木霉微生物菌肥的制备及对玉米茎腐病的应用评价

以前期分离鉴定的生防菌株非洲哈茨木霉Tr35为研究对象,通过载体的筛选,制备木霉菌剂和木霉微生物菌肥。通过测定不同含量的木霉菌剂和木霉有机肥的株高、根长和鲜重,筛选促生效果明显的处理,并通过室内盆栽试验,评价其对玉米苗期茎腐病的防效。结果显示,玉米秸秆粉具有吸水性强、对Tr35无毒和高释放率的优点,与Tr35共同发酵制备木霉菌剂,当土与菌剂为5∶1时,促生效果明显,并对玉米苗期茎腐病防效达51.77%。菌剂土与腐熟羊粪为7∶1时的木霉有机肥促生效果最好,以该比例制备木霉微生物菌肥,对玉米苗期茎腐病防效达61.31%,该研究结果为Tr35菌剂和菌肥的应用开发提供了一定的前期基础。

木霉菌对玉米茎腐病的田间防治效果及玉米产量的影响

玉米是我国主要的粮食作物之一。近年来,玉米茎腐病的危害面积和危害程度逐年增长,造成玉米产量降低和品质下降,严重影响了玉米产业的可持续发展。为筛选出防控玉米镰孢茎腐病的优势生防菌株,为玉米茎腐病的绿色防控提供备选材料,以前期室内筛选到的6株木霉菌株为研究对象,将玉米种子分别通过木霉发酵液包衣处理和孢子悬浮液浸种处理后,采用田间随机区组试验测定不同木霉菌株对玉米茎腐病的田间防治效果,并分析其对玉米产量的影响。结果表明,木霉菌株种类、处理方式和病原菌种类不同,对玉米茎腐病的防治效果和玉米产量的影响也不同;其中绿色木霉T43和康氏木霉KS包衣处理对禾谷镰孢茎腐病的防治效果分别达到54.21%、32.71%;绿色木霉T43浸种处理后,接种拟轮枝镰孢菌的前提下,玉米产量为6 760.24 kg/hm^(2),促生率达48.63%;康氏木霉KS浸种处理后,接种禾谷镰孢菌的前提下,玉米产量为6 353.74 kg/hm^(2),促生率达61.26%。从供试的菌株中,筛选出绿色木霉T43和康氏木霉KS作为优势生防菌株,绿色木霉T43的包衣处理对禾谷镰孢茎腐病表现出较好的防治效果,绿色木霉T43和康氏木霉KS浸种处理对玉米产量具有较好的增产效果。

玉米茎秆扶直包扎装置设计与试验

针对玉米植株在受到重大自然灾害时茎秆折断情况,从人因工程学角度设计了一套玉米茎秆扶直包扎装置。首先,以郑单958品种玉米植株为研究对象,建立扶直包扎物理对象模型,再基于此模型设计计算了便于用户操作的扶直包扎装置主要尺寸;最后,搭建了实物样机模型,并对玉米茎秆进行扶直包扎试验。结果表明:扶直包扎装置能够将折伤后玉米茎秆扶直且稳固,便于操作,促进玉米增产增质;传统组和装置组的扶直包扎效率分别为60.7株/min和16.7株/min,利用扶直包扎装置完成玉米茎秆扶直包扎效率高于传统包扎组,且扶直包扎效率稳定,具有很好的市场应用前景,对其他农林枝木的包扎具有一定的参考价值。

氧化石墨烯-吡唑醚菌酯复合物对玉米茎腐病的杀菌活性

玉米茎腐病主要由禾谷镰刀菌(Fusariumgraminearum)引起,为了更有效地防治玉米茎腐病,本次研究以氧化石墨烯为载体,与吡唑醚菌酯复配,制备出氧化石墨烯-吡唑醚菌酯复合物。对氧化石墨烯-吡唑醚菌酯进行扫描电镜以及傅里叶红外光谱的表征,并对禾谷镰孢菌进行了室内毒力测定,主要包括菌丝生长速率试验以及生物产量试验。其研究结果如下:通过扫描电镜及傅里叶红外光谱对氧化石墨烯-吡唑醚菌酯复合物进行表征,证明了吡唑醚菌酯成功吸附在了氧化石墨烯上,且负载前后无明显特征峰的变化,其化学性质没有改变。在菌丝生长速率试验中,氧化石墨烯-吡唑醚菌酯的共毒系数为257.55;孢子萌发试验中,氧化石墨烯-吡唑醚菌酯的共毒系数为189.42,对禾谷镰孢菌表现为协同增效作用。氧化石墨烯-杀菌剂对玉米茎腐病表现出良好的抗真菌活性。

