棉花冠层反射光谱特征研究

研究了棉花品种、氮素用量及种植密度对棉花冠层光谱反射特性的影响.结果表明:棉花冠层光谱反射率在不同生育期间存在明显差异,花铃期前,随着棉花的生长,光谱反射率逐渐增加,花铃期后,光谱反射率逐渐降低;不同棉花品种冠层光谱反射率存在一定差异,缺氮和氮过量处理的冠层光谱反射率在近红外波段差异显著;随着种植密度的提高,光谱反射率在可见光波段降低,近红外波段增加.     

化学打顶对棉花冠层结构指标及产量形成的影响

[目的]研究棉花喷施化学打顶剂对植株形态、冠层结构特性的影响,探讨应用化学打顶剂调节棉花株型、冠层结构及产量构成因子的效应,为棉花化学打顶技术的应用提供理论依据.[方法]选用棉花品种为新陆早45号、45-21(品系),在田间自然条件下,以人工打顶的棉花为对照,研究喷施化学打顶剂对棉花农艺性状、冠层结构指标及产量形成的影响.[结果]与人工打顶相比,化学打顶株高、主茎节数增加、株宽变小,株形紧凑;不同部位DIFN较大,叶面积指数较高,不同冠层光吸收较人工打顶的均匀,中、下部冠层光吸收率高;不同打顶剂表现为氟节胺处理的棉花产量有增加的趋势.[结论]棉花化学打顶后通过叶片吸收药剂,封顶效应较慢,与人工打顶相比叶面积指数较高;由于对果枝长度控制,使株形紧凑,冠层开度增加,保证了冠层中、下部高的光吸收率,为棉花利用化学打顶控制株型提供了依据.     

基于高光谱技术的棉花冠层反射特征研究

研究目的:揭示棉花冠层高光谱特征,为建立棉花高光谱估算模型,促进高光谱技术在棉花长势监测和估产中应用提供依据.方法:结合棉花生长发育规律,对棉花各时期冠层进行高光谱反射率测定,基于棉花盛蕾期至吐絮后期7次采样的地面光谱数据,研究不同棉花品种、灌水量及氮素营养对棉花冠层光谱反射特性的影响.结果:在可见光区,适度缺氮(N1)条件下的冠层光谱反射率相对较高,而氮过量(N3)条件下的冠层光谱反射率相对较低;随着灌水量的增加,在近红外波段,其冠层光谱反射率呈上升趋势,在盛蕾期和盛花期不同灌水量处理的光谱反射率差异较明显;不同棉花品种冠层光谱反射率存在一定差异,在近红外波段新陆早13与新陆早10只在吐絮后期光谱反射率差异不明显,在前三个生育期差异较明显.     

不同滴灌模式下种植密度对棉花冠层结构特性的调节

[目的]明确不同滴灌模式下种植密度对棉花群体冠层结构、光截获、产量和水分利用效率的影响,研究干旱区棉花高产节水的途径和技术措施.[方法]选用新陆早45号为试验材料,设有限滴灌(I425,滴灌量425 mm)和常规滴灌(I500,滴灌量500 mm)滴灌模式,每种滴灌模式下设3个种植密度:低密度(D12,12×104株/hm2)、中密度(D24,24×104株/hm2)、高密度(D36,36×104株/hm2).测定不同生育期棉花株高、叶面积指数(LAI)、平均叶簇倾角(MTA)、冠层开度(DIFN)、光截获、产量和水分利用效率(WUE)等指标.[结果]与常规滴灌模式相比,有限滴灌模式减缓了盛蕾至初花期株高增长速度,保持盛铃后期至吐絮期较高的LAI,增加了MTA和DIFN,进而显著提高了冠层中、下部的光吸收率,在不显著降低籽棉产量的前提下,提高了WUE.常规滴灌条件下,LAI、MTA、冠层总光吸收率(LIR)以中密度处理较高;有限滴灌条件下,上述参数均以高密度处理最高.常规滴灌中密度处理、有限滴灌高密度处理均显著提高单位面积铃数,最终获得了较高的籽棉产量;WUE则以有限滴灌高密度处理较高.[结论]在保持较高叶面积指数条件下,通过调节叶倾角,保证冠层中、下部较高的光吸收率,提高冠层总光吸收率,是有限滴灌高密度种植模式实现棉花高产节水的重要原因.     

