小麦条锈病跨区域全周期绿色防控技术体系的构建与应用

小麦条锈病是我国小麦生产上一种跨区域流行的重大病害。1949年以来,我国小麦条锈病研究,治理能力明显提升,发病面积、流行程度、流行频率明显降低,但由于条锈菌Puccinia striiformis f.sp.tritici新毒性小种不断产生和气候异常变化等因素的影响,近年来其流行规律和成灾机制出现了新的变化,发生危害加重,严重威胁小麦生产和国家粮食安全。基于“十二五”以来我国在小麦条锈病菌毒性新小种产生、有性生殖、侵染循环和大区流行规律等方面的最新研究成果,作者在学习和实践以往病害治理经验的基础上,坚持长短结合、标本兼治、分区治理、综合防治的指导思想,制定了“以绿色防控为基础,以全周期管理为重点,以跨区域联防联控为保障”的防控策略,提出了精准监测预报、毒性小种变异监测、早期菌源控制、抗病品种合理布局和应急防控等关键技术,集成构建了全国小麦条锈病跨区域全周期绿色防控技术体系,制定了越夏易变区、冬季繁殖区(越冬区)和春季流行区分区防控技术体系。经在小麦条锈病主要流行区大面积试验示范,取得了防控效果85%以上,化学农药用量减少10%以上,小麦单产提高5%以上的成效。2022年-2023年在全国小麦主产区大范围组织推广应用,有效控制了小麦条锈病严重流行势头,全国病害发生面积出现了新低,有效减轻了灾害损失,保障了国家粮食安全。

基于时间序列植被指数的小麦条锈病抗性等级鉴定方法

条锈病严重影响小麦产量,培育抗条锈病的小麦品种至关重要。针对传统育种中抗性鉴定手段单一、效率低的问题,该研究提出了一种通过小麦冠层植被指数的时间序列实现对条锈病不同抗性等级的高效鉴定方法。该方法利用无人机采集自然发病的育种群体小麦(共600个样本,516个基因型)冠层多时相的光谱图像,使用随机蛙跳算法和ReliefF算法筛选出6个条锈病病害严重度的敏感特征:归一化色素叶绿素指数(normalized pigment chlorophyll index,NPCI)、沃尔贝克指数(woebbecke index,WI)、叶绿素红边指数(chlorophyll index rededge,CIrededge)、绿大气抵抗植被指数(green atmospherically resistant index,GARI)、归一化差分植被指数(normalized difference vi,NDVI)、叶绿素绿指数(chlorophyll index green,CIgreen),这些敏感特征在试验群体中的时间序列符合条锈病的发病规律,验证了其作为条锈病发病严重度敏感特征的有效性;基于支持向量机(support vector machine,SVM)算法使用上述敏感特征建立条锈病病害严重度等级分类模型,在测试集的表现中,与使用未经过筛选的原始特征所建立的模型相比在精度、平均准确率、平均召回率和F1分数上分别仅下降6.2%、3.3%、2.7%、4.0%,证明了所筛选敏感特征的有效性;针对一般机器学习算法难以捕捉不同抗性等级样本之间较小的特征变化差异的问题,提出了一种从植被指数时间序列转化生成的二维图像中提取特征实现条锈病抗性等级分类的方法。将敏感特征中能够较好区分不同抗病等级的4个时间序列植被指数(NPCI、GARI、NDVI、WI),通过格拉姆角场方法生成格拉姆角和场图像,并制作成数据集,使用DenseNet121网络进行训练,以实现不同条锈病抗病等级的分类。建立的条锈病抗性等级分类模型中,由NPCI时间序列图像建立的分类模型测试效果最佳,其准确率为0.837,召回率为0.834,F1分数可达0.833,能够较好地实现对群体小麦不同品种(系)的条锈病抗性等级差异的区分,表明基于光谱植被指数时间序列的小麦条锈病抗性等级识别方法可以用于小麦抗病育种中抗性等级的鉴定,并可为其他作物的病害抗性等级鉴定提供一定的参考。

