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基于深度学习的大豆生长期叶片缺素症状检测方法

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农业机械学报 2020年第1期51卷 195-202页

作者：熊俊涛戴森鑫区炯洪林筱芸黄琼海杨振刚华南农业大学数学与信息学院广州510642 华南农业大学电子工程学院广州510642

为了检测作物叶片缺素,提出了一种基于神经网络的大豆叶片缺素视觉检测方法。在对大豆缺素叶片进行特征分析后,采用深度学习技术,利用Mask R-CNN模型对固定摄像头采集的叶片图像进行分割,以去除背景特征,并利用VGG16模型进行缺素分类。... 详细信息

为了检测作物叶片缺素,提出了一种基于神经网络的大豆叶片缺素视觉检测方法。在对大豆缺素叶片进行特征分析后,采用深度学习技术,利用Mask R-CNN模型对固定摄像头采集的叶片图像进行分割,以去除背景特征,并利用VGG16模型进行缺素分类。首先通过摄像头采集水培大豆叶片图像,对大豆叶片图像进行人工标记,建立大豆叶片图像分割任务的训练集和测试集,通过预训练确定模型的初始参数,并使用较低的学习率训练Mask RCNN模型,训练后的模型在测试集上对背景遮挡的大豆单叶片和多叶片分割的马修斯相关系数分别达到了0.847和0.788。通过预训练确定模型的初始参数,使用训练全连接层的方法训练VGG16模型,训练的模型在测试集上的分类准确率为89.42%。通过将特征明显的叶片归类为两类缺氮特征和4类缺磷特征,分析讨论了模型的不足之处。本文算法检测一幅100万像素的图像平均运行时间为0.8 s,且对复杂背景下大豆叶片缺素分类有较好的检测效果,可为农业自动化生产中植株缺素情况估计提供技术支持。

关键词：大豆叶片缺素深度学习神经网络迁移学习

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温室番茄缺素叶片偏振反射特征分析

光谱学与光谱分析 2014年第1期34卷 145-150页

作者：朱文静毛罕平刘红玉张晓东倪纪恒江苏大学农业工程研究院江苏镇江212013 江苏大学现代农业装备与技术省部共建教育部/江苏省重点实验室江苏镇江212013

为提高番茄植株营养胁迫定量分析模型的精度,探究偏振检测在植物单叶尺度进行无损检测的优势,利用自行研制的偏振反射光谱系统检测不同生长期温室番茄缺素叶片偏振反射特征。对影响番茄单叶偏振反射的主要因素:方位角、入射天顶角、探... 详细信息

为提高番茄植株营养胁迫定量分析模型的精度,探究偏振检测在植物单叶尺度进行无损检测的优势,利用自行研制的偏振反射光谱系统检测不同生长期温室番茄缺素叶片偏振反射特征。对影响番茄单叶偏振反射的主要因素:方位角、入射天顶角、探测天顶角、光源偏振片起偏角度、探测器偏振片起偏角度进行了讨论,通过正交试验的极差分析获取光谱仪各测量角度参数的优水平,并通过实验进一步验证,最终分析得到偏振光谱系统检测番茄缺素叶片的角度组合及主次排序为:入射天顶角60°、光源起偏角度0°、探测器起偏角度45°、探测天顶角45°、方位角180°,在此基础上对不同生长期的缺氮、缺磷、缺钾叶片以及不同缺素程度的叶片进行分析比较,结果显示偏振反射比随番茄叶片的生长周期呈现正相关关系,缺素和营养过量均能导致偏振反射比的下降,偏振反射比在结果期和采收期的降幅较为明显。对于偏振反射光谱在植物单叶尺度营养快速检测的深入研究具有一定的理论和实践意义。

关键词：偏振反射光谱番茄叶片缺素角度

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不同缺素条件下核桃幼苗的生长和生理变化

北京林业大学学报 2023年第9期45卷 33-41页

作者：黄小辉吴焦焦魏立本王玉书冯大兰张宏重庆市林业科学研究院三峡库区森林生态保护与恢复重庆市市级重点实验室重庆400036 四川农业大学林学院四川成都611130

【目的】研究核桃幼苗在不同缺素条件下的表型特征及生长和生理特性变化,为核桃幼苗的科学高效管理提供理论依据。【方法】采用盆栽试验,设置缺氮(N)、磷(P)、钾(K)、钙(Ca)、镁(Mg)处理及对照,研究不同缺素条件下核桃幼苗的表型特征及... 详细信息

