›› 2026, Vol. 50 ›› Issue (生态统计方法专题): 0-.DOI: 10.17521/cjpe.2025.0334
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贾元, 张琳, 宋创业, 赵常明, 郭虓, 祝晓光, 吴冬秀
Jia Yuan, Zhang Lin, Song Chuangye, Zhao Changming, Guo Xiao, Zhu Xiaoguang, Wu Dongxiu
摘要: 植物物候是生态系统响应全球气候变化的关键指示器。尽管自动成像技术能够获取海量的时序物候图像数据,但物候期的自动识别技术仍然是该领域发展的关键技术瓶颈。为解决这一问题,本研究旨在探索基于深度学习的目标检测方法,以实现对植物关键物候期的高频、自动化识别。本研究以神农架常绿阔叶混交林优势种之一的粉白杜鹃(Rhododendron hypoglaucum)为研究对象,基于2022-2025年定点自动采集的4624张物候图像,利用目标检测领域的3种代表性算法Faster R-CNN、YOLOv11和RT-DETR,分别构建物候期自动识别模型,通过对比研究筛选最优模型。结果表明,三种算法均能够识别花芽、叶芽、新叶、花、果实和黄叶等6类物候特定器官特征与数量。其中,YOLOv11 模型表现最佳,其精度为0.785、召回率为0.745,mAP50和mAP50-95分别为0.788和0.501。基于该最优模型的识别结果,我们成功实现了对粉白杜鹃花芽生长、叶芽生长、开花、新叶、果实发育与黄叶持续时间的自动判定,判定结果与人工目视解译结果高度一致。本研究证实了基于深度学习的目标检测方法在长时序植物物候原位观测中的有效性,能够可靠地获取物候关键特征与数量信息,为植物个体物候的高频、精细化、自动识别提供了一种新方法。未来,通过多目标协同监测与模型优化,有望进一步提升该方法的适用性与鲁棒性。