甘肃省小麦条锈病研究进展及机遇与挑战

小麦生产关乎国家粮食安全,条锈病是小麦生产上最重要的病害之一。甘肃陇南越夏区是小麦条锈病常发易变区和新小种策源地。通过系统回顾甘肃省农业科学院植物保护研究所立足陇南越夏区开展小麦条锈病研究60年来的进展,分析了存在的问题,并提出未来研究方向,旨在更好保持甘肃省农业科学院小麦条锈病研究在国内影响和地位,为持续引领甘肃省小麦条锈病研究提供借鉴和帮助。

基于红光波段日光诱导叶绿素荧光逃逸率的小麦条锈病遥感监测

小麦条锈病是影响小麦产量的主要病害之一,及时探测到病害信息对小麦条锈病的防控具有重要意义。红光波段日光诱导叶绿素荧光(red solar-induced chlorophyll fluorescence,RSIF)能够敏感反映植物光合生理状态,SIF逃逸率与冠层几何结构、叶片光学特性和植被光能利用率密切相关。为实现小麦条锈病及时准确的探测,该研究基于SIF逃逸率函数计算方式,利用野外实测数据计算不同尺度SIF(冠层尺度SIFCanopy、光系统尺度SIFPS)及其逃逸率(εCP),分析了RSIF逃逸率(RεCP)监测小麦条锈病的生理基础,探讨了条锈病胁迫下RεCP的响应特性,并将其与SIF及其衍生参数(荧光产率ФF、表观SIF产量SIFy)、归一化植被指数(normalized difference vegetation index,NDVI)、MERIS陆地叶绿素指数(MERIS terrestrial chlorophyll index,MTCI)、简单比值植被指数(simple ratio vegetation index,SR)进行比较。结果表明:RεCP与氮平衡指数(nitrogen balance index,NBI)、叶绿素(chlorophyll,Chl)、类黄酮(flavonoid,Flav)和花青素(anthocyanin,Anth)4个生理参数的相关性均达到了极显著性水平,且优于光系统尺度RSIF和远红光波段SIF(far-red solar-induced chlorophyll fluorescence,FRSIF),与叶面积指数(leaf area index,LAI)的相关性则优于冠层尺度FRSIF,RεCP能够更好地反映病害胁迫引起的作物生理和冠层结构的变化。在冠层尺度FRSIF(FRSIFCanopy)、光系统尺度FRSIF(FRSIFPS)和RSIF(RSIFPS)、红光波段表观SIF产量(RSIFy)及其荧光产率(RФF)、NDVI、MTCI、SR等特征变量中,RεCP与病情严重度(severity level,DSL)的相关性最高。低叶绿素含量(Chl≤30)和中高叶绿素含量(Chl>30)下,RεCP对小麦条锈病胁迫的响应均最为敏感,其与DSL的相关性均优于达到极显著性水平的SIF及其衍生参数和植被指数。RεCP是小麦条锈病遥感监测的适宜因子,研究结果对提高小麦条锈病的遥感监测精度具有重要意义,同时亦对其他作物胁迫的遥感监测具有一定的参考价值。

基于改进Swin-Unet的小麦条锈病分割方法

条锈病是影响小麦产量及粮食安全的重要因素,条锈病图像的精准分割是实现计算机辅助精准防治的重要基础。针对小麦条锈病图像中病斑形态复杂、病斑与非病斑之间边界模糊、分割精度低的问题,本研究提出了一种基于改进Swin-Unet的小麦条锈病图像分割方法,通过在Swin-Unet中引入SENet(Squeeze⁃and⁃Excitation Networks)和残差网络(ResNet)模块来增强模型对条锈病特征的表达能力。实验结果表明,改进Swin-Unet对背景、孢子和叶片的查准率分别为99.24%、82.32%和94.36%,可以从复杂环境中有效分割出背景、孢子和叶片图像,具有较好的计算机视觉处理能力和分割评估效果。改进Swin-Unet总体分割准确率、平均交并比和均像素准确率分别为96.88%、84.91%和90.50%,较Swin-Unet分别提高了2.84、4.64个和5.38个百分点;与其他网络模型(U-Net、PSPNet、DeepLabV3+和Swin-Unet)相比,改进Swin-Unet具有最佳分割效果。表明本研究提出的方法可以精准检测和分割小麦条锈病图像,这可为田间复杂环境下小麦条锈病的自动检测和早期预防提供技术支持。

