基于MF-SSD卷积神经网络的玉米穗丝目标检测方法

【目的】玉米穗丝是玉米的授粉器官,生长发育状况会影响玉米的产量。为了在玉米生长状态监测和产量预测工作中实时准确识别玉米穗丝,提出一种基于多特征融合SSD(MF-SSD)卷积神经网络的玉米穗丝检测模型。【方法】基于特征图对玉米穗丝进行检测,在VGG16-SSD的基础上,用MobileNet替换特征提取器,加入多层特征融合结构,得到MF-SSD网络模型;通过网络优化调整,试验了MF-SSD-cut-3、MF-SSD和MF-SSD-add-3共3种网络结构,优选出检测性能最好的网络结构用于玉米穗丝检测。基于玉米穗丝图像数据集,应用0~180°随机旋转原始图像和水平翻转、平移原始图像2种数据增广技术提升模型训练效果。对是否使用二次训练策略和是否使用Focal loss解决样本不平衡问题进行了试验,并对比分析Loss的下降过程。【结果】通过加入多层特征融合结构对SSD模型改进后能够提高网络的检测能力,提升识别速度。与VGG16-SSD相比,MF-SSD在交并比指标方面的平均精度提高7.2%,对玉米穗丝小目标检测的平均召回率提高19.6%,检测速度最高能提升18.7%。在存储空间和运行时间有较高要求的嵌入式环境下,MF-SSD-cut-3模型在满足检测效果的前提下,以较小的空间代价获得了相对较短的运行时间;在不考虑空间和时间因素的情况下,MF-SSD模型获得更好的检测效果。二次训练策略提高了网络的收敛速度和模型的稳定性;Focal loss有效解决了SSD算法中正负样本数量不平衡问题,使网络模型的训练更容易收敛。【结论】MF-SSD模型对小目标的检测能力能满足农业生产中对玉米穗丝的实时检测需要,可以用于玉米生长状态的自动监控和产量的精准预测。

基于自适应三分图的玉米穗丝精细化提取

玉米穗丝是玉米的受粉器官,它的生长发育状况将直接影响玉米产量。为了实现穗丝性状的自动监测与评价,提出一种基于自适应三分图的玉米穗丝精细化提取方法。首先基于直方图对比度的显著性检测算法预估目标显著性,形成显著图,再利用自适应阈值分割对显著图初步预分割;然后寻找最大连通域获得单一目标二值图像,根据穗丝特点确定形态学处理的最佳卷积核并生成包含目标、背景和不确定区域的自适应三分图,以Laplace矩阵优化closed-form matting算法中目标函数的分块矩阵;最后根据玉米穗丝特点,结合三分图结果和优化过的算法对玉米穗丝进行软分割实现精细化提取。实验结果表明:所提的研究方法像素精度值为97.96%,综合评价指标值为94.16%;其中像素精度值相较于基于点运算的OTSU算法、Grabcut算法和基于神经网络的深度学习算法SeFormer和DeeplabV3,分别提高了10.43、2.35、1.67和1.91百分点,综合评价指标值分别提高了23.96、5.59、4.28和5.13百分点。此方法能有效弥补硬分割算法对玉米穗丝这种特殊对象的分割缺陷,提取的目标区域接近真实区域,准确度高,从而为智能化监测玉米穗丝生长状况提供技术支持。

防治玉米丝黑穗病种衣剂的筛选试验

以高感玉米丝黑穗病品种吉单209为试验接菌寄主,从市售种衣剂中筛选出17个种衣剂,播种前对玉米子粒进行包衣,筛选出6个高效种衣剂,对玉米丝黑穗病防治效果达90%以上,保苗效果达95%以上。

黑龙江省玉米丝黑穗病菌致病力分化研究

采用人工接种的方法,通过6个抗感差异显著的自交系,对黑龙江省12个玉米主产地的玉米丝黑穗致病力分化进行分析,结果鉴别出4个致病类型,即致病类型Ⅰ,包括哈尔滨市、泰来县、大庆市菌株,致病力极强;致病类型Ⅱ,包括双城市菌株;致病类型Ⅲ,包括尚志市、呼兰区、巴彦县、龙江县、明水县和兰西县菌株,属黑龙江省玉米丝黑穗病菌的主要致病类型;致病类型Ⅳ,包括甘南县和佳木斯市菌株,致病力最弱。通过方差分析,致病类型Ⅰ和致病类型Ⅳ差异达到极显著水平,致病类型Ⅰ和类型Ⅱ、Ⅲ差异不显著。

