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[期刊] 南京农业大学学报
[作者]
杜世伟 李毅念 姚敏 李玲 丁启朔 何瑞银
[目的]小麦穗部小穗数及籽粒数能够直接反映小麦产量,也是小麦穗表型研究中2个非常重要的参数。[方法]为了快速测量这2个参数,针对小麦穗部正视图像,提出了一种基于图像处理技术的小麦小穗抛物线分割方法,并实现了小穗数及籽粒数的同步识别计数。首先采用图像预处理算法获得麦穗二值图像,然后将二值图像沿穗轴方向的像素按行求和,根据行像素求和曲线图中波峰波谷确定所需要的小穗3个位置点,由小穗3个位置点在二值图像上确定三点拟合抛物线,最后运用抛物线位置分割出各小穗,同时通过阈值法确定各小穗面积值与其籽粒数之间的关系。[结果]使用3个品种小麦穗图像对小穗数及籽粒数识别方法进行验证,结果表明:采用该方法 3个品种小麦穗部小穗数识别的平均零误差率为68.16%,平均绝对误差为0.46,平均相对误差为2.99%,对比已有文献识别小穗数方法,识别精度显著提高;3个品种小麦穗部籽粒数识别的平均绝对误差为2.11,平均相对误差为5.62%;3个品种单株麦穗平均测量时间为7.99 s。[结论]运用本方法可以快速高精度地对小麦穗部小穗数及籽粒数进行自动计数。
[期刊] 中国农业科学
[作者]
杜颖 蔡义承 谭昌伟 李振海 杨贵军 冯海宽 韩东
【目的】小麦穗数是产量构成的重要因素。通过图像处理技术快速准确地统计小麦穗数,为作物长势监测和产量估测提供重要依据。【方法】本研究以经氮肥梯度处理后不同长势的小麦为研究对象,首先,通过简单线性迭代聚类算法(simple linear iterative cluster,SLIC)对田间小麦图像进行超像素分割的预处理;提取并分析图像的部分颜色特征参数,选择适宜的颜色特征参数训练分类器;选择准确率最高的分类器对图像进行分类处理,识别麦穗。其次,对麦穗识别结果进行二值化;经腐蚀、膨胀等一系列形态学计算提取麦穗主体并进行区域统计;提取麦穗骨架,检测骨架角点数,结合角点数与区域统计结果计算小麦穗数;最后,通过线性回归分析方法验证了无氮(0)、低氮(1/2常规施氮量)、正常氮(常规施氮量)、高氮(2倍的常规施氮量)4个氮水平麦穗统计结果。【结果】(1)利用超绿值(E_g)和归一化红绿指数(D_(gr))作为分类特征可以有效地识别麦穗、土壤和叶片;(2)相较于直接基于像素进行图像处理,经超像素分割处理后麦穗识别结果更理想,识别出麦穗主体清晰,形态更为完整;(3)经比较,高氮水平下小麦长势较好,穗数统计准确率最高,为94.4%,无氮水平下小麦长势较差,穗数统计准确率最低,仅为81.9%;排除无氮情况后,长势较均匀的氮水平混合样本中麦穗计数准确率达到92.9%,相较于长势差异较大的混合样本准确率提高了8.3%。【结论】在一般环境下,利用超像素和颜色特征的麦穗自动统计方法可以快速准确地对大田小麦进行穗数计算,长势过弱以及差异过大区域不推荐使用,研究结果为小麦大田估产提供了新的参考。
关键词：
小麦 识别 穗数 超像素 颜色特征
[期刊] 中国农业科学
[作者]
王赟赟 李毅念 陈玉仑 丁启朔 何瑞银
【目的】针对小麦籽粒性状参数获取需要脱粒后测量，测量程序繁杂、费时费力的缺点，提出基于深度学习的小麦在穗籽粒表型参数测试方法。【方法】采集镇麦25、宁麦13和农麦88这3个品种小麦穗两侧正视图像，利用小麦穗正视图像构建图像增强数据集，提出深度学习与形态学处理相结合的小麦在穗籽粒表型参数测试方法。首先，建立基于改进Mask R-CNN网络的麦穗颖壳分割模型，模型以ResNet和FNP为特征提取网络并引入坐标注意力（CA）模块、聚合模块和半卷积模块，实现麦穗图像中颖壳的准确定位、分割和籽粒计数。