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中国粮油学报 2021年第11期36卷 157-161页

作者：刘国栋何隆鑫陈梦涛许方甫刘少强王睿智张洪程魏海燕江苏省作物遗传生理重点实验室江苏省作物栽培生理重点实验室江苏省粮食作物现代产业技术协同创新中心江苏省优质粳稻产业工程研究中心扬州大学水稻产业工程技术研究院扬州大学农学院扬州225009 华南农业大学亚热带农业生物资源保护与利用国家重点实验室广州510642

为研究我国南方香粳稻香味特点,以南粳46、香软玉为实验材料,以茉莉香、巴斯马蒂、象牙香占、稻花香2号为对照,采用GC-IMS对其挥发性物质进行指纹图谱解析,深入分析我国南方香粳稻中挥发性物质与其他香稻品种的差异。研究发现:南方香粳... 详细信息

为研究我国南方香粳稻香味特点,以南粳46、香软玉为实验材料,以茉莉香、巴斯马蒂、象牙香占、稻花香2号为对照,采用GC-IMS对其挥发性物质进行指纹图谱解析,深入分析我国南方香粳稻中挥发性物质与其他香稻品种的差异。研究发现:南方香粳稻香软玉、南粳46与茉莉香、巴斯马蒂和象牙香占中的挥发性物质具有较大差异。南粳46中2-乙酰基-1-吡咯啉含量高于其他香稻品种。此外,香软玉、南粳46中2-正戊基呋喃、3-甲基丁酸乙酯、1-庚醇、反-2-庚烯醛、反-2-戊烯醛、反-2-己烯醛、1-戊醇、2-庚酮和戊醛等物质的含量高于其它香稻品种。本研究有助于揭示我国南方香粳稻的香味特点。

关键词：南方香粳稻香气挥发性物质指纹图谱气相-离子迁移色谱

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基于U-Net的玉米雄穗面积动态监测

基于U-Net的玉米雄穗面积动态监测

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第二十届中国作物学会学术年会

作者：余汛殷大萌聂臣巍明博许红根刘媛白怡邵明超程明瀚刘亚东刘帅兵王梓旭王思雨石磊金秀良中国农业科学院作物科学研究所农业部作物生理生态重点实验室江苏省作物遗传生理重点实验室/江苏省作物栽培生理重点实验室扬州大学农学院江苏省粮食作物现代产业技术协同创新中心扬州大学

【研究背景】玉米雄穗面积的动态变化反映玉米植株的生长发育情况,对雄穗面积及其动态的有效监测有利于玉米的育种和管理。目前,玉米雄穗面积监测主要依靠手工作业,劳动强度大,且可能会出现人为误差。研究表明,深度学习模型U-Net对使用... 详细信息

【研究背景】玉米雄穗面积的动态变化反映玉米植株的生长发育情况,对雄穗面积及其动态的有效监测有利于玉米的育种和管理。目前,玉米雄穗面积监测主要依靠手工作业,劳动强度大,且可能会出现人为误差。研究表明,深度学习模型U-Net对使用RGB图像的作物分割是有效的。然而,尚无U-Net模型用于玉米雄穗分割的系统研究。本文基于RGB图像全面分析U-Net模型在多元情境中(不同品种、阶段、空间分辨率)分割雄穗的表现,并探讨了基于该模型进行玉米抽雄动态监测的潜力。【材料与方法】玉米雄穗图像于2019年和2020年在中国河南省的中国农业科学院新乡实验基地采集。划分不同的数据集后,使用Labelme标注影像。我们将U-Net模型和两个特征提取网络(MobileNet和Vgg16)结合对雄穗进行分割以比较轻量级和重量级特征提取网络的分割精度。并基于时间序列RGB图像中雄穗面积随时间的变化来表示玉米的抽雄动态。【结果与分析】模型对比:采用重量级网络Vgg16的U-Net模型的分割精度(Io U=0.71)高于采用轻量级网络MobileNet的U-Net模型(Io U=0.63),前者效率(每幅图0.79s)略低于后者(0.57s)。Vgg16的U-Net模型在不同抽雄期(Io U=0.63-0.76)、不同品种(Io U=0.65-0.79)、不同分辨率(Io U=0.57-0.71)下保持了良好的玉米雄穗分割精度。不同情境模型鲁棒性分析:在3个不同抽雄阶段,模型对完全抽雄阶段的测试集(IoU=0.76)的分割精度最高。部分抽雄阶段的测试集上最低(Io U=0.63)。这是由于完全抽雄阶段数据集的标注样本多且样本特征明显;在8个品种中,模型对京农科728的分割精度最低(Io U=0.65)。郑单958的分割精度最高(Io U=0.79)。这得益于郑单958的雄穗特征明显且呈现簇状,有粗大的分支和较高的亮度值;在6个空间分辨率中,分割精度随着图像分辨率粗化而下降,但在5.60毫米分辨率图像中依然保持了较高的分割精度(IoU=0.57),在分辨率3.06毫米的无人机RGB图像中也达到了良好的分割精度(IoU=0.54)。抽雄动态监测:U-Net模型监测的不同品种的玉米抽雄动态与实际情况基本一致。雄穗面积误差较大的情况(偏差>10%)出现在抽雄初期和散粉后期,抽雄初期雄穗特征不明显和散粉后期的雄穗的亮度值降低,面积变小是导致误差的主要原因。【结论】基于Vgg16的U-Net模型可用于玉米雄穗分割及其面积动态监测,在不同抽雄期、不同品种、不同分辨率RGB影像中保持了良好的玉米雄穗分割精度。可与长时间序列无人机图像结合以更高效地监测玉米抽雄动态。

