基于改进DeepLabv3+的轻量化作物杂草识别方法

为在存储资源与计算能力有限的设备上实现田间作物和杂草的识别,本文提出一种基于改进DeepLabv3+的轻量化语义分割网络。首先,以MobileNet v2作为DeepLabv3+的特征提取骨干网络,提出双分支残差模块替换倒残差模块,并删除后两层卷积以降低模型参数量。其次,在空洞空间金字塔池化(Atrous Spatial Pyramid Pooling,ASPP)模块中引入分组逐点卷积,使用深度扩张卷积替换标准卷积,并将卷积后的特征图进行多尺度特征融合增强对作物和杂草深层特征的提取能力。最后,将原有的非线性激活函数替换为Leaky ReLU激活函数来提升分割精度。实验结果表明:改进后网络的mIOU达到86.75%,参数量仅为0.69M,FPS达到了98,与原始DeepLabv3+以及3个典型轻量化语义分割网络的相比,参数量最小,在对比的轻量化网络中具有最高的分割精度。

附球属真菌DT-014对杂草的致病性及生物学特性研究

以青海省西宁市大通县鹞子沟自然发病的大刺儿菜叶片中分离出的附球属真菌DT-014为研究对象,通过发酵喷雾法接种测定其对4种盆栽杂草猪秧秧(Galium spurium L.)、藜(Chenopodium album L.)、冬葵(Malva verticillate L. var.crispa)、密花香薷(Elsholtzia densa Benth.)的致病性和5种作物蚕豆(Vicia faba L.)、豌豆(Pisum sativum L.)、青稞(Hordeum vulgare L.)、小麦(Triticum aestivum L.)、油菜(Brassica napus L.)的安全性,并通过单因素试验,以菌落直径和其孢子悬浮液OD600值为测量标准,探究菌株DT-014的最适生长培养基、碳源、氮源、固态发酵基质。结果表明,DT-014对藜(C.album)和猪秧秧(G.spurium)致病力较强,其次为密花香薷(E.densa),对冬葵(M.crispa)致病力最低。DT-014对于小麦(T.aestivum)、蚕豆(P.sativum)、青稞(H.vulgare)、豌豆(P.sativum)相对安全,对油菜(B.napus)有轻微影响。DT-014的最适培养基为蛋白胨培养基,最适碳源为葡萄糖,最适氮源为酵母膏,最适固态发酵基质为大豆粉。

农作物株间除草机械技术特征与发展趋势分析

随着我国现代农业的发展,农业生态环境保护和农业产品食品安全越来越重要,针对农作物株间除草机械发展必要性,该文分析农作物株间除草机械技术特征及发展趋势,应用农作物株间除草机械代替传统人工除草和化学除草,提高农业生产效率,减少生态环境污染,进一步实现“高产、优质、高效、可持续”绿色农业发展。

40%砜吡草唑悬浮剂的除草活性及对花生的安全性评价

为明确砜吡草唑在花生田应用的可行性,采用整株生物测定法测定40%砜吡草唑悬浮剂对马唐Digitaria sanguinalis、狼尾草Pennisetum alopecuroides、稗Echinochloa crus-galli、藜Chenopodium album、反枝苋Amaranthus retroflexus及马齿苋Portulaca oleracea的除草活性,评价药剂对花生的安全性,并利用田间小区药效试验进行验证。结果表明:40%砜吡草唑悬浮剂对6种供试杂草均表现出极高活性,GR50为0.76~2.90 g/hm^(2),在13.32 g/hm^(2)剂量下,对供试杂草防效均达100%。40%砜吡草唑悬浮剂对3种禾本科杂草、3种阔叶杂草的毒力分别是960 g/L精异丙甲草胺乳油的5.60~9.30倍和22.16~25.24倍。在盆钵底部渗灌、喷淋浇水2种灌溉条件下,40%砜吡草唑悬浮剂对花生的GR10分别为212.03、87.68 g/hm^(2),剂量越高,对花生生长的抑制愈明显,对花生安全性欠佳。在盆钵底部渗灌条件下,砜吡草唑在花生和供试杂草间的选择性指数为29.45~142.30,具有较高选择性。田间试验表明,40%砜吡草唑悬浮剂施用剂量120~240 g/hm^(2)时,对杂草的总体防效在92.6%以上,花生增产率21.09%~22.71%,杂草防效及花生产量均显著高于960 g/L精异丙甲草胺乳油720 g/hm^(2)处理,所有药剂处理未见药害症状。综上,40%砜吡草唑悬浮剂可作为花生田低量、高效化学除草的备选药剂,但需关注砜吡草唑过量施用及降雨积水等因素导致的花生安全性问题。

