繡球菌子實(shí)體農(nóng)藝指標(biāo)動(dòng)態(tài)模擬及三維重建研究

摘 " "要：為構(gòu)建繡球菌子實(shí)體工廠化生長(zhǎng)模型，揭示繡球菌形態(tài)和產(chǎn)量的形成過(guò)程，并實(shí)現(xiàn)繡球菌子實(shí)體三維可視化及表型參數(shù)的自動(dòng)提取，以閩繡1號(hào)為材料，開展2次工廠化栽培試驗(yàn)。每隔1 d，手動(dòng)采集繡球菌子實(shí)體農(nóng)藝指標(biāo)，并在成熟期獲取產(chǎn)量和子實(shí)體多視角圖像數(shù)據(jù)。通過(guò)SPSS軟件分析，建立繡球菌子實(shí)體高度、長(zhǎng)度、寬度、產(chǎn)量及整個(gè)菌包質(zhì)量等農(nóng)藝指標(biāo)隨生長(zhǎng)天數(shù)的模型，模型決定系數(shù)范圍為0.935～0.995，經(jīng)檢驗(yàn)?zāi)Ｐ皖A(yù)測(cè)效果較好，平均相對(duì)誤差范圍為2.39%～8.09%。然后，以繡球菌子實(shí)體的高度、長(zhǎng)度、寬度為自變量無(wú)損地評(píng)估繡球菌生產(chǎn)過(guò)程的產(chǎn)量動(dòng)態(tài)變化。最后，基于繡球菌子實(shí)體多視角圖片數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)了繡球菌子實(shí)體三維可視化以及子實(shí)體高度、長(zhǎng)度、寬度、表面積、體積等表型參數(shù)的自動(dòng)提取，三維模型算法計(jì)算值與人工測(cè)量值或者計(jì)算值相比，平均相對(duì)誤差均小于14%，為繡球菌高通量表型參數(shù)自動(dòng)獲取及優(yōu)良新品種選育提供重要支撐。

關(guān)鍵詞：繡球菌；農(nóng)藝指標(biāo)；模型；三維重建

中圖分類號(hào)：S646 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1673-2871（2024）08-092-08

Dynamic simulation of agronomic indicators and three-dimensional reconstruction for fruiting bodies of Sparassis crispa

HUANG Yuyan， WANG Tao， XU Haobin， PU Baoshan， CHEN Yongkuai

（Institute of Digital Agriculture， Fujian Academy of Agricultural Sciences， Fuzhou 350003， Fujian， China）

Abstract： In order to establish a factory growth model for fruiting bodies of Sparassis crispa， reveal the formation process of the morphology and yield of fruiting bodies of S. crispa， realize three-dimensional visualization and automatic extraction of phenotypic parameters. Minxiu No. 1 was used as experimental material， two factory cultivation experiments were carried out. The agronomic indexes of fruiting bodies of S. crispa were collected every 2 days， yield and multi-view image data were obtained at the maturity stage. Through SPSS software analysis， the model of the agricultural indicators such as the height， length， width， yield of fruiting bodies and mass of the whole S.crispa package with the growth days were established， the determination coefficients of the simulation model were between 0.935 and 0.995， the prediction effects were good， the mean relative errors ranged from 2.39% to 8.09%. Then， the yield of fruiting bodies of S. crispa were evaluated non-destructively by using the fruiting bodies height， length and width as independent variables. Finally， based on multi-view picture of fruiting bodies of S. crispa， three-dimensional visualization and the automatic extraction of the height， length， width， surface area， volume of fruiting bodies were realized， compared with manual measurements or calculated value， the mean relative errors were less than 14%， which provides important support for high-throughput phenotypic parameters obtained automatically and excellent new variety breeding of S. crispa.

