无人机低空遥感结合YOLOv7快速评估水稻穗颈瘟抗性

为解决传统水稻稻瘟病抗性评估手段单一、效率低的问题,该研究提出一种无人机低空遥感技术结合YOLOv7模型的水稻穗颈瘟抗性鉴定方法。首先,将标注区域分割成小尺寸图像(≤1 240×1 240像素),将小尺寸图像进行旋转、缩放、平移、剪切和改变对比度处理。经数据清洗,去除分辨率过低的图像,扩充样本数量,以提高数据多样性。然后,将压缩注意力机制(squeeze-excitation attention)和可变形卷积(deformable convolution)引入YOLOv7模型,自适应调整感受野,以提升捕捉穗颈瘟病斑细粒度特征的能力。最后,构建穗颈瘟检测的YOLOv7_Neckblast模型。研究结果表明,YOLOv7_Neckblast能够有效检测穗颈瘟,计算出15个品种的穗颈瘟发病率和病害等级(1、3、5、7和9级的水稻品种分别有4、4、3、2和2个)。在交并比阈值为0.5时,YOLOv7_Neckblast平均精度均值相较于YOLOv7、FCOS和RetinaNet分别提升了4.0、6.4和5.8个百分点,召回率和F1值分别提高了至少4.0和4.0个百分点,且浮点计算数和参数量最低。与育种专家判定的实际抗性水平相比,YOLOv7_Neckblast模型对15个水稻品种的穗颈瘟抗性水平的平均评估准确率为86.67%,能较好地实现不同水稻品种穗颈瘟抗性的区分。无人机低空遥感融合人工智能技术可用于水稻黄熟期育种中穗颈瘟抗性的评估,也可为其他作物优势品种的选育提供参考。

常规籼稻品种的稻瘟病抗性基因及穗颈瘟抗性分析

【目的】明确常规籼稻品种资源所携带的稻瘟病抗性基因及抗性效应。【方法】利用PARMS SNP分型技术,检测14个稻瘟病抗性基因在121份常规籼稻品种中的分布情况,并进行田间穗颈瘟自然鉴定,分析基因型和抗性的关系。【结果】大多数供试品种携带2~6个稻瘟病抗性基因,Pi46和Pia的检出率较低,分别为3.3%和7.4%;Pi54和Pi5检出率较高,分别为86.0%和67.8%;所有供试品种均不携带Pi9、Pigm、Pik-m和Pik。田间抗性鉴定结果表明,供试品种的穗颈瘟抗性普遍较弱,但广东品种的穗颈瘟抗性明显好于广西品种的;携带的抗性基因数量与穗颈瘟抗性间相关性不显著;Pi2和Pid3对穗颈瘟抗性贡献显著,优势比值分别为5.98和7.50;Pi2+Pid3+、Pi2+Pi33+和Pid3+Pi33+组合的田间穗颈瘟抗性表现较好。【结论】本研究结果为两广籼稻区稻瘟病抗性基因聚合育种的亲本选择提供了理论支持,为常规稻的合理布局提供了科学参考。

2种杀菌剂对早稻穗颈瘟的防治提质效果

为了有效控制水稻稻瘟病的危害,保证水稻安全生长,在湖南省岳阳市平江县安定镇河圳村以中早39为供试水稻品种,利用三环唑WP和吡唑醚菌酯SC开展早稻穗颈瘟的大田药效试验。试验结果表明:处理4(75%三环唑WP兑水45 kg+30%吡唑醚菌酯SC兑水45 kg,相对防效为89.0%)与处理3(75%三环唑WP兑水45 kg+30%吡唑醚菌酯SC兑水45 kg,相对防效为81.5%)的防治效果最好,此防控技术适用于水稻稻瘟病的老病区;处理2(30%吡唑醚菌酯SC兑水45 kg,相对防效为68.7%)与处理1(75%三环唑WP兑水45 kg,相对防效为58.9%)防治效果其次,此防控技术适用于水稻稻瘟病轻度发生地区。4种处理对水稻稻瘟病均具有一定的防治效果。

