【摘要】：設施農業(yè)是我國蔬菜生產的重要形式,我國設施蔬菜產業(yè)發(fā)展迅速,其栽培面積和產量的比重也逐年加大,我國己成為設施蔬菜生產第一大國,但設施生產中的蔬菜病害情況嚴重,造成蔬菜產量、質量下降,帶來巨大的經濟損失,因此,對設施蔬菜病害進行有效的預警顯得尤為重要。現(xiàn)有的設施蔬菜病害預警方法,存在算法單一、因素考慮不全面、模型時效性準確性不高等諸多問題。本文以蔬菜病害三角原理為基本理論依據(jù),綜合分析了病害三要素(環(huán)境、病原微生物和寄主植物)之間的關系,以物聯(lián)網傳感器技術、電子顯微技術和光譜技術為支撐,準確獲取環(huán)境、病原孢子圖像和蔬菜葉片光譜信息,并結合圖像處理及機器學習算法構建了設施蔬菜病害預警模型,提高預警的綜合性、時效性和準確性,為農戶提供及時有效的蔬菜病害預測預報,為我國設施農業(yè)病害預警研究提供了方法支持。本文的主要研究成果如下:(1)從時間角度,按照病害三要素對設施蔬菜的影響順序,依次分析了環(huán)境對病原侵染的影響、病原微生物的致病機理和蔬菜的抗病機制,針對病害三要素,通過監(jiān)測環(huán)境、病原孢子數(shù)量以及葉片光譜信息可以為設施蔬菜病害預警提供方法依據(jù),并且能使預警更加全面。(2)提出了基于環(huán)境信息的設施蔬菜病害早期預警模型。不良環(huán)境是引發(fā)蔬菜病害的重要因素,根據(jù)蔬菜病害產生的環(huán)境機理,設計了基于物聯(lián)網傳感器技術的環(huán)境信息采集方案,對所采集的環(huán)境數(shù)據(jù)進行基于均值的遞推算法融合,結合病情指數(shù)和溫濕度數(shù)據(jù)構建基于SVR的設施蔬菜病害預測模型,模型的相關系數(shù)R達97.15%,平均誤差為13.65%,準確度較高。(3)提出了基于病原孢子顯微圖像的設施蔬菜病害輔助預警模型。病原孢子侵染是導致蔬菜發(fā)病的直接原因,利用電子顯微技術獲取病原孢子圖像,采用維納濾波進行圖像降噪,通過prewitt算子的邊緣檢測和全局閾值分割完成孢子輪廓提取,然后利用分水嶺算法和形態(tài)學算法去除雜質并完成粘連孢子的分割,最后利用目標標記完成病原孢子自動計數(shù),計數(shù)平均相對誤差為5.66%,可以代替人為計數(shù),提高計數(shù)效率,為設施蔬菜病害預警提供輔助參考。(4)提出了基于葉片光譜信息的設施蔬菜病害識別與預警模型。通過光譜技術可以獲取設施蔬菜感病葉片光譜信息,利用主成分分析對高維光譜數(shù)據(jù)進行降維處理,最終選取前3個主成分PC1-PC3作為新的輸入變量,以感病葉片和健康葉片的判別結果作為輸出,構建了基于SVM的設施蔬菜病害分類識別與預警模型,當選取徑向基核函數(shù)時,分類識別模型對健康葉片和白粉病葉片的分類準確率最高,分別為100%和96.25%,利用混淆矩陣對模型進行評價,模型總體識別準確率達98.125%,能夠實現(xiàn)對感病葉片和健康葉片的識別。(5)以黃瓜白粉病為例,進行了設施蔬菜病害預警模型的驗證,結果證明,模型對設施蔬菜病害預警具有較好效果,為農業(yè)病害預警研究提供了新的參考。
【學位授予單位】：中國農業(yè)大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：S436.3;TP391.41
【圖文】：

由于溫室是一個半封閉式生態(tài)系統(tǒng)，其土壤小環(huán)境與露地種植有較大差別。影響土壤小環(huán)逡逑境的因素主要有土壤溫度、土壤水分以及土壤養(yǎng)分等。逡逑與露地土壤相比，溫室土壤溫度和水分含量更高，主要由于溫室較為封閉，通風不及外界，逡逑同時作物蒸騰作用釋放的水汽無法及時排出，從而導致土壤溫度高、含水量大；除此，溫室土逡逑壤的養(yǎng)分含量也較露地條件更高，因為溫室土壤的化肥投入量較高，且土壤有薄膜覆蓋，無法逡逑像露地土壤能受到雨水淋溶，因此導致溫室土壤肥料的積累，引起嚴重的土壤鹽漬化現(xiàn)象。逡逑２．２．２設施環(huán)境對病原侵染的影響逡逑要準確掌握設施環(huán)境對病原侵染的影響，首先需要了解病原對植物的侵染過程，充分結合逡逑病原的侵染過程，才能準確分析出環(huán)境對病原侵染的影響。逡逑（１）病原侵染過程逡逑設施蔬菜發(fā)病需要受到病原侵染且具備一定的環(huán)境條件才能引起。病原侵入寄主植物到表逡逑現(xiàn)病征的過程稱為病程。病原對蔬菜的侵染是一個連續(xù)過程，具體分為接觸期、侵入期、潛育逡逑期和發(fā)病期四個時期（圖２－２）。逡逑

病害發(fā)生的環(huán)境指標十分重要。在查閱大量文獻和實地調研的基礎上，針對一些發(fā)生較頻繁的逡逑病害實例進行分析歸納，從而對指標進行總結和篩選，最后確立需要監(jiān)測的環(huán)境指標。指標選逡逑取的流程圖如圖３－１所示。逡逑邐Ｉ邐邐逡逑文獻g膩問檔氐餮繡義希卞澹卞義襄�；［逦辶x希け炅校ｅ危斟義希藻義現(xiàn)副晟稈″義希懾巍義隙員確治鰣慰尚行苑治鰣義希卞危卞義襄危斟五義賢跡常敝副甑×鞒掏煎義希玻卞義

本文編號：2759670