Key words： Sparassis crispa; Agronomic indicator; Model; Three-dimensional reconstruction

繡球菌（Sparassis crispa）又名花椰菜菇、繡球菇、地花蘑、白地花、白繡球花，子實(shí)體肉質(zhì)潔白細(xì)嫩，不僅味道鮮美、營(yíng)養(yǎng)價(jià)值高，而且具有調(diào)節(jié)免疫、抗氧化、降血糖、降血脂、抗病毒等醫(yī)療和保健功效，是一種藥食同源的大型真菌[1-3]。繡球菌屬中溫型菌類，子實(shí)體直徑10～20 cm，單朵質(zhì)量可達(dá)250 g，其生長(zhǎng)發(fā)育對(duì)環(huán)境的溫度、濕度、光照、空氣等要求相對(duì)較高[4-6]。2010年，福建省農(nóng)業(yè)科學(xué)院食用菌研究所通過(guò)多年技術(shù)攻關(guān)，繡球菌工廠化栽培工藝獲發(fā)明專利，率先在全國(guó)成功實(shí)現(xiàn)繡球菌工廠化栽培，并建立多個(gè)栽培基地，豐富了食用菌工廠化種植種類，有效提高了菌菇種植效益[5-6]。

食用菌模擬模型是優(yōu)化栽培管理、輔助生產(chǎn)環(huán)境調(diào)控和實(shí)現(xiàn)栽培管理標(biāo)準(zhǔn)化的有力工具[6]。袁俊杰[7]研究了雞腿菇子實(shí)體直徑、高度、質(zhì)量與溫度及濕度的關(guān)系，建立了基于溫度和濕度的雞腿菇動(dòng)態(tài)生長(zhǎng)速率模型。于海龍[8]構(gòu)建基于溫度和濕度的杏鮑菇產(chǎn)量模型以及基于溫度和濕度的杏鮑菇子實(shí)體生長(zhǎng)發(fā)育模型。薛雨[9]通過(guò)機(jī)器視覺(jué)技術(shù)得到香菇菌蓋高度、菌蓋直徑、菌柄高度、菌柄直徑等隨時(shí)間變化的關(guān)系曲線。張康[10]建立菌絲在不同的溫度、濕度、CO2濃度條件下，生長(zhǎng)速度隨時(shí)間變化的數(shù)學(xué)模型，并經(jīng)驗(yàn)證模型精度較高。目前，我國(guó)食用菌模型在杏鮑菇、雞腿菇、香菇中研究較多，同時(shí)將機(jī)器視覺(jué)技術(shù)用于相關(guān)研究，強(qiáng)化了研究的便捷性和準(zhǔn)確性。周軍等[11]采用機(jī)器視覺(jué)的方法對(duì)杏鮑菇的原基數(shù)目進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，并建立了原基速率的數(shù)學(xué)模型。胡東等[12]利用圖像處理技術(shù)對(duì)豬肚菇菌落圖像進(jìn)行處理，提取菌落大小、形狀和紋理等相關(guān)的14個(gè)表型指標(biāo)。陳燕等[13]利用VGG-UNet模型，獲取香蘑菌絲體分割圖像，并利用OpenCV獲取菌絲體的半徑、面積、周長(zhǎng)、圓整度、覆蓋度等，實(shí)現(xiàn)食用菌菌絲體表型參數(shù)自動(dòng)測(cè)量。

近年來(lái)，繡球菌栽培發(fā)展較快，目前我國(guó)繡球菌工廠化栽培鮮品每天產(chǎn)量超過(guò)20 t，有效提升了種植效益[14]。目前，國(guó)內(nèi)對(duì)繡球菌的研究多集中在繡球菌液體菌種培養(yǎng)、栽培基質(zhì)配方、環(huán)境參數(shù)調(diào)控等方面，而針對(duì)繡球菌工廠化生長(zhǎng)模型缺乏研究，未見明確的子實(shí)體生長(zhǎng)動(dòng)態(tài)數(shù)學(xué)模型及三維可視化的研究報(bào)道[15]。農(nóng)藝指標(biāo)是繡球菌生長(zhǎng)發(fā)育的重要參數(shù)，對(duì)評(píng)價(jià)繡球菌生長(zhǎng)情況、采收決策及菇房管理等具有重要意義。因此，定量分析繡球菌生產(chǎn)過(guò)程中農(nóng)藝指標(biāo)的動(dòng)態(tài)變化，有利于揭示繡球菌形態(tài)和產(chǎn)量的形成過(guò)程，亦可作為繡球菌生產(chǎn)決策的參考依據(jù)。開展繡球菌子實(shí)體三維可視化及表型參數(shù)自動(dòng)提取研究，可為繡球菌種質(zhì)資源可視化三維保存及展示、高通量表型參數(shù)自動(dòng)獲取及新品種選育提供重要支撐。

