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为了探究柑橘黄龙病病原菌对宿主叶片主脉显微结构的影响并建立基于叶片主脉显微图像的快速诊断方法,该研究以健康、染病未显症、染病显症和缺镁四类柑橘叶片主叶脉的显微图像为研究对象,提出了一个适用于小样本显微图像数据集的增强特征的无监督训练柑橘黄龙病检测模型（Enhanced Huanglongbing Unsupervised Pre-training Detect Transformer,E-HLBUP-DETR）。该模型首先采用无监督训练结合迁移学习构成上游网络（unsupervised pre-training model）,再利用Yolact模型设计出增强特征网络（Enhanced Feature Network,EFN）与DETR(Detect Transformer)相结合构成下游网络,最终建立E-HLBUP-DETR诊断模型。研究结果表明,E-HLBUP-DETR模型检测的准确率可达96.2%,能够解决采用小规模数据集训练的模型存在过拟合和准确率低的问题。相较于未改进的DETR模型,E-HLBUP-DETR具有更高的检测准确率,识别准确率也优于CNN架构ResNext的92.1%与MobileNet的76.3%。研究结果可为显微尺度下柑橘黄龙病的早期快速诊断提供技术支持。 相似文献
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【目的】探究感染黄龙病柑橘叶片中光合产物积累、矿质元素运转与病菌侵染的内在联系，为通过营养调节防控黄龙病提供理论基础。【方法】柑橘样品采集于位于广西阳朔的中国柑橘黄龙病研究中心，选取柑橘园中长势一致的健康、染病柑橘植株各6株，取中部有6～8个叶片的枝条为试材，分析叶片病原菌数量、叶片温度，枝条同化物运输及分配。采用X射线荧光光谱（XRF）离子显影、定量电感耦合等离子体质谱（ICPMS）法测定叶片养分分布及含量。【结果】韧皮部杆菌(C. Las)侵染柑橘叶片后，主要定殖于叶片中的筛管、伴胞附近(即叶中脉)，叶中脉中病菌扩增阈值循环数(cycle threshold,Ct值)显著下降。与健康柑橘叶片相比，染病叶片斑驳黄化，叶绿素含量显著降低，叶片温度显著升高；病叶叶肉、叶中脉、韧皮部中淀粉、可溶性总糖、果糖显著高于健康叶片。营养元素在叶片各部位的聚集发生显著变化，Ca、Fe在叶肉明显聚集，K在叶中脉明显聚集，Zn、Cu、Mn在叶肉明显减少。叶肉中Ca与Cu、Cu与Zn呈显著正相关，叶中脉中Ca与Mn、Cu呈显著负相关，线性混合效应模型中病原菌浓度对K、Ca、Fe、Cu、Mn、Zn影响显著，... 相似文献
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柑橘黄龙病热处理防治技术研究进展 总被引：4，自引：2，他引：4
柑橘黄龙病正在中国、巴西和美国等地广泛传播,急需快速、有效的田间防治技术。热水和湿热空气处理对柑橘病苗和嫁接枝条有脱毒作用,在温室环境中对病苗木进行光照热疗,可以减少黄龙病病菌数量,促进其健康生长并有效延长产果寿命。该文针对柑橘黄龙病防治技术的研究现状,综述了基因改良育种、苗木脱毒、化学防治、物理防治和生物防治等方法,结合热疗法在微生物和昆虫杀灭中的广泛应用,分析了田间热处理防治技术研究中存在的主要问题,提出了研究柑橘黄龙病病菌热处理温度阈值和对应时间、建立田间黄龙病病情快速诊断和热处理防治效果评价体系、研究热处理对黄龙病病菌抑制和消杀机理以及不同传热介质在柑橘树体的传热过程和特性、建立黄龙病田间快速热处理系统、研究黄龙病综合防治方法等建议,可为进一步研究柑橘黄龙病田间防治技术提供参考。 相似文献
4.
为探索黄龙病防治途径,开展微波热处理对黄龙病的防控效果研究。该研究搭建了微波热处理平台,对长春花微波热处理参数（转盘转速、单个磁控管的微波功率、磁控管数量）进行优化,并用优化后的参数组合对感病长春花进行热处理,处理后90 d内跟踪检测长春花叶片中黄龙病菌的浓度、淀粉和类黄酮的含量。结果表明,长春花微波热处理的最优参数组合为单个磁控管的微波功率150 W、3个磁控管、转速15 r/min;热处理90 d后,感病长春花叶片中的黄龙病菌Ct值（阈值循环数,该值低于32时为阳性）由阳性(17.01±0.97)转至近阴性（31.91±2.35）,病菌浓度下降了99.98%,淀粉含量和类黄酮含量恢复至正常水平,植株的活性恢复较好。研究表明,微波热处理有效抑制植物体内的黄龙病菌,可为黄龙病的规模化防治提供新思路。 相似文献
5.
