基于机器视觉的赏食百合物候期识别与栽培应用及花性状鉴定分析.pdf

江西农业学报 2025 37 04 22 31 Acta Agriculturae Jiangxi DOI 10 19386 ki jxnyxb 2025 04 004 聂功平 陈敏敏 张永春 等 基于机器视觉的赏食百合物候期识别与栽培应用及花性状鉴定分析 J 江西农业学报 2025 37 4 22 31 基于机器视觉的赏食百合物候期识别 与栽培应用及花性状鉴定分析 聂功平 陈敏敏 张永春 杨云尧 韩 炘 杨 贞 杨柳燕 上海市农业科学院 林木果树研究所 上海市设施园艺技术重点实验室 上海 201403 摘 要 通过试验确定赏食百合不同发育阶段的种球发育规律 影响因素 施肥配比等条件 收集物候期 和花性状数据 通过机器视觉建立自动化识别模型 以期为赏食百合设施精准栽培奠定基础 结果显示 1 苗 期和蕾期百合消耗种球营养促进植株发育 种球发育停滞 花期和种球膨大期植株发育停滞 种球开始发育 2 与百合种球膨大相关性较高的关键指标由大到小依次是种球膨大期种球重量 种球膨大期种球围径苗期 茎粗 苗期叶数 蕾期茎粗 花期种球重量 蕾期株高 蕾期叶数 种球膨大期种球纵径 花期种球围径 3 大 棚框栽 露天基质在百合苗期和蕾期施用20 20 20氮磷钾水溶肥 有助于提高苗期茎粗 苗期叶数 蕾期茎 粗 蕾期叶数 蕾期株高 在花期和种球膨大期施用20 20 20 15 20 25水溶肥有助于提高种球围径和重量 4 物候期识别模型训练结果显示 vgg11的损失值最小 0 168 精确度最高 0 933 模型最好 误差分析表 明 除形状细长弯曲的花丝和柱头宽度测定误差较大 其他指标误差较小 可通过进一步优化应用于百合田 间花性状表型调查 关键词 赏食百合 物候期 种球栽培 观赏性状 机器视觉 中图分类号 S682 2 文献标志码 A 文章编号 1001 8581 2025 04 0022 10 Phenological Recognition Cultivation Application and Flower Trait Analysis of Ornamental and Edible Lilies Based on Machine Vision NIE Gong ping CHEN Min min ZHANG Yong chun YANG Yun yao HAN Xin YANG Zhen YANG Liu yan Forestry and Pomology Research Institute Shanghai Academy of Agricultural Sciences Shanghai Key Laboratory of Protected Horticultural Technology Shanghai 201403 China Abstract This study determined the developmental patterns influencing factors and fertilization ratios of different developmental stages of ornamental and edible lilies through experiments The phenological period and flower trait data were collected and an automated recognition model was established through machine vision to establish a foundation for precise cultivation of ornamental and edible lilies in facilities The results showed that 1 During the seedling and bud stages of lilies the consumption of bulb nutrients promoted plant development while bulb development stagnated During the flowering and decline stages plant development stagnated and bulbs