1 材料與方法

1.1 材料與設(shè)計(jì)

試驗(yàn)于2022年5－9月在福建容益菌業(yè)科技研發(fā)有限公司（國(guó)家級(jí)農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)化重點(diǎn)龍頭企業(yè)）全控型工廠化栽培環(huán)境中進(jìn)行，供試品種為閩繡1號(hào)。采用袋式栽培方法，選用355 mm×172 mm×0.05 mm的聚丙烯塑料袋，裝培養(yǎng)基料約0.9 kg（濕料，配方為：松木屑80%、面粉8%、馬鈴薯粉5%、玉米粉5%、其他輔料2%），培養(yǎng)基料經(jīng)過(guò)高壓滅菌（126 ℃、150 min），冷卻后接種并移入培養(yǎng)庫(kù)房?jī)?nèi)進(jìn)行菌絲培養(yǎng)，菌絲培養(yǎng)溫度20～22 ℃，培養(yǎng)期間注意通風(fēng)換氣，待原基不斷增大形成子實(shí)體并至乒乓球大小后，菌袋移入出菇室進(jìn)行出菇管理。

2022年7－9月在同一個(gè)出菇房?jī)?nèi)開展2次子實(shí)體栽培試驗(yàn)，在子實(shí)體長(zhǎng)大至乒乓球大小后開始采樣，待子實(shí)體成熟后采樣結(jié)束。出菇房溫室控制和栽培管理措施均按工廠化栽培規(guī)范進(jìn)行，溫度控制在18～20 ℃，空氣濕度控制在90%～95%，采菇前濕度控制在80%～85%，菇房中二氧化碳質(zhì)量濃度控制在600～1000 mg·L-1，光照度控制在800～1000 lx。

1.2 測(cè)定項(xiàng)目與方法

第1次試驗(yàn)時(shí)間為2022年7月29至8月20日，第2次試驗(yàn)時(shí)間為2022年9月1－21日，試驗(yàn)期間每隔1 d測(cè)量1次繡球菌的農(nóng)藝指標(biāo)。試驗(yàn)前固定4袋菌株，每次測(cè)量繡球菌整個(gè)菌包質(zhì)量以及子實(shí)體高度、長(zhǎng)度、寬度，再挑選長(zhǎng)勢(shì)較均勻的3袋繡球菌進(jìn)行破壞性取樣，獲得繡球菌子實(shí)體產(chǎn)量。菌包質(zhì)量為整個(gè)栽培袋質(zhì)量，包含下部培養(yǎng)基料和上部子實(shí)體質(zhì)量，測(cè)量時(shí)直接把菌袋放置于電子天平上稱質(zhì)量。子實(shí)體高度為繡球菌子實(shí)體底部到子實(shí)體最頂端的高度。子實(shí)體長(zhǎng)度和寬度為子實(shí)體投影面的最大長(zhǎng)度和寬度。子實(shí)體產(chǎn)量為繡球菌單個(gè)菌包可食用部分質(zhì)量，測(cè)量時(shí)把繡球菌子實(shí)體從菌袋上取下，切去子實(shí)體底部的培養(yǎng)基和不可食用部分后稱質(zhì)量。質(zhì)量數(shù)據(jù)用電子天平（常熟市雙杰測(cè)試儀器廠JJ223BC型）進(jìn)行稱量，子實(shí)體高度、長(zhǎng)度、寬度用數(shù)顯游標(biāo)卡尺（上海美耐特實(shí)業(yè)有限公司MNT-200）進(jìn)行測(cè)量。所有測(cè)定數(shù)據(jù)均取平均值后進(jìn)行分析。其中第1次試驗(yàn)數(shù)據(jù)用于建立農(nóng)藝指標(biāo)動(dòng)態(tài)模型，第2次試驗(yàn)數(shù)據(jù)用于驗(yàn)證模型。