不同灌水量下新疆高产棉花冠层结构分析研究及产量初报

主要讨论了北疆棉区推广棉种新陆早12号与新陆早13号在不同灌水量条件下冠层结构特征的差异,得出新陆早13号对限量滴灌反应不敏感,而新陆早12号对限量滴灌反应较敏感.因此在限量滴灌条件下选择新陆早12号、适量滴灌条件下选择新陆早13号栽培种植较为适宜.由此得出了不同品种对灌水量的反应表现及理想群体冠层结构的合理指标,为增加棉花产量和提高水分利用效率提供了理论依据.     

基于红边参数的棉花冠层叶片氮积累量之估算研究

测试了棉花2个品种4水平种植密度的4个关键生育时期冠层反射光谱,应用微分技术处理棉花冠层反射光谱,提取了红边(680～750nm)波段范围的最大一阶微分值(Dr)和红边面积(SDr)参数。分析了棉花冠层红边参数在不同生育期的变化特征和棉花吐絮期的两种生长类型的冠层红边状况,表明红边位置可以指示它们的氮素状况。以新陆早8号的SDr为自变量与对应的LNA为因变量进行相关分析,SDr与冠层LNA达1%极显著相关(R=0.9186**,n=32),利用其构建的模型方程估算新陆早6号的LNA,实测LNA和估测LNA的估计标准差为0.8909g/m2,估算精度为88.1%(R=0.9277**,n=32),说明采用高光谱提取的红边参数信息是无损实时、快捷评价棉花氮素状况的有效方法。     

一种基于图像分析提取作物冠层生物学参数的方法与验证

利用图像分析方法,通过准确识别冠层和背景像素进行棉花冠层生物学产量和叶面积系数估测。采用Olympus C740 Ultra Zoom数码相机拍摄棉花不同生育期冠层图像,在棉花冠层数码照片特征分析的基础上提出了棉花冠层图片计算机自动判读的方法,即混合采用图像色度(H)、绿光(G)、红光(R)灰度值构造提取条件,通过多重判断识别棉花冠层和背景,并编写了相应的计算机程序。利用该程序分析棉花不同施氮量下、不同生育期提取地面覆盖度参数与棉花生物学产量、叶面积系数间的关系,发现棉花冠层地面覆盖度指标可以有效预测棉花生物学产量和叶面积系数,二者间指数相关系数达到r=0.97以上,为极显著相关。     

棉花“双种双层”高产栽培技术及其光在冠层中分布的研究

为棉花高产提供理论依据,对棉花"双种双层"冠层结构的光效作用进行了研究。合理的冠层结构对棉花获得高产是非常重要的,"双种双层"是一种利用合理的冠层结构达到高光效利用的棉花栽培技术。它是利用两个具有不同冠层结构的品种及对不同的品种施用不同的农业措施而在田间形成"双层",以达到通风透光实现高产的目的。通过对光在冠层中的分布分析发现,在封垄以前,"双种双层"冠层内的光照强度低于对照;随着冠层的逐步建成,到生长季节的中期,"双种双层"冠层内的光照强度在大部分时间和层次大于对照;到生长季节的后期,冠层结构完全形成以后,"双种双层"冠层内部的光强大于对照的趋势十分明显。同时"双种双层"中的风速大于对照,CO2浓度略高于对照。     

棉花黄萎病冠层高光谱遥感监测技术研究

通过小区试验地病圃田和大田实验,不同时期对不同品种棉花黄萎病冠层光谱分别进行测定,定性和定量地分析了其反射光谱特征.结果表明:不同时期、不同品种棉花黄萎病冠层光谱与正常冠层之间有着显著的差异,冠层光谱均随严重度(SL)的增加表现出有规律的变化,可见光(620～700 nm)波段,光谱反射率随SL增加呈现上升趋势,近红外(700～1 300 nm)波段则表现出相反的趋势,在近红外(760～1 300 nm)尤为明显.黄萎病冠层光谱与SL相关后发现,806 nm附近SL(Y)与冠层光谱反射率(X)的相关性达到了极显著水平,二者之间的回归模型为:Y=-11.64 X+7.072 2(R2=0.675).研究为今后航空、航天遥感大面积监测棉花黄萎病提供了理论依据,为棉花其他病害遥感监测提供了借鉴和参考.     

