棉花
棉花是山东省重要的经济作物，其生长发育和产量形成与气象条件密切相关，开展棉花产量预报对山东省经济安全具有重要意义。利用山东省1990—2020年棉花产量资料及同期山东省17个气象站的逐日平均气温、降水量和日照时数，通过膨化处理及相关分析确定影响山东省棉花产量的关键气象因子，建立以候为时间步长的山东省棉花产量动态预报模型。将全省划分为4个区域，利用模型对全省及各区域1990—2016年棉花产量进行回代检验，对2017—2020年棉花产量进行试报。结果表明，模型回代检验全省平均准确率为94.1%，各区域检验准确率在87.3%~94.1%之间；预报准确率全省平均为95.1%，鲁南、鲁中、鲁西北、鲁东地区预报平均准确率分别为92.1%、91.5%、91.5%、90.9%。研究结果为山东省棉花产量的定量、动态、精细化预报提供理论依据。
探究影响棉花组培苗移栽成活率的主要因素，从而解决其直接移栽不易成活的技术难题，为棉花组培苗提供稳定高效的移栽途径。以棉花组培苗为供试材料，在不同环境、基质和根系状态的条件下探讨组培苗的成活率、根系和茎叶生长的研究。棉花组培苗在培养容器中诱导露白至生根，然后移栽到珍珠岩和蛭石以体积比1:1混合的基质中，使用1/2MS营养液，恢复时保持适当湿度，可以使苗更健壮，成活率从50%提高到100%，是一种操作简单、成活率高的棉花组培苗移栽方法。研究建立高效稳定的棉花组培苗驯化方法，成本低廉，避免嫁接，结铃率更高，可用于棉花生物技术产业化发展中。
地上部氮浓度是准确诊断作物氮素丰缺进而评价其生长状况的重要指标。通过构建基于高光谱的滴灌棉花地上部氮浓度估测模型，实现棉花氮素含量的实时、无损、精确获取，为精准施肥提供理论依据和技术支撑。以新疆北部主栽棉花‘新陆早45号’和‘新陆早53号’为供试品种，设置6个施纯氮处理(0、120、240、348、360、480 kg/hm2)，测量棉花冠层高光谱信息，利用函数变换去除冗余，一阶与二阶导数筛选结果相似，倒数的对数筛选结果较为分散。采用机器学习权重排序进行特征筛选，共选出359、371、751、752、746、739、755 nm等7个特征波段。同时遍历波长组合，优化前人研究与氮素高相关的植被指数，共选出RVI′810,460、NDVI′811,856、NDVI′750,705、RVI′740,720、RVI′851,852、DVI′359,360、NDVI′851,852等7个光谱指数。将筛选得到的特征波段与植被指数分别利用岭回归、决策树、引导聚类、增强学习算法与棉花氮素建立养分估测模型，最终Adaboost迭代算法所建立滴灌棉花地上部氮浓度估测模型效果最优，模型精度R2达到0.911，RMSE为1.362。利用光谱信息可以有效反演棉花氮营养状态，基于植被指数构建的模型估测精度较特征波段更为稳定；对现有的植被指数特征波段进行优化，可以有效提升模型的估测精度；对比分析不同建模方式下模型精度，集成学习相比单机器学习在进行棉花氮营养估测时更有优势。
棉花是新疆最重要的经济作物，而南疆又是新疆棉花的主产区，产量占全疆的80%。长期以来，南疆棉区普遍采用“湿播干出”的种植模式，即除了在棉花生育期进行常规灌溉外，还需要进行冬灌和春灌，起到压盐、提高播种期土壤墒情和改善土壤水分的作用。随着耕地面积的不断扩大和水资源的日益短缺，南疆棉区开始尝试采用北疆“干播湿出”的栽培方式种植棉花，但整体效果不甚理想。通过文献综述，探讨造成南疆推行“干播湿出”栽培方式不力的原因，在此基础上提出可能的解决策略。