在第2次試驗(yàn)中，待子實(shí)體成熟后（2022年9月21日），在菇房?jī)?nèi)隨機(jī)選取6袋繡球菌放置于多視角圖像采集平臺(tái)上獲取繡球菌多視角圖片，應(yīng)用運(yùn)動(dòng)恢復(fù)結(jié)構(gòu)法對(duì)圖像進(jìn)行三維重建，并通過(guò)算法獲取繡球菌子實(shí)體高度、長(zhǎng)度、寬度、表面積、體積等表型參數(shù)。最后，手動(dòng)測(cè)量6袋繡球菌子實(shí)體高度、長(zhǎng)度、寬度等農(nóng)藝指標(biāo)，并與自動(dòng)獲取的子實(shí)體表型參數(shù)進(jìn)行精度分析。

采用Microsoft Excel 2013和IMB SPSS Statistics 19進(jìn)行子實(shí)體農(nóng)藝指標(biāo)動(dòng)態(tài)模擬數(shù)據(jù)處理和分析。同時(shí)，繪制模擬值與實(shí)測(cè)值的1∶1關(guān)系圖，模型精度利用模擬值與實(shí)測(cè)值之間的決定系數(shù)R2（公式1）、均方根誤差RMSE（公式2）、平均絕對(duì)誤差MAE（公式3）、平均相對(duì)誤差MRE（公式4）進(jìn)行評(píng)估分析。R2越趨近于1模型精度越高，RMSE、MAE、MRE值越小，模型的模擬結(jié)果越可靠[4]。

式中，Xobs，i為實(shí)測(cè)值，Xmodel，i為預(yù)測(cè)值，n為樣本容量。

1.3 三維重建及特征提取方法

搭建多視角圖片采集平臺(tái)，獲取子實(shí)體成熟期不同角度的圖片數(shù)據(jù)。采集平臺(tái)主要由PLC、旋轉(zhuǎn)步進(jìn)電機(jī)、2個(gè)工業(yè)相機(jī)等硬件設(shè)備組成。PLC通過(guò)控制旋轉(zhuǎn)步進(jìn)電機(jī)使旋轉(zhuǎn)臺(tái)轉(zhuǎn)動(dòng)，當(dāng)轉(zhuǎn)臺(tái)旋轉(zhuǎn)到一定角度后，PLC控制旋轉(zhuǎn)臺(tái)停止轉(zhuǎn)動(dòng)并傳送信號(hào)給工業(yè)相機(jī)完成拍照動(dòng)作后繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)固定角度圖像獲取及傳輸。圖像采集由安裝高度不同、角度不同的工業(yè)相機(jī)作為采集設(shè)備，使工業(yè)相機(jī)分別在繡球菌上下層、以不同傾斜角度圍繞著繡球菌進(jìn)行360°旋轉(zhuǎn)拍攝（每層拍攝30張圖片），并將圖片傳輸?shù)缴衔粰C(jī)。多視角圖片采集平臺(tái)示意圖見圖1。

將得到的圖片運(yùn)用多視角立體視覺(jué)（MVS）和運(yùn)動(dòng)恢復(fù)結(jié)構(gòu)（SFM）技術(shù)對(duì)植株進(jìn)行三維重建[16]。利用距離最值遍歷、投影三角化等算法獲取繡球菌子實(shí)體高度、長(zhǎng)度、寬度、投影面積、體積等表型參數(shù)，并與人工測(cè)量值或計(jì)算值進(jìn)行對(duì)比來(lái)評(píng)價(jià)三維重建方法的精度[17]。