基于红光波段冠层SIF降尺度的小麦条锈病遥感监测

为减弱冠层几何结构等因素对传感器探测到的冠层日光诱导叶绿素荧光(Solar-induced chlorophyll fluorescence, SIF)的影响,探讨了条锈病胁迫下红光波段荧光(Red SIF,RSIF)的响应特性,并以RSIF为自变量构建了小麦条锈病遥感监测的线性回归(Simple linear regression, SLR)及非线性回归(Non-linear regression, NLR)模型。结果表明:叶片尺度RSIF在小麦条锈病遥感监测中具有较大优势,其与小麦条锈病病情严重度(Severity level, SL)间相关系数较远红光波段SIF(Far-red SIF,FRSIF)提高13.2%,以叶片尺度RSIF为自变量构建的SLR及NLR模型预测D_(SL)与实测D_(SL)之间R^(2)较FRSIF分别增加9.8%、38.9%,RMSE分别降低23.1%、36.4%。此外,降尺度处理能够提高RSIF监测小麦条锈病的精度,叶片尺度RSIF与D_(SL)之间R^(2)较冠层尺度增加126.3%,以叶片尺度RSIF为自变量构建的SLR和NLR模型预测D_(SL)与实测D_(SL)间R^(2)较冠层尺度分别提高114.3%和233.3%,RMSE分别降低16.7%、15.4%。本文提出方法可提高小麦条锈病遥感监测精度,同时对其它胁迫的遥感监测具有一定的参考价值。

19种杀菌剂对小麦条锈病菌的室内抑制作用及田间防治效果

【目的】探明不同杀菌剂对小麦条锈病菌的室内生物活性、田间防效及使用量,为各杀菌剂的精准使用提供科学依据。【方法】采用离体叶段法测定生产中常用的25%吡唑醚菌酯SC、250 g/L嘧菌酯SC、250 g/L丙环唑EC等19种杀菌剂对小麦条锈病菌的室内毒力,并评价不同药剂、有效药剂不同剂量对条锈病的田间防效。【结果】19种杀菌剂对小麦条锈病菌的EC50为0.143~35.986 mg/L,其中,25%吡唑醚菌酯SC、50%叶菌唑WG、250 g/L嘧菌酯SC、430 g/L戊唑醇SC、250 g/L丙环唑EC、12.5%氟环唑SC、30%丙硫菌唑SC、30%氟菌唑WP和250 g/L粉唑醇SC等9种药剂对小麦条锈病菌的EC50<1 mg/L。19种杀菌剂对小麦条锈病的田间防效为13.33%~91.26%,其中,250 g/L丙环唑EC、430 g/L戊唑醇SC、50%叶菌唑WG、25%三唑酮WP和30%丙硫菌唑SC等5种药剂平均防效高于80%。【结论】结合室内毒力测定EC50与田间防效,筛选出250g/L丙环唑EC、430 g/L戊唑醇SC、50%叶菌唑WG、30%丙硫菌唑SC、12.5%氟环唑SC和250 g/L粉唑醇SC等6种药剂为小麦条锈病的有效防治药剂,推荐最低使用量依次分别为62.55 g/hm^(2)、80.70 g/hm^(2)、62.55 g/hm^(2)、75.00 g/hm^(2)、23.40 g/hm^(2)和93.75 g/hm^(2)。