针对粮棉争地、棉花生产用工多及劳动力成本逐渐增加等问题，以‘鲁棉19号’为母本、‘徐棉266’为父本，采用杂交育种技术育成早熟棉花新品种‘徐棉608’，该品种可以满足麦（蒜、油）后棉一年两熟种植制度且适宜机械化采收。在2018—2019年江苏省棉花新品种区域试验中，‘徐棉608’生育期99 d，衣分为40.1%，皮棉产量为1221.0 kg/hm2，较对照‘中棉所50’增产3.9%。株高87.5 cm，第一果枝节位高度20.8 cm，符合机采棉株型标准。纤维上半部平均长度为28.1 mm，断裂比强度为29.2 cN/tex，马克隆值为5.1。在2020年江苏省生产试验中，平均皮棉产量为1340.3 kg/hm2，较对照‘中棉所50’增产幅度高达10.5%。该品种衣分高，耐枯萎病和黄萎病，抗棉铃虫，耐盐性强，对脱叶催熟剂较敏感，适宜在江苏省及长江流域、黄河流域早熟棉区推广种植。
棉花是新疆地区主要经济作物之一，开展棉花产量动态预报对生产安全具有重要意义。利用1968—2020年新疆石河子地区4个地面气象基准站逐日气象资料和棉花产量资料，基于积分回归法在棉花全生育期内以旬为时间尺度，分析了影响棉花生产的温光水主要气象要素和关键期，分别建立了石河子地区7月中旬、8月中旬和9月中旬棉花气象产量动态预报模型。结果表明：气温对新疆石河子棉花产量的影响最大，苗期、开花期和吐絮始期为棉花生长的温度关键期，苗期和吐絮始期为正效应显著，开花期为负效应显著；开花期是棉花生长的光照关键期，对棉花产量呈正效应；石河子地区属于灌溉农业区，自然降水量虽呈正效应，但降水量对棉花产量的影响较小。利用积分回归法建立的动态预报模型对2018—2020年石河子地区棉花产量试报，7月中旬、8月中旬及9月中旬的平均准确率分别为85.1%、91.4%和94.3%。基于积分回归法建立的棉花气象产量动态预报模型越接近成熟期准确率越高。利用积分回归原理对棉花产量进行动态预测是可行的，可以应用于棉花产量预测业务，为地方产量预测提供参考。
明确各品种在机采棉种植模式下形态、生理及产量因子变化，为长江流域棉花机械化生产中品种选择提供理论基础。通过2018—2019年大田试验，以‘中棉所63F2’（杂交棉品种）低密度（4.5万株/hm2）为对照，研究‘中棉所63F2’和‘中棉所425’（常规早熟棉品种）、‘中棉所50’（常规早熟棉品种）等3个棉花品种在高密度（9.0万株/hm2）机采棉种植模式下的品种生育进程、农艺性状、干物质积累及产量变化。结果表明，各品种在机采棉种植模式下，其叶面积指数、干物质积累量、成铃数及产量均高于对照；‘中棉所63F2’单铃重、籽棉产量高于2个常规早熟棉花品种，但未达显著水平。常规早熟棉品种‘中棉所425’、‘中棉所50’成熟较早、集中成铃，适宜长江流域一年两熟模式下连茬种植。
通过筛选鉴定早熟机采棉新的品系、品种，以确保机采棉花品质、产量稳定提高。2019、2020年在新疆生产建设兵团第七师农科所设定试验区，选择12个机采棉品种进行农艺性状对比试验。结果表明，‘石大棉268’、‘H1537’、‘金垦1861’和‘新石K33’生育期最短<120 d；第一果铃高度≥18.0 cm的有10个品种，吐絮期整齐度在2、3级。机采性状综合排名‘石大棉268’第一，子棉单产、皮棉单产、霜前皮棉单产均优于其他品种，与对照品种相比分别增加了7.2%、19.2%、25.1%，霜前花率达到99.2%；其次是‘新农早129’，子棉单产、皮棉单产、霜前皮棉分别比对照品种增产6.0%、14.7%、16.3%。‘石大棉268’、‘新农早129’两个品种的机采性状及棉花品质表现最佳，符合本研究区的机采要求。