2 結(jié)果與分析

2.1 子實(shí)體農(nóng)藝指標(biāo)模型構(gòu)建及驗(yàn)證

根據(jù)2次試驗(yàn)數(shù)據(jù)，利用EXCEL作出子實(shí)體生長(zhǎng)指標(biāo)與生長(zhǎng)時(shí)間的散點(diǎn)圖（圖2），可知繡球菌在生長(zhǎng)過(guò)程中，隨著時(shí)間的增加，繡球菌菌包質(zhì)量呈下降趨勢(shì)，這可能與菌包營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)消耗、水分降低等有關(guān)。繡球菌子實(shí)體高度、長(zhǎng)度、寬度大致呈由慢到快的增長(zhǎng)趨勢(shì)。繡球菌產(chǎn)量大致呈由慢到快的增長(zhǎng)趨勢(shì)，到達(dá)峰值后略有下降。

利用SPSS軟件對(duì)第1次試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行曲線回歸分析，依次選擇線性、二次多項(xiàng)式曲線、Logistic模型、指數(shù)函數(shù)、“S”模型、倒數(shù)模型等函數(shù)，并從中選取決定系數(shù)最高的模型作為最終模型。通過(guò)數(shù)據(jù)分析得出繡球菌菌包質(zhì)量（W菌包）、子實(shí)體高度（H）、子實(shí)體長(zhǎng)度（L）、子實(shí)體寬度（W）、產(chǎn)量（Y）等農(nóng)藝指標(biāo)與生長(zhǎng)時(shí)間（t）之間以二次多項(xiàng)式曲線模型擬合效果最優(yōu)，曲線決定系數(shù)（R2）為0.935～0.995，模型關(guān)系式及決定系數(shù)如表1所示。根據(jù)產(chǎn)量模型，生長(zhǎng)時(shí)間為25.65 d時(shí)，產(chǎn)量達(dá)到最大值252.14 g。因此要把握繡球菌最佳采摘期，延長(zhǎng)采摘期會(huì)導(dǎo)致產(chǎn)品商品性降低。

用第2次試驗(yàn)數(shù)據(jù)對(duì)各模型進(jìn)行驗(yàn)證。模型模擬值與實(shí)測(cè)值之間基于1∶1直線如圖3所示，菌包質(zhì)量、子實(shí)體高度、長(zhǎng)度、寬度、產(chǎn)量的模型模擬值與實(shí)測(cè)值的R2分別為0.971、0.996、0.986、0.987、0.966，RMSE分別為21.85 g、3.73 mm、5.99 mm、4.49 mm、14.89 g，MAE分別為21.32 g、3.14 mm、5.63 mm、4.17 mm、13.08 g，MRE分別為2.39%、2.73%、5.36%、2.39%、8.09%，說(shuō)明模型預(yù)測(cè)效果較好，精度較高，可以較好地體現(xiàn)繡球菌子實(shí)體生長(zhǎng)過(guò)程的特征變化。

2.2 子實(shí)體產(chǎn)量非破壞性估測(cè)

根據(jù)2次試驗(yàn)數(shù)據(jù)分別作出子實(shí)體高度、長(zhǎng)度、寬度等和產(chǎn)量的散點(diǎn)圖，由圖4可以看出，雖然隨著時(shí)間的增加繡球菌子實(shí)體的長(zhǎng)度、寬度、高度等性狀值呈增加趨勢(shì)，但是子實(shí)體產(chǎn)量會(huì)呈現(xiàn)降低趨勢(shì)。一方面，采摘前菇房會(huì)降低環(huán)境濕度，不及時(shí)采摘，子實(shí)體的含水率會(huì)降低；另一方面，子實(shí)體產(chǎn)量為繡球菌可食用部分質(zhì)量，雖然隨著時(shí)間的增加繡球菌子實(shí)體的長(zhǎng)、寬、高等性狀還會(huì)呈增加趨勢(shì)，但是子實(shí)體基部不可食用部分會(huì)增加，導(dǎo)致商品率降低，產(chǎn)量也相應(yīng)降低。