水稻抗穗瘟基因的分子定位

本试验以中 156和谷梅 2号为亲本建立 F8重组自交系群体 ,应用稻瘟病菌株 92 - 183对群体的叶瘟和穗瘟抗性表现进行了分析。结果表明 ,叶瘟和穗瘟抗性遗传控制机制存在明显差异。应用DNA标记将一个兼抗叶瘟和穗瘟的基因定位于水稻第 6染色体 ,其抗性等位基因来源于谷梅 2号。而且 ,该基因在病区表现出较强的效应。

江苏省粳稻品种抗稻瘟病基因型与穗颈瘟抗性分析

稻瘟病是江苏省粳稻的主要病害,以穗颈瘟的危害最为严重,选育抗病品种是防治该病害最有效的方法。为了明确江苏省粳稻穗颈瘟的主要抗病基因以及主要粳稻品种的抗稻瘟病基因型,利用稻瘟病抗性基因Pita、Pi-b、Pi-k^h、Pi-km的功能标记对2007-2013年江苏省审定的粳稻品种进行基因型检测。结果表明:65份审定的粳稻品种中同时含有3个稻瘟病抗病基因的品种6份,占审定品种的9.2%;同时含有2个稻瘟病抗病基因的品种23份,占审定品种的35.4%;含有1个稻瘟病抗病基因的品种27份,占审定品种的41.5%;不含有这4个抗病基因的品种9份,占审定品种的13.9%。2014年穗颈瘟接种鉴定结果表明:含有3个抗病基因的6份品种均表现为抗穗颈瘟;含有2个抗病基因的品种中19份品种抗穗颈瘟,4份品种感穗颈瘟;含有1个抗病基因的品种中12份品种抗穗颈瘟,15份品种感穗颈瘟;不含有这4个抗病基因的品种中1份品种抗穗颈瘟,8份品种感穗颈瘟。相关性和回归分析结果表明:稻瘟病抗性基因Pi-ta、Pi-b、Pi-km与穗颈瘟的抗性呈正相关,相关系数分别0.81、0.11和0.15;稻瘟病抗性基因Pi-k^h与穗颈瘟抗性呈负相关,相关系数为-0.05。

Pi-ta、Pi-b基因在江苏粳稻穗颈瘟抗性育种中的价值分析

利用稻瘟病抗性基因Pi-ta、Pi-b的功能标记对2009,2010年江苏省粳稻中间试验的部分粳稻品系进行基因型检测,结合穗颈瘟抗性结果,通过关联分析Pi-ta、Pi-b在江苏省粳稻穗颈瘟抗性中的价值。结果表明:Pi-ta、Pi-b基因与江苏省粳稻穗颈瘟的抗性呈正相关,Pi-ta基因2009,2010年的相关系数分别为0.50,0.37;Pi-b基因2009,2010年的相关系数分别为0.55,0.51;Pi-ta、Pi-b基因的联合效应与穗颈瘟抗性正相关系数分别为0.71,0.62。因此,同时携带这2个抗病基因可以大大提高江苏省粳稻穗颈瘟抗性。

Pi-b和Pi-ta基因在江苏省粳稻中的分布以及与穗颈瘟抗性的关系

利用稻瘟病抗性基因Pi-b、Pi-ta等位基因的显性标记对48份江苏省粳稻品种和618份粳稻新品系进行检测,并结合6个代表性稻瘟病生理小种的穗颈瘟抗性鉴定反应,分析抗性基因在江苏省粳稻中的分布及其与穗颈瘟抗性的关系。结果显示:抗性基因Pi-b和Pi-ta在江苏省粳稻品种和品系中存在广泛分布,其中抗性基因Pi-b的频率明显高于Pi-ta。不同生育类型的品种中,抗性基因Pi-b和Pi-ta在中熟中粳中的分布最少,且pi-b/pi-ta基因组合品种所占比例最高。从基因组合与抗性的关系来看,含单个抗性基因的新品系无论是感病率还是病情指数都明显低于不含Pi-b和Pi-ta抗性基因的品系,且Pi-ta基因的抗性效果要好于Pi-b基因,而同时含有两个抗性基因的新品系其抗性水平又优于只含单个抗性基因的粳稻品系。因此,在育种中选择两个抗性基因互补的粳稻作亲本,在后代群体中进行基因聚合,是提高江苏省粳稻穗颈瘟抗性最快速、有效的方法。

