《羊肚菌病害人工智能识别与绿色防控技术规程》编制说明

一、项目来源

根据广西食用菌协会关于《广西食用菌协会关于下达2023年第二批

团体标准项目计划》的文件精神，本标准由贵州大学提出，贵州大学、

广西壮族自治区农业科学院微生物研究所、西藏大学共同起草。

二、项目背景及目的意义

1.项目背景

近年来，羊肚菌这一绿色农业倍受国家和地方政府的重视和支持，

其作为贵州、广西重点发展的特色珍稀食用菌品种之一，已被列入贵州

省食用菌产业发展规划。推进羊肚菌产业高质量发展，有助于为乡村振

兴、当地村民致富增收提供绿色动力，并促进现代农业与资源环境协调

发展。

羊肚菌是羊肚菌属各物种真菌统称，因表面呈不规则凹陷且多褶皱

状似羊肚而得名。羊肚菌不仅口感脆嫩，营养价值高，同时富含维生素、

氨基酸、蛋白质、糖类等，有“素中之荤”的美誉。还具有“甘寒无毒，益

肠胃，化痰利气，补脑提神”作用，所含活性成分有调节机体免疫力、抗

疲劳、抗氧化、抗病毒、抗肿瘤、降血脂和保肝、护肝等功效。其菌丝

提取物有降低草莓果实灰霉病病原菌侵染的作用。

羊肚菌喜冷凉，发生期易受年度气候影响，与发生区气温、降雨量

和时间密切相关。子实体生长发育阶段，微弱的散射光即可满足羊肚菌

生长的需要，保证氧气新鲜充足是其生长发育必要条件。羊肚菌作为世

界性分布物种在除南北极外的五大洲均有分布。中国得益于多样化气候

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环境与大跨度地理环境优势，是最早培育和利用食用菌的国家之一。羊

肚菌在中国分布涵盖28个省、市、自治区。而贵州省和广西省因具有典

型而独特的喀斯特山地环境更适宜羊肚菌栽培与种植。贵州食用菌主要

有22个科72个属268种，野生食用菌种类占全国的80%以上，羊肚菌

的仿野生栽培和重点抚育主要分布于铜仁市、遵义市、黔南州。

羊肚菌病虫害会造成产量严重下降。每年全国有20%以上培养料和

子实体因此损失，直接经济损失达40亿元以上。已报道的羊肚菌栽培中

最常见的病害就是菌柄腐烂病和霉菌性枯萎病，其中羊肚菌白腐病发生

在子实体整个生长时期乃至储藏期，感染部位长白色菌丝。同时跳虫、

白蚁等虫害也会导致羊肚菌产量下降。随我国羊肚菌种植面积的不断增

加，羊肚菌栽培中发生的病虫害种类和数量也在日益增加，栽培技术不

再是限制其产量提高的主要因素，如何有效识别和对病虫害进行绿色防

控已成为目前主要待攻克难题。

人工智能（ArtificialIntelligence，简称AI）作为一项前沿的科技领

域，正在深刻地改变着我们的生活方式和工作方式。在农业领域，AI的

应用正在逐渐发展壮大，并为农业生产带来了一系列的创新。其中，针

对羊肚菌病害的识别和治理问题，人工智能技术正发挥着越来越重要的

作用。传统的羊肚菌病害识别方法通常需要依靠专业人员的经验和观察，

耗时耗力且容易受到主观因素的影响。而利用人工智能技术对羊肚菌病

害进行准确识别，则成为了解决这一问题的新途径。基于人工智能的羊

肚菌病害识别凭借其高效准确的特点，正逐渐引起农业科研人员和生产

者的广泛关注。人工智能技术结合图像识别、机器学习和深度学习等多

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项先进技术手段，能够自动识别出羊肚菌植株受到的病害类型，并且能