采用SPSS軟件對(duì)第1次試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行回歸分析，得到最優(yōu)曲線關(guān)系式及曲線決定系數(shù)（R2）如表2所示，子實(shí)體高度、長(zhǎng)度、寬度與產(chǎn)量之間均為二次函數(shù)關(guān)系，曲線決定系數(shù)（R2）為0.939～0.967。

用第2次試驗(yàn)數(shù)據(jù)對(duì)模型進(jìn)行驗(yàn)證，結(jié)果表明，預(yù)測(cè)值與實(shí)際值之間相關(guān)性較好。模型模擬值與實(shí)測(cè)值之間基于1∶1直線如圖5所示?；谧訉?shí)體高度、長(zhǎng)度、寬度的產(chǎn)量模型模擬值與實(shí)測(cè)值的R2分別為0.982、0.958、0.984，RMSE分別為20.79、33.33、28.81 g，MAE分別為19.37、31.56、28.21 g，MRE分別為11.23%、20.58%、17.69%，從數(shù)據(jù)分析結(jié)果可以看出，基于子實(shí)體高度的產(chǎn)量模型模擬精度略高于其他兩種模型。

2.3 繡球菌子實(shí)體三維重建及表型參數(shù)精度分析

2.3.1 繡球菌子實(shí)體三維重建及表型參數(shù)提取 通過(guò)拍攝繡球菌多視角圖像數(shù)據(jù)，運(yùn)用openMVG和openMVS算法獲取三維點(diǎn)云，整個(gè)過(guò)程如圖6所示，包括：特征提取→特征匹配→增量式sfm→稀疏點(diǎn)云→密集點(diǎn)云→網(wǎng)格。密集點(diǎn)云通過(guò)下采樣、濾波去噪、坐標(biāo)轉(zhuǎn)換等，獲得完整的準(zhǔn)確的繡球菌三維模型并利用距離最值遍歷得到子實(shí)體高度、長(zhǎng)度、寬度。繡球菌網(wǎng)格切割、補(bǔ)洞后，通過(guò)投影三角化算法獲取表面積、體積等參數(shù)。

2.3.2 精度分析 由于繡球菌子實(shí)體體積和表面積無(wú)法人工直接測(cè)量，因此采用圖形近似法，用已測(cè)量的數(shù)據(jù)通過(guò)計(jì)算獲取?？紤]到繡球菌的形態(tài)特征，把繡球菌擬合成一個(gè)橢圓柱，用子實(shí)體長(zhǎng)度（L）的一半為橢圓長(zhǎng)軸和寬度（W）的一半為橢圓短軸，高度（H）為橢圓柱的高。

將三維重建獲取的子實(shí)體高度、長(zhǎng)度、寬度、表面積、體積等參數(shù)，與人工測(cè)量值或計(jì)算值進(jìn)行對(duì)比來(lái)評(píng)價(jià)三維重建方法的精度。測(cè)量結(jié)果精度用均方根誤差RMSE、平均絕對(duì)誤差MAE、平均相對(duì)誤差MRE進(jìn)行評(píng)估分析，人工測(cè)量值或計(jì)算值和算法測(cè)量值的比較見表3，三維模型算法測(cè)量值結(jié)果與人工測(cè)量值相比，子實(shí)體高度、長(zhǎng)度、寬度、體積、表面積的均方根誤差分別為8.31 mm、8.32 mm、6.57 mm、125.98 mm3、102.75 mm2，平均絕對(duì)誤差分別為7.41 mm、7.28 mm、6.05 mm、107.59 mm3、95.29 mm2，平均絕對(duì)百分比誤差分別為4.43%、5.93%、5.64%、11.77%、13.84%。以上結(jié)果表明通過(guò)拍攝多視角圖像，生成繡球菌三維點(diǎn)云模型來(lái)獲取繡球菌的表型參數(shù)是可行的，可為繡球菌栽培管理、菌種研究提供數(shù)字化測(cè)量手段。