黄龙病（Huanglongbing，HLB）被称为柑橘的癌症，及早检测出患病植株可防止病情蔓延，降低病情灾害程度。高光谱分析技术因其丰富的光谱信息，成为近年来作物病害检测的研究热点。然而高光谱设备昂贵，波段数较多，计算量大，在实际应用中尚未形成规模应用。使用合理的波段选择方法，可以去掉冗余信息，避免"维数灾难"，减轻数据存储、计算与传输压力，并降低设备成本。该研究利用地物谱仪获取了柑橘冠层叶片的高光谱信息，提出一种基于典型成分分析（Exemplar Component Analysis，ECA）的柑橘黄龙病特征波段优选方法，并与其他3种波段优选算法进行比较，分别优选了7个光谱波段的组合。基于优选波段，采用6种机器学习方法进行建模分类，对4种波段选择方法的鲁棒性进行了分析。此外，基于优选的特征波段设计了一款多光谱仪应用于柑橘黄龙病的检测。结果表明，用ECA算法选择的特征波段，其结合6种分类器在测试集上的准确率达到92%以上，并具有较好的鲁棒性。自研基于特征波段的多光谱仪对于HLB的检测精确度最高可达95%。试验表明用少量特征波段表征HLB作为检测手段具有可行性，合理的特征波段有助于降低专门农业病害光谱检测的设计成本，提高果园病情防控精准度。 相似文献
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柑橘黄龙病高光谱早期鉴别及病情分级 总被引：13，自引：12，他引：1
为实现柑橘黄龙病的早期、快速确诊,有效阻止病害蔓延,达到早期防治、保障柑橘生产的目的,该文研究基于高光谱成像的柑橘黄龙病早期无损检测及病情分级,并对多种预处理方法的建模结果进行探讨。试验获取370～1 000 nm健康、不同染病程度及缺锌共5类柑橘叶片的高光谱图像,用遥感图像处理平台(environment for visualizing images,ENVI)得到各类样本感兴趣区域的光谱反射率平均值。运用一阶微分、移动窗口拟和多项式平滑(savitzky-golay,SG)进行数据处理,结合偏最小二乘判别分析(partial least squares-discriminate analysis,PLS-DA)构建黄龙病的早期鉴别及病情分级模型。结果表明:建立的3个判别模型,验证集相关系数均不低于0.9548。其中,经SG平滑及一阶微分预处理所建立的模型分类效果最佳,总体预测准确率达96.4%,预测均方根误差0.1344。该研究为柑橘病害早期诊断和预警提供了新方法,也为黄龙病病害程度遥感监测提供了基础。 相似文献
7.
柑橘黄龙病被称为柑橘的"癌症",具有极强的传染性,造成柑橘产业巨大的经济损失。为探究病原菌对宿主光合作用进程中对光能吸收、分配和利用的影响,并实现柑橘黄龙病的快速诊断,该研究利用叶绿素荧光成像技术对感染黄龙病不同程度柑橘叶片的叶绿素荧光特性和相应淀粉、蔗糖、葡萄糖和果糖含量进行研究,分析了叶片的叶绿素荧光图像与淀粉、蔗糖、葡萄糖和果糖含量之间的关系,并构建了柑橘黄龙病快速诊断模型。结果表明,染病叶片中的淀粉、蔗糖、葡萄糖和果糖出现异常累积,糖代谢异常与病原菌的侵染有关;宿主的叶绿体光系统Ⅱ(Photosystem Ⅱ, PSⅡ)反应中心遭受破坏,导致最小荧光产量上升,PSⅡ的最大光量子效率下降及PSⅡ中有活性的光反应中心数量减少,染病叶片的光化学反应的能力降低,激发能被转换成不可调制荧光淬灭的比例上升;叶绿素荧光参数能够精确地反演出叶片的淀粉、蔗糖、葡萄糖和果糖含量,两者具有很强的相关性。利用叶绿素荧光参数构建的随机森林模型对柑橘黄龙病诊断的总体识别正确率为97.50%。采用叶绿素荧光成像技术能够实现柑橘黄龙病快速无损检测,可为柑橘黄龙病的早期预警提供新方法。 相似文献
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利用随机森林法协同SIF和反射率光谱监测小麦条锈病 总被引：4，自引：2，他引：2
小麦受到条锈病菌侵染后,作物的光合能力及色素含量等均会发生变化,日光诱导叶绿素荧光(solar-induced chlorophyll fluorescence,SIF)对作物光合生理的变化比较敏感,而反射率光谱则受作物生化参数的影响较大,为了提高小麦条锈病的遥感探测精度,该文利用随机森林(random forest,RF)等机器学习算法开展了协同冠层SIF和反射率微分光谱指数的小麦条锈病病情严重度的遥感探测研究。首先利用3FLD(three bands fraunhofer line discrimination)算法提取了冠层SIF数据,然后结合对小麦条锈病病情严重度敏感的11种反射率微分光谱指数分别基于RF和后向传播(back propagation,BP)神经网络算法构建了反射率微分光谱指数与冠层SIF协同的小麦条锈病病情严重度预测模型。研究结果表明:RF算法构建的小麦条锈病病情严重度预测模型优于BP神经网络算法,3个样本组中RF模型病情指数(disease index,DI)估测值与实测值间的决定系数R2平均为0.92,比BP神经网络模型(R2的平均值为0.83)提高了11%,均方根误差(root mean square error,RMSE)平均为0.08,比同组BP神经网络模型(RMSE的平均值为0.12)减少了33%,RF算法更适合于小麦条锈病病情严重度的遥感探测。在反射率微分光谱指数中加入冠层SIF数据后,RF模型和BP神经网络模型精度均有所改善,其中RF模型估测值与实测值间的平均R2提高了4%,平均RMSE减少了22%,BP神经网络模型估测值与实测值间的平均R2提高了14%,平均RMSE减少了28%,综合利用冠层SIF和反射率微分光谱指数能够改善小麦条锈病病情严重度的遥感探测精度。研究结果可为进一步实现作物健康状况大面积高精度遥感监测提供新的思路。 相似文献
