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植物病菌智能孢子捕捉分析系统在橡胶树白粉病监测上的应用

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江苏农业科学 2022年

作者：施泽坤徐鑫泽王晖刘文波王焕惟许沛冬缪卫国热带农林生物灾害绿色防控教育部重点实验室/海南大学植物保护学院海南大学信息与通信工程学院

应用智能孢子捕捉系统对橡胶树白粉病菌孢子进行监测，利用改进YOLOv5x算法自动识别统计捕获的白粉菌孢子图像，弥补需人工识别耗时耗力的不足，提高橡胶树白粉病监测的自动化和智能化水平。选取海南省儋州市3个橡胶树林段进行为期1年... 详细信息

应用智能孢子捕捉系统对橡胶树白粉病菌孢子进行监测，利用改进YOLOv5x算法自动识别统计捕获的白粉菌孢子图像，弥补需人工识别耗时耗力的不足，提高橡胶树白粉病监测的自动化和智能化水平。选取海南省儋州市3个橡胶树林段进行为期1年的橡胶树白粉病的病情指数调查、气象记录和孢子捕捉，以便携式孢子捕捉器作为参照，改进YOLOv5x算法提高病菌孢子识别精度，分析改良的植物病菌智能孢子捕捉分析系统对橡胶树白粉病监测效果。利用改进YOLOv5x算法对植物病菌智能孢子捕捉分析系统监测捕捉的橡胶树白粉病菌孢子识别，平均识别精度为95.2%，比改进前平均识别精度提高了3.7%，与人工识别结果一致；监测到的孢子数量消长动态变化与病害发生发展趋势一致，校正相关系数R为0.94。改良后的植物病菌智能孢子捕捉分析系统捕捉自动识别的孢子数量动态能反应当地病情，提高了监测效率，将有效节省人力物力，可为橡胶树白粉病预测预报提供数据支撑。

关键词：孢子捕捉 YOLOv5x 橡胶树白粉病监测

一体化智能孢子捕捉系统在黄瓜霜霉病和黄瓜白粉病预测上的应用

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植物保护学报 2017年第5期44卷 779-787页

作者：高士刚罗金燕曾蓉徐丽慧陈磊戴富明上海市农业科学院生态环境保护研究所上海低碳农业工程技术研究中心上海201403 上海市农业技术推广服务中心上海201103

为探索国内研制的新型一体化智能孢子捕捉系统在黄瓜霜霉病和黄瓜白粉病预测预报上的应用,在田间自然发病情况下,通过对捕捉孢子的形态进行识别,优化一体化智能孢子捕捉系统主要工作参数如有/无空气切割头、空气采集口高度和空气采集时... 详细信息

为探索国内研制的新型一体化智能孢子捕捉系统在黄瓜霜霉病和黄瓜白粉病预测预报上的应用,在田间自然发病情况下,通过对捕捉孢子的形态进行识别,优化一体化智能孢子捕捉系统主要工作参数如有/无空气切割头、空气采集口高度和空气采集时间;通过病害及孢子的动态监测分析大棚黄瓜霜霉病和黄瓜白粉病病情指数与孢子捕捉量的关系。结果表明,当不加装空气切割头、空气采集口高度为70 cm、孢子捕捉时间在10:00—10:30时段有利于孢子的捕捉。黄瓜霜霉病和黄瓜白粉病病情指数与连续7 d孢子捕捉总量具有强正相关性。连续多日监测到黄瓜霜霉病菌孢子囊且数量快速增加是黄瓜霜霉病发生或快速上升的一个预测指标。黄瓜白粉病发病之前没有监测到黄瓜白粉病菌分生孢子,且在病害盛发期分生孢子捕捉量仍较少。研究表明,一体化智能孢子捕捉系统适用于黄瓜霜霉病的预测,但在黄瓜白粉病的预测上尚存在一定问题。