关键词： RGB图像深度学习语义分割玉米雄穗无人机动态监测

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基于深度学习的病害识别方法研究

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农业展望 2023年第8期19卷 90-99页

作者：王君婵洪俐朱少龙刘涛吴旭江王慧孙成明江苏里下河地区农业科学研究所/农业农村部长江中下游小麦生物学与遗传育种重点实验室江苏扬州225007 江苏省作物遗传生理重点实验室/江苏省作物栽培生理重点实验室/扬州大学农学院江苏扬州225009 江苏省粮食作物现代产业技术协同创新中心/扬州大学江苏扬州225009

当前在大面积生产中,主要病害的发生严重威胁农作物健康持续发展,亟须高效的病害识别方法来解决人工识别耗时、误判及效率低等问题。通过SONY@6300数码相机和开源数据库获取3种病害图像各150张,利用Labelme标注图片病斑,经过图像增强得... 详细信息

当前在大面积生产中,主要病害的发生严重威胁农作物健康持续发展,亟须高效的病害识别方法来解决人工识别耗时、误判及效率低等问题。通过SONY@6300数码相机和开源数据库获取3种病害图像各150张,利用Labelme标注图片病斑,经过图像增强得到2250张图片并构成数据集,按照8∶1∶1的比例划分为训练集、验证集和测试集。训练Deeplabv3+、U-Net、U-Net++等3种神经网络模型,对3种病害的图片进行预测并评价,比较在相同迭代次数下的损失曲线;根据对测试集进行预测的混淆矩阵,计算其精准度、召回率和F1得分。综合对比这3种模型的性能,结果表明U-Net++效果最好,3个评价指标均在97%以上,对病害的分割性能也优于Deeplabv3+和U-Net模型。研究结果可为生产上病害防治提供科学指导,也可为其他作物的病害识别提供技术参考。

关键词：病害识别图像深度学习模型预测 U-Net++

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氮肥一次性基施对不同成穗方式下直播常规粳稻产量的影响

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中国农业科技导报 2021年第8期23卷 163-172页

作者：翁文安程爽李绍平田晋钰陶钰胡群胡雅杰郭保卫魏海燕邢志鹏张洪程扬州大学农学院水稻产业工程技术研究院江苏省作物栽培生理重点实验室江苏省粮食作物现代产业技术协同创新中心江苏扬州225009

在江苏省稻麦两熟轮作地区,以南粳9108为材料,在控释氮肥配方(40 d释放期控释氮肥∶100 d释放期控释氮肥=1∶4)和速效氮肥的不同配比下,研究全程氮素一次性基施条件下控释氮肥施用比例对不同成穗方式下直播常规粳稻产量的影响。试验为... 详细信息