野燕麦病原真菌的鉴定及其除草活性和对作物的安全性

[目的]旨在筛选安全性高、抗药性低、除草性强的生防菌株,为防除农田恶性杂草野燕麦提供新的生防思路。[方法]采集自然感病的瓜叶葵(Helianthus cucumerifo)、大叶藜(Chenopodium hybridum)、蜀葵(Alcea rosea)和青稞(Hordeum vulgare)植物叶片,通过组织及单孢分离法、离体叶片(初筛)和活体盆栽(复筛),获得具有生防潜力的菌株,接着采用不同浓度(10^(1)~10^(4))孢子悬浮液测定其对野燕麦活体植株的发病率、病情指数和鲜重防效,通过观察菌落形态、运用核糖体内转录间隔区(Internal transcribed spacer, ITS)和转录延伸因子(EF-1α,EF-1/EF-2)基因及MEGA 7.0软件构建系统发育树,最后选取青海地区主栽作物(油菜‘青杂5号’、小麦‘青春38号’、青稞‘昆仑18号’、蚕豆‘青海9号’、豌豆‘草原224号’、玉米‘青玉517号’)和部分蔬菜(白菜‘浙白6号’、番茄‘博玉368号’、黄瓜‘中农5号’、菠菜‘华菠1号’、辣椒‘中椒4号’、萝卜‘春白2号’)进行安全性测试,为菌株选择最适宜的应用条件。[结果]从自然感病的植株叶片中分离出7株对野燕麦具有除草活性的真菌菌株,将其命名为DT-YSB1、DT-04A2、DT-DYLC、DT-XRKA、DT-08C、DT-14A2和DT-QKBD004A。通过离体叶片和温室盆栽试验,综合评价获得1株对野燕麦具有较强除草活性的菌株DT-QKBD004A,菌落形态与镰刀菌相似,对其rDNA ITS和EF-1α(EF-1/EF-2)基因进行共同鉴定及系统发育分析,表明该菌株为燕麦镰刀菌(Fusarium avenaceum);不同浓度菌株DT-QKBD004A孢子悬浮液对野燕麦的发病率、病情指数和鲜重防效达到45.09%~89.48%、42.68~88.53和38.70%~88.42%,其中浓度9.40×10^(4)个/mL对野燕麦的防除效果最优;作物安全性测试发现,菌株DT-QKBD004A孢子浓度9.40×10^(4)个/mL对蚕豆、玉米、白菜、番茄、黄瓜和辣椒安全。[结论]燕麦镰刀菌DT-QKBD004A对野燕麦具有较强的致病性,且对部分作物安全,具有较好的应用价值,可为防除农田恶性杂草野燕麦提供良好的生防菌株。