研究旨在明确减施氮肥与有机肥替代部分化肥对连作棉田土壤氮素分布、氮肥利用效率与棉花产量的影响，结合农田现状为优化施肥方案提供理论依据。本试验于2021年在石河子大学二连农试场多年连作棉田上进行，设置常规施氮量(CF，360 kg/hm2)、减少常规施氮量8%、16%、24% (CF-8%、CF-16%、CF-24%)、施用有机肥等量替代常规施氮量8%、16%、24% (8%OF、16%OF、24%OF)与不施肥(CK) 8个处理。结果表明：氮肥贡献率、氮肥农学利用率、干物质积累量、产量构成及产量随化肥的减施与有机肥替代比例的增大先增加后下降，CF-16%氮肥农学利用率、氮肥偏生产力较CF显著提高，增产率达6.22%；除单株结铃数外有机肥替代处理各项指标均显著高于CF，16%OF增产率最高，为17.96%。CF-16%与CF-24%残留在0~60 cm土层中的铵态氮与硝态氮含量较CF显著减少，20~60 cm土层中硝态氮含量随着有机肥替代比例的增大显著降低，其中16%OF 0~20 cm硝态氮含量与24%OF 0~20 cm铵态氮含量较CF显著增加。综上，优化施氮量CF-16%表现最优；从减少深层土壤氮素累积与提高棉株氮肥利用来看，16%OF为最佳有机肥替代比例。
引发技术是促进棉花种子萌发、幼苗生长与抗逆性的重要手段。总结了近年来，种子引发在提高棉花耐旱性、耐寒性、耐盐性与抗病性等抗逆性以及促进棉花产量方面的应用效果，并从形态、生理以及分子角度分析归纳了不同引发技术对棉种的作用机制，最后对棉种引发的发展进行了讨论与展望。
分析了目前国际国内形势复杂变化的情况下，发展长江流域机采棉产业的现状和必要性，明确了长江流域发展机采棉的优势，分析了机采棉推广面临的问题与挑战，探讨了长江流域机采棉发展的战略。对以下几个方面提出合理化建议：长江流域机采棉发展区域化优化布局；充分利用本区域冬闲田发展小麦、油菜作物；在长江流域两湖（洞庭湖、鄱阳湖）两江（长江、汉江）近700000 hm2滩涂旱地宜棉区扩大种植棉油（麦）双直播双机采；形成以棉增油、棉油双稳的格局。
为探究气候变化对且末县棉花发育期和产量的影响，利用新疆且末县国家基准气候站1961—2021年气温、降水量以及日照时数等资料，结合棉花发育期和产量资料，采用线性倾向法、气候趋势率等方法，对且末县气候变化特征及其对棉花发育期和产量影响进行分析。结果表明：1961—2021年，且末县棉花生长季平均气温、平均最高气温、平均最低气温和5 cm平均地温呈线性上升趋势；降水量以及≥10℃积温和日数呈微弱增加趋势，日照时数呈现减少趋势；7—8月最高温度及高温持续日数呈显著升高趋势。且末县初霜日出推后，终霜日提前，无霜期日数显著增多。棉花出苗期至开花期与生育期内的气温和地面温度呈负相关关系，吐絮期至收获期与气温和地面温度呈正相关关系。且末县棉花伏桃数与平均最低气温和≥10℃积温为呈正相关，棉花产量与气温、日照时数和5 cm地面温度呈正相关关系。气候变化背景下且末县棉花播种至开花期提前，吐絮期和收获期推迟，全生育期延长。且末县棉花生长季热量资源的增加总体有利于棉花产量及品质的提高，但应注意夏季气温过高对棉铃发育的不利影响。
农业高效节水服务是推动农业节水工程可持续利用的重要手段。基于新疆南疆、北疆和东疆地区的2028户棉农的实地调查数据，利用二元Logistic回归模型，从地域差异视角和棉农特征视角分析了棉农对农业高效节水服务的行为选择与路径。研究结果表明，政府推广服务影响棉农选择农业高效节水服务的行为在南疆、北疆和东疆地区的显著性依次减弱；户主年龄、受教育程度和家庭劳动力比重对棉农选择农业高效节水服务行为的影响不显著；户主节水技术经验、耕地细碎化程度、灌溉用水保障率和节水灌溉服务组织数对棉农选择农业高效节水服务行为具有显著性影响，且影响程度较大。最后提出提升水资源保障率、加强小农户土地规模化经营、增加农业高效节水服务组织供给3个方面的路径。