北疆棉区滴水量对化学打顶棉花冠层结构及产量的影响

【目的】研究化学打顶剂与水分对棉花的交互效应,分析不同滴水量对化学打顶棉花冠层特征、物质积累与分配及产量的影响,为棉花化学打顶技术推广提供理论依据。【方法】田间自然条件下,以人工打顶作为对照,选用氟节胺复配型和缩节胺复配型两种打顶剂,于喷施打顶剂后的两次灌水分别设高滴水量(常规灌量)、中滴水量(85%常规灌量)和低滴水量(70%常规灌量)3种不同滴水量。分别测定不同处理棉花叶面积指数、冠层各部位透光率、干物质积累量及产量构成因素;分析在不同滴水量条件下,化学打顶棉花的群体冠层特征、光分布、物质分配及产量变化。【结果】中滴水量处理下,化学打顶棉花群体叶面积指数高且持续期长,增加了光合面积。冠层开度适宜,光分布合理,冠层不遮蔽,有利于提高光能利用率。干物质积累量较大且提高了物质向上部生殖器官的分配比例;且相对于高滴水量处理灌量较少,减少了灌溉成本;相对于低滴水量处理显著提高了棉花籽棉产量。【结论】喷施打顶剂后的两次灌水控制在中滴水量(32 m~3/667 m~2)可以优化化学打顶棉花冠层结构、促进光合物质向生殖器官分配,充分发挥膜下滴灌节水、增效和增产潜力。     

不同密度对新疆高产棉花冠层结构光合特性和产量形成的影响

研究了北疆棉区推广棉种新陆早 10号与新陆早 12号在不同种植密度条件下冠层结构特征和光合特性的差异 ,得出高密度植棉理论密度 2 2 5 0 0 0株 /hm2 是较为适宜的种植密度。研究结果显示 ,群体密度过高或过低都不利于形成理想群体冠层和获得高产。 2品种相比 ,新陆早 10号较新陆早 12号对高密度反应敏感 ,高密种植可获得较高产量。因此在高密条件下选择新陆早 10号 ,中高密条件下选择新陆早 12号栽培种植较为适宜。叶面积指数升高 ,叶片平均倾斜角度减小 ,群体散射辐射透过系数和群体直射辐射透过系数降低 ,对光能的截获率增加 ,由此得出了不同品种对种植密度的反应表现及理想群体冠层结构的合理指标 ,为增加棉花产量提供了理论依据     

机器识别对不同氮肥施用量条件下新疆高产棉花冠层结构的研究

[目的]测定北疆棉区推广棉花品种新陆早10号与新陆早12号在不同氮肥用量条件下冠层结构特征的差异.[方法]采用CI-110作物冠层机器识别映像仪,在田间将安装有鱼眼探测头的观测棒定点在行间中央,调好水平,并从计算机显示屏上观察无人影等其它外界影响时开始拍照.[结果]氮肥用量过高或过低都不利于形成理想群体冠层.两品种相比,新陆早10号较新陆早12号对较高氮肥用量反应敏感.[结论]在中等氮肥用量条件下选择新陆早10号、中高氮肥用量条件下选择新陆早12号栽培种植较为适宜.氮肥用量650～950 kg/hm2是较为理想的施氮水平.     