基于语义分割与实例分割的玉米茎秆截面参数测量方法

茎秆微观结构与其力学性能密切相关,影响作物的抗倒伏性能。但作物茎秆微观表型参数难以通过人工方式获取,因此急需自动化的测量方法。本研究以玉米为材料,通过光学显微镜获得玉米茎秆横截面切片图像,基于深度学习架构融合ResNet和Unet构建语义分割Res-Unet网络模型,对截面表皮、周皮和髓区3个功能区域进行分割;针对维管束数量多、面积小、密度大的特点,以EfficientDet作为基础网络架构,根据维管束尺寸小的特性,减少双向特征图金字塔(BiFPN)的层数,达到提高推理速度、减少显存占用量的目的,同时添加掩膜分割分支,构造新的网络Eiff-BiFPN实现对维管束的分割。实验结果表明,功能区域分割的平均DICE达到88.17%;维管束分割的AP50和AP50:70分别达到88.78%和72.80%。根据分割结果,可以获得玉米茎秆截面尺寸、各功能区域尺寸和维管束数量、面积等微观结构参数。本文方法具有精确性、实时性和可用性,可用于玉米茎秆微观结构参数的自动化测定,为作物抗倒伏研究提供技术基础。

基于双目视觉和改进YOLOv8的玉米茎秆宽度原位识别方法

[目的/意义]玉米茎秆宽度是影响玉米抗倒伏能力的重要指标。玉米茎秆宽度测量存在人工采集过程繁琐、设备自动采集识别精度误差较大等问题,研究一种玉米茎秆宽度原位检测与高精度识别方法具有重要应用价值。[方法]采用ZED2i双目相机并将其固定在田间获取实时的玉米茎秆左目和右目图片,对原始图片进行数据增强,使用YOLOv8对玉米茎秆进行识别,再通过多次增加注意力机制(Coordinate Attention,CA)模块,和替换损失函数(Efficient IoU Loss,EIoU)的方法,进一步提高玉米茎秆的识别精度,然后通过对玉米茎秆的三维重建,获取识别框边界点在世界坐标系下的三维数据,通过距离公式计算出茎秆宽度。最后对改进后的YOLOv8模型与YOLOv8原模型、YOLOv7、YOLOv5、Faster RCNN、SSD进行对比,验证模型的识别准确性和识别精度。[结果和讨论]改进后的YOLOv8模型的查准率P、查全率R、平均精确率mAP_(0.5)、平均精确率mAP_(0.5∶0.95)分别达到了96.8%、94.1%、96.6%、77.0%,玉米茎秆宽度原位检测宽度计算的线性回归决定系数R~2,均方根误差RMSE和平均绝对误差MAE分别为0.373、0.265和0.244 cm,可满足实际生产对玉米茎秆宽度测量精度的要求。[结论]本研究提出的基于改进YOLOv8模型的玉米茎秆宽度原位识别方法可以实现对玉米茎秆的原位准确识别,很好地解决了目前人工测量耗时费力和机器视觉识别精度较差的问题,为实际生产应用提供了理论依据。

防治小麦纹枯病菌和玉米茎基腐病菌的药剂筛选及复配增效评价

采用生长速率法,测定不同杀菌剂对小麦纹枯病菌和玉米茎基腐菌的室内毒力。针对高效药剂,以孙云沛法评价各配比的增效作用。结果表明,己唑醇和咯菌腈对小麦纹枯病菌的室内毒力最高,EC_(50)值分别为0.094 mg/L和0.312 mg/L;咪鲜胺和己唑醇对玉米茎基腐病菌的室内毒力最高,EC_(50)值分别为0.088 mg/L和0.593 mg/L。己唑醇和咯菌腈按照不同比例复配对小麦纹枯病菌没有明显的增效作用。咪鲜胺和己唑醇按照1:5、1:2和1:1比例复配对玉米茎基腐病菌均表现出明显的增效效果,其中1:5配比的共毒系数为212.2,增效作用最为显著,生产上可考虑用于上述病害防治。

