棉花
为了解不同基因型陆地棉种质资源的耐盐程度，本研究利用0、50、100、150、200、300 mmol/L浓度的NaCl溶液对40份材料进行盐胁迫处理，测定种子萌发期的相关指标；并采用主成分分析和隶属函数分析对种子萌发期耐盐性进行综合评价。结果表明：（1）高浓度NaCl溶液胁迫下，发芽势、发芽率、下胚轴长、根长和单株鲜物质质量均呈下降趋势。（2）对在A4浓度下发芽率>50%的30份材料进行相关性分析、主成分分析和隶属函数综合评价，得到4份耐盐性强的材料，分别是‘邯8266’、‘日辉棉6号’、‘中R971708’和‘快育2号’。（3）通过聚类分析，在欧氏距离5处，可以将30份材料分为3类，第Ⅰ类有1份为耐盐材料，第Ⅱ类有18份中等耐盐材料；第Ⅲ类有11份敏盐材料。
为了解新疆地区棉秆粉碎还田腐解现状，选取南疆和北疆地区的部分棉田以及相应的棉秆和土壤作为研究对象，测量棉秆长度，观察棉秆微观结构，对比分析图木舒克、库尔勒、奎屯和石河子地区棉秆还田对0~30 cm土层土壤养分含量的影响。结果显示：田间和土壤内部的棉秆粒径分布不均，田间棉秆粉碎长度<10 cm的占17%~18%，10~20 cm的约60%，>20 cm的约25%，0~30 cm土层深度中棉秆长度分布情况为<10 cm的占比52%，10~20 cm的占35%，>20 cm的占比为13%。观察还田棉秆腐解情况显示，棉秆结构随时间的延长逐渐被破坏，由最初的有层次感，变成粗糙分散且无规律的形状。从棉秆还田对不同深度土壤养分含量的影响来看，调研地点的土壤均偏碱性，各研究地点土壤含水率总体随土层深度增加而上升，南疆两地区土壤含水率显著比北疆两地区低，北疆两地区有机质含量明显比南疆两地区有机质含量高，各地点不同深度的全氮含量间均有显著性差异，除图木舒克外其余地点土壤速效磷含量整体随深度增加呈下降趋势，南疆研究地点速效钾含量则相对较少。调研发现，各地区棉秆还田对土壤性质的影响存在差异，这些差异不仅受自然环境因素影响，还与棉秆不同长度、不同埋深等因素有密切关系。本研究旨在实地考察棉秆粒径分布和棉秆埋深对土壤理化性质的影响，为今后研究棉秆粉碎还田技术提供科学依据。
本研究以棉花秸秆资源合理利用为背景，旨在探讨等碳量条件下添加秸秆和秸秆炭对土壤理化性质及养分转化酶活性的影响，以期为干旱区滴灌棉田土壤培肥和农业可持续发展提供一定的理论依据和参考价值。试验设置3个处理：无还田(CK)、棉花秸秆还田(ST，6 t/hm2)和秸秆炭还田(BC，3.7 t/hm2)。结果表明：较无还田相比，棉花秸秆和秸秆炭均增加了显著增加土壤大团聚体占比，显著提高团聚体平均质量直径和几何平均直径，增强了团聚体的稳定性，增加了土壤孔隙度和含水量，其中，大团聚体占比和含水量分别增加了107.7%和58.5%、42.1%和28.5%，但显著降低土壤容重。较无还田相比，棉花秸秆和秸秆炭显著增加土壤阳离子交换量、有机质、全氮、碱解氮、速效磷和速效钾含量，阳离子交换量分别增加了4%和12%，其中，秸秆炭还田对阳离子交换量、有机质、碳氮比、速效磷和速效钾含量增效大于棉花秸秆还田，而对于土壤全氮和碱解氮含量的增效小于棉花秸秆还田。棉花秸秆和秸秆炭显著增加土壤蔗糖酶、β-葡萄糖苷酶、纤维素酶、脱氢酶和碱性磷酸酶活性；此外，棉花秸秆还田显著增加土壤脲酶和碱性蛋白酶活性，而秸秆炭还田则降低土壤脲酶和碱性蛋白酶活性。相关性分析表明，土壤全氮和碱解氮是促进蔗糖酶、β-葡萄糖苷酶、纤维素酶、脱氢酶和碱性磷酸酶活性的主要因子，土壤pH和容重是抑制蔗糖酶、β-葡萄糖苷酶、纤维素酶、脲酶、脱氢酶和碱性磷酸酶活性的主要因子。棉花秸秆和秸秆炭还田显著提高棉花氮素、磷素和钾素的吸收量，从而促进棉花的生长发育有利于籽棉产量显著增加，增幅分别为12.6%和10.2%。棉花秸秆和秸秆炭还田提高了大团聚体的占比，增加土壤孔隙度和含水量，降低土壤容重，改善了土壤物理结构，同时有效提升了土壤养分含量和养分转化相关酶活性，有利于促进棉花养分吸收，进而提升棉花籽棉产量。