关键词：黄瓜霜霉病白粉病孢子捕捉预测

远程控制病菌孢子捕捉仪对小麦气传病害的监测效果

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植物保护 2015年第6期41卷 163-168页

作者：姜玉英罗金燕罗德平曾娟赵康路凤琴俞懿张全力李金锁李惠明全国农业技术推广服务中心北京100125 上海市农业技术推广服务中心上海201103 上海创塔电子科技有限公司上海201100 上海市浦东新区农产品安全检测中心上海201202 上海市闵行区农业技术推广服务中心上海201100 河北省辛集市植保植检站辛集052360 河南省南阳市植保植检站南阳473000

应用最新研发的病菌孢子捕捉仪,在河南、河北4地进行了3年的小麦气传真菌病害孢子捕捉试验,实现了自动显微对焦成像、数字化图像的网络传输和异地诊断等远程控制功能,明确了捕捉病菌的优势种类、捕捉孢子数量消长动态,验证了设备性能稳... 详细信息

应用最新研发的病菌孢子捕捉仪,在河南、河北4地进行了3年的小麦气传真菌病害孢子捕捉试验,实现了自动显微对焦成像、数字化图像的网络传输和异地诊断等远程控制功能,明确了捕捉病菌的优势种类、捕捉孢子数量消长动态,验证了设备性能稳定性和捕捉效率。试验表明,远程控制病菌孢子捕捉仪可监测到的主要病菌种类(小麦白粉菌、锈菌、叶枯菌)及其数量动态能反映当地病情,从而可为将来小麦气传真菌病害的自动化诊断和科学监测提供手段,提出了进一步完善设备的自动化识别和计数功能的建议。

关键词：远程控制小麦气传真菌病害孢子捕捉

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桃流胶病病原菌孢子捕捉及分离鉴定

桃流胶病病原菌孢子捕捉及分离鉴定

作者：程玉芳华中农业大学

学位级别：硕士

桃流胶病(Peach gummosis)早期被认为是由管理粗放或不良生长条件引起的生理性病害。但随着病害的大规模流行,病原性桃流胶病逐渐占据主要地位。桃流胶病主要危害枝干,造成主干、主枝等部位的树皮溢出胶状物质,胶体初期无色透明,后期逐... 详细信息

桃流胶病(Peach gummosis)早期被认为是由管理粗放或不良生长条件引起的生理性病害。但随着病害的大规模流行,病原性桃流胶病逐渐占据主要地位。桃流胶病主要危害枝干,造成主干、主枝等部位的树皮溢出胶状物质,胶体初期无色透明,后期逐渐变为红褐色至深褐色。葡萄座腔菌(Botryosphaeria)属真菌已被确认为湖北省地区桃流胶病的病原菌,但关于其流行规律的研究还很滞后。本研究从桃流胶病菌孢子的捕捉入手,在培养特性、分生孢子形态学、分子系统学和致病性研究的基础上,对捕捉的孢子进行分类鉴定。同时,结合桃园所在地区的气象条件分析影响病原菌孢子释放的环境因素,并比较了不同温度和pH值对病原菌生长的影响。主要结果如下： 1.在2012年3月至2013年12月期间,经培养特性、分生孢子形态学、分子系统学和致病性鉴定,只于2012年6月24日至30日、2012年9月22日至28日、2013年10月6日至12日、2013年11月4日至10日捕捉到葡萄座腔菌属Lasiodiplodia theobromae分生孢子。其中第一年捕捉的孢子来自活体病枝,第二年来自离体病枝。 2.结合桃园所在地区的气象数据进行分析,表明活体病枝上桃流胶病菌L.theobromae分生孢子释放期间连续3d日平均相对湿度达到90%以上,且连续3d日平均气温为25℃左右;离体病枝上桃流胶病菌L. theobromae分生孢子释放期间连续3d日平均相对湿度为70%左右,但日平均气温无共同点。 3. L. theobromae的最适生长温度为25℃-30℃,湖北地区桃流胶病优势种Botryosphaeria dothidea的最适生长温度为30℃。不同pH值的改良Richard培养液对桃流胶病菌L. theobromae的生长有一定影响,尤其pH值低于对照时会显著抑制病原菌的生长,对照培养液中B. dothidea生长较L. theobromae缓慢。