在江苏省稻麦两熟轮作地区,以南粳9108为材料,在控释氮肥配方(40 d释放期控释氮肥∶100 d释放期控释氮肥=1∶4)和速效氮肥的不同配比下,研究全程氮素一次性基施条件下控释氮肥施用比例对不同成穗方式下直播常规粳稻产量的影响。试验为裂区设计,主区设置3种不同基本苗处理,在成熟期调查其主茎占有效穗数的比例,以分别代表主茎为主成穗型、主茎分蘖并重成穗型和分蘖为主成穗型的3种水稻群体,控释氮肥配方和速效氮肥的不同配比为副区,分别为纯氮比5∶5、6∶4和7∶3。结果表明:不同成穗方式下直播常规粳稻达到高产时的适宜控释氮肥配方与速效氮肥的一次性基施配比存在差异,主茎为主成穗方式下,控释氮肥配方与速效氮肥以7∶3的纯氮比例配施时产量最高,产量为10.0 t·hm^(-2),较5∶5和6∶4处理显著提高5.3%~7.5%;主茎分蘖并重型和分蘖为主成穗型两种成穗方式下,控释氮肥配方与速效氮肥以5∶5的纯氮比例配施时产量最高,分别为9.5、9.4 t·hm^(-2),较其他处理显著提高9.2%~10.5%和9.3%~11.9%。在成穗方式间,以主茎为主成穗方式下的7∶3处理的产量最高,该处理在群体颖花量、生育后期光合势及阶段干物质积累等方面都具有显著优势。综上,不同直播稻成穗方式下基施适宜比例的控释氮肥均能获得较高的产量,适当增加基本苗以提高主茎占有效穗比例,以主茎成穗为主,配套控释氮肥配方和速效氮肥配比为7∶3的一次性基施氮肥技术有助于实现直播常规粳稻的高产。

关键词：粳稻控释氮肥一次性基施肥直播稻成穗方式产量

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高世代回交玉米矮秆种质的转录组分析

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江苏农业学报 2021年第2期37卷 280-288页

作者：王亚丽陈煜东王益军江苏省作物遗传生理重点实验室/植物功能基因组学教育部重点实验室/江苏省作物基因组学和分子育种重点实验室/扬州大学农学院江苏扬州225009 江苏省粮食作物现代产业技术协同创新中心/扬州大学江苏扬州225009

株高影响株型建成,与抗倒性、收获指数以及最终产量相关。对矮秆材料的研究有助于丰富对株高调控机理的认识。在前期研究中,对玉米矮秆材料D11的农艺与生理特征进行了分析。本研究基于高世代回交群体,通过转录组测序,对矮秆材料D11的基... 详细信息

株高影响株型建成,与抗倒性、收获指数以及最终产量相关。对矮秆材料的研究有助于丰富对株高调控机理的认识。在前期研究中,对玉米矮秆材料D11的农艺与生理特征进行了分析。本研究基于高世代回交群体,通过转录组测序,对矮秆材料D11的基因表达调控进行解析。与株高正常植株相比,矮秆材料中共检测到2537个差异表达的基因,其中1120个基因表达上调、1417个基因表达下调。功能注释、GO富集、通路富集的结果表明,差异表达基因参与细胞延伸、细胞骨架功能、微管组织、叶绿体功能、植物激素合成代谢等。差异表达基因最显著富集的通路与糖酵解相关。共表达分析结果表明,编码果糖-1,6-双磷酸酶的基因与多个差异表达基因存在功能关联。该研究结果揭示了玉米矮秆材料中的基因表达调控,为后续玉米株高调控节点的发掘提供了参考。

关键词：矮秆高世代回交群体转录组测序共表达玉米

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西藏青稞产业现状分析与提升策略探讨

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农业与技术 2024年第4期44卷 40-43页

作者：许如根唐亚伟严谈松扎西罗布朱娟江苏省作物基因组学和分子育种重点实验室/植物功能基因组学教育部重点实验室/江苏省作物遗传生理重点实验室/扬州大学农学院/江苏省粮食作物现代产业技术协同创新中心江苏扬州225009 西藏自治区农牧科学院农业研究所西藏拉萨850000

随着藏族同胞生活条件的改善和生活习惯的改变,青稞正从区域性口粮作物向世界健康食源作物转变,如何壮大发展西藏青稞产业,对西藏经济快速发展具有重要的意义。本文从西藏地区青稞生产和产业发展的实际情况出发,对青稞产业发展中的耕地... 详细信息