began to develop 2 The key indicators that are highly correlated with the swelling of lily bulbs are the weight of bulbs during the decline period the diameter of bulbs during the decline period the stem diameter during the seedling period the number of leaves during the seedling period the stem diameter during the bud period the weight of bulbs during the flowering period the plant height during the bud period the number of leaves during the bud period the longitudinal diameter of bulbs during the decline period and the diameter of bulbs during the flowering period 3 The application of 20 20 20 water soluble fertilizer during the seedling and bud stages can increase stem thickness during the seedling stage number of leaves during the seedling stage stem thickness during the bud stage number of leaves during the bud stage and plant height during the bud stage The application of 20 20 20 or 15 20 25 water soluble fertilizer during the 收稿日期 2025 01 11 基金项目 上海市科技兴农项目 加工型百合新种质选育与产业化关键技术研究 沪农科推字 2022 第4 1号 作者简介 聂功平 1995 男 湖北襄阳人 硕士 研究方向为球根花卉栽培与繁殖 通信作者 杨柳燕 4期 23聂功平等 基于机器视觉的赏食百合物候期识别与栽培应用及花性状鉴定分析 flowering and decline stages can increase the diameter and weight of the bulbs 4 The training results of the phenological period recognition model show that vgg11 has the smallest train loss value of 0 168 and the highest accuracy value of 0 933 indicating that the model is the best Through error analysis it was shown that except for the measurement error of the width of the slender and curved filament and stigma the error of other indicators was relatively small which can be further optimized and applied to field flower trait phenotype investigation Key words Ornamental and edible lilies Phenological period Bulb cultivation Ornamental traits Machine vision 0 引言 百合是百合科百合属的多年生球根植物 根据 功能不同可分为观赏 食用和药用百合 赏食百合 是兼具观赏和食用价值的功能花卉 赏食百合种 球含有糖 淀粉 氨基酸 膳食纤维等多种营养物 质以及皂苷 多酚 黄酮等活性物质 