1-(4-(叔丁基)苯基)-3-羟基-2-甲基吡啶-4(1H)-酮微乳剂的制备及其对小麦条锈病和水稻纹枯病的防治效果

本文以化合物1-(4-(叔丁基)苯基)-3-羟基-2-甲基吡啶-4(1H)-酮(以下简称为HAINU-19)为有效成分,制备微乳剂并测定其杀菌活性。首先,通过对溶剂、助溶剂、乳化剂的筛选,确定2.5%HAINU-19微乳剂配方(质量分数)为:2.5%HAINU-19、15%乙醇、10%环己酮、20%乳化剂(宁乳1601#:农乳500#:AC-1810=3:3:1),蒸馏水补足100%。各项指标均符合国家标准。盆栽药效试验结果表明,2.5%HAINU-19微乳剂在稀释1000、500和250倍剂量下,对小麦条锈病的保护性防治效果均为100%,治疗性防治效果分别为76.67%、81.00%和82.33%。田间药效试验结果表明,2.5%HAINU-19微乳剂对水稻纹枯病的防治效果100倍稀释液为86.13%,200倍稀释液为71.24%。该研究可为杀菌化合物HAINU-19的开发应用提供试验依据和技术支持。

基于VSURF-CA的小麦条锈病高光谱病情指数估测模型

【目的】条锈病对小麦生长和产量造成严重威胁,为确保有效防控,精准监测尤为关键。利用遥感技术构建小麦条锈病估测模型,能快速、准确地估测病情指数(DI),为精准防控提供技术支持。【方法】利用ASD光谱仪获取小麦不同生育期(抽穗期、灌浆期和成熟期)高光谱数据,采用随机森林变量选择(VSURF)方法结合相关性分析(CA)对原始光谱(OR)和一阶微分光谱(FD)进行特征波段筛选。使用随机森林(RF)对比不同数据集的特征波段建模结果,确定模型效果最佳的特征集。随后借助偏最小二乘回归(PLSR)、极致梯度提升(XGBoost)以及反向传播神经网络(BPNN),对比特征集在不同算法中的建模效果。通过对比建模效果,确定针对全生育期小麦条锈病病情指数的最佳估测模型。为了验证特征集在不同生育期中的效果,利用特征集在3个生育期重新构建模型,并对比模型效果。【结果】对不同数据集进行特征筛选,并使用RF构建条锈病DI估测模型,通过比较模型效果,确定VSURF-CA-FD特征集(绿光范围的537 nm以及近红外范围的821和846nm)在RF模型中的估测效果最好。采用RF算法构建的模型表现出优异的精度,R^(2)为0.89,RMSE为12.34。这些特征波段在其他算法构建的模型中也展现出良好的精度:XGBoost模型的R^(2)为0.87,RMSE为13.15;BPNN模型的R^(2)为0.84,RMSE为15.19;PLSR模型的R^(2)为0.69,RMSE为20.92。使用不同生育期的冠层微分高光谱数据进行验证,利用VSURF-CA-FD特征集构建RF模型,对比模型发现在小麦生长的早期(抽穗期)R^(2)为0.54,RMSE为1.29,NRMSE为0.21,能满足估测病害的要求;小麦生长的中期(灌浆期),模型的R^(2)表现较好,R^(2)为0.66,RMSE为12.24,NRMSE为0.21;小麦生长晚期(成熟期),模型效果好于前两个时期,R^(2)为0.75,RMSE为10.77,NRMSE为0.15。【结论】使用VSURF-CA方法筛选出的特征波段,能构建出对小麦条锈病病情指数具有出色估测效果的RF模型。研究结果可为预测早期和中期条锈病病情指数提供有价值的思路和方法。