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基于无人机高光谱遥感的柑橘黄龙病植株的监测与分类 总被引：10，自引：5，他引：5
柑橘黄龙病(Huanglongbing,HLB)是柑橘产业的毁灭性病害,及早发现并挖除病株是防治HLB的有效手段。通过无人机低空遥感监测大面积果园,可大大减少HLB排查工作量和劳动力。该文获取了无人机低空柑橘果园的高光谱影像,分别提取并计算健康和感染HLB植株冠层的感兴趣区域的平均光谱,并对初始光谱进行Savitzky-Golay平滑、异常数据剔除和光谱变换,得到原始光谱、一阶导数光谱和反对数光谱3种光谱,对这3种光谱采用主成分分析法进行降维,与全波段信息比较,分别采用k近邻(kNN)和支持向量机(SVM)进行建模和分类。结果表明,以二次核SVM判别模型对全波段一阶导数光谱的分类准确率达到94.7%,对测试集的误判率为3.36%。表明低空高光谱遥感监测HLB的手段具有可行性,可大大提高果园管理效率和政府防控病情力度。 相似文献
10.
不同施氮水平下温室番茄叶片反射光谱特征分析 总被引：1，自引：0，他引：1
利用便携式光谱辐射仪测定了温室番茄叶片的光谱反射率,研究了不同施氮水平下特定光谱指数与叶片氮含量、光合速率及产量的关系。结果表明,温室番茄叶片的光谱反射率在可见光波段随供氮水平的升高而降低,在近红外波段随供氮水平的升高而增加。随施氮水平的提高,绿峰的蓝移和红边的红移现象明显,而红谷反射率与光合速率之间的关系可用二次方程拟合,相关系数达0.805。番茄叶片氮含量的敏感光谱波段为580~695 nm,740~900 nm,由695 nm、770 nm两个波段构建的高光谱指数(RVI、NDVI)与叶片氮含量的相关性显著。而基于原始光谱数据对番茄产量的估测也可在温室中得到很好的运用,其中光谱指数RV(I710,680)、VARI700和产量的拟合方程最优。 相似文献
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Rouseff RL Onagbola EO Smoot JM Stelinski LL 《Journal of agricultural and food chemistry》2008,56(19):8905-8910
Volatiles from crushed and intact guava leaves (Psidium guajava L.) were collected using static headspace SPME and determined using GC-PFPD, pulsed flame photometric detection, and GC-MS. Leaf volatiles from four common citrus culitvars were examined similarly to determine the potential component(s) responsible for guava's protective effect against the Asian citrus psyllid (Diaphorina citri Kuwayama), which is the insect vector of Huanglongbing (HLB) or citrus greening disease. Seven sulfur volatiles were detected: hydrogen sulfide, sulfur dioxide, methanethiol, dimethyl sulfide (DMS), dimethyl disulfide (DMDS), methional, and dimethyl trisulfide (DMTS). Identifications were based on matching linear retention index values on ZB-5, DB-Wax, and PLOT columns and MS spectra in the case of DMDS and DMS. DMDS is an insect toxic, defensive volatile produced only by wounded guava but not citrus leaves and, thus, may be the component responsible for the protective effect of guava against the HLB vector. DMDS is formed immediately after crushing, becoming the major headspace volatile within 10 min. Forty-seven additional leaf volatiles were identified from LRI and MS data in the crushed guava leaf headspace. 相似文献
12.