福建省水稻新品种对稻曲病和穗瘟病的抗性评价

采用室内人工注射接种法和田间自然诱发法评价福建省15个水稻新品种对稻曲病和穗瘟病的抗性。水稻品种对稻曲病的室内抗性评价结果表明,有3个水稻品种对稻曲病表现为中抗,如FJZD10-5、FJZD10-8,有4个品种表现为中感,8个品种表现为感病。水稻品种对稻曲病的田间抗性评价结果表明,有11个品种表现为中抗,如FJZD10-2、FJZD10-3,有4个品种表现为中感。水稻品种对穗瘟病的田间抗性评价结果表明,有7个品种表现为中抗,如FJZD10-6、FJZD10-7,4个品种表现为中感,4个品种表现为感病。在建阳、宁化和福安3个田间试验点,同时发生稻曲病和穗瘟病的水稻品种出现的频率分别为100%、73.33%和73.33%。未出现对稻曲病和稻瘟病均表现为抗病的水稻品种。

水稻穗颈瘟严重度的高光谱反演模型研究

通过人工诱发不同等级水稻穗颈瘟,测定染病稻穗光谱及其病情指数(DI)。分析了病穗反射光谱和一阶微分在绿光区、黄光区和近红外区反射特征差异,将病情指数及光谱数据进行相关分析,建立水稻穗颈瘟严重度的估测模型并进行可靠性检验。结果表明:750-850nm反射光谱及720-760nm一阶微分为水稻穗颈瘟的敏感波段;在400-700nm光谱范围内病情指数与光谱反射率的相关性达到了极显著正相关,对于微分光谱,在520-540nm和710-760nm光谱范围内病情指数与光谱反射率的相关性达到了极显著负相关,在570-610nm光谱范围内病情指数与光谱反射率的相关性达到了极显著正相关,并在此基础上建立了水稻穗颈瘟病情指数的高光谱反演模型,该研究为今后通过航空、航天遥感大面积监测水稻穗颈瘟提供了理论依据。

生物农药和生化复配制剂预防水稻穗颈瘟的效果

为减轻稻瘟病危害的损失,减少化学农药用量、残留和环境污染,确保水稻和粮食生产、农产品质量与贸易和农业生态环境安全,采用测报调查、随机区组设计和统计分析方法,对生物农药井冈·蜡芽菌、生物农药与化学农药复配的春雷·稻瘟灵进行预防穗颈瘟田间药效试验。结果表明:井冈·蜡芽菌的相对防效为78.0%,实际单产为7 702.5kg/hm2,比对照(CK,清水)增产21.3%,增收3349.05元/hm2,在穗颈瘟中等及以下发生区域和轻感稻瘟病品种种植田块可以大力推广,以替代化学农药;春雷·稻瘟灵1 050g/hm2和900g/hm2的相对防效为82.9%和79.9%,与化学农药三环唑的防效(84.6%)接近,实际单产分别为7 959.0kg/hm2和7 902.0kg/hm2,比CK增产25.3%和24.4%,可以大面积推广;化学农药三环唑的实际单产为7 989.0kg/hm2,比CK增产25.8%,最好用于稻瘟病常发、重发和早发区域与高感品种种植田块的穗颈瘟预防;稻瘟灵1 500mL/hm2预防穗颈瘟效果较差,不宜单独使用。三环唑、井冈·蜡芽菌、稻瘟灵和春雷·稻瘟灵处理的实际单产均极显著高于CK。

基于概率神经网络的水稻穗颈瘟高光谱遥感识别初步研究

穗颈瘟的发生会导致稻米产量降低和品质下降,对穗颈部发生侵染但并未引起倒伏的水稻(D)、穗颈部侵染严重已发生倒伏的水稻(L)和正常水稻(H)进行准确地识别和区分是采取病虫害防治措施和灾害评估的基础。本研究选用水稻黄熟期田间冠层测定的27个H的冠层样本、9个D的冠层样本和10个L的冠层样本数据,并以这些样本数据的红边斜率、红边面积、绿波峰值和绿峰面积等4个高光谱变量作为分析数据,分别运用概率神经网络和系统聚类法进行分类识别,识别精度可以分别高达到93.5%和91.3%,显然,在进行分类识别时概率神经网络这种新方法优于传统的系统聚类法。研究表明,概率神经网络具有更为强大的分类功能,应用于穗颈瘟的高光谱识别,可以实现对D、L和H精确分类,能够补充和完善传统的肉眼观测。

