究表明:海拔400、540、660、820和950m林下层分别有节肢动物93、76、76、61和48种,竹冠层分别有139、125、105、96和74种 各海拔林下层优势种和丰盛种多为天敌和中性昆虫,竹冠层则均为刺吸性害虫(螨) 随着海拔升高,二层次的物种数、多样性、均匀度均逐渐降低 随着海拔差异增大,群落物种组成差异增大。

竹缺爪螨种群空间格局及时序动态

采用聚集度指标法测定竹缺爪螨 (Aponychuscorpuzae)空间格局并分析其时序动态。结果表明 :竹缺爪螨卵及卵壳在林间呈聚集分布 ,主要分布在 3年生以上竹 (受害株率为97 41 43% ) ,2年生以下竹分布株率仅占 0 8571 % ,这说明该螨主要危害 3年生以上竹 ,且以聚集为危害为主。卵和幼螨群体在年周期中均呈聚集分布 ,其聚集程度对若和成螨具跟随效应。若虫和成螨存在明显的聚集—扩散周期 ,1 0a中大多数时期呈聚集分布 ,少数时期呈均匀分布或Poisson分布。这与该螨生物学特性及气候、营养条件密切相关。图 1表 2参

毛竹尖胸沫蝉危害对毛竹枝叶黄酮和单宁含量的影响

毛竹尖胸沫蝉是近年出现的一种毛竹枝梢新害虫 ,经对毛竹受害与未受害枝、叶的黄酮、单宁含量测定 ,结果表明 :该虫对新梢的刺吸危害可极显著地增加受害枝条受害枝梢新叶 (A)和受害枝条未受害枝梢新叶 (B)的黄酮含量 ,每克干物质的黄酮含量比对照 [未受害枝条未受害枝梢新叶 (CK) ]分别增加 1 .990 6mg和 2 .2 75 6mg;但受害枝条受害枝梢 (D)和受害枝条未受害枝梢 (E)的黄酮含量却极显著地减少 ,每克干物质的黄酮含量比对照分别减少 1 .2 381 mg和 1 .1 579mg。与黄酮相同 ,该虫的危害也能极显著地增加受害梢新叶和受害枝条未受害枝梢新叶的单宁含量 ,每克干物质的单宁含量比对照分别增加 0 .42 91 mg和 3.1 981 mg;也极显著地减少受害枝条受害枝梢和受害枝条未受害枝梢的单宁含量 ,每克干物质的单宁含量比对照分别减少 3.62 74mg和 5.1 600 mg。毛竹枝叶受害引起这些次生物质含量的显著变化可能与诱导抗虫性有关 ,且这种诱导作用可在相邻枝梢及叶间传递。

光照和温度对竹缺爪螨的影响

光照时数对竹缺爪螨存活、发育及繁殖均有影响。全黑条件下竹缺爪螨不能完成所有发育世代 ;5h以上光照完成整个世代的机率随光照时数延长而增大 ;8h和≥ 1 2h光照处理幼螨发育至成螨产卵历期相近 ,分别为 1 4 41d和 1 5 47d ,5h光照处理历期延长为 2 5 2 6d ;5h ,8h和≥ 1 2h等 3种光照处理下平均每雌总产卵量分别为 3 50粒、 9 2 3粒和 9 50粒。竹缺爪螨最适存活温区为 2 0～ 30℃ ,但 2℃下存活率更高 ,- 1 0℃以下不能存活 ,40℃仍有较高存活率 ,可见该螨对高低温适应力强。表 3参