其次，利用分割的麦穗颖壳掩膜图经形态学处理方法提取麦穗颖壳的5个表型参数，并建立麦穗颖壳表型参数与颖壳内籽粒表型参数之间的线性相关关系。最后，利用麦穗颖壳表型参数与籽粒表型参数之间的线性相关关系预测籽粒表型参数。【结果】（1）基于改进Mask R-CNN网络的麦穗颖壳分割模型的平均精确率AP为94.13%,F1值为91.12%，召回率为88.30%，单幅图像平均检测耗时97 ms，可以快速、精准地识别单粒麦穗颖壳。模型的籽粒计数的均方根误差和平均相对误差分别为0.94个和0.65%，可见模型分割籽粒的精度较高。（2）麦穗颖壳与籽粒之间的表型参数粒长、粒厚、面积、周长、长径比线性相关关系式为：y=0.7258x、y=0.5166x、y=0.3748x、y=0.6756x、y=1.4085x，其决定系数（R~2）均在0.85以上。（3）利用图像获取的麦穗颖壳参数数据对上述相关性模型进行验证并预测籽粒表型参数，粒长、粒厚、面积、周长、长径比5个参数的均方根误差和平均相对误差分别为0.17 mm、0.08 mm、0.46 mm~2、0.33 mm、0.12和0.02%、0.02%、0.02%、0.02%、0.03%，每个参数的预测数据与实际数据之间的决定系数（R~2）均在0.85以上，说明本文提出的籽粒表型预测方法可行。【结论】基于深度学习的小麦在穗籽粒表型测试方法能够通过麦穗颖壳表型参数精确预测小麦在穗籽粒的表型参数，为快速简便提取小麦籽粒表型参数提供了新的方法。
关键词：
麦穗 籽粒表型 深度学习 坐标注意力
[期刊] 中国农业大学学报
[作者]
刘娜 余鹏 王超 奚文星 王志敏 张英华
为了解小麦不同部位叶片对籽粒微量元素(Zn、Fe、Mn和Cu)和蛋白质含量的影响以及不同品种微量元素和蛋白质含量的源库限制程度,以8个冬小麦品种为材料,通过开花后去倒一叶、倒二叶、倒三叶和去50%小穗处理,分析成熟期籽粒中Zn、Mn、Fe、Cu和蛋白质含量与籽粒重的变化及其相互关系。结果表明,不同部位叶片的去除均降低了籽粒重和蛋白质含量,也降低了籽粒中Zn、Mn、Fe和Cu含量;几个品种平均来看,去倒一叶处理籽粒重下降幅度最大,为14.43%,去倒二叶处理籽粒微量元素含量下降幅度最大,Zn、Mn、Fe和Cu含量分别下降11.31%、15.27%、10.29%和8.32%,去倒三叶处理籽粒蛋白质...
[期刊] 南京农业大学学报
[作者]
仝召茂 陈学海 汪本福 马志艳 杨光友
[目的]为实现对田间麦穗的实时准确计数，本文提出一种基于改进YOLOv5s的麦穗检测计数方法。[方法]通过C2f模块获得更加丰富的梯度流，增强模型细粒度特征提取能力，并在网络关键部位引入CoordConv坐标卷积，加大对坐标信息关注程度，提升模型对麦穗位置的感知能力，同时考虑到麦穗检测任务中中小尺寸麦穗居多，采用Inner CIoU损失函数加快模型收敛速度。[结果]在公开数据集Global Wheat Head Detection（GWHD）上对上述方法进行试验，结果表明，本文所提模型的精确率、召回率、平均精度均值mAP0.5分别为93.5%、91.6%和95.9%，参数量、计算量、FPS分别为12.4 MB、27.5 GFLOPs和34 帧·s~(-1)。[结论]本文所提模型在精确率、召回率、平均精度均值mAP0.5等指标上较原始YOLOv5s模型分别提升了1.0、1.2和1.3百分点，并且优于YOLOv7-tiny、YOLOv8s等模型，同时满足检测的实时性要求，此外，改进后模型在处理遮挡、重叠等复杂情况时都比原始模型表现更优，具有良好的鲁棒性。
[期刊] 南京农业大学学报
[作者]
毛志强 焦姣 魏婷婷 王宇 王悦 赵宪成 周繁
