科研产出
基于RGB图像和CNN模型的水稻氮素诊断系统
《现代农业装备 》 2024
摘要：氮素营养诊断是水稻栽培取得优质高产的关键技术之一。为了能达到利用无人机或智能手机采集水稻冠层图像即可快速获得水稻氮素营养状况和施肥建议处方的研究目的，于2021-2022年在紫色水稻田开展7水平氮素施肥试验，获取不同氮素含量水稻冠层无人机RGB图像，通过深度学习方法获得卷积神经网络(CNN)优化模型，构建基于安卓智能手机的水稻氮素营养诊断系统。结果表明，不同施氮水平对水稻叶片氮素含量的影响，表现在返青期和分蘖期的差异更加明显，共获得10 173张RGB冠层图像。通过调整CNN训练参数batch＿size、epoch、learning＿rate及图像缩放比例，获得准确率超过80%以上的模型9个，开发完成1套基于Android智能手机的APP客户端程序，实现了深度学习模型由Python环境到Android系统的迁移。研究证明，应用无人机或智能手机采集水稻各生长期冠层RGB图像数据，采用深度学习CNN模型构建的基于Android智能手机的水稻氮营养诊断系统，技术方法可行，能够作为水稻生育期氮素营养快速诊断的工具。
关键词： 水稻 氮素营养 诊断系统 深度学习 图像识别 无人机
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彭水县优质稻产区高食味专用品种筛选试验
《南方农业 》 2024
摘要：为筛选适宜重庆市彭水县中高海拔地区种植的丰产优质高食味水稻品种，于2022年开展田间品种筛选试验，比较12个品种（美香占2号、神9优55、渝香优8133、神9优28、渝红优9341、南晶香占、渝优8203、野香优莉丝、神9优129、渝香203、渝红稻5815、神农优446）的产量、稻米品质、矿质营养和食味品质综合表现。结果表明：1)丰产性好的品种有渝优8203、渝香203、渝红稻5815、神9优28、神农优446、神9优129和渝香优8133。2)稻米品质方面，渝香优8133、渝香203、渝红优9341、神农优446、野香优莉丝、神9优28、神9优129和美香占2号的稻米综合品质指标达到食用稻品种品质（NY/T 593—2021）二级以上。3)矿质营养方面，糙米中硒含量平均值为49.7μg·kg-1，总体达到40.0～300μg·kg-1的富硒米标准（富硒稻谷GBT 22499—2008）。进一步综合分析食味品质指标，筛选出丰产优质高食味水稻品种5个，分别为渝香203、渝香优8133、野香优莉丝、南晶香占和神农优446，适宜在当地推广种植。
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重庆地区水稻直播栽培发展现状及对策
《南方农业 》 2023
摘要：水稻是重庆市第一大粮食作物,2021年种植面积65.89万hm2、总产量493.05万t.重庆丘陵山区占总面积的94.0%,严重制约了水稻的机械化生产发展.直播技术是不进行育秧和移栽而直接将种子播于大田的一种轻简栽培技术,可以使用直播机械操作完成.由于存在"缺乏相配套的直播农机装备;缺乏适合直播栽培的水稻品种资源;技术推广不到位,种植户认知不全面;农业劳动力短缺,土地整合效率低"等问题,虽然近三年重庆市水稻直播示范面积在稳步上升,但是2022年直播面积占总播种面积的比例仍然很低(1.2%).提出对策建议:1)深入开展水稻直播品种筛选和培育研究;2)加大农机农技融合力度;3)重视对水稻直播栽培的技术推广和技术培训;4)加大对水稻直播栽培技术研究和推广的投入;5)构建重庆水稻直播栽培发展新体系.