【目的】研究核桃幼苗在不同缺素条件下的表型特征及生长和生理特性变化,为核桃幼苗的科学高效管理提供理论依据。【方法】采用盆栽试验,设置缺氮(N)、磷(P)、钾(K)、钙(Ca)、镁(Mg)处理及对照,研究不同缺素条件下核桃幼苗的表型特征及生长生理变化。【结果】(1)不同缺素处理的核桃幼苗叶部症状和出现时间不同,其中缺N症状出现最早,缺Mg次之,缺K出现最晚。幼苗的生长明显受阻,其中缺N和缺Mg的地上部分生物量分别较对照组(CK)下降了66.5%和48.6%,根系生物量分别较CK下降了48.0%和55.0%;(2)缺素处理的核桃幼苗叶片光合色素含量、净光合速率、气孔导度较CK均显著降低,其中缺N和缺Mg的幼苗叶片光合色素含量下降幅度最大,缺Ca和缺Mg的净光合速率和气孔导度下降幅度最大;(3)各处理核桃幼苗叶绿素荧光参数表现出明显差异,但总体上各缺素处理的实际光化学效率(Φ_(PSII))、电子传递速率(ETR)、最大光化学效率(F_(v)/F_(m))、光化学淬灭系数(qP)值均显著低于CK处理,非光化学淬灭系数(NPQ)值显著高于CK处理,其中以缺P处理的变化最为明显;(4)缺素处理的核桃幼苗生长素和脱落酸含量较CK均显著升高,而精胺和亚精胺含量较CK均显著降低,其中以缺N处理的变化最为明显。【结论】缺素对幼苗的光合效率和激素代谢等均有一定影响,以缺N、缺Mg、缺Ca的影响最明显。因此,在核桃幼苗培育中,应加强苗木生长观测,尤其是易发生且症状明显的N、Ca、Mg元素缺乏的诊断,及时进行针对性地补充,以提高核桃的育苗质量。

关键词：核桃缺素光合效率激素代谢生理变化

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‘阳光玫瑰’葡萄9种缺素症的观察与分析

南京农业大学学报 2024年第3期47卷 435-442页

作者：方啸宇徐文清李少楠任艳华上官凌飞陆爱华房经贵南京农业大学园艺学院江苏南京210095 江苏农业农村厅农技推广站江苏南京210036

[目的]本文旨在通过观察‘阳光玫瑰’葡萄9种缺素表观差异并研究株高等生长指标以及叶绿素含量等生理指标,为及时进行营养诊断及指导田间施肥提供参考。[方法]以1年生‘阳光玫瑰’葡萄扦插苗为材料,采用大棚内珍珠岩盆栽方式,设置改良... 详细信息

[目的]本文旨在通过观察‘阳光玫瑰’葡萄9种缺素表观差异并研究株高等生长指标以及叶绿素含量等生理指标,为及时进行营养诊断及指导田间施肥提供参考。[方法]以1年生‘阳光玫瑰’葡萄扦插苗为材料,采用大棚内珍珠岩盆栽方式,设置改良霍格兰完全营养液(CK)和缺素(-N、-P、-K、-Ca、-Mg、-Fe、-B、-Zn、-Cu)营养液培养处理,分析各处理条件下植株的表观差异与生长生理指标。[结果]缺P、Mg和Zn时,‘阳光玫瑰’发生症状更早;缺B、Cu和Mg时,株高生长明显缓慢,并且症状发生剧烈,死亡率高。与对照相比,‘阳光玫瑰’缺Ca、缺B时叶片数量显著下降。缺素胁迫显著降低‘阳光玫瑰’叶片叶绿素含量,但对叶片含水量影响较小。葡萄对缺素胁迫的抗性与MDA含量和SOD活性总体呈正相关,即含量与活性越大,抗性越强。[结论]‘阳光玫瑰’对B和Mg元素的缺乏较敏感、耐性弱,对Zn元素的缺乏耐性较强。

关键词： ‘阳光玫瑰’葡萄营养液培养缺素表观生长生理指标

缺素条件下枸杞植株生长及营养元素吸收利用互作效应

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中国土壤与肥料 2023年第11期 202-212页

作者：南雄雄杨柳李文慧余泽龙王灵娟王芳林木资源高效生产全国重点实验室宁夏银川750004 宁夏大学地理科学与规划学院宁夏银川750021 宁夏大学农学院宁夏银川750021