通过分析新疆南疆壤土条件下不同土壤含水量的棉田“干播湿出”滴施不同频率出苗水，对棉田出苗率、农艺性状和根系分布的影响，探索壤土条件下“干播湿出”适宜出苗水频率，为新疆南疆棉花“一播全苗”提供理论支撑。以陆地棉‘J8031’为供试材料，在土壤含水量10%~15%、15%~20%、20%~25%条件下，分别设置滴1、2、3次出苗水。结果显示，随着滴出苗水频率的增加，土壤紧实度下降，土壤EC值逐渐降低，同一土壤深度下种穴的土壤EC值小于膜边位置，同一种穴或膜边位置下土壤深度5 cm土壤EC值小于10 cm处；出苗率表现为滴2次出苗水时最大，滴1次出苗水时最小，且有“断头苗”和“卡脖子苗”现象出现；株高、茎粗、地上干物质积累量均表现为随着出苗水频率的增加呈逐渐增加趋势；高频率出苗水与根系生长发育有密切关系，出苗水滴水频率的增加和侧根系的向水特性，使根重密度、根长密度、根表面积、根体积逐渐增加，但根直径在滴3次出苗水时最小。分析结果表明，壤土条件下，在土壤含水量10%~15%、15%~20%、20%~25%时，棉花“干播湿出”滴2次出苗水可以满足棉种萌发、出苗，且在苗期农艺性状和根部形态表现较好。
本研究旨在改进一种既能有效增温保墒又能防治残膜渗透与土壤污染的改性生物降解聚乙烯地膜。运用试验法与对照法，对比了普通地膜和改性生物降解聚乙烯地膜在实验室条件下的性能差异，并进行了为期72 h的紫外老化处理及红外表征分析，结果显示，改性生物降解聚乙烯地膜几乎全部降解，而普通地膜几乎无变化。此外，在相同厚度和测试条件下，2种类型地膜表现出相似的物理特性。进一步地，在山东省德州市棉花农田中进行大田试验，结果显示可降解地膜的保墒性能与普通地膜相当，优于裸地，地膜的降解效果符合设计目标。本研究采用的地膜在性能上与普通地膜相当，具有较好的降解能力，为防治残膜渗透与土壤污染提供一种新产品。
本研究旨在揭示不同农田管理方式下极端脆弱区盐碱地温室气体的排放规律，阐明其影响因素及作用机理，从而为减轻气候变化影响下的中国温室气体减排提供理论依据。实验采用电导率为9.35 mS/cm和pH 8.38的极端盐渍土壤进行室内培养试验。设置不同的温度梯度（15、25、35℃）、施氮肥水平（0、120、240 kg N/hm2）以及生物炭施用量（0、5、10 t/hm2），所有处理均控制在田间持水量60%，培养周期为45 d。研究结果表明，增温与施用氮肥显著提高了CO2和N2O的排放量，而短期施用生物炭能够降低N2O的排放。具体来看：（1）在相同温度和生物炭条件下，氮肥的施用显著增加了温室气体的排放量。当施氮量为120 kg N/hm2时，CO2和N2O累积排放量分别是对照的2.02倍和1.28倍；而当施氮肥量提高到240 kg N/hm2时，CO2和N2O累积排放量达到最大，分别是对照的2.22倍和1.64倍。（2）在相同温度和氮肥条件下，生物炭的施用显著降低了N2O的排放。与未施用生物炭的对照相比，当生物炭施用量为5 t/hm2时，N2O的排放量减少了7%；而当生物炭施用量增至10 t/hm2时，N2O排放量进一步减少了13%。（3）温度对温室气体排放的影响也十分显著。与15℃相比，25℃条件下的CO2和N2O累积排放量分别增加11.34 g C/kg和39.69 mg N/kg；而在35℃条件下，CO2和N2O累积排放量最大，分别增加了48.17 g C/kg和69.69 mg N/kg。综上所述，本研究表明，在极端盐碱地农田管理中，合理的温度控制、氮肥施用策略以及生物炭的使用对于调控温室气体排放具有重要意义。