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垄作直播控制灌溉对水稻产量和温室气体排放的影响
《中国农业科学 》 2023 北大核心 CSCD
摘要：【目的】稻田是温室气体的重要排放源之一，耕作方式和水分管理措施均能在一定程度上减少稻田温室气体排放。垄作直播方式是一种新型节本增效的水稻种植方式，探索稻田垄作直播下垄沟水分管理对水稻产量和温室气体排放的影响，为丰产减排稻作模式的创新提供理论依据和技术途径。【方法】以2019—2021年垄作直播方式下的水稻-萝卜轮作系统为研究对象，通过设置传统淹水沟灌（TFI：水分高于垄面约5 cm）、控制沟灌1（CFI1：水分低于垄面约5 cm）、控制沟灌2（CFI2：水分低于垄面约10 cm）、控制沟灌3（CFI3：水分低于垄面约15 cm）4个处理，采取密闭静态箱-气相色谱法研究水稻-萝卜生长季温室气体排放及其全球增温潜势，同时测定水稻产量、土壤还原性物质、铵态氮和硝态氮等指标，明确既能减少全球增温潜势（GWP）又能增加作物产量的最佳灌水模式。【结果】综合3年试验结果，与TFI处理相比，控制灌溉能显著降低水稻季CH4累积排放量22.81%—78.47%，其中CFI3效果最显著；CFI2处理显著增加水稻季N2O累积排放量20.45%—59.90%,CFI3显著降低水稻季N2O累积排放量12.08%—68.64%,CFI1对N2O排放量无显著影响。对于萝卜季而言，与TFI处理相比，控制灌溉能显著降低CH4累积排放量34.87%—53.31%，其中CFI2和CFI3效果最显著；CFI1、CFI2和CFI3处理能显著增加N2O累积排放量35.00%—120.00%。双因素方差分析结果表明，控制灌溉和控制灌溉×试验年份的交互作用对CH4累积排放量具有极显著影响（P＜0.01），控制灌溉、试验年份及控制灌溉×试验年份的交互作用对N2O累积排放量具有极显著影响（P＜0.01）。与TFI相比，控制灌溉处理能显著降低水稻季GWP 20.24%—74.87%;CFI1和CFI2处理显著增加水稻产量12.34%—33.97%,CFI3对水稻产量无显著影响；控制灌溉显著降低温室气体排放强度（GHGI）29.37%—75.92%。控制灌溉分别降低还原物质总量、活性还原物质和还原性铁含量15.00%—30.84%、53.45%—71.65%和60.47%，影响CH4排放；同时降低铵态氮7.51%—9.87%，增加硝态氮5.81%—8.55%，影响N2O排放。【结论】控制灌溉通过硝态氮、铵态氮以及还原性物质等土壤性质影响温室气体排放。综合温室气体减排效应和作物增产两方面，CFI1和CFI2处理效果最好。在稻田垄作直播条件下，灌水深度为传统沟灌淹水深度的2/3或者1/2是降低温室气体排放并增加水稻产量的最佳水分管理方式。
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水稻几丁质酶基因家族的全基因组鉴定及表达分析
《植物生理学报 》 2022 北大核心 CSCD
摘要：几丁质酶是一种病程相关蛋白,不但在植物对病原菌和虫害的防御过程中发挥重要作用,也参与了植物对非生物胁迫的应答反应.然而,目前对几丁质酶在水稻应答各种生物和非生物胁迫的相关研究报道相对较少.利用BLASTP和隐马科夫模型(HMM),在水稻基因组中鉴定了49个几丁质酶基因,其中33个几丁质酶基因属于GH18亚家族,16个基因属于GH19亚家族,位于同一亚族的几丁质酶基因结构和保守基序组成相似.染色体定位分析表明,除了 12号染色体以外,水稻几丁质酶基因不均匀地分布在剩下的11条染色体上.53.06%(26/49)的水稻几丁质酶基因发生了复制,其中包括4对片段重复基因和18个串联重复基因.通过RNA-seq数据分析水稻几丁质酶家族基因在不同器官/组织中的表达模式,发现水稻几丁质酶家族基因具有明显的组织特异性表达模式.此外,大部分的几丁质酶基因在叶和/或根中的表达至少受到一种胁迫因子的诱导.总的来说,水稻几丁质酶基因家族的综合分析将有助于进一步了解几丁质酶基因在水稻生长发育中的作用.