具有较高的 食用和观赏价值 可用于庭院景观 盆栽 切花等 多种用途 市场前景广阔 1 赏食百合栽培技术是 产业化生产的关键 传统观赏百合采收切花会切 割大量茎秆 导致种球大幅缩小 而食用百合则通 过摘除花蕾减少营养损失 从而增加产量 因此 百合观赏切花与食用鳞茎生产在栽培上存在较大 的营养分配矛盾 赏食百合作为一种新型的功能 花卉 其栽培需要平衡种球发育和花发育的双重 性状 设施栽培可以通过控制温度 湿度 光照等 环境条件 以及水肥一体化灌溉和施肥等方法 病虫害防控等技术 创制赏食百合生产的最适宜 条件 从而提高赏食百合的观赏和食用价值 目前 针对赏食百合设施化栽培的研究数据和经验积累 较少 相关设施栽培技术较为落后 明确赏食百合 鳞茎发育规律是其栽培的基础 洋葱发育过程分 为四叶期 膨大前期 膨大中期 膨大后期 2 根 用 菊苣肉质根膨大过程分为膨大前期 膨大中期 膨 大后期 3 而百合植株在进入展叶期后 鳞茎盘形 成子鳞茎 并随着光合产物的积累而逐渐膨大 4 但是百合不同发育阶段的种球发育规律尚不清 楚 水肥一体化可以精准地将水和肥料提供给作 物的根部 进而提升作物的产量和质量 5 Mohajer 等 6 研究认为 适宜的营养液配比和灌溉方式可 以有效提升百合鳞茎的产量 然而针对百合不同 发育阶段的需肥特点仍需深入探究 植物生长状 态监测是设施栽培决策中不可或缺的重要环节 利用机器视觉技术可以提高监测效率和准确度 进而辅助生产 吴超 7 利用计算机视觉方法提取 了玫瑰鲜切花的17个特征指标值 基于支持向量 机算法构建了质量分级评价模型 李想 8 利用计 算机视觉检测花卉的生长发育状态 指导花苗分 区栽培 疏盆等分级工作 王键等 9 利用计算机视 觉测量了植物叶片面积 获取的叶面积相对误差 为0 01 1 42 郑露露 10 利用计算机视觉对葡 萄叶片病害进行了分类识别 指导农户进行病害 防治 目前 关于百合生长发育阶段自动监测和性 状鉴定的报道较少 有待深入研究 为提高赏食百合设施栽培决策的准确性和自 动化识别的精确性 本研究通过试验确定赏食百 合不同发育阶段种球发育规律 种球发育影响因 素 施肥配比等条件 并收集物候期和花性状数 据 通过机器视觉建立自动化识别模型 以期为赏 食百合设施栽培提供参考 1 材料与方法 1 1 赏食百合种球发育规律观察及种球重量与不 同物候期植株发育情况的关联分析 挑选大小一致 无病虫害的赏食百合橙色阳光 种球作为试验材料 2024年3月1日定植于泥炭 珍珠岩为2 1的基质中 水肥一体化设施进行灌溉 和施肥 分别于赏食百合出苗期 苗期 蕾期 花 期 种球膨大期和采收期挖取种球 观察种球发育 情况 同时 分别于苗期和蕾期测定百合茎粗 株 高 冠幅 叶片数量 叶宽 叶长等指标 于花期和 收获期测定百合种球直径 纵径 围径 重量等指 标 于收获期测定百合种球重量 采用Excel软件 分析收获期种球重量与苗期 蕾期 花期 种球膨 大期植株与种球发育指标之间的回归关系和相关 系数 筛选确定苗期 蕾期 花期 种球膨大期等影 响百合收获期种球重量的关键指标 1 2 赏食百合不同发育阶段需肥特点研究 挑选大小一致 无病虫害的赏食百合橙色阳 光种球作为试验材料 2024年3月1日定植 采用 大棚框栽和露天基质2种栽培方式 基质均采用 20 40 mm泥炭 氮磷钾配比为30 10 10 20 20 20 15 20 25 10 30 20 以及清水5种水溶肥 水 溶肥 EC值为1 0 百合植株出苗后 在百合苗期至 种球膨大期间隔 7 d施肥1次 分别于苗期 蕾期观 江 西 农 业 学 报 37 卷24 测植株发育情况 测定株高 茎粗 冠幅 叶数 叶 宽 叶长等指标 于花期 种球膨大期观测种球膨 大发育情况 测定种球重量 围径 横径和纵径等 指标 于收获期测定种球重量指标 1 3 赏食百合物候期的机器识别 2019 2024年收集百合出苗期 1368 张 苗 期 1 7 7 2 张 蕾 期 1 5 5 0 张 花 期 1 0 2 张 种 球 膨大期 773张 图片共6465张 其中90 的数据 5820张 用于模型训练 10 的数据 645张 用 于模型验证 基于卷积神经网络 采用Goolenet Alexnet resnet34 resnet50 resnet50 32x4d res net101 resnet101 32x8d vgg11 vgg13 vgg16 vgg19进行模型参数训练 