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新疆棉花优质高产关键生产技术分析

中国农业科学 2023年第14期56卷 2673-2685页

作者：娄善伟田立文罗宏海杜明伟林涛杨涛张鹏忠新疆农业科学院经济作物研究所/国家棉花工程技术研究中心中国农业大学农学院石河子大学农学院阿克苏地区农业技术推广中心

新疆棉花虽实现优质高产，但其技术引领与影响力仍不足。通过对新疆棉花高质量生产的关键技术进行分析，全面客观反映新疆棉花生产技术特征，以便其他棉区了解新疆棉花生产技术和向世界展示新疆棉花生产水平，并总结经验，加强先进技术... 详细信息

新疆棉花虽实现优质高产，但其技术引领与影响力仍不足。通过对新疆棉花高质量生产的关键技术进行分析，全面客观反映新疆棉花生产技术特征，以便其他棉区了解新疆棉花生产技术和向世界展示新疆棉花生产水平，并总结经验，加强先进技术的普及和进一步熟化，提高应用效率，促进新疆棉花生产技术向其他棉区推广。本文基于作者多年试验数据和研究结果，以及“新疆棉花产业化轻简高效关键技术创新与应用”“新疆棉花精量播种棉田保苗方法”等奖励、专利成果，结合文献查阅、学术交流、走访调研等，按照与棉花生育进程相对应的技术措施顺序和紧密性展开，总结出包括：精量播种及配套保苗技术、棉田全程矮、密、早群体调控技术、水肥一体化技术、管收全程机械化及其配套技术、病虫害防治技术等一系列关键技术，这些关键技术的改进、优化、熟化、创新与应用，构建了较为完善的新疆棉花生产技术体系，使新疆棉花生产技术水平大幅提升，促成新疆以全球占比不足9%的植棉面积，收获占比超全球20%的棉花，且单产水平世界领先，品质在世界中上水平，连续28年保持总产、单产、商品调拨量全国第一。对新疆棉花生产技术的创新、优化和实用性的深入剖析，可以使各棉区更好地理解新疆棉花高产优质的必然性和先进性，实践也证明，新疆棉花在这一系列技术的支撑下已经实现高质量生产，成为全国棉花单产和机械化程度最高的地区，其技术可以指导生产实践，并推广应用。

关键词：棉花高质量关键技术特征解析

等行距密植下滴水量对不同抗旱性棉花品种群体生长特性的影响

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新疆农业科学 2022年第4期59卷 787-796页

作者：张红霞陈献丘田雨韩焕勇王方永罗宏海石河子大学农学院新疆石河子832000 新疆农垦科学院棉花研究所新疆石河子832003

【目的】研究等行距密植下精量制定棉花的田间水分管理制度分析机采棉花高效生产机理。【方法】选用抗旱性强的棉花品种新陆早22号(P_(22))和抗旱性弱的新陆早17号(P_(17))为参试品种,在等行距密植机采模式下,设3000(W_(1))、3900(W_(2)... 详细信息

【目的】研究等行距密植下精量制定棉花的田间水分管理制度分析机采棉花高效生产机理。【方法】选用抗旱性强的棉花品种新陆早22号(P_(22))和抗旱性弱的新陆早17号(P_(17))为参试品种,在等行距密植机采模式下,设3000(W_(1))、3900(W_(2))、4800(W_(3))m^(3)/hm^(2)3个处理水平,测定并分析不同处理下群体生长率(CGR)、净同化速率(NAR)、棉铃生长率(BGR)和叶面积载铃量(LAB)的变化。【结果】随滴水量的增加,棉花CGR、NAR、BGR、LAB均呈显著上升的趋势,其中P_(22)盛花期至盛铃后期的BGR在W_(2)和W_(3)处理间无显著差异,但均显著低于W_(1)处理;P_(17)的BGR在各生育时期均随滴水量的增加而显著增大。品种间,P_(22)的CGR、NAR、LAB在盛花期至盛铃后期比P_(17)高12.8%~18.2%、12.3%~12.9%、10.3%~12.2%,BGR在盛蕾期、盛铃期、盛铃后期则比P_(17)高11.9%~30.4%。盛铃后期的BGR与盛花期的BGR、LAB呈显著正相关、与盛花期的CGR、盛铃期的CGR、NAR、BGA均呈极显著正相关。【结论】等行距密植条件下,在3900 m^(3)/hm^(2)条件下选用抗旱性较强的棉花品种,有利于保持盛花至盛铃后期较高的群体生长率和棉铃生长率,促进光合产物向棉铃的分配与运输。