为明确不同株型海岛棉对种植密度的响应，于2022年4月—2023年11月在新疆昌吉溢达纺织有限公司育种试验地开展试验，以株型松散的‘元龙28号’、‘元龙61号’和株型紧凑的‘新海45号’为材料，设置D1（15万株/hm2）、D2（21万株/hm2）、D3（27万株/hm2）和D4（33万株/hm2）4个密度处理，研究4个种植密度下不同株型海岛棉农艺、品质及产量性状的变化。结果表明：松散型和紧凑型材料都随种植密度的增加，株高、株宽、单株成铃、单铃重、子指、马克隆值、上半部平均长度、断裂比强度、长度整齐度和纤维成熟度呈下降的趋势，中下部果枝成铃占比升高；花铃期的株高、株宽及单株成铃数在各密度间呈显著性差异。研究发现，松散型材料‘元龙28号’在D3密度时产量最高，‘元龙61号’在D2密度时产量最高，紧凑型材料‘新海45号’在D1密度时产量最高。株型松散的材料果枝长、长势稳，适应性好，适宜的种植密度在21.0万~27.0万株/hm2；株型紧凑的材料具有果枝短，长势快、旺盛，结铃性强的特征，对营养物质的需求高，应根据实际长势调整栽培手段，使长势优势转变为产量优势，进一步提升产量。研究旨在为不同株型的海岛棉品种高产示范推广提供理论支撑和栽培技术措施。
为全面了解国审棉花新品种‘聊棉15号’的生产性能，利用2016—2018年黄河流域棉区中熟常规品种区域试验和生产试验数据，通过产量、高稳系数、增产点率、品种离优度和产量构成因素，对‘聊棉15号’的丰产性、稳定性、适应性及其产量构成因素进行了评价。结果表明：2016—2018年‘聊棉15号’平均皮棉产量1712 kg/hm2，较对照‘石抗126’增产16.77%，三年50个试验点次有49个点次增产。通径分析表明，总成铃数、铃重和衣分对‘聊棉15号’皮棉单产均具有直接的正向效应，对皮棉单产直接贡献大小表现为总成铃数>衣分>铃重。‘聊棉15号’是适合黄河流域棉区大面积推广的优良品种，生产中要在保证总成铃数的基础上，协调好三因素之间的关系，最大程度发挥品种的生产潜力，为保障国家棉花生产安全做贡献。
本研究以新疆主栽棉花品种‘新陆早61号’为材料，旨在探讨抗坏血酸（AsA）浸种对提高棉花种子萌发期耐盐性的效果及其生理机制。通过分析不同类型盐胁迫（NaCl、Na2SO4和Na2CO3+NaHCO3）下，抗坏血酸(AsA)浸种对棉花种子（棉种）主要发芽特性和生理指标的影响。结果表明，棉种的萌发随盐胁迫浓度升高而下降；但在AsA浸种处理后，棉种萌发特性显著增强，其中发芽率分别比对照提高了55.32%、56.10%和44.0%。最佳AsA浸种浓度分别为0.10 mmol/L（NaCl和Na2SO4）和0.15 mmol/L（Na2CO3+NaHCO3）。此外，盐胁迫萌发过程中AsA浸种提高了棉种SOD、POD、CAT抗氧化酶的活性，增强了可溶性蛋白和可溶性糖的含量，同时降低了MDA和H2O2的水平。研究表明，AsA浸种通过增强抗氧化酶活性、增加渗透物质含量和减少膜脂过氧化，有效提升了棉花种子的耐盐性。
为明确在新疆巴州地区不同主栽棉花品种对化学打顶剂的响应机制，以4种当地主栽棉花品种为研究对象，分析化学打顶剂增效DPC处理对不同棉花品种的株高、叶面积指数(LAI)、地上生物量累积以及产量、品质的影响。研究结果表明，打顶30 d后，化学打顶处理的棉花的株高显著高于人工打顶4.09%~7.54%(P<0.05)，‘巴43541’提高最少；2种打顶方式下不同品种棉花的LAI为2.96~4.03，相比于打顶前，‘巴43541’的LAI在化学打顶方式下增加最多；2种打顶方式处理后，不同棉花品种叶片、茎秆、蕾铃以及总干物质量的变化不同，但2种方式下干物质量的变化差异不显著(P>0.05)；与人工打顶相比，化学打顶对不同棉花品种的纤维长度、整齐度、比强度、马克隆值以及伸长率影响不大；相比于人工打顶，在化学打顶方式下不同棉花品种的籽棉产量有所增加，增幅为0.35%~2.49%，其中‘巴43541’增产最高，为163.15 kg/hm2，其次依次为‘新陆中71号’、‘新陆中78号’和‘新陆中81号’。巴州地区主栽棉花品种‘巴43541’对化学打顶剂的响应最为明显，化学封顶效果最佳，且具有增产潜力。