二氯异噁草酮应用于作物田杂草防除谱测定

为明确二氯异噁草酮应用于作物田防除杂草的防除谱,在温室内采用盆栽法测定了36%二氯异噁草酮悬浮剂对冬季作物田和夏季作物田的除草活性。冬季作物田杂草防除谱测定结果显示,二氯异噁草酮对小麦田多花黑麦草和日本看麦娘均有较好的防除效果,其GR_(50)分别为39.89、35.11 g(a.i.)/hm^(2),GR_(90)分别为105.88、104.54 g(a.i.)/hm^(2),对雀麦也有较好的效果,但对另两种禾本科杂草菵草和节节麦防效差;该药剂对冬季作物田阔叶杂草播娘蒿、荠菜、猪殃殃、麦家公效果均优,明显好于对禾本科杂草的效果,其中对播娘蒿和荠菜的防除效果最好,其GR_(50)分别为4.86、4.69 g(a.i.)/hm^(2)之间,GR_(90)分别为25.54、17.36 g(a.i.)/hm^(2);对猪殃殃、麦家公的GR_(50)分别为15.77、22.25 g(a.i.)/hm^(2)之间,GR_(90)分别为38.58、53.10 g(a.i.)/hm^(2),但对另一种阔叶杂草泽漆的防效较差。夏季作物田杂草防除谱测定结果显示,二氯异噁草酮土壤封闭处理对夏季作物田禾本科杂草马唐、稗草、牛筋草、狗尾草和虎尾草效果均较好,其中对马唐、稗草、牛筋草、狗尾草的GR_(50)在12.33~27.00 g(a.i.)/hm^(2)之间,GR_(90)在27.40~59.38 g(a.i.)/hm^(2)之间,对夏季作物田阔叶杂草整体效果差,供试杂草中只有马齿苋效果较好,其GR_(50)和GR_(90)分别为33.33、52.82 g(a.i.)/hm^(2),对饭包草、反枝苋、马泡瓜和铁苋菜效果均差。试验结果表明,二氯异噁草酮对冬季作物田杂草和夏季作物田杂草,均有自己的杂草防除谱,田间应用时应根据田间草相,选择合理药剂进行复配。

砜吡草唑与丙炔氟草胺对杂草的联合作用及玉米安全性评价

为筛选出有效防除玉米田杂草的除草剂混剂配比及其作物安全性,采用室内盆栽法测定了砜吡草唑与丙炔氟草胺及其不同比例混配组合对杂草生长的抑制作用及玉米安全性。结果表明,砜吡草唑与丙炔氟草胺不同比例的混配组合对稗草、马唐和藜均表现出加成作用,其中砜吡草唑与丙炔氟草胺质量比为1.25~20∶1时加成作用更为明显。砜吡草唑与丙炔氟草胺质量比为1~20∶1时,其在供试玉米品种和杂草之间的选择性指数较高,对玉米作物安全。

链格孢菌DT-XRKA菌株的除草活性及对作物的安全性

从青海省大通县达隆村农田采集自然感病的植物叶片并分离出真菌菌株,以密花香薷为靶标草,通过离体叶片和温室盆栽试验以及作物安全性评价,筛选获得1株具有较好除草活性的生防菌DT-XRKA。结果表明,离体叶片接种DT-XRKA 7 d后,密花香薷叶片上出现产3~4倍于菌饼大小的灰褐色病斑,病斑面积达到了整个叶片的50%以上,在接种处可见大量灰褐色的菌丝,中心黑色,边缘褐色,且叶片开始逐渐失绿变黄,病级达到5级。不同浓度(1.47×10^(1)~1.47×10^(4)个/mL)的DT-XRKA孢子悬浮液对密花香薷的发病率达到67.84%~96.42%,病情指数为51.11~97.97,鲜质量防效达到52.44%~82.67%。作物安全性评价结果表明,DT-XRKA菌株孢子悬浮液对油菜、白菜、番茄、黄瓜和辣椒安全。经形态学特征和rDNA-ITS序列分析将DT-XRKA鉴定为链格孢Alternaria alternata。

抗除草剂作物的研发与应用进展

抗除草剂作物在农业生产中发挥了重要作用,种植抗除草剂作物能提高杂草防除效率,降低农业生产成本。但随着抗除草剂作物大面积推广和长期使用单一除草剂,抗除草剂作物自身杂草化、抗性基因漂移、除草剂选择压导致的杂草抗性问题也逐步显现,如何科学研发和应用抗除草剂作物值得深入思考。本文系统综述了全球利用转基因技术、自然变异、人工诱变以及基因编辑技术研发抗除草剂作物及其商业化应用的进展;特别介绍了我国抗除草剂转基因作物的研发及应用现状。从抗除草剂作物自身杂草化、抗性基因漂移以及除草剂选择压3个方面分析了抗除草剂作物种植可能引起的抗性杂草问题,并提出了应对措施,以期为我国抗除草剂作物的研发及产业化发展提供理论参考。