[目的]针对小麦穗发芽导致减产降质的农业气候问题，本单位研发出一种新型生物延缓剂，并探究该生物延缓剂延缓小麦穗发芽及其对小麦籽粒品质的影响，旨在为该生物延缓剂延缓小麦穗发芽提供理论依据，并为下一步研究和推广奠定基础。[方法]选用河南开封主栽小麦品种‘泛麦8号’为试验材料，在小麦蜡熟期取样进行穗发芽诱导，试验设置5个处理和5个取样时间：CK (清水)、P (1%二甲基亚砜)、P+D (1%二甲基亚砜+0.1%渗透剂)、T2 (1 500 mg·L~(-1)生物延缓剂 +1%二甲基亚砜+0.1%渗透剂)、M4 (1 200 mg·L~(-1) MeJA+1%二甲基亚砜+0.1%渗透剂)，在浸种4 h后的12、24、48、72、84 h取样，探究不同时间该生物延缓剂对小麦发芽率、千粒质量、α-淀粉酶活性、淀粉及蛋白质含量的影响。[结果]麦穗经过不同处理浸泡后，种子发芽率随着诱导穗发芽时间的增加表现升高的趋势，其中CK、P、P+D 3个处理之间差异不显著；T2和M4与CK相比发芽率显著降低，T2的发芽率延缓了24～32 h，而M4则导致种子失活，未能发芽。千粒质量随着诱导穗发芽时间的增加呈现降低的趋势，T2与CK相比缓解了小麦千粒质量降低的趋势。α-淀粉酶活性随着诱导穗发芽时间的增加表现升高的趋势，T2的α-淀粉酶活性显著高于M4。降落值呈现降低的趋势，CK、P、P+D 3个处理降低的幅度显著大于T2和M4，且在诱导60 h后达到稳定状态，处理T2和M4在36 h后急剧下降，且T2下降的更为明显。小麦总淀粉、支链淀粉、总蛋白、醇溶蛋白、谷蛋白、干湿面筋含量及SDS沉降值随着小麦穗发芽时间的增加均表现出下降的趋势，而直连淀粉未受到显著影响，其中T2在84 h时分别降低了16.15%、19.25%、3.17%、5.95%、6.86%、9.58%、5.36%和12.53%，降低的百分比显著小于CK。清蛋白和球蛋白含量表现出增加的趋势，且清蛋白增加幅度大于球蛋白，而不同处理小麦的醇溶蛋白和谷蛋白含量随着诱导穗发芽时间的增加呈现下降的趋势，在84 h时T2和M4与CK相比差异显著，且谷蛋白受发芽的影响更为明显。[结论]综上，喷施浓度为1 500 mg·L~(-1)的试验药剂显著延缓了小麦的穗发芽时间，保证了小麦种子的活力，且在一定程度上缓解了小麦穗发芽导致产量降低和品质下降的负效应。
[期刊] 中国农业大学学报
[作者]
黄琴 王志敏 王树安 苏宝林
利用离体穗培养方法研究了脱落酸（ABA）对小麦穗粒数的调节作用。在开花前15天和开花前8天进行离体穗培养，不同浓度（10-6，10-5,10-4mol·L-1）ABA处理均显著降低穗粒数，ABA的作用一方面是降低了离体器官的蔗糖吸收量（源调节），另一方面是降低了穗器官的蔗糖代谢活性（库调节）。开花期穗培养，ABA处理对穗粒数的影响力较小，而且主要是通过降低蔗糖吸收量而起作用。试验结果表明，在小麦穗发育过程中，蔗糖与ABA的相互作用可能是穗粒数的重要生理调控机制。
关键词：
小麦 穗粒数 ABA
[期刊] 中国农业科学
[作者]
裴雪霞 王姣爱 党建友 王秀斌 张定一
【目的】研究小麦不同小穗位和粒位的穗结实粒数、粒重和品质变化规律。【方法】通过田间试验系统研究穗结实粒数相近,粒重和品质不同的3个小麦品种的结实粒数、粒重和品质的小穗位和粒位效应。【结果】3个小麦品种不同小穗位籽粒结实粒数、小穗千粒重、粒重、蛋白质含量、干面筋、沉降值、吸水率、稳定时间、评价值和软化度均呈现二次曲线变化趋势分布,第1粒位、第2粒位和第3粒位的粒重及品质也随小穗位的变化呈二次曲线形式,表现出籽粒发育的近中优势。第1粒位和第2粒位的粒重相近,都高于第3结实粒位;第2粒位增产潜力较大,是粒重变化的主要因素;临优2018和临优2069第2粒位,临优145第1粒位的蛋白质含量、干面筋和沉...