3 討論與結(jié)論

隨著食用菌產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，相關(guān)模型的研究成為熱點(diǎn)，內(nèi)容涉及環(huán)境控制模型[18]、價(jià)格預(yù)測(cè)[19]等，但對(duì)子實(shí)體生長(zhǎng)模型的研究目前尚處于起步階段，未形成類似CERES（crop environment resource synthesis）的作物模擬模型體系[20]。

模型的建立可為繡球菌的工廠化栽培管理提供理論數(shù)據(jù)，通過(guò)對(duì)不同時(shí)期的表型特征進(jìn)行預(yù)測(cè)，有助于提高產(chǎn)量并增強(qiáng)生產(chǎn)的穩(wěn)定性。筆者以生長(zhǎng)時(shí)間為尺度建立了繡球菌農(nóng)藝指標(biāo)動(dòng)態(tài)模擬模型，模型以二次多項(xiàng)式曲線擬合效果最優(yōu)，曲線決定系數(shù)（R2）為0.935～0.995，模型精度較高。該模型能較好地預(yù)測(cè)子實(shí)體在工廠化環(huán)境中逐日變化情況，為繡球菌節(jié)能高效栽培提供了參考依據(jù)。這與夏燕等[20]對(duì)花菇子實(shí)體模擬模型的研究結(jié)果類似。根據(jù)繡球菌產(chǎn)量模型，生長(zhǎng)時(shí)間為25.65 d時(shí)，產(chǎn)量達(dá)到最大值為252.14 g，此后產(chǎn)量呈一定的負(fù)增長(zhǎng)。因此要把握繡球菌最佳采摘期，在菌袋移入出菇室25～26 d采摘最佳，延長(zhǎng)采摘期會(huì)導(dǎo)致產(chǎn)品商品性降低，這與陳崗等[21]對(duì)銀耳子實(shí)體的研究結(jié)果類似，銀耳子實(shí)體生長(zhǎng)速率隨生長(zhǎng)時(shí)間變化呈上升的趨勢(shì)，在21 d左右子實(shí)體的直徑和單體質(zhì)量達(dá)到最大值，此后生長(zhǎng)速率趨緩或出現(xiàn)負(fù)增長(zhǎng)。

產(chǎn)量是繡球菌經(jīng)濟(jì)價(jià)值的直接體現(xiàn)，因此，無(wú)損地評(píng)估繡球菌生產(chǎn)過(guò)程的產(chǎn)量動(dòng)態(tài)變化，實(shí)現(xiàn)對(duì)繡球菌產(chǎn)量積累的動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)，可作為繡球菌生產(chǎn)決策的參考依據(jù)。利用繡球菌表型性狀估測(cè)產(chǎn)量是一種無(wú)損的方法，子實(shí)體長(zhǎng)度、高度、寬度測(cè)定方法簡(jiǎn)便，因此成為產(chǎn)量非破壞性估測(cè)中較廣泛使用的方法。于海龍[8]研究表明，杏鮑菇質(zhì)量貢獻(xiàn)最大的是菌蓋直徑和菌柄長(zhǎng)度兩個(gè)性狀。徐方媛等[22]通過(guò)研究黃傘性狀與子實(shí)體質(zhì)量之間的關(guān)系，結(jié)果表明，對(duì)子實(shí)體質(zhì)量直接作用由大至小依次為菌柄長(zhǎng)度、菌蓋直徑、菌蓋厚度、菌柄直徑，因此菌柄長(zhǎng)度對(duì)子實(shí)體質(zhì)量的間接促進(jìn)作用最大。筆者的試驗(yàn)利用子實(shí)體高度、長(zhǎng)度、寬度為自變量，建立子實(shí)體產(chǎn)量的模擬模型。基于子實(shí)體高度、長(zhǎng)度、寬度的產(chǎn)量模型模擬值與實(shí)測(cè)值的R2分別為0.982、0.958、0.984，經(jīng)檢驗(yàn)?zāi)Ｐ皖A(yù)測(cè)效果較好。通過(guò)測(cè)量繡球菌的子實(shí)體高度、長(zhǎng)度、寬度就可以預(yù)測(cè)繡球菌的鮮質(zhì)量特征，其中，基于子實(shí)體高度的產(chǎn)量模型模擬精度略高于其他兩種模型，這與于海龍[8]、徐方媛等[22]的研究結(jié)果相似。