关键词：滴水量等行距密植品种棉花群体质量

干旱和复水对膜下滴灌棉花根系及叶片内源激素含量的影响

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应用生态学报 2013年第4期24卷 1009-1016页

作者：罗宏海韩焕勇张亚黎张旺锋石河子大学农学院新疆兵团绿洲生态农业重点实验室新疆石河子832003 新疆农垦科学院棉花研究所新疆石河子832003

新疆气候生态条件下,采用膜下滴灌技术,在棉花不同生育时期设置不同程度干旱处理,研究干旱和复水对棉花根系及叶片内源激素含量和叶片气孔导度的影响.结果表明:在不同生育阶段,随土壤含水率的降低,根系及叶片脱落酸(ABA)含量显著增加,... 详细信息

新疆气候生态条件下,采用膜下滴灌技术,在棉花不同生育时期设置不同程度干旱处理,研究干旱和复水对棉花根系及叶片内源激素含量和叶片气孔导度的影响.结果表明:在不同生育阶段,随土壤含水率的降低,根系及叶片脱落酸(ABA)含量显著增加,玉米素(ZRs)含量减少,叶片气孔导度(gs)和光合速率(Pn)显著降低,以初花-盛花期土壤相对含水率为40%～45%处理降幅较大.土壤干旱处理结束后复水,根系及叶片ABA含量并未随土壤水分条件的改善而降低,根系ZRs含量在复水后1～3d均可恢复或超过对照,与叶片gs呈正相关,其中以盛蕾-初花期土壤相对含水率为50%～55%处理棉株叶片ZRs含量和gs恢复速度快、强度大.说明干旱后复水根系较高的ZRs含量是导致其叶片gs和Pn较高的主要原因.

关键词：干旱内源激素气孔导度棉花膜下滴灌

机采模式下耐旱性不同棉花品种冠层特性对滴水量的响应

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新疆农业科学 2022年第12期59卷 2888-2898页

作者：张虎梅田雨石峰李军宏韩焕勇王方永罗宏海石河子大学农学院/新疆生产建设兵团绿洲生态农业重点实验室新疆石河子832003 新疆农垦科学院棉花研究所/农业部西北内陆区棉花生物学与遗传育种重点实验室新疆石河子832000

【目的】研究等行距密植机采模式下不同耐旱性棉花品种冠层特性对滴水量的响应及作用机理,为干旱区棉花节水灌溉和耐旱性品种选择提供理论依据。【方法】选用耐旱性强的品种新陆早22号和耐旱性弱的品种新陆早17号为试材,设亏缺滴灌(W_(... 详细信息