探究不同营养元素缺乏对枸杞生长发育和营养元素吸收利用的影响,为枸杞缺素诊断与合理施肥提供理论依据。以“宁杞10号”为研究对象,采用营养液培养法,设置全素(CK)、缺氮(-N)、缺磷(-P)、缺钾(-K)、缺钙(-Ca)、缺镁(-Mg)、缺铁(-Fe)、... 详细信息

探究不同营养元素缺乏对枸杞生长发育和营养元素吸收利用的影响,为枸杞缺素诊断与合理施肥提供理论依据。以“宁杞10号”为研究对象,采用营养液培养法,设置全素(CK)、缺氮(-N)、缺磷(-P)、缺钾(-K)、缺钙(-Ca)、缺镁(-Mg)、缺铁(-Fe)、缺锰(-Mn)、缺铜(-Cu)、缺锌(-Zn)和缺硼(-B)11个处理,对枸杞生物量、根冠比、叶绿素、分枝数、营养元素和组分含量进行了测定。结果表明:(1)缺素条件下,枸杞生长普遍受到不同程度地抑制,植株茎叶和根系生物量、叶绿素SPAD值均显著降低,其中-N和-Fe处理对枸杞生长影响最大,且缺素症状明显;生物量、分枝数、SPAD值之间呈正相关关系,与根冠比呈负相关关系;(2)各缺素处理枸杞叶片和根系相应元素含量极显著降低,且对其他营养元素也存在不同影响,不同植物营养元素之间协同或拮抗作用的关联性呈现出“不对称性相关”;(3)缺素条件下,植株叶片的淀粉含量普遍增加,而粗脂肪含量整体呈下降趋势,粗纤维、可溶性糖和灰分含量无明显变化。由此可见,在缺素情况下,枸杞可通过调控自身光合产物的分配比例,或通过调节其他元素的吸收利用效率来激发相应元素的吸收潜力,从而在一定程度上减轻缺素造成的生长抑制;但在长期缺素胁迫下,枸杞表现出明显的缺素症状且生长受到严重抑制。由于枸杞对不同营养元素的吸收利用呈现“不对称性相关”,因此,在枸杞生长过程中应注重元素均衡供应和按需调控。

关键词：缺素枸杞营养元素吸收利用

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缺素培养对大豆营养生长和根系形态的影响

植物营养与肥料学报 2010年第4期16卷 1032-1036页

作者：曾秀成王文明罗敏娜廖红王秀荣华南农业大学资源环境学院广东广州510642

通过营养液栽培试验,探讨了巴西10号和本地2号两个大豆基因型在氮、磷、钾、钙、镁、硫、铁缺乏条件下的缺素症状和植株生物量变化,以及根系形态指标的改变。结果表明,缺素处理对大豆植株生长影响显著,在各种缺素条件下大豆植株生物量... 详细信息

通过营养液栽培试验,探讨了巴西10号和本地2号两个大豆基因型在氮、磷、钾、钙、镁、硫、铁缺乏条件下的缺素症状和植株生物量变化,以及根系形态指标的改变。结果表明,缺素处理对大豆植株生长影响显著,在各种缺素条件下大豆植株生物量均明显降低,地上部与根部均表现出各种营养元素缺乏时的特有症状;缺氮、缺钾、缺钙、缺镁和缺铁处理时大豆总根长和根表面积也均显著降低。大豆对不同缺素处理的反应存在基因型差异。

关键词：大豆缺素生物量根系形态

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缺素对平菇菌丝生长速率和菌落形态的影响

西北植物学报 1995年第2期15卷 149-153页

作者：殷红西北大学生物系

当合成培养基中分别缺乏氧、磷、钾、钙、镁及硫元素时，平菇菌丝的干重增加受到不同程度影响，以缺磷时为最严重，其次是缺氮等。除钙外，其它五种的缺乏都导致菌落形态发生特定改变，菌落扩展速度也不同，仍以无磷、无氮时受影响最大。

关键词：平菇生长矿质元素缺素菌丝菌落开态

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缺素及缺素恢复对铁皮石斛组培苗的影响

植物资源与环境学报 2024年第4期33卷 39-49页

作者：孟文娜贾悦张毓胡静丁安萍陈桂红谭明普向增旭南京农业大学生命科学学院江苏南京210095 南京农业大学园艺学院江苏南京210095 威海市农业科学院山东威海264200

为探究12种必需矿质元素(包括N、P、K、Ca、Mg、S、Fe、Mn、Cu、Zn、B、Mo)对铁皮石斛(Dendrobium officinale Kimura et Migo)生长及生理指标的影响,以铁皮石斛3个月组培苗为材料,以MS培养基为基础设置全营养对照(CK)、单一缺素处理和... 详细信息