关键词：桃流胶病 Lasiodiplodia theobromae 孢子捕捉形态学分子系统学气象条件温度 pH值

遥感和病菌孢子捕捉技术在小麦白粉病监测中的应用研究

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遥感和病菌孢子捕捉技术在小麦白粉病监测中的应用研究

作者：姚冬明安徽农业大学

学位级别：硕士

白粉病是小麦生产上的一种重要病害。本研究采用了高光谱和无人机航空遥感技术对田间不同小麦种植密度下白粉病的发生流行进行了研究,同时研究了白粉病发生后小麦产量、千粒重和蛋白质含量的损失情况及利用遥感数据对其进行预测的可行... 详细信息

白粉病是小麦生产上的一种重要病害。本研究采用了高光谱和无人机航空遥感技术对田间不同小麦种植密度下白粉病的发生流行进行了研究,同时研究了白粉病发生后小麦产量、千粒重和蛋白质含量的损失情况及利用遥感数据对其进行预测的可行性。此外还研究了利用定容式孢子捕捉器监测空气中白粉菌分生孢子浓度的变化动态及其与环境因素的关系,建立了基于空气中白粉菌孢子浓度以及环境因子的田间病情预测模型,比较了利用Real-time PCR技术定量检测和显微镜下观察计数得到的空气中白粉菌分生孢子浓度的结果。主要研究结果如下： 1.不同小麦种植密度下白粉病的病情指数在扬花期,灌浆初期和灌浆后期与红边参数中的红边斜率（dλred）与红边面积（SDr）具有极显著的负相关性。在所研究的植被指数中,SAVI和DVI与两种不同种植密度下试验小区的病情指数在各生育时期的相关性都较好。正常种植密度小区植被指数与病情指数的相关性好于1/2正常种植密度小区。选择与病情相关性较好的近红外波段光谱反射率（NIR）.红边斜率（dλred）、红边面积（SDr）、差异植被指数（DVI）和土壤修正植被指数（SAVI）等参数建立病害估计模型并进行比较后发现,不同种植密度下模型的斜率,截距均无显著性差异,进一步合并数据建立了病情估计模型。根据相关性分析结果,分别建立了利用灌浆前期的RED和RVI估计产量损失率,扬花期的RED和NDVI估计千粒重损失率和扬花期的RED和RVI估计蛋白质含量损失率的模型。 2.研究发现在1/2正常种植密度下,从数字图像中提取的各参数与田间病情指数都存在极显著的相关关系。在正常种植密度下,饱和度（S）和（R-B）/（R+B）这两项参数和病情指数的相关系数大于其他参数。1/2正常种植密度下各参数与病情指数的相关性好于正常种植密度。分别建立了200m高度下基于S与（R-B）/（R+B）,300m高度下基于S、（G-B）/（G+B）与（R-B）/（R+B）和400m高度下基于S与（R-B）/（R+B）的病害估计模型。同时研究发现,S和（R-B）/（R+B）和产量,S和（G-B）/（G+B）和千粒重存在极显著的负相关性,分别建立了利用这些参数估计产量和千粒重的模型。 3.进一步明确了小麦白粉病的发生会导致小麦产量、千粒重和蛋白质含量的损失。建立了利用关键生育时期病情指数和病情曲线下面积来预测小麦产量、千粒重和蛋白质含量损失率的模型。其中产量、千粒重损失率模型达到了极显著水平,蛋白质含量损失率估计模型达到了显著水平。 4.空气中小麦白粉菌分生孢子的浓度首先随着病情指数上升而上升,到灌浆期达到最大值,之后逐渐减少直至消失。研究发现小麦冠层内、外的白粉菌分生孢子浓度存在显著的正相关性,冠层内的白粉菌分生孢子浓度明显高于冠层外。空气中白粉菌分生孢子浓度和温度有极显著的负相关关系。利用逐步回归法建立了基于气象因子的白粉菌分生孢子浓度预测模型,并用时间序列分析方法建立了预测分生孢子浓度的ARIMA （1,1,0）模型,2种模型都达到了极显著水平。研究还建立了基于气象因子或白粉菌分生孢子浓度或气象因子和白粉菌分生孢子浓度的白粉病病情指数估计模型,以及基于7日前气象因子或白粉菌分生孢子浓度或累积分生孢子浓度和气象因子的病情指数预测的模型。 5.利用Real-time PCR技术测定计算获得的小麦白粉菌分生孢子浓度与通过显微镜观察得到的小麦白粉菌分生孢子浓度之间存在极显著的正相关性。利用Real-timePCR定量检测得到的白粉菌分生孢子浓度值低于显微镜下观察计数所得到的的孢子浓度值。