不同生育期冬小麦光谱特征对叶绿素和氮素的响应研究 总被引：8，自引：0，他引：8
研究测定了不同施氮水平条件下冬小麦冠层在七个典型生育期叶片叶绿素、地上部分全氮含量以及冠层光谱,分析了单波段反射率、可见光和近红外波段组合而成的归一化植被指数(NDVI)、比值植被指数(RVI)与相应时期叶片叶绿素和地上部分全氮含量的相关性。结果表明,施氮量增加,两个农学参量、冠层近红外波段反射率都随之增加,但当施氮量增加到300kg hm-(2一次性施入)时,上述各项指标均降低;整个生长期中孕穗期在近红外区域反射率最高,与可见光波段反射率相差最大;除分蘖期外,其它时期单波段510nm～1100nm反射率、NDVI、RVI与叶绿素和全氮含量显著相关,植被指数的相关性较单波段高,且从分蘖期到乳熟期,相关性逐渐增强;整体来讲,可见光中560nm、660nm和近红外760nm、1100nm和1200nm组合的NDVI在各生育期与两个农学指标的相关性较好,选择NDVI(560,760)可以准确拟合叶片叶绿素和地上部分全氮含量。 相似文献
13.
Jan StuckensSebinasi Dzikiti Willem W. Verstraeten Stephan Verreynne Rony Swennen Pol Coppin 《Agricultural and Forest Meteorology》2011,151(7):1002-1015
Hyperspectral remote sensing for monitoring horticultural production systems requires the understanding of how plant physiology, canopy structure, management and solar elevation affect the retrieved canopy reflectance during different stages of the phenological cycle. Hence, the objective of this study was to set up and to interpret a hyperspectral time series for a mature and healthy citrus orchard in the Western Cape province of South Africa considering these effects. Based on the remotely sensed data, biophysical parameters at the canopy level were derived and related to known observed physiological and phenological changes at the leaf level and to orchard management. Fractions of mature fruit, flowers, and sunburnt leaves were considered, and indices related to canopy structure chlorophyll content and canopy water status were calculated.Results revealed small cover fractions of mature fruit, flowers and sunburnt leaves of respectively 2.1%, 3.1% and 7.0%, but the high spectral contrast between flowers and leaves allowed a successful classification of flowering intensity. Furthermore, it was shown that canopy level time series of vegetation indices were sensitive to changes in solar elevation and soil reflectance which could be reduced by applying an empirical soil line correction for the most affected indices. Most trends in vegetation indices at the canopy level could be explained by a combination of changes at the leaf level (chlorophyll, carotenoids, dry matter), changes in canopy structure (leaf area index and leaf angle distribution) and changes in cover fractions of vegetative flushes, flowers and sunburnt leaves. The transformed chlorophyll absorption ratio index over the optimised soil adjusted vegetation index (MCARI/OSAVI) was best related to leaf level trends in chlorophyll content. Seasonal changes in the photochemical reflectance index (PRI) were linked to