多粘类芽孢杆菌NPDY05-8对玉米茎基腐病的防治效果及对土壤微生物的影响

【目的】探明多粘类芽孢杆菌NPDY05-8灌施土壤后对玉米茎基腐病的防治效果,及该菌在土壤中定植情况和对土壤的细菌和真菌等微生物群落的影响。【方法】利用Illumina MiSeq高通量测序技术,以未灌施菌株NPDY05-8和种植花生轮作的土壤为对照,对灌施多粘类芽孢杆菌NPDY05-8试验地土壤的细菌及真菌群落组成结构进行研究分析。【结果】该菌株对玉米茎基腐病的田间防治效果在2021年达90.92%,2022年达95.68%,显著优于化学药剂的防效。土壤菌群分析结果显示菌株NPDY05-8能够在土壤中定植,且长期存在于土壤当中。施用菌株NPDY05-8一年Y1和30日Y2的土壤细菌多样性OTUS分别为1 096个和1 149个,均高于未施用菌株的土壤Y3的973个及轮作土壤的941个;赤霉菌属的丰度Y1为4.15%、Y2为8.76%,均低于未施用菌株的土壤Y3的17.18%;镰刀菌属的丰度Y1为0.80%、Y2为1.12%,均低于未施用菌株的土壤Y3的2.17%;施用菌株一年的土壤与施用菌株30日的土壤在细菌和真菌水平的相关性指数高,距离最近。【结论】灌施菌株NPDY05-8能改变土壤的真菌及细菌的种群结构,控制有害真菌,达到持久改良土壤和防治土传性真菌病害的目的。

芽孢杆菌抑制玉米茎腐病菌禾谷镰孢菌和拟轮枝镰孢菌的研究进展

玉米茎腐病是由一种或多种真菌、细菌单独或共同侵染引起玉米根腐、茎腐、鞘腐以及穗腐等症状的世界性顽疾,部分病原还能产生真菌毒素,严重影响玉米的产量和质量。芽孢杆菌(Bacillus spp.)是已知的最具潜力的生防菌之一,且在自然界中分布十分广泛。深入了解生防芽孢杆菌的抗菌活性物质及抑菌机制,对玉米茎腐病的绿色防控具有重大意义。本文重点阐述对玉米茎腐病具有生防作用的芽孢杆菌种类、防效、防控机制,及相关混合菌剂的应用现状。生防芽孢杆菌菌体悬液、发酵液和无菌发酵液对病原菌均具有一定的抑菌效果。其中,甲基营养型芽孢杆菌TA-1的发酵液防效最佳,且对玉米具有促生长作用;蜡样芽胞杆菌B25菌体悬液浸种后显著降低了鲜玉米粒中伏马菌素的含量;贝莱斯芽孢杆菌BV23对玉米多种病原均有抑制作用;在室内及大田中解淀粉芽孢杆菌B9601-Y2发酵液均较菌体悬液和无菌发酵液的抑制效果好。多数芽孢杆菌产生的脂肽类抗菌物质能破坏细胞膜和细胞壁的完整性,导致禾谷镰孢菌和拟轮枝镰孢菌菌丝畸形、顶端囊泡化,细胞膜通透性增强,细胞质渗漏,从而抑制病原菌菌丝生长、孢子产生以及孢子萌发;此外,脂肽类活性物质还能使病原菌DNA二级结构和形态发生改变,致病基因表达下调。最后,指出使用芽孢杆菌包衣种子结合苗期发酵液灌根的方法可有效防控玉米茎腐病,为芽孢杆菌防控玉米茎腐病提供理论参考及研究思路。