关键词：小麦白粉病遥感孢子捕捉 Real-time PCR 监测

智能孢子捕捉系统对苜蓿病害监测效果的初步研究

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现代畜牧科技 2020年第10期39卷 23-24页

作者：尤海洋李旭业郭文凯黑龙江省农业科学院畜牧兽医分院黑龙江齐齐哈尔161005

应用新型智能孢子捕捉系统,在黑龙江省齐齐哈尔市国家草品种区域测试站内进行病菌孢子捕捉试验,通过病菌孢子数量和种类的监测,初步验证了设备性能稳定性和捕捉效率。结果表明,2019年试验区内苜蓿田间主要发生病害为褐斑病、尾孢叶斑病... 详细信息

应用新型智能孢子捕捉系统,在黑龙江省齐齐哈尔市国家草品种区域测试站内进行病菌孢子捕捉试验,通过病菌孢子数量和种类的监测,初步验证了设备性能稳定性和捕捉效率。结果表明,2019年试验区内苜蓿田间主要发生病害为褐斑病、尾孢叶斑病、壳针孢叶斑病,智能孢子捕捉系统可监测到的苜蓿主要病菌种类及其数量,能在一定程度上反映监测区域苜蓿病害的发生情况。

关键词：苜蓿孢子捕捉监测

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田间孢子捕捉及自动计数设计

内蒙古农业大学学报（自然科学版） 2016年第1期37卷 105-109页

作者：陶明超赵建平张永凯王成何璐璐周航曲阜师范大学物理工程学院曲阜273165 北京农业信息技术研究中心北京100192

将孢子捕捉系统置于田间并运行,通过吸风口吸收空气中的孢子使其吸附在电控旋转盘上的培养皿中,转动旋转盘使培养皿移至系统显微镜下,利用CCD相机获取显微镜下的孢子图像,并通过远程传输模块发送到实验室PC机并保存。基于Lab VIEW软件... 详细信息

将孢子捕捉系统置于田间并运行,通过吸风口吸收空气中的孢子使其吸附在电控旋转盘上的培养皿中,转动旋转盘使培养皿移至系统显微镜下,利用CCD相机获取显微镜下的孢子图像,并通过远程传输模块发送到实验室PC机并保存。基于Lab VIEW软件平台设计图像处理程序,先后对图像进行灰度化、二值化、形态学、特征提取匹配等处理,实现孢子的自动计数。该设计较传统的孢子捕捉计数更加的简便、准确、高效,并可实现田间实验的无人值守。

关键词：孢子捕捉图像采集 LabVIEW 图像处理自动计数

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作物病害监测预警研究进展

植物保护学报 2022年第1期49卷 298-315页

作者：胡小平户雪敏马丽杰黄冲周益林徐向明西北农林科技大学植物保护学院旱区作物逆境生物学国家重点实验室陕西杨凌712100 鄂尔多斯生态环境职业学院内蒙古鄂尔多斯017010 全国农业技术推广服务中心北京100125 中国农业科学院植物保护研究所植物病虫害生物学国家重点实验室北京100193 英国国家农业植物研究所东茂林病虫害生态学研究组东茂林ME196BJ