迭代次数为50轮 分析 不同模型损失值和精确度变化 筛选最优模型进 行物候期自动识别 1 4 赏食百合花器官的机器识别和误差分析 挑选大小一致 无病虫害的赏食百合2份 橙 色阳光 黄柠檬 观赏百合4份 白特里昂菲特 小钻石 心弦 夕阳 杂交后代3份 S3 S4 S5 作 为试验材料 2024年3月1日定植于泥炭 珍珠岩 2 1 的基质中 采用大棚框栽设施进行培养 水肥一体化设施进行灌溉和施肥 于百合花期采 集花朵 分别对百合整花 外花被片 内花被片 花丝 柱头 子房等花器官进行拍照 收集花器官 图片 采用OpenCV python 4 9 0 80对图像进行去 噪 通道分离 灰度化 二值化 边缘检测 分割 筛选最优的图像处理参数 获得花器官图像 从 图像中鉴定花器官轮廓 通过标尺和花器官像素 比 对切割得到的图像绘制边缘 外接矩形 最小 外接矩形 外接圆 并根据标尺实际长度测算花器 官实际长 宽 周长和面积 计算 公式分别为 花器官长 标尺长度实际值 花器官长度像素值 标尺长度像素值 花器官宽 标尺长度实际值 花器官宽度像素值 标尺长度像素值 花器官周长 标尺长度实际值 花器官周长像素值 标尺长度像素值 花器官面积 标尺长度实际值 2 花器官面积像素值 标尺长度像素值 2 于百合花期采集花朵 采用人工测量的方法对 百合整花 外花被片 内花被片 花丝 柱头 子房 等花器官的长 宽进行测定 将人工测定的结果与 机器视觉测定的结果进行误差分析 分别计算均 方误差 均方根误差 平均绝对误差 决定系数 相 关系数等指标 评估机器视觉测定的精确性 2 结果与分析 2 1 赏食百合种球发育特点 出苗期是百合种球定植到植株群体完全出苗 的阶段 苗期是植株群体完全出苗到第一个植株 现蕾的阶段 蕾期是第一个植株现蕾到群体完全 现蕾的阶段 花期是第一个植株开花到群体花朵 完全凋谢的阶段 种球膨大期是植株群体花朵完 全凋谢到植株开始枯萎的阶段 收获期是植株群 体开始枯萎到种球采收的阶段 由图 1可以看出 出苗期 百合 种球开始缓慢缩小 苗期种球基盘会 形成新的种球芽点 新种球芽点发育缓慢 种球外 层鳞片慢慢缩小枯萎 蕾期种球芽点发育缓慢 外层鳞片营养持续消耗 种球进一步缩小 花期种 球外层鳞片营养消耗殆尽 种球缩小达到最小阶 段 内部种球芽点开始发育 种球膨大期种球芽点 快速膨大 种球逐渐变大 收获期种球进一步发育 变得紧实饱满 达到最大 2 cm 图1 百合不同发育阶段的种球发育状态 2 2 赏食百合种球重量与不同物候期植株发育情 况的关联分析 2 2 1 收获期种球重量与苗期 蕾期植株发育情 况的相关性分析 通过对收获期种球重量与苗 期 蕾期各指标进行回归分析 并计算相关系数 R 2 研究百合种球膨大与苗期 蕾期百合植株叶 4期 25聂功平等 基于机器视觉的赏食百合物候期识别与栽培应用及花性状鉴定分析 片发育的关系 由图 2可知 苗期茎粗 苗期叶数 蕾期茎粗 苗期株高 蕾期株高 蕾期叶数 苗期 叶宽 蕾期叶宽与收获期百合种球重量均呈正相 关关系 R 2 分别为0 8541 0 8102 0 7956 0 1225 0 7790 0 7783 0 6045 0 6939 苗期冠幅 苗期叶 长 蕾期冠幅蕾期叶长与采收百合种球重量均 呈负相关关系 R 2 分别为0 4361 0 4686 0 3874 0 3157 其中苗期茎粗 苗期叶数 蕾期茎粗 蕾期 叶数 蕾期株高 蕾期叶宽等指标与收获期百合种 球重量的 R 2 较高 表明这些指标对收获期百合种 球重量的影响较大 收获期种球重量 g 收获期种球重量 g 收获期种球重量 g 收获期种球重量 g 收获期种球重量 g 收获期种球重量 g 收获期种球重量 g 收获期种球重量 g 收获期种球重量 g 收获期种球重量 g 收获期种球重量 g 收获期种球重量 g 图2 收获期种球重量与苗期 蕾期植株发育情况的相关性分析 2 2 2 收获期种球重量与花期 种球膨大期种球 发育情况的相关性分析 通过对收获期种球重量 与花期 种球膨大期各指标进行回归分析 并计 算相关系数 R 2 研究百合种球膨大与花期 种球 膨大期种球发育的关系 由图 3 可 知 在 花期种球 直径 纵径 围径 重量与收获期百合种球重量均 呈正相关关系 R 2 分别为0 6447 0 342 0 0 7221 0 7830 在种球膨大期种球直径与收获期百合种 球重量呈负相关关系 R 2 为0 0212 种球纵径 围 