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。

玉米粗缩病病情严重度分级标准及病情指数与产量损失率关系的研究

通过对农大108、郑单958和德玉18等3个玉米品种感染玉米粗缩病后株高与单株产量的测定，按病株相对健株株高的比值推导出了玉米粗缩病严重度分级标准，即病株相对健株株高的比依次为1，4／5，2／3，1／2，1／3，其对应病株的病级分别是0，1，2，3，4级；明确了0—4级玉米粗缩病病情严重度分级标准与产量损失的关系，即0，1，2，3，4级病株，产量损失率依次为0.25％，50％，75％和100％。利用该分级标准对10个生产品种的玉米粗缩病病情进行调查，构建了回归方程Y=-0．253＋1．02X。利用16个生产品种对方程进行检验，检验准确率为：理论产量损失率与实际产量损失率没有显著差异。应用此方程，可预测玉米粗缩病导致的产量损失。

相对病情指数划分棉花品种抗病性的统计学基础

对多年棉花品种的黄萎病抗病性鉴定资料分析表明,同一个品种的黄萎病病情指数年度间差异变化较大。8年的鉴定资料统计结果表明,中棉所12的病情指数年度间变异系数为37.4％,冀棉11为33.3％,方差分析表明它们的病情指数年度间变异极显著。对1992—1997年中棉所12的病情指数进行概率统计,其总体平均数的估计值为62.0,95％置信区间为[58.4,65.6];99％置信区间为[57.2,66.8]。利用本文方法计算的相对病情指数来表示棉花品种的黄萎病感病性,与利用病情指数表示方法相比,可以将年度间变异降低60％,发生概率p=0.997。本方法划分的抗病性不同于目前通用的以一个年度田间病情指数划分的品种抗病性,而是概率保证下的抗病性,具有深层的数理统计的意义。

不同农药施用量对贵州春马铃薯病情指数和生物效应的影响

【目的】为贵州高海拔地区旱作春马铃薯高效施用农药提供理论和技术支撑。【方法】以威芋5号为试验材料,通过田间试验研究农药不同用量(习惯剂量的100%、80%、60%和40%)对贵州威宁春马铃薯病情指数和生物效应的影响。【结果】喷施农药后马铃薯的出苗率为89.63%~93.37%,病情指数为2.71%~6.17%,与不喷施(CK)相比,产量、单株结薯数和单株产量分别提高1.55%~22.97%、2.50%~30.00%和12.29%~42.68%,以习惯喷施剂量80%的表现最佳;喷施农药可以显著改善马铃薯还原糖和淀粉的含量,还原糖含量较CK提高0.01~0.14百分点,淀粉含量提高0.76~7.43百分点,但对马铃薯块茎中氮、磷、钾和水分的含量无明显影响;喷施农药后土壤有机质、速效钾、有效磷和碱解氮的含量分别较CK提高6.96%~15.47%、1.75%~36.84%、3.57%~56.09%和10.00%~14.99%。【结论】贵州旱作春马铃薯高产栽培过程中农药施用以习惯喷施剂量的80%为宜。

基于高光谱微分指数的杉木炭疽病病情指数反演

通过实地调查,获取杉木炭疽病病情指数以及各级病情梯度的高光谱遥感数据,将冠层光谱一阶微分数据与相应的病情指数进行相关性分析,选取相关系数大于0.7的高光谱微分指数构建反演模型,并对模型进行精度检验。结果表明:病情指数与冠层光谱一阶微分值在431～485nm,549～616nm和700～754nm3个波段达到极显著相关;以微分指数SDy,SDr,SDg/SDb,(SDg-SDb)/(SDg+SDb)和(SDr-SDy)/(SDr+SDy)为变量反演病情指数的最佳模型均为线性模型,均方根差在0.094～0.119之间。该研究结果表明,利用高光谱微分指数估测杉木炭疽病病情指数精度较高,且具有较高的实际应用价值。

黄瓜根结线虫病病情指数分级方法研究

采用根畸变(根结或根肿大)百分率统计法、数根瘤法、根结百分率3种方法来比较黄瓜(嫁接黑籽南瓜)根结线虫病情指数,结果显示:数根瘤法和根结百分率的方法统计病情指数分别为25.33和42.67,根畸变(根结或根肿大)百分率统计病情指数为61.33,与数根瘤法和根结百分率所得数据相比在P0.05上差异显著;根畸变(根结或根肿大)百分率与数根瘤法和根结百分率法相比,前者可以较客观地反映出不同程度的发病危害情况。

微生物肥料对山药土壤生态特征及病情指数的影响

在平遥山药产地进行了2种微生物肥料的田间肥效试验,结果表明,施用微生物肥料能增加土壤微生物数量,改善土壤微生物菌群结构,其中0681微生物肥料处理的土壤微生物细菌、放线菌数量显著增加,真菌数量有一定减少,而且相对于常规施肥,该肥料处理的土壤有机质和水分含量均有一定提高,土壤结构得到明显改善,土壤的持水、缓冲、保肥能力增强;通过对山药病情指数的调查比较发现,施用微生物肥料有利于减轻山药的病害发生。