小麦条锈病胁迫下冬小麦品种天选57号产量方程的构建

小麦条锈病一直以来都是小麦植保工作的重中之重,进一步明确小麦条锈病在甘肃陇南地区发病程度与冬小麦产量之间的相关性,为制定天水地区小麦条锈病防控指标提供科学依据。选取当地主栽冬小麦品种天选57号为研究对象,在人工接种诱发后,通过田间喷施20%三唑酮乳油135 g/hm^(2)兑水450 kg防控1~2次,并造成一定的病情梯度,实地调查田间病情并测产,得到冬小麦品种天选57号的小麦条锈病最终病情(x)与平均折合产量(y产量)间的回归方程为:y_(产量)=-8.5714x^(2)-488.57x+7512(R^(2)=0.9872)。同时通过理论折合产量计算出冬小麦品种天选57号使用20%三唑酮乳油防控1次时,产量损失率为20.13%~29.71%,挽回产量损失4.79~14.37个百分点。防控2次时产量损失率为7.35%~12.14%,挽回产量损失为22.36~27.15个百分点。得到冬小麦品种天选57号采用20%三唑酮乳油防控1次和防控2次后的植保贡献率分别为6.82%~18.00%、25.45%~29.31%。

漯河市小麦条锈病传输特征及预测模型研究

基于2010-2020年河南省漯河市条锈病资料、常规气象观测资料和GDAS再分析资料,采用HYSPLIT后向轨迹模型和聚类分析,分析2015-2020年春季小麦条锈病气团孢子传播特征,结果表明,春季河南中部主要有4条典型孢子气团输送路径,其中偏西路径是影响漯河的主要路径,但孢子输送不强。西北、西北转东北及偏东等3条路径的轨迹数及传输孢子数占多数,其输送孢子数能力均强于偏西路径的输送能力,具有重要作用。小麦条锈病的发生与气象条件有直接关系。通过Spearman相关分析筛选出关键气象因子,运用有序Logistic多元回归,建立小麦条锈病发生程度的等级概率预测模型。在2021-2022年预测模型的业务试用中,年发生程度预测结果表明,由2月南风风向频率和3月中旬平均风速组建的双因子模型预测年发生程度等级一致准确率为100%,优于1月平均气温建立的单因子模型的准确率。对4月发生程度的预测,3个模型的等级一致准确率均为50%,相差一级的准确率均为100%。

2023年舞阳县小麦条锈病流行特点、重发原因分析及防治对策

舞阳县是小麦条锈病冬繁区和流行区,近年发生频次逐渐增加。舞阳县的保和乡、文峰乡、舞泉镇、辛安镇、吴城镇发生较重,保和乡、文峰乡发生尤其严重。一、小麦条锈病流行特点(一)发生时期接近常年2023年4月6日,首次在文峰乡枣林郭村发现1个小麦条锈病发病中心,中心面积2m^(2),中心病叶数36片,严重程度为10%~80%。

岐山县小麦条锈病的发生特点及综合防治对策

小麦条锈病靠气流传播,分布范围广,流行速度快,发生严重时可造成大量减产,是陕西省小麦生产上的病害之一。为了减轻小麦条锈病危害,把小麦产量损失降到最低,本文作者根据近年来小麦条锈病在岐山地区发生的特点,从菌源、气象、品种、人为因素等方面分析了发生原因,并提出针对性的防治措施:从选用抗病品种、播前进行种子药剂拌种及土壤处理、适期精量播种等方面做到提早预防,力争压低田间菌源,控制前期侵染;药剂防治遵循“打点保面、防早防小防了”的原则,及早防治,封锁发病中心,控制发生程度,减轻危害损失,有效保障小麦的安全生产和可持续性绿色发展。

小麦条锈病的发病原因及防治措施

条锈病是一种常见小麦疾病,其对小麦产量和品质造成了重大的威胁,探究小麦条锈病的发病原因与防治措施具有重要的研究价值和意义。本文开展了对小麦条锈病的研究,首先对小麦条锈病的发病原因和机制进行探讨,然后提出了小麦条锈病的防治策略。通过对小麦条锈病的发病原因及防治措施探讨,以期为小麦条锈病的监测、预防和控制提供理论指导和实践参考。