随着藏族同胞生活条件的改善和生活习惯的改变,青稞正从区域性口粮作物向世界健康食源作物转变,如何壮大发展西藏青稞产业,对西藏经济快速发展具有重要的意义。本文从西藏地区青稞生产和产业发展的实际情况出发,对青稞产业发展中的耕地质量、品种选育、良种繁育、青稞生产、农机普及及青稞加工销售的现状与问题进行了分析,提出了西藏青稞产业发展的建议与策略,以实现西藏青稞产业链的全面提升。

关键词：青稞产业策略

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轻干湿交替灌溉促进水稻茎中碳同化物积累与转运的机制

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扬州大学学报（农业与生命科学版） 2021年第6期42卷 9-16页

作者：张伟杨任维晨于吉祥张耗顾骏飞王志琴刘立军赵步洪杨建昌扬州大学农学院/江苏省作物遗传生理重点实验室/江苏省作物栽培生理重点实验室江苏扬州225009 扬州大学江苏省粮食作物现代产业技术协同创新中心江苏扬州225009 江苏里下河地区农业科学研究所江苏扬州225007

以种植于大田2个不同类型水稻品种为材料,自移栽后10 d至成熟设置常规水层灌溉(CF)和轻干湿交替灌溉(AWMD)2种灌溉方式,研究AWMD对水稻茎(含叶鞘)中非结构性碳水化合物(NSC)的积累与转运、籽粒灌浆和水分利用效率的影响。结果表明:与CF... 详细信息

以种植于大田2个不同类型水稻品种为材料,自移栽后10 d至成熟设置常规水层灌溉(CF)和轻干湿交替灌溉(AWMD)2种灌溉方式,研究AWMD对水稻茎(含叶鞘)中非结构性碳水化合物(NSC)的积累与转运、籽粒灌浆和水分利用效率的影响。结果表明:与CF相比,AWMD处理显著提高水稻茎蘖成穗率、单茎叶面积、叶片光合速率、茎中NSC的积累,显著提高花后茎中NSC往籽粒中运转量、产量和灌溉水利用效率。AWMD可提高茎中蔗糖磷酸合成酶、α-淀粉酶活性和蔗糖转运蛋白基因(OsSUT1)的相对表达水平,以及弱势粒中颗粒结合型淀粉合成酶和可溶性淀粉合成酶活性,进而促进花前储存在茎中的淀粉水解,增加茎中可溶性糖浓度,促进同化物从茎往籽粒运转及弱势粒灌浆。

关键词：水稻轻干湿交替灌溉非结构性碳水化合物籽粒灌浆

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基于图像和改进U-net模型的小麦赤霉病穗识别

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麦类作物学报 2021年第11期41卷 1432-1440页

作者：邓国强王君婵杨俊刘涛李冬双孙成明江苏省作物遗传生理重点实验室/江苏省作物栽培生理重点实验室扬州大学农学院江苏扬州225009 江苏省粮食作物现代产业技术协同创新中心扬州大学江苏扬州225009 江苏里下河地区农业科学研究所/农业部长江中下游小麦生物学与遗传育种重点实验室江苏扬州225007

为了快速、有效地监测小麦赤霉病的发生情况,利用数码相机对人工接种赤霉病菌的小麦田进行RGB图像获取,在图像预处理基础上,利用深度学习网络U-net来对人工标记好的发病麦穗图像进行训练。通过深度学习数据集的构建与测试,建立了基于RG... 详细信息

为了快速、有效地监测小麦赤霉病的发生情况,利用数码相机对人工接种赤霉病菌的小麦田进行RGB图像获取,在图像预处理基础上,利用深度学习网络U-net来对人工标记好的发病麦穗图像进行训练。通过深度学习数据集的构建与测试,建立了基于RGB图像和改进U-net网络模型的小麦赤霉病识别与监测模型,并对模型识别结果进行了验证。结果表明,U-net可以很好地提取图像波段信息,但对于比较复杂的麦穗图像,在使用Keras方法进行图像语义分割时,需要对U-net网络结构进行改进,即在下采样部分加入Dropout层。与人工标记结果相比,模型识别结果的一致性较好,具有较高的监测精度。该模型平均精度为0.9694,损失函数值为0.0759,平均交并比MIoU为0.799。上述结果说明改进的U-net模型可以很好地识别和监测小麦图像中的发病麦穗,并在发病麦穗的分割上具有很好的效果.