利用高光谱微分指数反演油茶炭疽病病情指数的研究

通过实地调查油茶炭疽病病情指数,并使用美国ASD公司生产的手持式野外光谱辐射仪测定相应的油茶冠层光谱反射率,然后将光谱数据进行一阶微分与滑动平均滤波相结合的预处理,经相关分析,选取与病情指数极显著相关的微分指数,采用单变量线性和非线性回归方法,选取部分样本建立油茶炭疽病病情指数的反演模型,并利用其余样本对模型进行精度检验。结果表明,随着病情指数的增大,油茶冠层光谱的一阶微分值在可见光区域的反射峰和吸收谷逐渐消失,红边斜率逐渐减小;病情指数与冠层光谱一阶微分值在480～513 nm、526～569 nm、583～607 nm和669～727 nm 4个波段达到极显著相关;以SDr′为自变量的对数模型反演病情指数的精度最高,其计算出的预测值与实测值之间的相关系数r和均方根误差分别为0.869和0.067,预测精度较高。该研究结果表明利用高光谱微分指数反演油茶炭疽病病情指数是可行的,并为油茶林的健康评价提供了新的方法。

农艺措施对降低小麦纹枯病病情指数的效应

为给小麦纹枯病的有效防治提供依据,采用田间试验和抽样调查等方法,研究了不同农艺措施对降低小麦纹枯病病情指数的效应。结果表明,主要农艺措施显著影响小麦纹枯病的发生与流行。随播种期的推迟,纹枯病病情指数降低,两者间存在极显著的负相关关系;随基本苗数的增加,纹枯病病情指数升高,两者间存在极显著的正相关关系;纹枯病病情指数随供N水平的提高而升高,随供K水平的提高而降低。这说明及时采取适宜的农艺措施,可有效减轻小麦纹枯病的危害。

水稻纹枯病不同分级标准病情指数间的关系

研究了水稻纹枯病不同分级标准的病情指数间的关系以及病株率与病情指数间的相互关系。结果表明;按9级标准计算的病指与按4级或5级标准计算的病指间的关系均可用线性函数描述。在病指<0.07时,按9级标准计算的病指与按国际9级标准计算的病指间的关系也呈线性关系;当病指>0.07时,呈幂函数关系。病株率与病指间的关系呈幂函数关系。分别建立了这些关系的数学模型,经检验结果基本合理可靠。本文还讨论了这些关系在病害监测上的应用。

基于地面高光谱数据的油茶炭疽病病情指数反演

使用FieldSpec HandHeldTM地物光谱仪采集不同发病程度的油茶冠层光谱数据,并实地调查油茶炭疽病病情指数,将光谱数据进行一阶微分与滑动平均滤波相结合的预处理,提取与病情指数相关性较高的敏感波段,并采用主成分分析法(principal component analysis,PCA)对敏感波段的光谱数据进行降维,分别以敏感波段和PCA降维处理后的敏感波段作为输入变量建立了病情指数的BP神经网络反演模型。两种建模方法建立的BP神经网络模型计算出的预测值与观测值之间的决定系数(R2)均达99%以上。精度检验证明,以PCA降维所得到的前10个主成分作为输入变量建立的10-7-1三层BP神经网络模型预测精度更高,模型计算出的预测值与观测值之间的决定系数(R2)和均方根误差(RMSE)分别为0.998 6和0.814 8。该研究表明,利用地面高光谱数据结合主成分分析和BP神经网络算法反演油茶炭疽病病情指数是一种有效的方法。

病情指数划分小麦品种(系)赤霉病抗病性类型方法的改进研究

对小麦品种（ 系） 赤霉病抗病性鉴定资料分析表明，同一个品种（ 系） 的赤霉病病情指数年度间差异较大，采用相对病情指数法划分品种的抗病性，能够有效消除年度间的这种差异。

甘蔗分离群体的黑穗病病情指数分析(英文)

在田间进行2组试验以分析甘蔗分离群体的甘蔗黑穗病病情指数。新植蔗和宿根蔗分别有72份和50份无性系参试。采用孢子悬浮液浸渍法对新植蔗进行接种,并收集新植蔗和宿根蔗自第1个黑穗病鞭子出现至发病停止期间的数据。对所收集到的新植蔗3个病情指数茎感染率(SI)、丛感染率(PI)和病害进展曲线下的面积(AUDPC)的数据进行正态分布检验。结果表明:AUDPC与标准正态分布曲线最吻合,其3个特征值正态度、偏度和峰度分别为0.949,0.018和-0.721;PI的吻合程度次之;SI为第3。以上结果的置信度大于97.7%。不论新植蔗还是宿根蔗,3个病情指数两两间以及各病情指数与持续发病期(SDD)间均呈显著正相关,在AUDPC与SI间的相关系数最大,新、宿分别为0.929和0.888。除潜伏侵染期(LP)与PI间的相关外,LP与AUDPC、SI和SDD间的负相关均达到显著水平,LP与SDD间的负相关系数最大,为0.521。相关分析结果暗示,在进行甘蔗抗黑穗病性评价时,利用包括病情指数和病害流行学参数在内的多个参数综合评价抗病性是必要的。