基于图像增强和注意力机制的作物杂草识别

为提高复杂环境下无人机获取的作物杂草图像识别的准确率,提出一种基于图像增强与注意力机制的作物杂草识别方法。在多尺度Retinex算法中加入颜色恢复函数调节3个通道颜色的占比以恢复其颜色特征,使图像更清晰;将残差网络模型中的激活函数换为Leaky ReLU,加入CBAM注意力机制模块,获取更多有用信息,抑制其它无用信息。实验结果表明,该方法可以提高复杂环境下无人机获取的作物杂草图像的识别准确率,其准确率达到95.3%,高于AlexNet、ResNet18、ResNet50及其它主流算法的识别结果。

我国耐除草剂转基因作物研发与产业化应用前景

基因重组技术的发展突破了作物有性杂交的限制,为培育耐除草剂作物提供了新途径。转基因作物种植产生了显著的经济效益、社会效益和生态效益,种植面积迅速增长。全球转基因作物1996年仅170万hm^(2),2022年种植面积扩大到2.022亿hm^(2),增加了近120倍。面积最大的前5个国家转基因作物种植比例均在90%以上,阿根廷种植比例接近100%,耐除草剂性状一直是转基因作物的主要性状。2008年,我国启动了转基因生物新品种培育科技重大专项,利用生物育种技术研发出中黄6106、DBN8002、DBN9936、DBN9858、DBN3601T等多个含有耐除草剂草甘膦基因的转化体,并获得农业转基因生物生产应用安全证书。2021年-2023年,我国在云南、内蒙古等地开展了转基因作物试点种植,结果表明,草甘膦在上述转化体及其衍生品种上应用,除草效果好、增产节本优势明显,适合不同的轮作与栽培模式。本文概述全球转基因作物的研发和商业化应用情况,分析我国农田杂草危害现状及防控需求,结合具体国情和转基因耐除草剂作物应用需求,论述其在我国产业化应用的前景,以期为转基因耐除草剂作物的研究、种植和草害可持续控制提供参考。

河西走廊玉米与豆科作物间作田化学除草及对作物安全性的研究

玉米与豆科作物复合种植是河西走廊地区重要的粮经作物栽培模式,杂草危害是该复合种植体系中普遍存在的重要问题。本文采用田间裂区试验设计的方法研究了5种除草剂(或配方)对玉米与3种豆科作物-大豆Glycine max、赤小豆Vigna umbellata和菜豆Phaseolus vulgaris间作田杂草的防除效果和对两类作物的安全性。结果表明,除草剂对杂草的防效为81.67%~91.55%,显著高于当地常规玉米单作的化学除草处理(P<0.05),5种药剂处理对苗期玉米无明显药害,而对3种豆科作物幼苗均有不同程度的不利影响。玉米收获期900 g/L乙草胺EC、900 g/L乙草胺EC+87.5%2,4-滴异辛酯EC和900 g/L乙草胺EC+10%唑嘧磺草胺SC 3种药剂处理条件下三种间作组合的玉米+豆科作物总产量均高于空白对照,且与各自的人工除草处理相当或更优;本试验5种药剂处理条件下玉米与3种豆科作物间作组合的玉米+豆科作物总产量均与玉米单作常规化学除草处理相当或更优。研究结果可为西北河西走廊地区玉米与豆科作物间作模式下田间杂草的安全、高效化学防除提供技术参考。