几种药剂混配对玉米丝黑穗病及地下害虫防治研究

6种种衣剂不同比例的混合药剂对玉米丝黑穗病及地下害虫的防治进行了田间药效试验,结果表明：满适金100mL＋DST200mL＋AHS50mL/100kg种子处理、满适金100mL＋DST300mL＋AHS100mL/100kg种子处理、满适金100mL＋30%帅苗170mL＋立克秀40mL/100kg种子处理和40%克福2000mL＋立克秀150mL/100kg种子处理对玉米丝黑穗病具有较高的防治效果,平均防效在83.8%~89.6%之间,各药剂处理间发病率无显著差异。40%克福2000mL＋立克秀150mL/100kg种子处理对地下害虫有较高的防治效果,防效达到92.9%。各药剂处理均能显著提高玉米产量。

土壤温度对玉米丝黑穗病发病率及雌穗症状的影响

为了更好地防治玉米丝黑穗病,研究了土壤温度对玉米丝黑穗病影响。结果表明:随土壤温度的增加,病株率有增加趋势。玉米丝黑穗病的最适发病温度为22℃,其病株率最高,为92.86%,其平均病株发病雌穗数也最高,为4.6个,其畸形病穗占病穗比率最高,为84.09%,其中包叶状病穗占病穗比率较高,为58.69%;低温有利于畸形穗的形成,10℃处理畸形穗比率占100%。

2%戊唑醇湿拌种剂防治玉米丝黑穗病试验研究

2%戊唑醇湿拌种剂是盐城利民化工有限公司生产的一种新型种子处理剂,属于三唑类杀菌剂,又名立克秀,对东北春玉米丝黑穗病有较好的防除效果,并且对玉米安全,通过实验的研究,探讨2%戊唑醇湿拌种剂在防除东北春玉米死黑穗病中应用的最佳使用剂量,以期为应用和推广提供科学依据。

壳寡糖种衣剂的制备及其对玉米防御酶系的影响

以先玉335品种为材料,在接种和不接种玉米丝黑穗病菌的条件下,研究了壳寡糖种衣剂和化学种衣剂对玉米叶片中苯丙氨酸解氨酶(PAL)、过氧化物酶(POD)、多酚氧化酶(PPO)、超氧化物歧化酶(SOD)的活性变化的影响。结果表明:无论在接种区还是非接种区,与化学种衣剂相比,壳寡糖种衣剂对PPO、SOD、POD、PAL酶活提高幅度更大。这表明壳寡糖种衣剂可提高防御酶系的活性,生产上可以通过壳寡糖部分取代化学农药,提高植物体自身的防御能力。

3种拌种剂防治玉米丝黑穗病的效果比较

通过药剂筛选试验对2%戊唑醇WS、7.5%戊唑.克百威FS及12.5%烯唑醇WP防治玉米丝黑穗病的效果进行了比较。结果显示,12.5%烯唑醇WP拌种处理的防治效果最好,达96.72%,但有明显药害,保苗率低;7.5%戊唑.克百威FS拌种处理防效次之,为91.42%,对玉米安全,保苗效果最好。在大田验证7.5%戊唑.克百威FS拌种的防病效果,防效达94.61%,控害效果理想。

Control of Maize Head Smut with 6% Tebuconazole FS

In order to test the control effect of 6% tebuconazole FS on maize head smut and to select its optimal dose for mixing seed, field tests were performed in 2012 and 2013. The results showed that 6% tebuconazole FS was effective to control maize head smut, and the control effect ranged from 73.4% to 91.1%. In addition, it also improved the maize yield by 36.7%-44.1%, compared with the blank control. The optimal dose of 6% tebuconazole FS for seed dressing was 166.5 g/100 kg to control head smut on maize.