inverse changes in the carotenoid-to-chlorophyll ratio. Canopy structure indices (the modified triangular vegetation index or MTVI2 and the standardized leaf area index determining index or sLAIDI) were sensitive to changes in leaf area index, average leaf angle as well to management interactions (pruning and harvest). Canopy water status was highly impacted during the spring flush due to expanding leaves that concealed trends in the underlying mature leaves. Seasonal trends in soil and weeds reflectance were related to changes in volumetric soil water content and to the earlier and reduced growth period of non-irrigated weeds. 相似文献
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基于高光谱的小麦旗叶净光合速率的遥感反演模型的比较研究 总被引：1，自引：0，他引：1
植物净光合速率是植物生产的基础,是体现植物生长状况的重要生理指标。本文将小麦旗叶高光谱波段反射率进行一阶导数变换后与净光合速率(Pn)进行相关性分析确定敏感波段,分别采用二次多项式逐步回归(QPSR)、偏最小二乘法(PLSR)、BP神经网络法(BPNN)3种方法构建小麦旗叶的净光合速率反演模型,并对3种模型的预测精度进行比较分析。结果表明:(1)将小麦旗叶的原始光谱进行一阶导数变换后与Pn进行相关性分析确定的敏感谱区集中在750~925 nm之间,确定的6个敏感波段分别是:760、761、767、814、815、889 nm;(2)基于QPSR、PLSR、BPNN3种方法以及敏感波段的反射率一阶导数构建的Pn估测模型预测精度都较高,说明用这3种方法以及敏感波段对Pn的估测是可行的,其中模型估算能力顺序为QPSRBPNNPLSR,说明小麦旗叶Pn的最佳高光谱分析模型为小麦叶片750~925 nm反射率一阶导数变化后的QPSR模型。 相似文献
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基于IRIV算法优选大豆叶片高光谱特征波长变量估测SPAD值 总被引：1，自引：0，他引：1
在植物叶绿素特征波长变量筛选过程中,与叶绿素关系较弱的波长变量极易被忽略,导致这些弱信息变量包含叶绿素的有效信息丢失,因此,确定叶片光谱中弱信息变量对揭示叶绿素高光谱响应规律具有重要意义。该研究以江汉平原大豆鼓粒期的叶片为研究对象,采集80组大豆叶片高光谱和SPAD(soil and plant analyzer development)值,分析SPAD值与大豆叶片反射率相关关系和光谱波长变量自相关关系,基于迭代和保留信息变量法(iteratively retains informative variables,IRIV)筛选大豆叶片的特征波长变量,建立偏最小二乘回归(partial least squares regression,PLSR)和支持向量机(support vector machine,SVM)模型估测SPAD值。结果表明,大豆叶片SPAD值与光谱反射率在可见光波段具有极显著负相关,在近红外波段存在不显著的正相关性(P0.01);可见光、近红外2波段的波长变量之间相关性较弱,但2波段内变量之间的相关性较强;基于IRIV算法确定了大豆叶绿素的特征波长变量,利用特征波长变量建立的估测模型的估测能力高于仅利用强信息波长变量建立的估测模型,表明弱信息变量对估测叶片SPAD值具有重要意义;IRIV-SVM模型估测能力最优,验证集R2和相对分析误差(RPD)分别为0.73、1.82。该文尝试证明了光谱中弱信息变量的重要性,为揭示叶片高光谱响应机理提供了理论依据。 相似文献
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柑橘叶片叶绿素含量高光谱无损检测模型 总被引：13，自引：5，他引：13
针对柑橘叶片叶绿素含量的传统化学检测,不仅耗时长且损伤柑橘叶片,还依赖检测者实操技术,无法集成于精细农业中变量喷施农机具的诸多弊端,该文探讨快速无损检测柑橘叶片叶绿素含量方法。以117棵园栽萝岗甜橙树为研究对象,选用ASD Field Spec 3光谱仪对萌芽期、稳果期、壮果促梢期、采果期共4个生长时期的柑橘叶片进行高光谱反射率采集,并同步采用分光光度法测得叶片的叶绿素含量;以原始光谱及其变换形式作为模型输入矢量,分别在主成分分析(principle component analysis,PCA)降维的基础上利用支持向量机回归(support vector regression,SVR)算法和在小波去噪的基础上利用偏最小二乘回归(partial least square regression,PLSR)算法对柑橘叶片叶绿素含量进行建模预测,全生长期整体建模的校正集和验证集最佳模型决定系数R2分别为0.8713和0.8670,均方根误差RMSE(root-mean-square error)分别为0.1517和0.1544,试验结果表明,高光谱可快速无损地对柑橘叶片叶绿素含量进行精确的定量检测,为柑橘不同生长期的营养监测提供理论依据。 相似文献