通过探究棉秆及其生物炭还田对棉田土壤理化性质、硝态氮淋洗及水氮利用率的影响，为干旱区农业资源的合理利用及土壤地力提升提供理论依据。本研究在前期已连续开展了2年（2019—2020年）棉秆及其生物炭还田的基础上进行，试验设置4个处理：不施氮(N0)、施氮(N360)、施氮+秸秆(N360ST)和施氮+生物炭(N360BC)；其中氮肥用量为360 kg/hm2，棉花秸秆用量为6 t/hm2，生物炭用量为3.7 t/hm2（与棉花秸秆等炭量）。结果表明：与N0处理相比，N360、N360ST和N360BC处理显著增加土壤孔隙度、全氮、硝态氮淋洗量、棉花株高、总生物量、氮素吸收、籽棉产量和灌溉水利用率；显著降低土壤pH和水分淋洗量。与N360处理相比，N360ST和N360BC处理显著增加土壤总碳、速效钾、速效磷和碳氮比的含量，N360ST处理土壤水分淋洗量和硝态氮淋洗量分别较N360处理增加33.00%和40.16%，而N360BC的硝态氮淋洗量较N360处理降低40.06%。与N360处理相比，N360ST和N360BC处理显著增加棉花总生物量、氮素吸收和籽棉产量；N360ST和N360BC处理灌溉水利用率和氮肥利用率分别较N360处理增加4.24%、11.53%和15.70%、44.58%。棉秆和生物炭还田改变了土壤结构，显著提高土壤养分，降低硝态氮淋洗量的同时，提高氮素吸收量，从而增加籽棉产量和提高水氮利用率。
为明确膜下滴灌模式下棉花光合特征参数对干旱的响应程度及其关键阈值，针对花铃期棉花开展4种不同水分梯度的持续干旱胁迫模拟试验，分析棉田干旱发生发展过程中，棉花叶片光合特征参数的响应变化规律及其影响阈值。结果表明：干旱胁迫10 d后，不同水分梯度处理棉田进入了不同程度的干旱发展过程。干旱胁迫初期，棉花叶片净光合速率(Pn)、气孔导度(Gs)、蒸腾速率(Tr)呈现大幅度下降趋势；随干旱胁迫时间延长，各参数数值差异趋于稳定，说明棉花在面对持续干旱时通过调整光合速率来提高抗旱适应性。棉花光合特征参数因干旱影响而显著降低时的临界土壤相对湿度为46%~52%、相应的叶片含水率为70.8%~71.3%。随着干旱发生发展，叶片光合作用由气孔限制转向非气孔限制时的土壤湿度为41%±1%，相应的叶片含水率为66.1%±0.3%。研究结果可为滴灌模式下绿洲棉田干旱发生程度判识以及选择不同时间节点采取不同程度复水措施提供参考依据。
本实验旨在筛选出能有效防治棉花枯萎病的植物生长调节剂与杀菌剂组合，并探究其增效机理，为植物生长调节剂与杀菌剂互作防治棉花枯萎病提供技术指导和理论依据。通过室内毒力测定挑选EC50最小的2种杀菌剂；通过种子活力和分生孢子萌发实验确定植物生长调节剂的最适浓度；两者混用进行室内盆栽试验，测定两者互作的防治效果及增效作用；通过qRT-PCR测定茉莉酸(jasmonic acid，JA)和水杨酸(salicylic acid，SA)途径相关基因在棉花中的表达量。试验结果发现，5种杀菌剂中多菌灵和萎锈灵的EC50最小，对枯萎病菌的毒力最强，EC50分别为13.894 mg/L和29.566 mg/L；综合苄氨基嘌呤和萘乙酸2种植物生长调节剂对种子活力的影响和对枯萎病菌分生孢子萌发的影响，得到其最适防治浓度分别为5 mg/L和50 mg/L。杀菌剂与植物生长调节剂互作防治棉花枯萎病效果最好的为苄氨基嘌呤与多菌灵组合，防效可达80.95%，且具有显著增效作用；qRT-PCR结果显示，JA和SA途径相关基因在药剂处理的棉花中的相对表达显著增加。综上所述，植物生长调节剂与杀菌剂互作中苄氨基嘌呤与多菌灵组合可对棉花枯萎病进行有效防治，其可通过诱导棉花启动自身的JA和SA防御途径增强对棉花枯萎病的防治效果。