冬小麦条锈病综合防治措施

冬小麦条锈病是一种流行性、毁灭性的小麦病害,长期以来对我国小麦生产造成巨大的威胁和损失。该病主要由条形柄锈菌侵染引起,具有分布广、浸染能力强、菌源量高、损害大的特点。小麦条锈病的发生和传播与气候、品种、耕作制度等多种因素密切相关。

小麦条锈病的发生与防治技术

博兴县位于山东省滨州市东南部,地貌呈现南北高、中间低的特点,地形主要为平地、洼地。区域气候属于温带大陆性季风气候,四季分明,较为适合小麦生长。近几年,博兴县小麦种植面积超54万亩。在小麦种植过程中,条锈病逐年偏重发生,对小麦高产造成了较大威胁。

小麦条锈病繁殖与传播研究

小麦条形柄锈菌(Puccinia striiformis f.sp. tritici)又称条形柄锈菌小麦专化型,是一种常见的引发小麦条锈病的病原真菌,其频繁变异,繁殖系数高,主要以夏孢子在小麦上完成周年的侵染循环。病原菌侵染小麦后,主要以侵染形成的吸器从寄主中获取营养物质维持生存,在吸器形成前病原菌不能从寄主获得生存所需的营养物质,主要是靠分解其孢子本身储存的脂肪来维持生长发育。基于此,研究了小麦条锈病的形成及小麦条形柄锈菌的繁殖与传播途径,以供相关人员参考。

小麦条锈病流行特点及防控措施

河南作为国内粮食主产区,当地麦收情况直接关乎当地农民的“饭碗”,也关乎国家粮食安全。但是小麦品质以及产量会受到多种因素的影响,比如气候环境、土壤条件、病虫害等,尤其是病虫害的流行极易会导致小麦大规模的染病,其中小麦条锈病是当地小麦种植区域常发的病害,其会导致小麦的叶片出现黄色或褐色的条锈病斑,影响小麦的光合作用,最终会造成小麦减产15%~40%。严重时甚至会导致绝收,因此必须掌握该病的流行特点,并立足实际做好防控措施,降低该病的不利影响。基于此,本文就小麦条锈病流行特点及防控措施进行了分析,以期能够为当地小麦条锈病的防控提供科学的参考依据。

南阳市小麦条锈病综合防控技术

小麦条锈病是近年南阳市小麦生产中重点防控的一类病害,其危害大,不利于小麦的优质丰产。本文分析了小麦条锈病的发生症状及影响其发生的因素,结合南阳市的实际,对小麦条锈病的综合防控技术进行了简单的总结,如农业防治、加强监控及技术指导、化学防治等,为保障国家粮食安全提供技术支撑。

小麦条锈病防治对策探讨

条锈病是小麦生长过程中遭受的一种主要疾病,由柱状的柄锈菌感染造成,此病害传播迅猛且影响广泛,极其严重时能够使小麦大幅度减产,甚至全无产出。针对这一挑战,本研究深入分析了对抗小麦条锈病的各种防控手段。文中先对病因及病象进行了基本介绍,接着详尽讨论了包括农艺防治、化学药剂应用和利用生物技术在内的多元化综合治理方案。在农艺防控层面,文中特别强调了采纳耐病品种、实行精确耕种和作物轮作、按照适宜时机播种以及调整种植密度并增强水分和肥料管理等关键性策略。在论述化学措施时,文中特别强调了药物的选用及其应用技巧的至关重要性。而对于生物性防控措施,研讨了不同生物性农药的类别和使用技术。文章最终提出了一个区域间合作的全程生态防控技术方案,该方案的核心在于通过区域间的互动防治、综合性周期性管理以及生态友好型防治技术的应用,促进小麦条锈病的持续性控制。这套综合防控方案,为提升小麦条锈病防控的成效和确保小麦生产的安全性,提供了理论支撑和操作指南。