在繡球菌菌種選育過(guò)程中需要獲取高通量子實(shí)體形態(tài)學(xué)數(shù)據(jù)，目前數(shù)據(jù)的獲取通常通過(guò)人工測(cè)量的方法，存在速度慢、主觀性強(qiáng)、成本高、接觸菌包、影響生長(zhǎng)等問(wèn)題。通過(guò)拍攝多視角圖像數(shù)據(jù)，運(yùn)用openMVG和openMVS算法獲取三維點(diǎn)云，建立繡球菌三維模型，并利用算法獲取繡球菌子實(shí)體高度、長(zhǎng)度、寬度、表面積、體積等參數(shù)，實(shí)現(xiàn)非接觸獲取表型參數(shù)。三維模型算法測(cè)量值結(jié)果與人工測(cè)量值相比，子實(shí)體高度、長(zhǎng)度、寬度的均方根誤差分別為8.31 mm、8.32 mm、6.57 mm、125.98 mm3、102.75 mm2，平均絕對(duì)誤差分別為7.41 mm、7.28 mm、6.05 mm、107.59 mm3、95.29 mm2，平均絕對(duì)百分比誤差分別為4.43%、5.93%、5.64%、11.77%、13.84%。誤差的主要原因是繡球菌不是規(guī)則圖形，人工測(cè)量過(guò)程中測(cè)量位置的判別比較主觀以及子實(shí)體體積和表面積計(jì)算采用圖像近似法，圖像近似法本身就與真實(shí)值存在較大的誤差。但是，子實(shí)體高度、長(zhǎng)度、寬度、表面積、體積的平均絕對(duì)百分比誤差均控制在14%以內(nèi)。

本研究存在一定的不足之處，試驗(yàn)僅僅采集了2次試驗(yàn)數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)量還不夠多，未來(lái)應(yīng)加大數(shù)據(jù)量的采集，進(jìn)一步提高模型的精度、增強(qiáng)適用性。對(duì)子實(shí)體體積和表面積的測(cè)量使用了圖形近似法，誤差較大，在以后研究中可考慮采用商業(yè)化軟件的計(jì)算值與筆者試驗(yàn)的測(cè)量值作對(duì)比。另外筆者的研究是在最優(yōu)環(huán)境下建立的繡球菌模型，未考慮到環(huán)境脅迫對(duì)食用菌生長(zhǎng)的影響，未來(lái)可對(duì)繡球菌在脅迫環(huán)境下的生長(zhǎng)模型做進(jìn)一步的研究。

筆者建立了繡球菌子實(shí)體農(nóng)藝指標(biāo)隨時(shí)間的動(dòng)態(tài)變化模型，實(shí)現(xiàn)子實(shí)體產(chǎn)量非破壞性估測(cè)，并開展繡球菌子實(shí)體三維可視化及表型參數(shù)自動(dòng)提取研究，為繡球菌出菇管理、生產(chǎn)環(huán)境調(diào)控、產(chǎn)量的無(wú)損評(píng)估、繡球菌種質(zhì)資源可視化、高通量表型參數(shù)自動(dòng)獲取提供數(shù)據(jù)支撐及參考。

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