够对不同类型的病害进行分类和评估。通过在大量病害图像样本上的训

练和学习，人工智能系统能够快速准确地识别和定位病害症状，提供及

时的病害诊断结果。

2.目的和意义

羊肚菌具有良好的经济价值和发展前景。随着人工栽培的面积扩大，

羊肚菌的病害开始出现并影响羊肚菌的产量和质量，喀斯特山地环境中

对病虫害在羊肚菌上的发生情况相关调查和防控研究较少。通过制定团

体标准《羊肚菌病虫害人工智能识别与绿色防控技术标准》，确定羊肚菌

病害代表性病原菌的分类地位，通过人工智能系统准确识别和定位及时

提供病害情况，并为羊肚菌生产中病害的绿色防治提供理论依据。用科

技力量推动羊肚菌特色食用菌产业的蓬勃发展，构建稳定的生态系统，

推进农业现代化，助力乡村振兴。

三、标准编制过程，包括标准制修订项目工作组的建立和

开展的相关工作。

由贵州大学研究和起草了《羊肚菌病虫害人工智能识别与绿色防控

技术标准》标准草案，于2023年6月25日由广西食用菌协会立项。通

过立项后，本单位迅速落实人员组成了《羊肚菌病虫害人工智能识别与

绿色防控技术标准》团体标准起草小组，起草小组根据近年来相关的我

国羊肚菌产业相关标准的变化和修订情况，结合本单位对羊肚菌病虫害

等相关研究成果以及羊肚菌产业的现实情况，进一步修订和完善了《羊

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肚菌病虫害人工智能识别与绿色防控技术标准》的相关内容，形成了标

准征求意见稿。

四、标准主要章节内容及确定依据（修订标准时，应说明

新、旧标准的对比）。

1.病害图像采集

为实现羊肚菌病害的智能识别，本团队前往贵州、广西多处羊肚菌

种植基地采集了大量羊肚菌病害图像。其中包含羊肚菌的多种病害，其

样例如图1所示。一共采集了大约10000张病害图像。

图1羊肚菌病害样例

2.模型拟合

首先将Focalloss引入MobileNetV2，接着在全连接层添加Dropout

层减少模型过拟合，最后MobileNetV2在ImageNet数据集上训练好的权

重参数迁移到改进好的模型中完成模型的搭建。构建的羊肚菌病害图像

识别网络FTL-MobileNet如图2所示。由Sotfmax进行羊肚菌病害图像

的分类，分类好的图像与原标签采用Focalloss计算并进行反向传播，直

到模型的准确率趋近拟合。

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图2FTL-MobileNet网络结构

3.不同网络模型

FTL-MobileNet、MobileNetV2、ResNet50、Vgg16、GoogLeNet分别

迭代30轮，不同模型在训练集与验证集上得到准确率和损失的变化曲线

如图3所示。从训练集和验证集的准确率变化图中可以看出，

FTL-MobileNet识别准确率最高，其次是GoogLeNet、Vgg16、ResNet50，

准确率最低的是MobileNetV2。以网络训练的收敛速度来看，

FTL-MobileNet在迭代3轮时完全收敛，其余网络模型则在迭代大约19

轮时完全收敛。训练集损失5种网络模型都较为稳定，FTL-MobileNet

平均损失最低，GoogLeNet在训练集上平均损失最高，在验证集损失变

化曲线图中，5种网络模型均有波动，FTL-MobileNet仅有轻微波动，验

证损失波动最大的ResNet50。综上可以得出，提出的FTL-MobileNet比

MobileNetV2、ResNet50、Vgg16、GoogLeNet在训练集与验证集上识别

率更高，完全收敛需要的迭代次数更少，且具有较强的鲁棒性，接下来

继续在测试集上测试模型性能。

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图3不同模型在训练集与验证集上的准确率和损失变化曲线

4.不同网络模型识别病害图像的准确率及所占内存

不同网络模型在测试集上识别羊肚菌病害图像的准确率以及模型所

占内存大小如表1所示。可以发现，FTL-MobileNet在测试集上的识别

准确率可以达到99.87%，在与MobileNetV2模型大小一样的情况下，改

进过的网络识别准确率提升了1.25%。与ResNet50、Vgg16、GoogLeNet

相比，FTL-MobileNet识别准确率有小幅度提升，但模型大小却远远小

于ResNet50、Vgg16和GoogLeNet，这表明改进后的网络在一定程度上

提升了羊肚菌病害图像识别的效果，而且在具备更好的泛化能力的同时

还大大的降低了模型所占内存。

表1不同模型的性能比较

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模型准确率(%)模型大小(MB)