【目的】研究等行距密植机采模式下不同耐旱性棉花品种冠层特性对滴水量的响应及作用机理,为干旱区棉花节水灌溉和耐旱性品种选择提供理论依据。【方法】选用耐旱性强的品种新陆早22号和耐旱性弱的品种新陆早17号为试材,设亏缺滴灌(W_(1))、限量滴灌(W_(2))、常规滴灌(W_(3))处理,研究滴水量对耐旱性不同棉花品种棉花冠层结构、光分布、群体光合和呼吸速率以及产量的影响。【结果】叶绿素含量(Chl)、群体光合(CAP)和呼吸速率(CR)随滴水量的增加呈显著上升趋势,在W_(3)处理下表现为最大值,其中新陆早22号在盛花至盛铃后期上述参数在W_(2)、W_(3)条件下无显著差异,但均显著低于W_(1)处理;冠层开度(DIFN)和冠层PAR透过率则随滴水量的增加呈下降趋势,各处理间均表现为W_(1)>W_(2)、W_(3);新陆早17号和新陆早22号分别在W_(3)、W_(2)处理下籽棉产量最高,W_(2)处理下水分利用效率最高。品种间,新陆早22号的Chl、叶面积指数(LAI)、CAP和CR在盛花至吐絮期比新陆早17号高0.8%~10.5%、3.4%~15.0%、1.3%~16.7%、2.9%~22.9%,籽棉产量和水分利用效率分别比新陆早17号高8.9%、9.2%。籽棉产量与LAI、CAP、CR、Chl均呈正相关,与DIFN呈负相关。【结论】在等行距密植条件下,根据棉花品种对水分的敏感性不同,灌水量控制在3900~4800 m3/hm2时,可以使棉花在生育中期维持较高的叶绿素含量和叶面积指数、适宜的冠层开度以及均匀的光分布,促进光合速率的提升,在不显著降低棉花产量的前提下提高水利用效率。

关键词：滴水量耐旱性品种冠层特性产量

干旱区膜下滴灌条件下土壤深层水对棉花根系生长、分布及产量的影响

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应用生态学报 2012年第2期23卷 395-402页

作者：罗宏海张宏芝张亚黎张旺锋石河子大学农学院/新疆生产建设兵团绿洲生态农业重点实验室新疆石河子832003

在土柱栽培条件下研究膜下滴灌土壤深层水对棉花根系生长的影响及与植株地上部生长的关系,设置土壤(60～120cm)有深层水和无深层水2个处理,每处理设2个生育期间灌溉处理,分别为田间持水量70%和55%.结果表明:棉花总根质量密度、40～120c... 详细信息

在土柱栽培条件下研究膜下滴灌土壤深层水对棉花根系生长的影响及与植株地上部生长的关系,设置土壤(60～120cm)有深层水和无深层水2个处理,每处理设2个生育期间灌溉处理,分别为田间持水量70%和55%.结果表明:棉花总根质量密度、40～120cm土层根长密度、根系活力等与地上部干质量间均具有显著的相关关系.生育期间耕层70%田间持水量条件下,土壤有深层水处理的总根质量密度与无深层水处理无明显差异,但40～120cm土层的根长密度增加,根系活力增强,提高了土壤贮备水消耗量,增加了地上部干质量,最终获得较高的经济产量及水分利用效率.土壤有深层水条件下,生育期间耕层55%田间持水量处理的根冠比较大,40～120cm土层根长密度和80～120cm土层根系活力相对较高,土壤贮备水消耗量大幅提高,但仍无法弥补生育期间水分亏缺对根系及地上部生物量造成的负面影响,导致经济产量显著低于70%田间持水量处理.综上,充足的土壤深层水配合生育期间耕层65%～75%田间持水量,可促进棉花根系向下生长,有利于实现膜下滴灌棉花节水高产高效生产.

关键词：棉花根系生长地上部生长土壤深层水膜下滴灌

基于低空无人机影像和改进Faster R-CNN的棉田杂草识别方法

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石河子大学学报（自然科学版） 2022年第4期40卷 520-528页

作者：易佳昕张荣华刘长征侯彤瑜罗宏海石河子大学信息科学与技术学院新疆石河子832003 石河子大学农学院新疆石河子832003

为实现杂草精准防控、快速识别棉田杂草,本文基于低空无人机技术拍摄棉田苗期影像,以幼苗和杂草为研究对象,提出了一种改进Faster R-CNN的棉田杂草识别方法。改进1:特征提取网络采用融合FPN的ResNet50代替VGG16来训练模型,并对比VGG16、... 详细信息