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坦桑尼亚推广中国水稻种植技术进展及建议
《南方农业 》 2021
摘要：坦桑尼亚大部分地区属于热带草原气候,适合各类作物生长,农作物种类丰富。水稻是该国第二大粮食作物,以雨养种植为主,占72%,旱稻种植占22%,大规模灌溉种植占6%左右。根据气候、降雨和河流分布等特性,水源有保障的地方全年可种植水稻一季或二季半。大多数农户以常规品种直播种植为主,草害严重,肥水管理粗放,产量较低。建设中国援坦桑尼亚农业技术示范中心以来,推广中国水稻种植技术取得了一定进展。建议继续推广育苗移栽技术,强化肥水管理,减少养分流失,采用化学除草控制草害,引进或培育新品种,以促进坦桑尼亚水稻生产发展,更好地实现水稻增产增收。
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不同减氮施肥模式对水稻土壤养分及可培养微生物数量的影响
《农学学报 》 2021
摘要：为了研究不同减氮施肥对水稻土壤养分及可培养微生物数量的影响,设置4个处理,对不同处理土壤养分和可培养微生物数量进行分析,比较不同施肥处理对土壤养分及可培养微生物数量的影响。结果表明:与不施肥（CK）相比,施肥处理土壤有机质、全氮、全磷、碱解氮、有效磷、速效钾含量都有显著性提高。20%氮肥减施（T2）后有机质、pH、全钾、有效磷、速效钾含量都有所上升,30%氮肥+50%有机氮（T3）施肥土壤中全氮、全磷、碱解氮、有效磷、速效钾含量都显著性升高,各处理间土壤全钾含量无显著性差异。在水稻苗期,30%氮肥+50%有机氮（T3）施肥土壤中可培养细菌、真菌、放线菌,芽孢杆菌数量明显提升。在水稻分蘖期,100%氮肥施肥（T1）土壤可培养真菌数量显著性升高。在水稻成熟期,各处理间差异不明显,水稻生长期间可培养木霉菌数量差异都不显著。说明在稻菜轮作土壤中实施合理减氮施肥是减少养分累积、保持土壤养分稳定的重要措施。
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不同水稻种质资源重要农艺性状与发芽期耐寒性鉴定研究
《作物杂志 》 2021 北大核心 CSCD
摘要：对106份水稻材料的12个农艺性状进行两年（2018-2019年）田间测定,比较分析不同材料间的性状及多样性指数差异,以低温处理下的发芽率为标准对水稻种质资源发芽期耐寒性进行评价。结果表明,12个农艺性状中,除了千粒重、茎粗和每穗总粒数外,其他9个性状的遗传多样性指数均小于2.00;单株产量、每穗总粒数和每穗实粒数的变异系数分别为22.08%、21.89%和22.25%,谷粒宽变异系数最小,为7.90%。共筛选出23份特异种质资源,其中大穗型品种9个,高单株产量型品种4个,籽粒细长型品种10个。聚类分析可将106份水稻材料分为3个类群,类群Ⅰ、类群Ⅱ和类群Ⅲ占比分别为15.1%、47.2%和37.7%。通过主成分分析可将12个农艺性状指标转换为5个主成分因子（PC1～PC5）,得到84.19%的累计贡献率。利用综合指标值（PC1～PC5）和相关公式得到相应模糊隶属函数和权重,最终获得综合评价种质资源农艺性状的D值,排名前10名的种质资源为77D、万恢355-2、宜恢1577、南恢533、176-15、丰788、万恢86、杨福6号、蜀恢527和176-6。低温胁迫导致水稻种子发芽率降低,种质间的发芽率存在显著差异,其中176-6、176-15、桂99和糯稻89-1发芽期耐寒性强,为1级耐寒种质。筛选到的耐寒种质和综合性状优良的种质可为培育适宜直播的新品种提供材料。
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渝17S对低温胁迫的响应及耐冷机制初步研究
《植物遗传资源学报 》 2021 北大核心 CSCD
摘要：重庆及西南稻区水稻幼苗期倒春寒频发,常常导致秧苗生长迟缓,白化、烂秧等发生,制约了优质水稻安全生产和轻简化技术的应用。本研究以耐冷性较强的渝17S和对低温敏感的Y58S为材料,对比研究了3叶龄幼苗经4℃低温处理后,二者可溶性糖、海藻糖、脯氨酸、丙二醛和过氧化氢的含量,超氧化物歧化酶、过氧化氢酶和抗坏血酸过氧化物酶的活性,以及荧光定量PCR检测胁迫相关的9个基因的表达情况。结果表明:与Y58S相比,渝17S具有更强的苗期耐冷性,在低温胁迫下,其死苗率为7.5%,而Y58S死苗率高达96.7%;低温胁迫下2个品种叶片中丙二醛和H2O2含量均升高,但渝17S增幅较小;渝17S叶片中抗氧化酶（超氧化物歧化酶、过氧化氢酶和抗坏血酸过氧化物酶）活性,可溶性糖和海藻糖含量,以及OsCATB、OsSOD、OsAPx8,OsTPS1、OsTPP1、OsMKK6、OsMAPK3和OsICE1基因表达量均呈不同程度增加;2个品种叶片中脯氨酸含量和脯氨酸合成限速酶基因（OsP5CS）的表达量未见明显差异。初步认为,H2O2信号分子和海藻糖可以调控渝17S对低温胁迫的响应,从而增强其幼苗的抗寒性。
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