长期不同施肥对黄壤单季稻冬闲田春季杂草群落的影响

为探讨长期不同施肥模式下杂草群落变化及其与土壤养分相关性,依托一项连续24年长期施肥试验,采用田间调查法,对不平衡施肥[氮磷肥(NP)、磷钾肥(PK)、氮钾肥(NK)]、常量化肥(NPK)、单施有机肥(M)、1/2有机肥替代化肥(1/2MNP)、不施肥(CK)模式下黄壤单季稻冬闲田春季杂草群落变化及其与土壤养分相关性进行研究。结果表明,长期不同施肥模式下春季杂草密度、生物量、群落多样性等均发生变化。M处理下土壤养分均较高,杂草群落总密度1208.44株·m^(-2)、总生物量1071.24 g·m^(-2),均为最高,与CK处理相比,春季杂草总密度增加37.74%、总生物量增加179.58%,说明单施有机肥可提升土壤养分,促进春季杂草生长。不同处理对杂草群落影响存在差异:M处理下棒头草(Polypogon fugax)等未发生;长期施用无机化肥处理早熟禾(Poa annua)发生密度(0~4.89株·m^(-2))较低;缺磷处理下日本看麦娘(Alopecurus japonicus)发生密度(36.00株·m^(-2))最低。同时,缺氮导致杂草群落多样性指数增加、优势度指数降低,群落结构相对复杂;缺磷则反之。研究表明,全氮、碱解氮和全磷是影响杂草密度的关键因子,生产上可通过合理施肥控制田间杂草发生,稳定土壤肥力及物种多样性,促进农业生态系统发挥出最大生态效应。

绿肥对主作物农艺性状、病虫草害及土壤的影响

绿肥在用地养地、保障粮食安全和改善生态环境等方面具有重要的作用。为了探究绿肥对主作物系统的影响,本文查阅了2015年以来主作物耦合绿肥的相关文献,归纳了绿肥对主作物农艺性状、病虫草害的防控以及对土壤理化性质等的影响。总体上,绿肥可有效改善土壤理化性质,促进养分转化,提高主作物对养分、水分的利用效率;影响主作物生理生化,促进主作物生长,提高主作物产量和品质,有效降低主作物病虫害的发生和危害,是实现绿色循环农业的重要途径。本文根据研究现状,对未来的研究方向进行了展望,提出加强对绿肥种植经济效益的评估和绿肥-主作物一体化病虫害防控方面的研究,进一步强化绿肥产品的推出与销售。

多异瓢虫在3种豆科杂草上的种群动态及对其趋性行为反应

为阐明田埂杂草对多异瓢虫Hippodamia variegata的保育作用以及多异瓢虫对其趋性行为反应,为棉田蚜虫等害虫的绿色防控奠定重要的理论基础,本文采用种群系统调查法研究新疆棉区田埂3种常见豆科杂草(甘草Glycyrrhiza uralensis、骆驼刺Alhagi camelorum、苦豆子Sophora alopecuroides)上多异瓢虫和棉黑蚜Aphis atrata的种群动态并分析二者的相关性,同时通过Y形嗅觉仪测试多异瓢虫雌雄成虫对3种豆科杂草不同处理的趋性行为反应。结果表明:5月下旬至6月下旬,田埂3种豆科杂草上多异瓢虫成虫和幼虫的种群密度均较高,最大值分别达1.35~2.80头/m^(2)和0.93~1.80头/m^(2),在这一时期每种豆科杂草上多异瓢虫的猎物棉黑蚜种群密度也较高;在整个调查期间3种豆科杂草上多异瓢虫与棉黑蚜的种群密度均显著相关,相关系数分别为0.923(甘草)、0.774(骆驼刺)、0.839(苦豆子)。同时,多异瓢虫雌雄成虫对3种豆科杂草不同处理间的趋性选择反应相似,均为棉黑蚜为害植株>棉黑蚜>健康植株>空白,且多异瓢虫对棉黑蚜为害株的选择性均显著大于相应的健康株。因此,新疆棉区田埂3种豆科杂草上的棉黑蚜对多异瓢虫早春种群具有重要的保育作用。