为实现杂草精准防控、快速识别棉田杂草,本文基于低空无人机技术拍摄棉田苗期影像,以幼苗和杂草为研究对象,提出了一种改进Faster R-CNN的棉田杂草识别方法。改进1:特征提取网络采用融合FPN的ResNet50代替VGG16来训练模型,并对比VGG16、ResNet50和MobileNetv2的分类效果;改进2:针对Faster R-CNN模型设计适合小目标的锚尺度,其中对应的anchor尺度为{8×8,16×16,32×32},比例为{1∶2,1∶1,2∶1};改进3:训练过程在通过特征提取阶段后,采用双线性插值操作,避免两次量化对物体识别产生的影响;改进4:添加2个Dropout层,分别在特征提取网络之后的2个全连接层上,避免模型产生过拟合现象,增加了网络的鲁棒性。研究表明:融合FPN的ResNet50训练的的平均精确率比VGG16提高了3.82%,与ResNet50和MobileNetv2相比分别高出5.05%和18.38%,说明Faster R-CNN使用融合FPN的ResNet50具有最佳的性能,改进的Faster R-CNN模型对单张图像平均识别时间为0.289 s,平均精确率为89.19%;与YOLOv5s检测算法相比,改进的方法平均精确率提高了4.93%,表明本文方法在平均检测精度和平均识别时间占据一定的优势,具有更强的拟合性能。本文方法为精准除草提供一定的可行性和推广性,为实现田间杂草防控奠定理论基础。

关键词：无人机遥感深度学习 Faster R-CNN 棉田杂草识别与定位

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新疆高产棉花冠层结构特征及调控研究

新疆高产棉花冠层结构特征及调控研究

作者：罗宏海石河子大学

学位级别：硕士

为了探讨新疆棉花高产的生理机理及进一步提高单产的途径,以新疆高产棉花冠层结构特征、产量形成及主要栽培措施对群体冠层结构的调控为第一个层次;在此基础上,探讨源库关系与冠层结构及激素对源库关系的调控效应为第二个层次;深入研究... 详细信息

为了探讨新疆棉花高产的生理机理及进一步提高单产的途径,以新疆高产棉花冠层结构特征、产量形成及主要栽培措施对群体冠层结构的调控为第一个层次;在此基础上,探讨源库关系与冠层结构及激素对源库关系的调控效应为第二个层次;深入研究了新疆高产棉花冠层结构特征及其调控。主要研究结果如下: Ⅰ 新疆高产棉花冠层结构特征及调控研究 1、公顷产皮棉达2550kg群体冠层结构主要特征因品种而异,小叶株型紧凑品种LAI在盛铃期为3.92～4.04,盛花结铃期至吐絮期应保持在3.11～3.39;平均叶倾角全生育期平均在40.76°～42.56°,群体直射辐射和散射辐射透过系数盛铃期分别为0.120～0.130和0.129～0.153,吐絮期应在0.156～0.180和0.175～0.197。大叶株型较松散品种LAI在盛铃期为4.14～4.38,盛花结铃期至吐絮期应保持在3.32～3.54;平均叶倾角全生育期平均在49.17°～53.31°,群体直射辐射和散射辐射透过系数盛铃期分别为0.113～0.117和0.139～0.171,吐絮期应在0.135～0.171和0.169～0.237。 2、种植密度对棉花冠层结构的影响表现为:在盛铃期以前随着密度的增加,叶面积指数增大;盛铃期以后,低密度6万株·hm群体叶面积指数仍最低,高密度30万株·hm叶面积指数迅速下降,中密度18万株·hm则保持较高水平。随着密度增加平均叶倾角变大,株型紧凑,但密度过大,群体直射辐射系数小,冠层结构不良,造成生育后期漏光损失严重。盛铃期叶面积指数达到峰值后,超量化控下各密度处理叶面积指数低,株型过于紧凑,光透过率高。超量化控改善了高密度生育前期群体透光状况、加速生育前期干物质的累积,并提高干物质向生殖器官分配的比例、增加了铃重,但由于花铃期的化控量过大,叶面积指数低且峰值持续期短群体漏光损失严重,与常规化控相比产量下降。 3、配置方式对棉花冠层结构的影响:小三膜模式在生育后期叶面积指数较高,群体辐射透过系数低,对光能的截获量大;群体干物质累积多且向生殖器官分配的比例高,表现出明显的增产优势。机采棉模式群体过大,营养生长偏旺,棉株过高,叶面积指数峰值持续期短,冠层的光能利用率较低导致产量较低。 Ⅱ 源库关系与冠层结构及激素对源库关系的调控效应