径 重量与收获期百合种球重量呈正相关关系 R 2 分别为0 7312 0 8843 0 9446 综上 花期种球围 径 重量 种球膨大期种球围径 纵径 重量的 R 2 较高 表明这些指标对收获期百合种球重量的影 响较大 2 3 赏食百合不同物候期需肥配比筛选 采用大棚框栽和露天基质 2种栽培方式 研究 不同水溶肥配比对设施栽培赏食百合在不同发育 阶段形态指标的影响 结合与种球发育相关的关 键形态指标 筛选出最优施肥配比 2 3 1 赏食百合苗期和蕾期需肥配比筛选 由图 4可知 大棚框栽百合在苗期和蕾期施用30 10 10 20 20 20水溶肥 植株茎粗略高于其他处理 但差异不显著 露天基质栽培在苗期和蕾期施用 20 20 20水溶肥 植株茎粗高于其他处理 且显著 高于 CK 大棚框栽百合在苗期和蕾期施用20 20 20水溶肥 其株高显著高于其他处理 露天基质栽 培百合在蕾期施用20 20 20 15 20 25 10 30 20水溶肥 株高显著高于其他处理 大棚框栽百合 植株冠幅在苗期和蕾期各处理间差异不显著 露 天基质栽培百合植株冠幅在苗期和蕾期各处理间 差异不显著 大棚框栽百合在苗期和蕾期施用20 20 20水溶肥 其叶片数较多 但与其他处理无显 著差异 露天基质栽培百合在苗期和蕾期施用20 20 20水溶肥 叶片数显著高于 CK 大棚框栽在苗 江 西 农 业 学 报 37 卷26 期和蕾期施用20 20 20水溶肥 其叶宽大于其他 处理 露天基质栽培百合苗期施用30 10 10水溶 肥 蕾期施用20 20 20水溶肥 叶宽大于其他处 理 大棚框栽百合在苗期和蕾期的叶长不同施肥 处理间差异较小 露天基质栽培苗期叶长各处理 间无显著差异 蕾期施用20 20 20水溶肥 叶长 显著大于 CK 综上所述 大棚框栽 露天基质在百 合苗期和蕾期施用20 20 20水溶肥 有利于百合 植株茎粗 株高 叶数和叶宽的增长 从而促进百 合种球膨大 收获期种球重量 g 收获期种球重量 g 收获期种球重量 g 收获期种球重量 g 收获期种球重量 g 收获期种球重量 g 收获期种球重量 g 收获期种球重量 g 图3 收获期种球重量与花期 种球膨大期百合种球发育情况的相关性分析 图4 不同设施栽培方式和施肥配比对赏食百合苗期 蕾期植株发育的影响 2 3 2 赏食百合花期和种球膨大期需肥配比筛选 由图 5可知 大棚框栽百合的种球直径在花期各处 理间无显著差异 在种球膨大期施用20 20 20 15 20 25 10 30 20水溶肥 种球直径显著大于其 他处理 大棚框栽百合在花期施用20 20 20水溶 肥 种球纵径显著大于 CK 在种球膨大期施用不 同配比水溶肥种球纵径无显著差异 露天基质栽培 百合在花期施用不同配比水溶肥 种球纵径无显著 差异 在种球膨大期施用20 20 20水溶肥 种球纵 径显著大于 CK 大棚框栽百合在花期施用30 10 10 10 30 20水溶肥 种球围径显著大于 CK 在 种 球膨大期施用30 10 10水溶肥 种球围径显著大 4期 27聂功平等 基于机器视觉的赏食百合物候期识别与栽培应用及花性状鉴定分析 于 CK 露天基质栽培百合在花期施用不同配比水 溶肥与 CK差异不显著 在种球膨大期施用20 20 20 15 20 25 10 30 20水溶肥 种球围径显著 大于 CK 大棚框栽百合在花期和种球膨大期施用 30 10 10水溶肥 种球重量显著大于 CK 露天基 质栽培百合在花期施用水溶肥 种球重量与 CK无 显著差异 在种球膨大期施用20 20 20 15 20 25 水溶肥 种球重量显著大于 CK 综上所述 在花期 和种球膨大期施用20 20 20 15 20 25水溶肥 有助于提高收获期百合种球的围径和重量 种球膨大期 种球膨大期 种球膨大期 种球膨大期 图5 不同设施栽培方式和施肥配比对赏食百合花期 种球膨大期种球发育的影响 2 4 赏食百合物候期的机器识别 采用Alexnet Goolenet resnet vgg进行模型参 数训练 训练轮次为50轮 Goolenet Alexnet模型 训练50轮后的损失值分别为0 338和0 255 精确 度分别为0 929 0 895 resnet34 resnet50 resnet50 32x4d resnet101 resnet101 32x8d模型训练50轮 后损失值分别为0 182 0 222 0 230 0 264 0 25 