作物侵染性病害是影响作物安全生产的重要生物灾害,具有突发性、暴发性和强流行性等特点,常常造成巨大的损失。近年来,随着病菌孢子捕捉、遥感、地理信息系统、卫星定位系统、大气环流分析、分子生物学、人工智能、大数据和物联网等技... 详细信息

作物侵染性病害是影响作物安全生产的重要生物灾害,具有突发性、暴发性和强流行性等特点,常常造成巨大的损失。近年来,随着病菌孢子捕捉、遥感、地理信息系统、卫星定位系统、大气环流分析、分子生物学、人工智能、大数据和物联网等技术的快速发展与应用,作物病害监测预警技术取得了重要进展,大幅度提高了对病害监测和预测的准确度。该文综述了小麦、水稻、玉米和马铃薯等粮食作物的6种重大病害监测预警工作的研究进展及应用情况,同时,探讨了我国作物病害监测预警工作中存在的主要问题,并提出了未来作物病害监测预警的前景和发展方向。

关键词：孢子捕捉实时定量PCR “3S”技术智能化

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稻麦轮作区小麦赤霉病流行因素分析

稻麦轮作区小麦赤霉病流行因素分析

作者：周佳西北农林科技大学

学位级别：硕士

小麦赤霉病是制约我国小麦安全生产的重要病害之一。由于气候变化和耕作制度变革,赤霉病在我国逐年加重,且有北扩西移态势,不仅造成小麦严重减产,而且发病籽粒中的毒素严重威胁人畜健康和国家粮食安全。小麦赤霉病的流行受多种因素影响... 详细信息

小麦赤霉病是制约我国小麦安全生产的重要病害之一。由于气候变化和耕作制度变革,赤霉病在我国逐年加重,且有北扩西移态势,不仅造成小麦严重减产,而且发病籽粒中的毒素严重威胁人畜健康和国家粮食安全。小麦赤霉病的流行受多种因素影响,明确影响病害流行的主要因素对于病害防治具有重要意义。本研究以稻麦轮作区小麦赤霉病频发重发区的江苏为代表性区域,通过病原菌孢子数量动态监测、田间模拟试验、气象因子监测和田间发病情况调查等,分析影响稻麦轮作区小麦赤霉病流行的主要因素,取得了以下主要结果:1、初步明确了稻麦轮作区空气中赤霉菌孢子数量时空动态变化规律及其与赤霉病病穗率的关系。通过孢子捕捉、q PCR、田间病害调查和相关性分析,发现江苏姜堰(苏中)和张家港(苏南)地区有两个赤霉菌孢子数量高峰期,即小麦播种期和灌浆期,洪泽(苏北)有一个孢子数量高峰期,即小麦播种期。田间孢子捕捉结果表明,40 cm处孢子捕捉量最多,70 cm次之,100 cm最少。但赤霉菌孢子数量与病穗率无显著相关性。2、研究了田间带菌稻桩数量与赤霉病病穗率的关系。在苏北、苏中和苏南开展了田间模拟试验,分别设置不同稻桩密度的处理,按照随机区组排列,于小麦抽穗期调查稻桩带菌率,蜡熟期调查病穗率。结果表明,2021-2023年稻桩带菌率表现为苏南>苏中>苏北,2021和2022年赤霉病病穗率表现为苏南>苏中>苏北,2023年病穗率为苏北>苏南>苏中。田间带菌稻桩数量对赤霉病病穗率的影响在不同年份间存在差异,2021和2023年苏北、苏中和苏南地区田间带菌稻桩数量与病穗率无显著相关性,2022年苏北和苏南地区田间带菌稻桩数量与病穗率呈极显著相关。3、初步明确了气象因子与赤霉病病穗率的关系。基于气象因子监测及田间发病情况的调查,发现影响稻麦轮作区小麦赤霉病流行的主要气象因素为2月上中旬总降雨量、3月下旬-4月上旬总降雨量、4月中下旬平均露点温度和4月下旬-5月上旬平均相对湿度。

关键词：小麦赤霉病孢子捕捉稻桩带菌率气象因子流行因素