链格孢菌DT-DYLC菌株的除草活性及对作物的安全性

本研究从青海省大通县达隆村农田采集自然感病的植物叶片中分离出真菌菌株,以藜为靶标草,通过离体叶片和温室盆栽试验以及作物安全性评价,筛选获得1株具有较好的除草活性的生防菌DT-DYLC。结果表明,离体叶片接种DT-DYLC 7 d后,在接种处可见大量灰白色的菌丝,且于叶片反面有菌丝穿透生长,发病率为60.04%,病级达到4级。不同浓度1.20×(10^(1)~10^(4))孢子/mL的DT-DYLC孢子悬浮液对藜的发病率达到50.35%~95.81%,病情指数为49.34~89.44,鲜重防效达到52.95%~83.25%。作物安全性评价结果表明,DT-DYLC菌株孢子悬浮液对小麦、青稞、玉米、番茄和黄瓜安全。经形态学特征和r DNA-ITS序列分析将DT-DYLC鉴定为链格孢Alternariaalternata。上述结果为该菌株下一步田间应用提供了理论基础。

温度胁迫对农作物和入侵杂草的生长影响机制

在全球气候变化的背景下,我国极端气候出现的次数比以往更加频繁,而极端的高温或低温气候都对农作物的生长发育有负面影响,严重影响了我国农作物的产量。温度的改变加快了入侵杂草的迁移和演替,农田系统中的入侵杂草和农作物竞争资源并在竞争中获得优势,最终对农业生产造成极大的威胁和危害。本文综述了温度胁迫对农作物和入侵杂草生长的影响,并阐述了在温度改变背景下农作物系统可能面临的困境,最后展望了未来在温度变化背景下的农作物-杂草系统相关研究的方向。

Weed Management Practices in Nursery Propagation

Weeds are inimical to the nursery growers as they negatively interfere with the growth and aesthetic value of nursery crops. Propagated crops are more vulnerable to weed competition. Nursery growers are adopting hand weeding, mulching, and different herbicides to get rid of the weeds in propagation. However, the most effective and efficient methods for weed control in propagation are still obscure. In this study, we comprehensively review the most used propagation techniques and weed management practices along with their pros and cons. Hand weeding is the most common method of weed control, but it is labor intensive and costly. Nowadays, herbicides are widely used for weeds management. But there are a limited number of registered and labelled herbicides for greenhouse use. Most of the herbicides contain dinitroanilines (DNAs) which inhibit root growth. Along with the leaching problem, several detrimental effects of herbicides have been revealed in propagation. Considering drawbacks of the use of herbicides, mulching in propagation is gaining popularity. But mulch type and depth may affect rooting of cuttings and weed control efficacy. Therefore, it is crucial to conduct additional research aimed at discovering efficient mulching materials and preemergence herbicides for weed control during propagation, while preserving root initiation, plant development, and growth.

基于生态位理论的作物—杂草化感作用及其关系探讨

作物-杂草化感作用是作物与杂草之间生态位竞争的重要机理之一。利用作物-杂草化感作用和生态位理论解决实际农业生产中的生态学问题具有重要意义。本研究就作物-杂草化感作用与其生态位的内在联系进行初步探讨,从生态位理论入手,对农作物及其杂草化感作用等个体或微观生态学研究在宏观生态学中的应用进行探讨,并据此进行推导在野外生态环境中强化对杂草具有强化感抑制作用的作物品种的人工选择和合理布局,可以实现杂草的整体防控和宏观生态评价,为下一步"基于生态位理论的作物-杂草化感作用研究"提供理论基础。

基于株心颜色的玉米田间杂草识别方法

根据3～5叶苗期玉米植株的生长特征及其株心所具有的颜色特征,提出了一种利用玉米植株的株心颜色特征识别玉米田间杂草的方法。玉米植株叶片的颜色是深绿色,而株心区域的颜色是浅绿色,该特征可由反映颜色深浅程度的饱和度指标表达。玉米植株的中心区域具有最大的饱和度值,该特性可用于在利用绿-红指标分割土壤背景后玉米植株的中心区域的提取。对分割后的绿色植株前景而言,与提取的株心区域相连通的区域是玉米植株,反之,非连通区域为杂草。试验结果表明:玉米植株和杂草的正确识别率平均为88%和84%,识别一帧720×576象素的图像的平均时间120ms。玉米植株的正确识别率主要受中心区域的完整度影响,而杂草的正确识别率主要受玉米和杂草叶片重叠程度的影响。