为探究12种必需矿质元素(包括N、P、K、Ca、Mg、S、Fe、Mn、Cu、Zn、B、Mo)对铁皮石斛(Dendrobium officinale Kimura et Migo)生长及生理指标的影响,以铁皮石斛3个月组培苗为材料,以MS培养基为基础设置全营养对照(CK)、单一缺素处理和缺素恢复处理,分析各处理条件下铁皮石斛的表型特征和生理变化。结果显示:缺N、P、Ca、Cu、Zn处理组铁皮石斛组培苗缺素症状明显,整株的生长状态及叶片和假鳞茎的解剖结构均受到影响;除Zn外,其他元素缺素恢复处理后症状均得到明显改善。缺N、K、Ca、S、Zn处理组假鳞茎长及缺N、Ca处理组的叶片数受抑制明显。除P外,其他元素缺素处理组叶片叶绿素含量明显降低,多数缺素恢复处理组叶片叶绿素a和叶绿素b含量较缺素处理组极显著(P缺Fe处理组的叶绿素a含量与叶绿素b含量的比值明显降低,恢复处理后接近于CK。除Fe外,其他微量元素缺素处理对叶片超氧化物歧化酶(SOD)活性抑制明显,而缺大量元素处理组的SOD活性均不同程度升高;缺P处理组的过氧化物酶(POD)活性明显降低,而缺N、Mg、S、Mn、Zn、Cu处理组的POD活性明显升高,除Mn外,其他元素缺素恢复处理组的POD活性均升高。缺N、P可大幅提高叶片可溶性糖含量,缺N、Mn、Cu可大幅提高叶片可溶性蛋白质含量。缺N、Cu处理组假鳞茎多糖含量大幅高于CK,Ca、Mo缺素恢复处理组假鳞茎多糖含量较缺素处理组极显著升高;缺Mg处理组假鳞茎总黄酮含量大幅高于CK。综上,在保证铁皮石斛正常生长的前提下,可通过Ca、Mo缺素恢复处理来提高铁皮石斛假鳞茎多糖含量,通过适量缺Mg处理来提高铁皮石斛假鳞茎总黄酮含量。

关键词：铁皮石斛缺素假鳞茎多糖总黄酮

水稻缺素胁迫下实时荧光定量RT-PCR的内参基因的选择

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农业生物技术学报 2013年第11期21卷 1302-1312页

作者：魏毅东陈玉郭海萍谢华安张建福王宗华福建农林大学生命科学学院农业部华南杂交水稻种质创新与分子育种重点实验室/福州(国家)水稻改良分中心/福建省作物分子育种工程实验室/福建省水稻分子育种重点实验室/福建省作物种质创新与分子育种省部共建国家重点实验室培育基地/杂交水稻国家重点实验室华南基地/水稻国家工程实验室/福建省农业科学院水稻研究所

营养元素的吸收和利用是影响水稻产量的重要决定因素。利用qRT-PCR进行缺素胁迫下水稻功能基因的表达分析时,应当筛选适合于缺素胁迫下qRT-PCR分析的内参基因。本研究以缺乏氮、磷、钾、钙、镁、硫6种大量元素1周和2周的水稻(Oryza sati... 详细信息

营养元素的吸收和利用是影响水稻产量的重要决定因素。利用qRT-PCR进行缺素胁迫下水稻功能基因的表达分析时,应当筛选适合于缺素胁迫下qRT-PCR分析的内参基因。本研究以缺乏氮、磷、钾、钙、镁、硫6种大量元素1周和2周的水稻(Oryza sativa ***)幼苗组成的缺素样品池为材料,选取12个水稻管家基因作为缺素条件下qRT-PCR的候选内参基因,利用geNorm软件分析缺素条件下各基因总体表达的稳定性并筛选出适合于缺素处理下qRT-PCR分析的内参基因eIF4a,确定用于缺素条件下内参校正的最佳基因数量组合为2个。根据比较分析多种内参基因组合在不同缺素处理下的实际校正结果,证明内参基因的最佳组合对于缺素条件下qRT-PCR分析的重要性以及校正结果的有效性。最后,验证了eIF4a单基因校正的可行性与有效性,为geNorm软件提供了有益的改进和补充,这为水稻缺素胁迫下qRT-PCR分析的提供了参考和借鉴。

关键词：荧光定量RT-PCR 内参基因水稻缺素 geNorm