基于图像玉米茎秆位置标记方法的研究

为实现田间作业过程中对玉米茎秆的定位,提出了一种基于图像玉米茎秆位置的标记方法。以3~5叶期的玉米秧苗为观测对象,利用相机获取玉米秧苗的彩色图像。首先,根据玉米图像样本进行灰度化、加权滤波、直方图均衡进行预处理;对图像进行Ostu阈值分割,提取玉米秧苗区域信息;通过形态学处理去除噪点,得到最大连通域作为玉米秧苗区域。然后通过投影法,对该区域进行列向和横向向量求和,得到的最大值标记为玉米茎秆根部近似位置。对100株玉米秧苗图像进行测试,与图像手动标注位置进行对比,横向误差平均值为7.55,标准差平均值为1.04%,列向误差平均值10.85,标准差平均值为2.26%,实际误差平均值为12.33。该研究可为需要保护玉米秧苗的田间作业提供参考。

玉米茎基腐病研究进展

玉米茎基腐病是一种以真菌侵染为主的病害,在我国玉米产区普遍发生。玉米是典型的高产作物,是人们赖以生存的粮、饲、工业原料,在食品、医疗以及化工等行业中起到重要作用。由于种植模式、地理位置以及气候环境等因素的影响,各地区玉米茎基腐病表现出逐年加重发生的趋势,严重影响了玉米产量,并且给种植户造成了极大的经济损失。本文从玉米茎基腐病的病原菌种类与优势致病菌、侵染过程、致病力、致病机理、生物学特性以及玉米抗病性鉴定等方面阐述了国内玉米茎基腐病研究进展,并提出了玉米茎基腐病综合防治策略。

玉米茎基腐病的发生规律及防治措施

玉米茎基腐病又被称为玉米青枯病,在全国各地都有出现,成为继丝黑穗病、玉米大斑病、玉米小斑病之后的主要病害。特别在信息化时代背景下,农业上逐渐普及秸秆全量还田技术,将玉米茎基腐病的病原菌带到农田中,导致病原菌不断增加,无形中提高了病害的危险性。河南省作为黄淮海冬小麦、夏玉米连作生态区的主要区域,播种面积为300万hm^(2),8月高温高湿条件给玉米茎基腐病的发展营造了良好环境.

玉米茎腐病的识别及综合防治技术

玉米茎腐病属土传病害,一般年份的发病率为10%~20%,严重时高达80%以上,特别是在多雨年份,其发病率也随之升高,给玉米生产带来严重的损失。近年来,玉米茎腐病发病范围与程度也在不断扩大和加重,并成为影响玉米产量与制约玉米增产的重要因素。本文对玉米茎腐病的病症、病原、发生规律及综合防治等方面进行了总结,以期为玉米高产高效栽培提供参考。

科学家研究揭示玉米茎秆发育调控新模式

中国农业科学院生物技术研究所玉米功能基因组团队和作物代谢调控与营养强化团队合作研究,构建出首个玉米全节间时空特异转录调控网络,发掘和解析了关键基因CYP90D1调控玉米节间发育的分子机制,揭示了调控玉米节间发育的基因表达新模式。该研究拓展了对玉米茎秆发育机理的认识,为玉米株型分子改良提供了基因资源。相关研究成果发表在《植物生物技术杂志》上。

玉米茎腐病的症状识别与防治

玉米茎腐病,也叫茎基腐病,一旦发生会使玉米茎秆引起腐烂,并导致全株迅速出现枯死。该病很多地方一直是偶发性病害,但近几年来由于种植结构的调整及气候变化,致使该病逐年加重,已成为玉米生产的重要病害之一。在降雨多、湿度大等环境条件下,植株可在5~7d内枯死甚至倒伏,枯死时间越早,倒伏越严重,籽粒成熟就越差,产量的损失就越大。轻者减产10%~30%,重者达50%~70%。