稻曲病、水稻穗颈瘟防治药剂筛选及其协同防治技术

为筛选防治稻曲病、水稻穗颈瘟高效、安全的药剂及探讨两病协同防治的效果,对戊唑醇等多种杀菌剂进行了水稻穗期防治稻曲病、穗颈瘟田间药效试验。结果表明：戊唑醇、氟环唑等三唑类杀菌剂及嘧菌酯等甲氧基丙烯酸酯类杀菌剂对稻曲病、穗颈瘟均具有较好的防治效果,防治效果分别为83.56%-88.32%和78.61%-90.93%。三环唑、稻瘟酰胺、稻瘟灵等杀菌剂对穗颈瘟具有较好的防治效果,防治效果达89.68%-90.66%。在孕穗末期使用戊唑醇主治稻曲病,兼治穗颈瘟;在破口期使用嘧菌酯主治穗颈瘟,兼治稻曲病,对稻曲病、穗颈瘟的防治效果可达87.87%和85.98%。为此,生产上可根据两病的防治适期及两病发生趋势预测,选择对两病具有良好防治效果的药剂及药剂组合,在水稻孕穗末期和破口期至齐穗期合理施用,可达到协同防治两病的目的。

水稻穗瘟离体接种技术研究

水稻品种叶瘟鉴定,先后已应用了喷雾、注射、钳叶、针刺、涂抹等多种接种方法,鉴定效果良好。但在自然状态下采用注射、喷雾、湿棉球包穗等接种方法鉴定穗瘟,还遇到品种间抽穗期不一致和接种条件难以控制的难题。因此,目前常以诱发叶瘟的抗性来评价品种抗瘟性。叶瘟和穗瘟抗性虽有较高的相关性,但也存在一定的差异,使叶瘟鉴定结果并不能完全反映穗瘟抗生。但品种抗性的评价以穗瘟抗性最为重要,因此,研究穗瘟抗性鉴定的简易技术十分必要。

9种杀菌剂防治水稻穗颈瘟田间药效比较

为筛选防治水稻穗颈瘟高效、低毒、安全杀菌剂,采用田间小区试验对嘧菌酯等9种杀菌剂进行药效比较。结果表明：50%嘧菌酯WG 180.0 g/hm2、20%稻瘟酰胺SC 300.0 g/hm2、40%稻瘟灵WP 600.0 g/hm2、75%三环唑WP 281.3 g/hm2的防效较高,病穗率防效及病指防效分别为85.86%～87.47%及89.68%～90.93%;50%醚菌酯WG 120.0 g/hm2、12.5%氟环唑SC 100.0 g/hm2、10%己唑醇SC 75.0 g/hm2、430 g/L戊唑醇SC 80.6 g/hm2处理的病穗率防效及病指防效分别为72.74%～80.85%及78.61%～84.34%;25%咪鲜胺EC 337.5 g/hm2处理的防效较差,病穗率防效及病指防效分别为66.59%和72.70%。防治水稻穗颈瘟可以选用三环唑、稻瘟灵、稻瘟酰胺、咪鲜胺等常规杀菌剂及嘧菌酯、氟环唑、戊唑醇等新型高效杀菌剂。

基于冠层光谱的水稻穗颈瘟病害程度预测模型

对水稻稻瘟病病害程度的定量预测是精准防控的关键,田间冠层尺度的研究可为高光谱传感器提供理论基础。以受穗颈瘟胁迫的水稻为研究对象,采用SVC HR768i型光谱辐射仪在大田中获取灌浆期两个不同时间段的水稻冠层光谱反射率,以水稻发病株数百分比作为病害严重程度指标。冠层光谱数据采用九点平滑预处理,并重采样为1 nm间隔,计算植被指数;经过去包络线和一阶导数光谱变换,提取高光谱特征参数。分析不同时间段的光谱变换、植被指数、高光谱特征参数与病害程度的相关关系,构建基于植被指数、高光谱特征参数的穗颈瘟病害程度随机森林预测模型,并对比分析两个单时期预测模型异同,优选共用输入量,构建出两时期混合数据的病害程度预测模型。结果表明:(1)原始光谱曲线经去包络线处理可有效增强与病害程度相关的光谱信息,近红外波段(960~1050和1150~1280 nm)的相关系数在0.80以上;(2)高光谱特征参数与病害程度相关性分析中,去包络线吸收谷参数相关系数高于其他参数,吸收谷V_(3)(910~1100 nm)、吸收谷V_(4)(1100~1300 nm)中面积(A_(3)和A_(4))、深度(DP_(3)和DP_(4))、斜率(SL_(4)和SR_(4))的相关系数在0.74以上;(3)去包络线吸收谷参数结合随机森林模型预测穗颈瘟病害程度在单时期及两时期混合数据中均表现最好。灌浆期后期数据预测效果最佳,验证集决定系数R^(2)=0.91,均方根误差RMSE=0.02;(4)两时期混合数据预测精度处于两个单时期预测精度之间,验证集决定系数R^(2)=0.85、均方根误差RMSE=0.03。研究成果揭示了灌浆期不同时间段水稻穗颈瘟光谱响应机制,表明去包络线吸收谷参数结合随机森林模型预测稻瘟病的实用性,可为田间水稻穗颈瘟病害程度进行快速、精确、无损地定量预测,为精准施药提供理论依据,并对未来航空、航天遥感的病害监测提供一定的技术支持。