[期刊] 华北农学报
[作者]
董克勤 诸德辉 赵昌平 郭晓维 李鸿祥 吴晓琴 常红
大穗型、中间型和多穗型品种具有各自不同的穗、粒、重间的协调平衡关系。以高产为目标，最适穗容量平衡点呈多穗型＞中间型＞大穗型。营养生长基础对群体穗粒重的效应为多穗型＞大穗型＞中间型。穗粒数的增加是提高穗粒重的有效途径，增加小穗数／穗对高结实率品种有效，减少不孕小穗数／穗对环境敏感型品种效应显著。
关键词：
冬小麦,品种类型,营养生长积温,穗部性状
[期刊] 华北农学报
[作者]
程洁 周荣全 吴玉川 宋新颖 林琪 穆平
为研究小麦穗部性状的变化特点，以不同水分条件下种植的小麦水旱分离群体为材料，对小麦的９个穗部性状进行遗传分析。结果表明：２种不同环境条件下，群体表现极为显著的超亲分离，分布呈偏态单峰和偏态多峰，且基本符合正态分布，表现为数量性状遗传特点。穗长、不孕小穗数、小穗着生密度和芒长符合２对主基因遗传模型；有效小穗数、小穗粒数、总小穗数、穗粒数和千粒质量符合１对主基因遗传模型。在干旱胁迫条件下，穗长、有效小穗数、穗粒数、小穗着生密度和芒长，５个性状的主基因遗传率最高，分别为８８％，７３％，６４％，６７％，９５％，芒长的变异系数呈最高值为４１％，因此，可能有主基因和多基因控制这些性状。
关键词：
小麦抗旱性 穗部性状 主基因 遗传分析
[期刊] 中国农业大学学报
[作者]
王志敏 王树安 苏宝林
对4个小麦品种开花前穗水溶性碳水化合物（WSC）的分析表明，在穗发育早期阶段，穗中WSC的主要组分是果聚糖，穗果聚糖浓度约在开花前11～12d达高峰，此后迅速下降。测定了穗中与果聚糖代谢有关的几种酶[蔗糖-蔗糖果糖基转移酶（SST）；果聚糖水解酶（FEH）和酸性蔗糖转化酶（AI）]的活性表明，在穗发育早期阶段，SST活性＞FEH活性，而在穗发育后期阶段，FEH活性＞SST活性；AI活性只在开花前的8d内维持较高水平。根据研究得出结论：果聚糖的积累和利用是麦穗开花前糖代谢的一个重要特征；不同品种穗粒数的差异是与穗中果聚糖代谢能力的差异密切相关的。
关键词：
小麦 穗粒数 果聚糖
[期刊] 中国农业科学
[作者]
屈会娟 李金才 沈学善 魏凤珍 吴进东 马蓓
【目的】研究小麦玉米秸秆连续全量还田对小麦穗部不同小穗位和粒位结实粒数及粒重变化的影响。【方法】通过设置3年定位试验研究小麦玉米秸秆全量还田对小麦不同小穗位结实粒数、粒重的小穗位和粒位的影响效应。【结果】小麦玉米秸秆连续全量还田提高了小麦的公顷穗数、穗粒数、千粒重和产量。各处理小麦不同小穗位结实粒数、小穗重、小穗平均单粒重均呈现二次曲线变化趋势,不同粒位的粒重也随小穗位的变化呈二次曲线形式。结实小穗越多、各小穗结实粒数或单粒重差异越小,空间分布模拟曲线的弧度越平缓。秸秆还田提高了小麦主茎穗和分蘖穗的结实小穗数与小穗结实粒数,降低了不孕小穗数,且下部小穗的结实粒数增加幅度较大;秸秆还田还提高了小...
[期刊] 华北农学报
[作者]
冯佳 莫利平 赵春华 纪军
为揭示总不育小穗数、基部和顶部不育小穗数的遗传特点,利用2个相关重组自交系群体,结合4个环境的表型数据和QTL检测结果,对其进行了分析。2个群体表型数据相关性分析和通径分析结果一致表明,顶部不育小穗是引起总不育小穗数的主要因素,这一结果与前人研究结果相反。环境间表型数据相关性分析结果表明,3个性状受环境影响均较大,其中复合性状总不育小穗数由于受其构成因素基部和顶部不育小穗数的双重影响而表现受环境影响最大,顶部不育小穗数次之。QTL检测结果表明:影响总不育小穗数的遗传因素并非是其构成因素遗传因子的简单累加,总不育小穗数、基部和顶部不育小穗数3个性状在QTL水平关系复杂,既在3个性状间或两两性状间...
[期刊] 西南农业学报
[作者]
杨武云 黄钢 胡晓蓉 饶世达
将多小穗小麦１０－Ａ与普通小穗小麦绵阳１１和矮孟牛，及其杂种Ｆ１的幼穗分化特点作了系统比较分析，结果表明：１０－Ａ具有小穗分化持续期长和小穗分化速率高等两个显著特性；其中，小穗分化持续期长的特性未在杂种Ｆ１中表达，而小穗分化速率高的特性不仅能在杂种Ｆ１代中表达，且出现较强的杂种优势。
关键词：
小麦,多小穗,穗分化,发育遗传
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