关键词：小麦赤霉病 U-net模型深度学习图像识别

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分子标记辅助选择育成抗稻瘟病粳稻新品种扬农粳3091

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中国稻米 2022年第6期28卷 107-109页

作者：陈宗祥冯志明张亚芳叶英豪李明友王小秋王嘉楠胡珂鸣左示敏江苏省作物基因组学和分子育种重点实验室/植物功能基因组学教育部重点实验室/扬州大学农学院江苏扬州225009 江苏省作物遗传生理重点实验室/江苏省粮食作物现代产业技术协同创新中心/扬州大学江苏扬州225009 教育部农业与农产品安全国际合作联合实验室/扬州大学农业科技发展研究院江苏扬州225009

通过杂交及不完全回交,结合分子标记辅助选择,育成携带广谱抗稻瘟病基因Pigm的粳稻新品种扬农粳3091。选育过程中的稻瘟病抗性鉴定结果显示,携带Pigm基因品系的抗性水平显著好于对照。该品种于2021年通过江苏省农作物品种审定委员会审定... 详细信息

通过杂交及不完全回交,结合分子标记辅助选择,育成携带广谱抗稻瘟病基因Pigm的粳稻新品种扬农粳3091。选育过程中的稻瘟病抗性鉴定结果显示,携带Pigm基因品系的抗性水平显著好于对照。该品种于2021年通过江苏省农作物品种审定委员会审定,具有综合抗性好、品质优、丰产稳产性好等特点。本文介绍了该品种的选育过程、特征特性及主要栽培技术要点。

关键词：粳稻分子标记辅助选择稻瘟病育种

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石膏用量对滨海盐碱地水稻产量和品质的影响

石膏用量对滨海盐碱地水稻产量和品质的影响

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全国第二十届水稻优质高产理论与技术研讨会

作者：陈雨琼孟轶徐志恒都晗萌戴其根张洪程廖萍江苏省作物栽培生理重点实验室/江苏省作物遗传生理重点实验室/江苏省粮食作物现代产业技术协同创新中心/农业农村部盐碱土改良与利用(滨海盐碱地)重点实验室/扬州大学农学院/水稻产业工程技术研究院江苏扬州 225009

石膏是一种常用的盐碱稻田土壤化学改良剂,可促进水稻丰产,但施用石膏对稻米品质的影响研究较少.本试验以江苏省大面积推广的常规稻品种南粳9108为供试材料,在含盐量为0.3％左右的滨海盐碱稻田探究不同石膏施用量(0 t/hm2,3 t/hm2,6 t/... 详细信息

石膏是一种常用的盐碱稻田土壤化学改良剂,可促进水稻丰产,但施用石膏对稻米品质的影响研究较少.本试验以江苏省大面积推广的常规稻品种南粳9108为供试材料,在含盐量为0.3％左右的滨海盐碱稻田探究不同石膏施用量(0 t/hm2,3 t/hm2,6 t/hm2和12 t/hm2)对水稻产量和品质的影响.结果表明,与不施石膏相比,施石膏显著提高了有效穗数与每穗粒数,进而增加了水稻产量(11.8％～30.6％),且产量随石膏施用量的增加而增加.在稻米加工品质方面,施石膏显著提高了精米率(1.5％～2.7％)和整精米率(2.2％～5.8％),对糙米率影响不显著;在外观品质方面,施石膏显著降低了垩白度(-24.0％～-16.2％)和垩白粒率(-43.1％～-32.6％),对长宽比无显著影响;在蒸煮食味特性方面,施石膏显著提高了胶稠度(7.6％～26.2％),降低了直链淀粉含量(-19.4％～-3.6％),而对蛋白质含量影响不显著,稻米的食味值随石膏施用量的增加而显著提升(6.1％～15.4％).此外,施石膏显著改善了稻米糊化特性,崩解值随石膏施用量的增加而增加,消减值随石膏施用量的增加而降低.研究表明,施用石膏可协同提高滨海盐碱地水稻产量和品质,且改善效果随石膏施用量的增加而增加.

关键词：水稻石膏产量稻米品质滨海盐碱地

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