基于多光谱图像的水稻穗颈瘟严重度识别研究

为实时获取作物病害程度信息,研究了水稻穗颈瘟的多图像分割方法,并利用分割结果来估测穗颈瘟的发病程度。由于图像中背景复杂,从获取的多光谱图像中提取IR、R、G分量,难以将水稻穗颈从背景中分割出来。采用IR-G和2IR-R-G分割方法将水稻穗颈从图像中分离出来,31幅图像中水稻穗颈灰度值与病情指数呈极显著线性相关,由此建立了水稻穗颈瘟严重度的多光谱图像预测模型,实现了对水稻水稻穗颈瘟的快速、准确、非破坏性检测。

不同药剂对水稻穗颈瘟的田间防效试验

水稻穗颈瘟是农业生产上的重要病害,为筛选出高效低毒的化学药剂,采用田间小区试验使用不同杀菌剂单剂和混合剂进行药效比较。结果表明:单剂9%吡唑醚菌酯微囊悬浮剂对水稻穗颈瘟的防治效果最高,为80.8%;75%三环唑可湿性粉剂和1%申嗪霉素悬浮剂次之,分别达到76.9%和76.7%。混剂中申嗪霉素225 ml/hm^2+吡唑醚菌酯487.5 ml/hm^2对水稻穗颈瘟的防效最高,为86.1%,显著高于三环唑352.5 g/hm^2的防效(80.4%)。申嗪霉素225 ml/hm^2+吡唑醚菌酯487.5 ml/hm^2对水稻穗颈瘟具有较好的防治效果。

黑龙江省水稻稻瘟病研究进展

综述了黑龙江省水稻稻瘟病的研究进展情况,着重在稻瘟病的流行因素、防治、穗颈瘟的研究、预测预报研究等方面进行总结分析。分析表明:降水是引发黑龙江省稻瘟病大发生的先决气象因素,在稻瘟病防治上要采取综合防治措施;以统计为主的预测预报模型存在区域使用问题。

安庆早稻穗颈瘟十三年发生情况及防治对策

１９８１～１９９３年的十三年情况表明，安庆早稻穗颈瘟发生程度主要随着当家品种长期大面积种植而加重。据此，提出及时更换和坚持搭配抗耐病品种为根本措施，推广氮磷钾配方施肥和把握破口──齐穗期喷好关键药三大防治对策。

一起使用假三环唑导致水稻产量损失的司法鉴定案例分析

盐城市农业科学院司法鉴定所审核了委托人(T市公安局)提交的鉴定材料之后,指派司法鉴定人对涉案水稻田进行现场勘验和调查取样,鉴定结果表明:涉案水稻的穗颈瘟发病率明显高于对照田块,其中水稻的结实率和千粒质量2项指标低于正常标准,是造成涉案水稻减产的直接原因。结实率和千粒质量指标偏低与穗颈瘟严重发生密切相关,穗颈瘟严重发生与水稻田使用涉案农药"三环唑"具有因果关系。通过审核鉴定材料和对鉴定结果的分析判断,鉴定组确认涉案农药是假药,使用假农药"三环唑"与涉案水稻减产具有因果关系,同时估算了涉案水稻减产的经济损失,出具的司法鉴定意见书被法院判决时完全采信。