小麦白粉病4种分级方法病情指数间的关系

作者选用我国有代表性且各地使用较多的4种小麦白粉病分级方法,在小麦孕穗期对不同发病程度麦田调查,以病茎数和严重度进行方差分析。结果不同分级方法在田间病情较轻(病指≤6.3)时,对病指调查结果影响不显著,而在病情较重(病指>6.3)时,则对病指调查结果有极显著影响。建立了4种不同分级方法间病指转换模型,可使不同分级方法调查的病指相互转换,便于各地资料相互比较和利用。

花生叶斑病病叶率与病情指数相关性及防治经济阈值模型研究初报

通过对花生主要叶斑病病叶率与病情指数相关性研究，以及对花生不同生育期发病及不同发病程度与花生荚果损失率关系研究，建立了花生叶斑病病叶率及病情指数防治经济阈值模型：Ｗ ＝（１００００Ｃ＋ ５５４３３ＰＶＥ）／０６８０５ＰＶＥ 及Ｘ＝ （１００００Ｃ＋ ３３５２１ＰＶＥ）／０７８０９ＰＶＥ。本模型简单适用易于操作，为经济高效防治花生叶斑病提供了科学依据。

利用指数标度确定病情指数中相对权重的方法

利用层次分析(AHP)中指数标度法确定相对权重,计算病情指数。依据“等距分级,等比赋值,阶梯跃进”的原则,给出合理的相对权重量化数值,在林业生产中推荐级差α=1.618。

水稻细菌性条斑病发病率与病情指数关系初步研究

通过对化州市2003～2007年水稻自然发病情况连续多年的田间调查,获得了72组水稻细菌性条斑病发病率和病情指数间对应关系(I-S)的数据,通过对这些数据的分析结果表明,水稻细菌性条斑病的I-S关系可用幂函数曲线y=axb(b>1)来描述,并用没有参加建模的数据对利用发病率估测病情指数的可行性进行验证,预测的平均准确率为84.7%。

小麦赤霉病病情指数与毒素积累量关系探究及全基因组关联分析

小麦赤霉病是全球性的真菌病害,已严重威胁我国的粮食安全。为探明小麦赤霉病抗侵染与抗毒素积累之间的关系,挖掘调控小麦赤霉病抗性相关性状的重要位点。采用91份小麦品种(系)构建的自然群体为材料,种植于自然鉴定圃中,对2020年、2021年2年的田间病情指数进行调查,用超高效液相色谱测定脱氧雪腐镰刀菌烯醇(DON)、雪腐镰刀菌烯醇(NIV)含量。对2种抗性指标进行相关性分析。结果表明,赤霉病病情指数与毒素积累量之间具有一定的相关性,又有各自的遗传特征。利用小麦90K SNP芯片,结合MLM+K+Q混合线性模型进行全基因组关联分析,共关联到128个显著单核苷酸多态性(SNP)标记(P≤0.001),分布在除1D、4D外的19条染色体上,其中2个及2个以上环境中被检测到的稳定位点有11个。仅与毒素稳定关联的位点有6个,分别位于1A、4A、6A、6B、6D染色体上,可解释11.96%~30.50%的表型变异。与毒素和病情指数都稳定关联的位点有4个,分别位于2A、2B、4B、5D染色体上,可解释12.21%~34.11%的表型变异。基于中国春参考基因组信息,通过对应区段的基因注释,筛选得到15个与小麦赤霉病抗性相关的候选基因。

不同施肥条件下大豆菌核病病情指数与影响因素的通径分析

根据佳木斯地区常用大豆施肥量,设置9个不同施肥量处理,通过在花期测量平均土壤湿度、平均土壤温度,测定大豆植株的茎秆强度、茎秆粗度,调查了田间子囊盘的萌发个数,大豆菌核病的病情指数,对不同施肥条件下大豆菌核病病情指数与其影响因素进行了通径分析。结果表明:田间子囊盘的萌发个数为影响菌核病发生的最关键因子,其次为植株的茎秆强度,再次为大豆花期土壤的平均湿度。氮肥施用越多菌核病发生越重,影响病情指数的主要因子为平均土壤湿度,导致发病重的原因为氮肥施用过多后导致植株茂盛,空气流通不利,田间平均土壤湿度加大,子囊盘的萌发个数增多,钾肥和磷肥的施用会使植株的茎秆强度增强,从而影响菌核病的侵染。

小麦纹枯病普遍率与病情指数的相关性分析及应用

一、引言小麦纹枯病(Rhizoctonia cerealis)是一种重要的土传病害,在世界各地早有发生.国内以江淮冬麦区最重,山东半岛有逐年加重的趋势,部分地区已由次要病害上升为主要病害.小麦纹枯病的初侵染来源主要是土壤及病残体中的菌核和菌丝体,种子不带菌.秋季小麦播种出苗后,小麦植株地下部即受侵染.随着植株的生长,病斑逐步由地下部扩展至地上部,由叶鞘扩展至茎秆。