FTL-MobileNet99.878.74

MobileNetV298.628.74

ResNet5099.1090.0

Vgg1698.91512.0

GoogLeNet95.0839.4

5.不同网络模型识别病害图像耗时比较

为了验证FTL-MobileNet在单张图片的耗时上也具有一定优势，通

过输入不同尺寸的测试集图片，对模型的时效性进行测试，5种网络模

型都对测试集的多张图片进行测试取平均值，不同输入图像分辨率下的

单张图片耗时结果如表2所示。可以发现，FTL-MobileNet在输入大小

为128×128像素的耗时最低，仅需0.979秒。MobileNetV2在输入大小为

224×224像素和448×448像素的耗时最低，但FTL-MobileNet的准确率

高于MobileNetV2，所以综合考虑下，FTL-MobileNet在羊肚菌病害图像

的识别中具有更好的性能优势。

表2不同输入图像分辨率下的单张图片耗时比较

输入大小为输入大小为输入大小为

模型

128×128像素224×224像素448×448像素

FTL-MobileNet0.979s0.991s1.106s

MobileNetV20.995s0.986s1.051s

ResNet501.154s1.259s1.248s

Vgg161.279s1.269s1.371s

GoogLeNet1.307s1.282s1.150s

6.喀斯特山地环境下羊肚菌病害采集和调查

贵州和广西境内的喀斯特山地环境尤为明显。对贵州省内的犁倭镇

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柿花园村、蓝田镇凤鸣村、麦坪乡汪庄村和广西壮族自治区内的永岁镇

乐家湾村、罗富镇湾村和大河乡中村共6个羊肚菌种植基地进行感病羊

肚菌样品的采集及分析（表3）。

表3不同地区羊肚菌样品采集

采样地经纬度

贵州省清镇市柿犁倭镇柿花园村26.64°N，106.31°E

贵州省黔东南苗族侗族自治州天柱县蓝田镇凤鸣村26.91°N，109.21°E

贵州省贵阳市花溪区麦坪乡汪庄村26.48°N，106.53°E

广西壮族自治区桂林市全州县永岁镇乐家湾村26°N，111.14°E

广西壮族自治区河池市南丹县湾村25.17°N，107.34°E

广西壮族自治区桂林市叠彩区大河乡中村25.31°N，110.35°E

7.喀斯特生境下羊肚菌白腐病主要病原菌筛选

取感病羊肚菌子实体样品进行病原菌分离操作。用灭菌消毒后的接

种刀在样品病健交接处取适量大小组织块，置于75%酒精溶液中消毒30

秒，再置于NaClO溶液中消毒1分钟，用无菌水漂洗3次之后用无菌滤

纸上吸干表面水分，接种于PDA培养皿中央，用封口膜将培养皿密封，

标注日期后放入27℃恒温培养箱中培养观察，待长出清晰菌丝后，用接

种刀取最外缘菌丝转接于新的PDA培养皿中培养，至少重复3次，即得

到病原菌的纯菌株菌落。之后提取DNA进行PCR扩增测序，所得序列

在NCBI数据库中比对。

通过分离纯化六个采样点，得到266株真菌分离物，包括76个种，

31个属（图4、5）。通过分析的真菌分离物可得，在种分类水平上，只

有一种真菌Clonostachysrosea（粉红螺旋聚孢霉）在黔、桂两地均有分

布，在属分类水平上，各地皆分到Fusarium镰刀菌属和Clonostachys螺

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旋聚孢霉属。贵州省和广西壮族自治区内引发羊肚菌子实体发生白腐病

的主要病原菌均为Clonostachysrosea。

图4贵州省采样点分得菌株（种分类水平）

图5广西壮族自治区采样点分得菌株（种分类水平）

8.致病性测定

依据科赫氏法则对贵州、广西两地分离得到的病原菌菌株进行致病

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性测定。将分离得到的该菌株培养7天，用消毒后的5mm打孔器沿培

养皿外缘取菌饼，分别接种到经表面消毒的健康羊肚菌子实体上，观察

菌株在羊肚菌子实体上的发病情况（图6）。取发病后组织的病健交界处

菌丝进行分离培养，得到的真菌经纯化后，提取DNA进行PCR扩增测

序，所得序列在NCBI数据库中比对后与所接真菌一致，则确定引起喀

斯特山地环境中羊肚菌子实体发生白腐病的主要病原菌为粉红螺旋聚孢

霉。

图6羊肚菌白腐病主要病原菌回接实验

9.病原菌生物学特性探究

9.1不同pH对病原菌菌丝生长影响

用1mol/L盐酸溶液和1mol/L氢氧化钠溶液将培养基溶液分别调节

至不同pH，灭菌后倒入培养皿，打孔器获得5mm菌饼于培养基板，培

养10天后，十字交叉测菌丝生长直径，计算菌丝生长速率。粉红螺旋聚

孢霉在不同PH下菌丝生长情无显著性差异（表4）。

表4不同pH对菌丝生长影响

pH菌落状况菌落平均值(cm)菌丝平均生长速率(cm/d)