0 精确度分别为0 932 0 919 0 91 0 0 932 0 899 vgg11 vgg13 vgg16 vgg19模型训练50轮后损失 值分别为0 168 0 202 0 252 0 284 精确度分别为 0 933 0 905 0 915 0 890 图 6 图 7 其中vgg11 损失值最小 为0 168 精确度最高 为0 933 说明该 模型最好 可实现百合不同发育阶段的自动识别 图6 不同模型训练50轮的损失值和精确度 2 5 赏食百合花器官的机器识别 由图 8可知 通过对 Open CV参数的调整 可以 较好地对赏食百合整花和各部分器官等目标进行检 测 对整花 外花被片 内花被片等花器官轮廓分割 较为精准 而对花丝 柱头 子房等较小花器官轮廓 的分割存在误差 有待进一步优化参数 Open CV图 像处理方法可以进一步根据花器官目标图形轮廓绘 制外接矩形 最小外接矩形 外接圆 从而获得目标 及标尺的像素长 宽 周长 面积等指标 根据标尺 实际长度测算花器官实际长 宽 周长和面积 江 西 农 业 学 报 37 卷28 分类 出苗期 预测概率 0 996 分类 苗期 预测概率 0 852 分类 蕾期 预测概率 0 969 分类 花期 预测概率 1 0 0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 0 1000 2000 3000 4000 5000 0 1000 2000 3000 4000 0 500 1000 1500 2000 2500 3000 0 500 1000 1500 2000 2500 3000 0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 0 1000 2000 3000 4000 5000 0 1000 2000 3000 4000 分类 种球膨大期 预测概率 0 999 0 1000 2000 3000 4000 图7 vgg11模型对百合各生长发育阶段实现精准识别 图8 Open CV对赏食百合花器官的分割 2 6 花器官机器识别算法与传统方法的误差分析 机器视觉技术可以提高生产过程中性状调查 和评价效率 但是不同花器官形状差别较大 因此 不同测定方法存在一定的误差 由表 1可知 对比 机器视觉测定方法和传统测定方法 大部分表型 指标的均方误差 均方根误差 平均绝对误差均较 小 其中整花宽的均方误差 均方根误差 平均绝 对误差较大 分别为4 9580 2 2267 1 5808 推测 可能是人为主观测定的花朵长宽与机器视觉外接 矩形测定的长宽标准不一致 导致误差较大 柱头 直径 花丝直径 子房直径的决定系数异常 表明 机器识别算法与传统测定结果存在较大误差 原 因可能是柱 头 花丝 子房细长弯曲的形态导致外 接矩形无法拟合真实图像 花丝直径与传统测定 方法的相关系数为负值 柱头直径与传统测定方 法的相关系数较小 这也表明了花丝直径 柱头直 径的机器视觉测定方法误差较大 有待进一步优 化算法 3 讨论 3 1 赏食百合种球发育的影响因素 赏食百合作为一种新型功能花卉品种 如何 有效缩短籽球发育成为商品种球 是当前赏食百 合产业亟需解决 的问题 探究赏食百合种球发育 规律与影响因素是解决赏食百合产业化生产和栽 4期 29聂功平等 基于机器视觉的赏食百合物候期识别与栽培应用及花性状鉴定分析 培的基础 百合鳞茎作为地下器官 针对种球发育 规律的相关研究较少 夏宜平等 11 研究指出 百合 鳞茎具有 库 和 源 的双重属性 负责营养积累 和供能 在百合生长发育前期 鳞茎内淀粉降解可 供给地上部生长发育 随着地上部叶片生长并具 备光合作用能力后 光合产物积累 进而为地下鳞 茎生长提供养分支持 4 本研究结果显示 百合鳞 茎从出苗期 苗期 蕾期逐渐缩小 到花期 种球膨 大期 收获期逐渐膨大 并在苗期发育形成新的种 球芽点 这与前人的研究结果一致 营养物质的持 续积累是百合鳞茎生长过程中膨大和发育的必要 条件 12 营养物质的积累受植株生长状态的直接 影响 因此 本研究调查了苗期 蕾期植株形态指 标 花期 种球膨大期种球膨大情况 并与收获期 种球重量进行了关联分析 确定了 10个与收获期 种球重量高度相关的关键指标 表1 机器视觉测定结果与传统人工测定结果的误差分析 指标 均方误差 均方根误差 平均绝对误差 决定系数 相关系数 整花长 1 2965 