关键词：棉花冠层结构源库关系内源激素调控高产新疆

北疆膜下滴灌棉花生物沼液肥随水滴施技术规程

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新疆农垦科技 2022年第4期45卷 57-59页

作者：李全胜王军石磊罗宏海陈云新疆农垦科学院农田水利与土壤肥料研究所新疆石河子832000 石河子大学农学院

为提高棉田土壤肥力,依据国家和地方标准,结合试验结果,研究制定出新疆北疆膜下滴灌棉花生物沼液肥随水滴施技术规程。依照本规程进行施肥,可有效提升土壤肥力,改善土壤理化性质,增强土壤有益微生物活性,实现棉花增产增收和土地种养结... 详细信息

为提高棉田土壤肥力,依据国家和地方标准,结合试验结果,研究制定出新疆北疆膜下滴灌棉花生物沼液肥随水滴施技术规程。依照本规程进行施肥,可有效提升土壤肥力,改善土壤理化性质,增强土壤有益微生物活性,实现棉花增产增收和土地种养结合的目标。

关键词：滴灌棉花生物沼液肥随水滴施技术规程

等行距密植下滴水量对不同耐旱性棉花品种光合特性的调节

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石河子大学学报（自然科学版） 2023年第2期41卷 168-176页

作者：张虎梅田雨石峰李军宏罗宏海王方永韩焕勇石河子大学农学院新疆石河子832003 新疆农垦科学院棉花研究所新疆石河子832000

为明确等行距密植机采模式下滴水量对耐旱性不同棉花品种光合特性和生物量的调节效应,以耐旱性品种新陆早22号(P22)和敏旱性品种新陆早17号(P17)为试材,设亏缺滴灌(W1)、限量滴灌(W2)、常规滴灌(W3)处理,研究滴水量对棉花叶片SPAD值、... 详细信息

为明确等行距密植机采模式下滴水量对耐旱性不同棉花品种光合特性和生物量的调节效应,以耐旱性品种新陆早22号(P22)和敏旱性品种新陆早17号(P17)为试材,设亏缺滴灌(W1)、限量滴灌(W2)、常规滴灌(W3)处理,研究滴水量对棉花叶片SPAD值、叶片相对含水量(RWC)、气体交换和叶绿素荧光参数以及干物质积累与分配的影响。结果表明,叶片SPAD值和RWC随滴水量减少呈降低趋势,但P22在W2和W3处理下各生育时期均无显著性差异;随滴水量的减少,P17的净光合速率(Pn)、蒸腾速率(Tr)、气孔导度(Gs)、胞间CO_(2)浓度(Ci)、实际光化学效率(Y(II))、和光化学猝灭系数(qP)均呈显著性降低,非光化学猝灭系数(NPQ)呈显著增加,但滴水量从W3减少至W2时,P22的Pn、Gs、Ci、Y(II)、qP和NPQ无显著变化;在干物质积累方面,W2条件下,P17吐絮期的营养器官和生殖器官分别比W3下降16.7%和15.1%,P22仅下降7.6%和3.3%;相关性分析表明生殖器官生物量和SPAD、RWC、Pn、Tr、Gs、Ci、Y(II)、qP均呈显著正相关,与NPQ呈显著负相关。因此,在等行距密植模式下,选用耐旱性强的棉花品种应用限量灌溉技术,可在保持较高光合生产能力的同时,提高生殖器官生物量,实现节水稳产适宜机采的目标。

关键词：机采棉滴水量等行距密植光合特性生物量