为了充分利用土地自然资源，探究绿色高产高效的棉花高粱间作模式，在山东省滨州市以‘冀梁2号’和‘鲁6269’为实验材料，设置4个间作模式处理，分析不同间作模式对棉花农艺性状、土壤养分含量、产量构成要素、产量以及经济效益的影响。结果表明，棉花高粱间作较棉花单作，棉花株高、果枝数、成铃数均显著提高，皮棉产量提高了0.73%~6.13%，纤维品质略微降低，有效提高土壤速效养分含量。3种间作模式中，4行棉花间作4行高粱模式下产量和经济效益表现最好，较棉花单作皮棉产量提高6.13%，经济效益增收13.79%，可作为山东地区棉花高粱间作模式的最佳行距配置。
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。
为探究长期咸水灌溉条件下生物炭的施用对于棉田土壤理化性质及细菌群落的调控效应，采用田间定位试验，在长期咸水(8.04 dS/m)灌溉的基础上，共设3个处理：不施氮肥(N0)、氮肥处理(N360)、生物炭配施氮肥处理(BC)。采用高通量测序技术测定土壤细菌群落组成。结果表明：与N0处理相比，N360处理显著提高土壤电导率和全氮，但是显著降低土壤pH和速效磷含量；BC处理显著增加土壤含水量、电导率、全碳、全氮和速效钾的含量。N360和BC较N0处理均降低细菌群落Shannon和Simpson指数，N360处理增加Chao 1和ACE指数。土壤优势细菌门主要是变形菌门、酸杆菌门和放线菌门；土壤优势菌属主要是亚硝化螺旋菌属、RB41和鞘脂单胞菌属。N360处理增加变形菌门、酸杆菌门和厚壁菌门的相对丰度，但是降低放线菌门、芽单胞菌门和热原体菌门相对丰度；BC处理增加放线菌门、硝基螺门和绿弯菌门相对丰度，降低酸杆菌门、拟杆菌门和疣微菌门相对丰度。LEfSe分析表明，N360和BC处理均会降低土壤细菌潜在的生物标志物数量。RDA结果显示，土壤细菌群落结构与土壤全氮和速效钾含量显著相关。氮肥及生物炭配施氮肥可以调控土壤理化性质，从而调控土壤细菌群落结构，细菌群落可以形成优势物种来适应盐环境。
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。
为筛选出适宜本地区土壤处理的除草剂。通过大田小区试验，采用土壤封闭处理，对比分析了7种土壤处理除草剂对棉花安全性和杂草防除的效果。结果显示，与对照相比，不同药剂处理对‘冈棉11号’出苗率和第一果枝结位均没有显著性差异，但鲜重、株高和果枝数有增加趋势，表明试验药剂对棉花安全。田间药效结果显示，复配剂50%扑草净可湿性粉剂(WP)+33%二甲戊灵乳油(EC)、50%扑草净WP+960 g/L精异丙甲草胺EC和50%扑草净WP+50%乙草胺EC对禾本科和阔叶杂草均具有较好防效，45 d平均鲜重防效分别为83.32%、84.08%、80.57%，与单剂处理均存在极显著差异，且持效期较长，建议3种复配剂作为土壤处理除草剂用于棉田杂草防除。
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。
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