1 1386 0 7393 0 7290 0 8903 整花宽 4 9580 2 2267 1 5808 2 4345 0 7599 外花被片长 1 6990 1 3034 1 0185 0 6689 0 9037 外花被片宽 0 0572 0 2391 0 1928 0 8522 0 9465 内花被片长 1 1292 1 0626 0 7034 0 7757 0 9411 内花被片宽 0 1616 0 4020 0 2752 0 5824 0 8365 柱头长 0 0736 0 2713 0 2166 0 9689 0 9904 柱头直径 0 4632 0 6806 0 5439 713 8120 0 2208 花丝长 0 1396 0 3736 0 2766 0 9522 0 9976 花丝直径 0 2253 0 4746 0 4277 259 6770 0 5568 子房长 0 0847 0 2910 0 2157 0 8562 0 9369 子房直径 0 0149 0 1222 0 1036 1 4880 0 8811 植株生长状态受水肥管理等栽培措施的影 响 随着水肥一体化等设施栽培技术的发展 筛选 适宜的水溶肥配比对百合栽培至关重要 廖育林 等 13 研究认为 氮肥和钾肥对百合生长发育的影 响较大 王甫才等 14 认为钾肥是影响鳞茎发育和 膨大的关键指标 高年春等 15 在新铁炮百合的研 究中表明 定植后叶面喷施氮肥 抽茎后施用配比 为 1 1的氮磷钾肥 采花后施用少量磷钾肥 曲 伟红 等 16 研究发现 基肥对提高百合产量及总糖 粗淀粉含量有显著促进作用 磷肥有助于提高百 合水溶性糖含量 氮肥对增加百合粗纤维和粗蛋 白含量起到关键作用 路喆 17 研究表明 锌 硼 锰等微量元素对提高百合鳞茎产量和品质具有重 要作用 本研究结果显示 大棚框栽 露天基质在 百合苗期和蕾期施用20 20 20水溶肥 有利于提 高苗期茎粗 苗期叶数 蕾期茎粗 蕾期叶数 蕾 期株高 在花期和种球膨大期施用20 20 20 15 20 25水溶肥可有效提高种球围径和重量 3 2 基于机器视觉的赏食百合物候期自动化识别 随着人工智能技术和农业监测技术的突破性 进展 以深度学习模型为基础的作物发育监测已 全面发展并突显应用价值 18 传统上采用人工观 察作物生长状态进行栽培决策 通过小范围单点 数据判断物候期 水肥状况 病虫害情况 作物长 势等 对从业者生产经验要求极高受观察者主观 影响较大 只适用于小规模农户栽培 不适合大规 模生产 19 因此 有必要收集数据和训练合适的 模型辅助生产决策 提高作物产量和品质 张善文 等 20 基于物联网和卷积神经网络对冬枣进行病害 识别 成功应用于冬枣大规模病害防治 刘凯 21 基于YOLOv5模型结合注意力机制改进得到SK YOLOv5模型 实现对苹果园墒情监测 病害识别 和果实计数的管理 朱永宁等 22 采用卷积神经网 络识别枸杞的花期和果期 许增等 23 改进轻量级 YOLO模型 实现了对苹果幼果期 膨大期和成熟 期的识别 Ferentinos 24 采用AlexNet GoogLeNet 和VGG 对包含58个类别的25种植物的87848张 图像进行训练 进行植物叶片的病虫害监测试验 结果表明基于VGG卷积神经网络的分类模型准确 率优于其他CNN模型 对植物病虫害识别提供了 帮助 本研究确定了不同物候期赏食百合的需肥 规律 并进一步收集不同物候期图片6465张 采 用Goolenet Ale xne resnet34 resnet50 resnet50 32x4d resnet101 resnet101 32x8d vgg11 vgg13 江 西 农 业 学 报 37 卷30 vgg16 vgg19等模型进行训练 筛选并确定了vgg11 模型的精确度最高 可实现百合不同发育阶段的 自动识别 从而辅助进行水肥一体化设施栽培 3 3 基于机器视觉的赏食百合花器官表型性状鉴定 赏食百合花器官表型性状鉴定对赏食百合 观赏性状质量监测和育种具有重要意义 传统上 主要采用人工测定方法定量表型性状 人工成本 高 精确度受测定人操作影响 且对于面积等指标 测定难度较大 机器视觉技术的广泛应用为图像 分析提供了便利 可用于植物表型性状的图像识 别和定量分析 吕丹瑜等 25 采用Matlab图像处理 技术提取茶叶信息 通过改进的HSV图像提取算 法计算叶面积 结果优于传统面积计算方法准确 