—10—

5+3.870.39±0.02a

6+3.940.39±0.00a

7+4.000.40±0.03a

8+4.010.40±0.01a

9+4.060.41±0.02a

注：供试菌饼直径5mm；菌落状况中，菌丝长势最好以“++++”表达；较好以

“+++”表达；较差以“++”表达；最差以“+”表达；不生长以“—”表达；以下

各表此表达意思相同。3.差异分析用SPSS数据编辑器。小写字母（如a、b等）为

0.05显著性水平分析，以下各表此表达意思相同。

9.2不同碳源对菌丝生长的影响

以察式培养基作为基础培养基，选取果糖、麦芽糖、乳糖、淀粉、

山梨醇、羧甲基纤维素钠作为唯一碳源，选取尿素、牛肉膏、蛋白胨、

精氨酸、酵母粉、氯化钠铵作为唯一氮源，配制不同培养基，灭菌后倒

入培养皿，打孔器获得5mm菌饼于培养基板，培养箱培养10天，十字

交叉测菌丝生长直径，计算菌丝生长速率。粉红螺旋聚孢霉菌株在上述

不同碳氮源中皆可生存（表5）。在以淀粉为碳源时，病原菌生长的最快，

以山梨醇为碳源是生长的最慢。

表5不同碳源对菌丝生长影响

处理菌落状况菌落平均值(cm)菌丝平均生长速率(cm/d)

—11—

果糖+++4.750.48±0.00ab

麦芽糖+++4.990.50±0.01a

淀粉++++5.170.52±0.02a

山梨醇+4.230.42±0.04c

羧甲基纤维素钠++4.500.45±0.01bc

9.3不同氮源对菌丝生长的影响

以察式培养基作为基础培养基，选取尿素、牛肉膏、蛋白胨、精氨

酸、酵母粉、氯化钠铵作为唯一氮源，配制不同培养基，灭菌后倒入培

养皿，打孔器获得5mm菌饼于培养基板，培养箱培养10天，十字交叉

测菌丝生长直径，计算菌丝生长速率。粉红螺旋聚孢霉菌株在上述不同

碳氮源中皆可生存（表6）。在以牛肉膏，蛋白胨作为氮源时病原菌生长

的最快，在以氯化铵作为氮源时，病原菌的生长明显受到抑制。

表6不同氮源对菌丝生长影响

处理菌落状况菌落平均值(cm)菌丝平均生长速率(cm/d)

牛肉膏+++4.910.49±0.01a

蛋白胨+++4.860.49±0.01a

精氨酸++4.590.46±0.01a

酵母粉+++4.720.47±0.02a

氯化铵+2.010.20±0.01b

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10.病原菌药敏性测定

采用菌丝生长速率法测定不同杀菌剂对病原菌和羊肚菌的抑制活性

（表7）。10天后采用十字交叉法测定菌落直径并计算抑制率、毒力回归

方程、EC50值。

表7不同药剂对菌丝生长影响

药剂剂型生产公司

430g/L代森锰锌悬浮剂利民化学有限责任公司

1.5%苦参•蛇床素水剂山西德威本草生物科技有限公司

40%百菌清悬浮剂日本史迪士生物科学株式社会

80%乙蒜素乳油开封大地农化生物科技有限公司

5%香芹酚可溶液剂山西德威本草生物科技有限公司

25%咪鲜胺乳油江苏辉丰生物农业股份有限公司

50%咪鲜胺锰盐可湿性粉剂苏州富美实植物保护剂有限公司

40%二氯异氰尿酸钠可湿性粉剂古田县科达生物化工有限公司

3%中生菌素可湿性粉剂深圳诺普信农化股份有限公司

结果如表8、9所示，能高效防治粉红螺旋聚孢霉，同时对羊肚菌的

抑制效果弱的药剂是50%咪鲜胺锰盐可湿性粉剂。因此在防治这种病害

时推荐使用50%咪鲜胺锰盐，在较低浓度下它也能有效抑制病原菌生长。

表8不同药剂对病原菌影响

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药剂名毒力回归方程EC50(mg/L)相关系数R

25%咪鲜胺y=0.8882x+6.42730.02470.9765

80%乙蒜素y=0.9099x+5.14550.69190.9745

50%咪鲜胺锰盐y=0.9147x+5.14520.69370.9228

1.5%苦参·蛇床素y=2.3625x+1.628526.73860.8981

5%香芹酚y=1.1942x+3.054342.58420.8225

430g/L代森锰锌y=0.3956x+4.328449.88110.8942

40%百菌清y=0.1480x+4.6212361.99990.9709

表9不同药剂对羊肚菌影响

药剂名毒力回归方程EC50(mg/L)相关系数R

80%乙蒜素y=13.8972x+4.18930.00750.9633

430g/L