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

【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(W₁)、限量滴灌(W₂)、常规滴灌(W₃)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W₃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W₂、W₃条件下无显著差异,但均显著低于W₁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W₁>W₂、W₃;新陆早17号和新陆早22号分别在W₃、W₂处理下籽棉产量最高,W₂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3 900~4 800 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。     

不同灌水量对棉花冠层结构的影响及其调控作用

主要讨论了北疆棉区推广品种新陆早6号与新陆早8号在不同灌水量条件下的冠层结构特征的差异性,得出新陆早6号对限量滴灌反应不敏感,而新陆早8号对限量滴灌反应较敏感.因此在限量滴灌条件下选择新陆早6号种植较适宜.叶面积指数低,叶片平均倾斜角度大,群体散射辐射透过系数和群体直射辐射透过系数增加,对光能的截获率降低,由此得出了不同品种对灌水量的反应表现及理想群体冠层结构的合理指标,为增加棉花产量和提高水分利用效率提供了理论依据.     

海岛棉和陆地棉叶片光合特性、冠层结构及物质生产的差异

【目的】探讨海岛棉和陆地棉两个棉花栽培种群体物质生产存在差异的原因,揭示海岛棉和陆地棉产量形成的机理,为选育高光效棉花品种和高产高效栽培提供理论依据。【方法】在新疆气候生态条件下,选用能适应北疆棉区的海岛棉品种（系）（新海22号、H858）和陆地棉主栽品种（新陆早13号、新陆早33号）为试验材料,分别测定不同棉花品种（系）叶片的叶绿素含量、叶面积指数、冠层开度、叶片向日性运动、群体光合速率和生物量等指标,探讨海岛棉和陆地棉两个栽培种间群体冠层结构、叶片光合组分和光合生产特性等的差异。【结果】陆地棉品种冠层上部叶片数量多,叶面积指数大,冠层开度小,上部叶片光截获量占冠层光截获总量的比例大,冠层中下部光截获量少;海岛棉品种冠层上部叶片少,叶面积指数小,冠层开度大,截获的光占冠层光截获总量的比例小;海岛棉品种群体光合速率均比陆地棉高;两个棉花栽培种光合物质生产能力存在显著差异,海岛棉光合产物总量多,但生殖器官占总光合产物的比例显著低于陆地棉;海岛棉和陆地棉产量构成因子及皮棉产量差异显著,陆地棉单位面积总铃数约为1.30×10⁶个/hm²,皮棉产量为3 000-3 500 kg·hm^-2,海岛棉虽然单位面积铃数显著大于陆地棉,达到1.54×10⁶个/hm²左右,但单铃重远低于陆地棉,皮棉产量仅1 500 kg·hm^-2左右;在棉铃空间分布上,海岛棉棉铃主要分布在冠层中下部,而陆地棉棉铃在冠层中上部的分布比例大。【结论】与海岛棉相比,陆地棉总光合产物低,但经济系数高,籽棉产量高,通过改善陆地棉冠层结构,延长群体光合功能期,提高光合产物累积量,有利于陆地棉产量的进一步提高;与陆地棉相比,海岛棉冠层光能利用率高,群体光合速率高,光合物质生产潜力大,但单铃重低,总铃库较小,且铃库与光合源比例失衡,光合产物转运效率低,经济系数小,产量较低。选育大铃、早熟性好的海岛棉品种,并适当增大种植密度,可能是海岛棉增产的技术途径。     

膜下滴灌高产棉花冠层结构特征研究

[目的]为棉花高产栽培提供理论依据。[方法]以小叶型棉花品种新陆早10号和大叶型棉花品种新陆早12号为材料,以低产棉(1 500~1 650 kg皮棉/hm2)为对照,研究高产棉(2 475~2 550 kg皮棉/hm2)群体的冠层结构特征。[结果]皮棉产量达到2 550 kg/hm2的棉花其群体的冠层结构因品种而异,小叶型品种的叶面积指数(LAI)在盛铃期为3.92~4.04,盛铃期至吐絮期保持在3.11~3.39;全生育期平均叶倾角(MFIA)在40.76°~42.56°,群体直射辐射透过系数(TR)和散射辐射透过系数(TD)在盛铃期分别为0.120~0.130和0.129~0.153,在吐絮期分别为0.156~0.180和0.175~0.197。大叶型品种的LAI在盛铃期为4.14~4.38,盛铃期至吐絮期保持在3.32~3.54;全生育期平均MLA在49.17~53.31,TR和TD在盛铃期分别为0.113~0.117和0.139~0.171,在吐絮期分别为0.135~0.171和0.169~0.237。[结论]棉花品种不同,实现2 550 kg皮棉/hm2所要求的冠层结构不同。     