度高 崔世钢等 26 利用数码相机获取叶片图像 基 于图像处理技术对采集的叶片图像进行图像分割 和轮廓提取 统计叶片区域和轮廓区域像素数 进 而计算叶片面积和周长 陈玉青等 27 结合Android 系统手机平台与图像处理技术 利用Open CV图像 处理方法和SQLite小型数据库读写数据 设计建 立冬小麦叶面积指数的测量系统 张哲等 28 利用 图像处理算法开发叶面积计算软件 配套手持扫 描仪创建叶面积测量方法测定西瓜叶片面积 本 研究误差分析结果显示 除花丝 柱头等细长弯曲 的器官测定误差较大外 其他花器官表型测定误 差较小 尤其是在花器官面积和周长测定上具有 较大的应用价值 另外 基于数码产品获取的图像 存在畸变 28 会对最终的计算结果产生影响 因此 在今后的研究中需要进行几何校正 以降低测定 误差 4 结论 本研究表明 苗期和蕾期百合消耗种球营养促 进植株发育 种球发育停滞 花期和种球膨大期植 株发育停滞 种球开始发育 与百合种球膨大相关 性较高的指标由大到小依次为 种球膨大期种球 重量 种球膨大期种球围径 苗期茎粗 苗期叶数 蕾期茎粗 花期种球重量 蕾期株高 蕾期叶数 种 球膨大期种球纵径 花期种球围径 大棚框栽 露 天基质在百合苗期和蕾期施用20 20 20水溶肥 有利于提高苗期茎粗 苗期叶数 蕾期茎粗 蕾期 叶数 蕾期株高 在花期和种球膨大期施用20 20 20 15 20 2 5水溶肥 有助于提高种球围径和重 量 从而提高收获期种球重量 通过收集百合不同 发育阶段表型图片和训练模型 实现了田间百合 生长发育阶段的自动识别与记录 其中vgg11的损 失值最小 0 168 精确度最高 0 933 模型最好 通过筛选获得最优的图像处理参数 获得了赏食 百合整花 外花被片 内花被片 花丝 柱头 子房 的长 宽 面积 周长等指标 误差分析结果表明 除形状细长弯曲的花丝和柱头宽度测定误差较大 外 其他指标误差较小 可通过进一步优化应用于 田间花器官性状表型调查 参考文献 1 陈敏敏 杨云尧 韩炘 等 15份百合鳞茎营养及活性成 分的综合分析 C 中国园艺学会 第十八届中国球宿 根花卉年会论文集 呼和浩特 2024 116 117 2 李艳伟 杨妍妍 孙亚玲 等 基于转录组分析植物激素 对洋葱鳞茎膨大发育的调控机制 J 生物技术通报 2025 41 2 187 201 3 侯志强 杨世鹏 张海旺 等 菊苣肉质根膨大与其生理 及基因表达变化初步研究 J 西北农业学报 2024 33 9 1765 1774 4 张进忠 百合鳞茎离体发育及淀粉合成相关酶研究 D 广州 华南农业大学 2018 5 颉炜清 郭华春 方彦杰 等 天水旱作区马铃薯氮磷 钾效应模型构建及其施肥指标研究 J 核农学报 2023 37 8 1668 1680 6 Mohajer Z S N Asil M H Olfati J A et al Effect of dif ferent nutrient solution and irrigation regimes on growth of lily LA Hybrid Fangio J Advances in Horticultural Science 2020 33 4 529 535 7 吴超 基于计算机视觉的玫瑰鲜切花质量分级评价 D 昆明 昆明理工大学 2019 8 李想 基于计算机视觉的花卉分级系统研究 D 天津 天津理工大学 2015 9 王键 梁春娇 郭俊先 等 基于OpenCV确定植物叶片 面 积 J 分子植物育种 2020 18 6 2023 2027 10 郑露露 基于机器视觉的葡萄叶片病害识别研究与应 用 D 哈尔滨 东北农业大学 2021 11 夏宜平 郑慧 俊 黄春辉 徐伟韦 东方百合鳞茎更新 发育的碳同化物积累与分配 J 核农学报 2006 5 417 422 12 田栩瑞 生长 素 水杨酸和磷酸铵处理对百合鳞茎发 生和膨大的效果评价及应用 D 武汉 华中农业大 学 2024 13 廖育林 郑圣先 戴平安 等 磷钾硼锌肥对百合 白术 产量和养分吸收的影响 J 土壤通报 2006 6 1146 1151 4期 31聂功平等 基于机器视觉的赏食百合物候期识别与栽培应用及花性状鉴定分析 14 王甫才 马子骏 周存月 等 百合施用钾肥的效果研 究 J 浙江农村技术师范专科学校学报 1998 1 13 15 17 15 高年春 桂勇武 邵和平 等 新铁炮百合籽播栽