棉花是中国主要的经济作物，分布区域广，生产周期长，受生态逆境胁迫影响大。培育和筛选抗逆性强的棉花品种是减少逆境灾害的主要途径，而研究棉花品种的抗逆性鉴定技术和标准是至关重要的基础工作。归纳了近年来国内外作物抗逆性鉴定的基本方法，分析了棉花干旱、渍涝、盐碱、高温热害和低温冻害冷害等5种常发易发非生物逆境（生态逆境）抗逆性鉴定的鉴定时期、鉴定方法、鉴定指标和抗逆性判定级别等，总结了抗逆性鉴定标准制定和标准体系建立的基本原则、框架和内容等。提出了进一步研究的基本思路，主要包括：研究基于光谱/高光谱等新技术的快速便捷无损抗逆性鉴定、复合逆境下抗逆性鉴定、利用分子生物学手段直接找出相关抗逆基因并以此来进行抗逆性鉴定等技术。
为了解玛纳斯县棉花生产技术效率及其影响因素，运用DEA模型对2020年新疆玛纳斯县350户棉农的投入产出数据进行了生产技术效率的测算，并利用Tobit模型实证分析了影响玛纳斯县棉花生产技术效率的因素。结果表明：2020年玛纳斯县棉花平均生产技术效率为82.50%，各乡镇棉花生产技术效率最大值为100%，最小值为35.40%。从实证结果来看棉花生产技术效率受到补贴金额、机械化水平、是否参加技术培训、每公顷棉花收益、是否加入合作社、受教育水平、种植规模和是否外出务工的影响。由此得出结论，要提高玛纳斯县棉花生产技术效率应从以下几个方面入手：（1）转变棉花生产方式，助力棉花产量质量提升；（2）加大棉花目标价格补贴力度，继续深化目标价格补贴政策改革；（3）适度规模经营，实现生产要素最优配置；（4）加大对棉农的技术培训指导力度。
为评价有机无机复混液体肥对棉花产量与品质的影响，研究有机无机复混液体肥与化肥对棉花产量与部分纤维品质的影响。统计试验田（施用有机无机复混液体肥）与对比田（施用化肥）棉花产量，并测定其品质。在产量方面，试验田棉花产量低于对比田，但差异不显著(P>0.05)；在品质方面，试验田棉花纤维长度、衣分均高于对比田，较对比田棉纤维和衣分平均增加5.03%、1.19%，试验田与对比田的棉花马克隆值无统计学差异(P>0.05)。2种肥料在不同示范区对棉花马克隆值和公制支数的差异不同，在新湖县和106团，施用复混肥棉纤维马克隆值低于常规施肥，而在乌苏县高于常规施肥；马克隆值与公制支数呈负相关关系，影响与马克隆值相反。有机无机复混液体肥能满足棉花生产需要，相比常规施肥籽棉产量略低，但可以增加衣分，对皮棉产量的影响小；其次可适当增加棉纤维长度，提高棉纤维品质。
为明确干物质积累、转运与产量性状对密度与行距差异的响应机制，促进棉花品种推广与种植技术革新。以‘中棉所641’为试验材料，采用76 cm等行(SP)与(66 cm+10 cm)宽窄行(DP)种植模式，设3个种植密度，分别为Ⅰ：低密度12万株/hm2；Ⅱ：中密度18万株/hm2；Ⅲ：高密度24万株/hm2。应用Logisitic曲线方程，进行数据分析。SPⅡ处理棉花∆T（生物量快速积累持续期）在2020、2021年分别为54.7 d和55.6 d。其2020、2021年营养器官干物质快速积累持续时间分别为33.3天和38天，最大积累速率均为1.13 g/（株·d），高于其他处理。2020、2021年生殖器官干物质快速积累持续时间分别为35.26 d、25.79 d，最大积累速率均为1.05 g/（株·d）。2 a试验数据均显示，SPⅡ处理棉花花前、花后单株干物质转化量最高。2020、2021年SPⅡ处理籽棉产量分别为5359.48、5151.00 kg/hm2，单株成铃数均为6.12个。产量对行距差异的响应程度强于密度差异。18万株/hm2等行距种植模式有利于棉花充分利用光热资源，促进干物质积累与转运，提高籽棉产量。
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