不同抗旱性棉花品种蜡质含量与水分利用效率的关系

【目的】在新疆自然生态条件下,研究不同抗旱性棉花品种蜡质含量变化及与水分利用效率(WUE)的关系。【方法】以抗旱性不同的棉花品种新陆早22号(抗旱性强)和新陆早17号(抗旱性弱)为试材,采用膜下滴灌技术设置正常灌溉和干旱处理,测定分析棉花产量形成期叶片蜡质含量、净光合速率(Pn)、蒸腾速率(Tr)、相对含水量(RWC)及籽棉产量。【结果】与正常灌溉相比,干旱处理显著降低了棉花籽棉产量,但盛花至吐絮期叶片蜡质含量提高10.84%、叶片WUE则增加23.96%。不同品种对水分处理响应不同,正常灌溉下新陆早22号与新陆早17号的棉花籽棉产量、RWC、WUE和叶片蜡质含量均无明显差异,干旱条件下新陆早22号的籽棉产量、叶片蜡质、RWC和WUE分别比新陆早17号高41.38%、14.27%、13.1%和3.84%;。相关分析表明,棉花叶片表皮蜡质含量与Tr、Pn呈显著负相关关系,且Tr的负相关系数高于Pn;与RWC呈显著正相关关系。【结论】抗旱性强棉花品种主要通过增加盛花至吐絮期内叶片蜡质含量,降低叶片蒸腾耗水,提高WUE及籽棉产量。     

花铃期遮光对棉花生长发育和冠层结构的影响

[目的]研究花铃期遮光对棉花生长发育和冠层结构的影响,为果棉间作棉花栽培技术的合理制定提供依据.[方法]以中棉所49号和新陆早36号为材料,在大田条件下,研究遮光条件下棉花生育进程、农艺性状、冠层结构和透光率的变化.[结果](1)花铃期遮光,单株结铃数、籽棉和皮棉产量随着光强的降低,降幅显著增大,收获株数和单铃重降幅较小,但对衣分无明显影响.(2)遮光30;和50;处理的盛花期提前;盛铃期至吐絮期,随着遮光时间的延长和光强的减弱明显推迟;(3)遮光对棉株的主茎真叶数和果枝台数无明显影响;遮光50;的茎粗明显减小;随着光强的降低,倒四叶宽度和叶面积指数显著减小,遮光50;处理的冠层开度、平均叶倾角和透光率显著高于自然光.[结论]降低光照,延缓营养生长向生殖生长的转移.棉花叶片通过增大平均叶倾角,增加透光率而减小叶面积指数,以获取更多的光能,提高光能的利用效率.新陆早36号具有较强的形态学调节适应能力.适当降低光强,中棉所49号的产量降幅较小,但光强过弱,降幅大于新陆早36号,对弱光的敏感性较强.     

杂交棉新陆早70号F1· F2代不同果枝层位纤维品质分析研究

[目的]探索杂交棉新陆早70号F_1、F_2代纤维品质之间的差异性,为新陆早70号F_2代的推广应用提供依据和参考。[方法]以自育早熟杂交棉新陆早70号为试验材料,通过田间小区试验,研究其F_1、F_2代不同果枝层位的纤维品质表现。[结果]新陆早70号F_1、F_2代不同果枝层位的棉纤维均以棉株中部4~6层第1果枝节位纤维品质最优。在各个组内、组间F_1、F_2代纤维品质差异表现均不显著。[结论]若仅从纤维品质角度考虑,在大田生产上推广种植新陆早70号的F_2代还是可行的。