玉米茎秆弯曲性能与抗倒能力的研究

为探讨不同玉米品种茎秆抗倒伏相关的力学特点,选用不同抗倒性品种登海3719、京科519和农大108,设置3.00、5.25、7.50、9.25和12.00万hm?25个密度,分别于玉米抽雄前和蜡熟期取样,用WDW3020型电子万能试验机对茎秆第3、5、7节间进行悬臂梁弯曲试验,同时测定节间形态特征。结果表明,随密度的增加,茎秆基部节间直径变细、节间长度增长。品种间有一定的差异,在3个品种中登海3719的平均直径和长度均低于其他2个品种;品种间茎秆惯性矩也有较大差异。基部节间弹性模量、最大抗弯应力均随生育进程而增加,但随群体密度的增加和节位的上升而逐渐降低,登海3719在两个生育期均为最大,且随密度增加的下降幅度较小。以京科519最低,其对密度反应较敏感,下降幅度大,易发生倒伏。在玉米抽雄期,基部节间平均弹性模量为40.0MPa,最大抗弯应力为2.8MPa,可能是茎秆抗折力学指标的下限。茎秆弹性模量与最大抗弯应力极显著相关,茎秆直径与弹性模量和最大抗弯应力在抽雄前显著正相关,而到蜡熟期相关不显著。它们与田间倒伏率呈极显著负相关。茎秆弯曲弹性模量反映茎秆的耐密能力,茎秆最大抗弯应力反映品种茎秆的抗折能力,而茎秆直径不能作为评价茎秆抗弯强弱的主要指标。玉米抽雄前期与蜡熟期茎秆抗弯性状的变化规律基本一致,因此利用抽雄前茎秆基部弯曲力学性能鉴定与评价玉米茎秆抗倒、耐密性是可行的。

种植密度对玉米茎秆皮层结构及抗倒伏能力的影响

【目的】在新疆生态气候条件下,探讨种植密度对玉米茎秆基部节间解剖结构及其对抗倒伏能力的影响。【方法】以中单909(ZD909)和新玉41号(XY41)为材料,分别设置低、中、高3个种植密度,研究种植密度对茎秆形态结构及茎秆抗倒伏能力的影响。【结果】随着种植密度的增加,参试品种的株高、穗位高和重心高度升高;基部节间长度增加,直径变细;其机械组织厚度降低、机械细胞层数减少、皮层厚度/半径降低;田间倒伏率增加。种植密度对穗位高的影响远大于株高和重心高度。基部节间皮层结构(机械组织厚度、机械细胞层数、皮层厚度/半径)与节间直径具有显著正相关,与节间长度和田间倒伏率呈负相关。【结论】种植密度增加,玉米基部节间的皮层组织机械化程度降低,茎秆抗倒伏能力下降,田间倒伏率增加。

玉米茎腐病研究现状与防治对策

论述了玉米茎腐病的优势病原菌、发病规律及其防治对策,阐明了玉米茎腐病的侵染机制是腐霉菌在高温条件下主要的初侵染原,而镰刀菌因其超强的定殖能力而进行二次侵染,两种病原菌侵染致病的主要活性物质为糖蛋白毒素。筛选功能菌株研制生防制剂和采取农业综合栽培措施将成为取代化学药剂防治该病的主要措施。

基于ANSYS和ADAMS的玉米茎秆柔性体仿真

玉米柔性体模型的建立是研究玉米植株与玉米收获机构刚柔耦合多体动力学系统的关键步骤。根据玉米植株参数,通过有限元软件ANSYS建立了茎秆模型,对模型进行网格划分和接触点定义,生成ADAMS需要的模态中性文件。将建立的收获机构模型和模态中性文件导入ADAMS后,施加载荷、约束和驱动,对茎秆的运动状态进行了模拟,得出茎秆位置、速度等试验数据,研究茎秆在机构间的运动状态,为后续分析提供依据。

田间玉米茎秆往复切割试验台!

为了研究影响玉米茎秆切割力和切割功耗的诸因素,设计了田间玉米茎秆往复切割试验台。该试验台可以更换不同形状刀片,切割速度0~2.5 m/s可调,削切角0°~35°可调。通过试验得出的切割力随时间变化曲线求出切割功耗,并分析切割刀片形状、刀片开口角度、切割速度及削切角对切割力和切割功耗的影响。试验结果表明:该试验台数据采集误差不超过1.12%,最大切割力和切割功耗随着切割速度和切割角的增大而减小,锯齿刀的切割力比光滑刀的切割力小,削切角在20°左右时较其他角度的切割力小。