无人机低空数字图像诊断棉花苗情技术

为了提高棉花苗情监测的时效性和精确性，本研究利用无人机低空获取棉田数字图像，通过图像分析快速识别诊断棉花苗情。研究结果表明，利用HIS（Hue- intensity- saturation）阈值法将图像二值化，之后通过腐蚀膨胀对二值化图像进行处理，能够较好地排除地膜干扰，快速识别大范围棉苗数量和壮苗数量，棉苗识别精度超过90%。基于图像识别结果绘制的田间苗情分布图清晰显示了棉田出苗情况，并为精准化管理提供依据。本研究结果可为无人机在农业中的应用提供参考。     

有机肥替代化肥对棉花生长发育和产量的影响

【目的】研究不同有机肥替代化肥对棉花生长发育和产量的影响。【方法】以陇棉3号为试材,采用田间随机区组排列试验,研究有机肥与化肥不同配施比例对棉花生育期、营养器官和生殖器官干重、叶面积指数、花铃期光合速率、产量及其构成的影响。【结果】不同有机肥替代化肥延长了棉花生育期2～6 d,且用生物有机肥替代40%化肥的情况延长生育期的时间最长。各处理的叶面积指数从苗期到花铃期上升,花铃期升至最大,随后在吐絮期下降。在花铃期和吐絮期,6个处理中T5处理的叶面积指数最大。施用有机肥对棉花花铃期的光合速率无显著影响。普通有机肥和生物有机肥替代化肥能够获得与常规施肥相应的产量。而生物有机肥替代40%化肥显著增加了绒长、籽棉产量和皮棉产量。【结论】棉花生产过程中可以用生物有机肥来替代化肥,达到减用化肥、增产增效的效果。     

覆膜对滴灌棉田土壤水分时空运移的影响

【目的】对比分析覆膜与无膜滴灌棉田土壤水分在时间维度上以及空间维度上的运移规律,为棉花精准灌溉、无膜棉栽培技术提供理论依据与技术支撑。【方法】以膜下滴灌和无膜滴灌作为试验处理,采用5TE土壤水分温度传感器实时采集棉花全生育期土壤水分数据,采用Voxler和Surfer等软件对土壤水分网格数据进行时空插值、3D可视化以及切片。【结果】膜下滴灌土壤水分含量整体高于无膜滴灌处理;垂直方向上,膜下滴灌各不同深度土层间的运移加快,土壤水分含量随着深度增加而增加,在底层土壤(80~100 cm)水分含量最多,而无膜滴灌各土层间的土壤水分交流不活跃,水分主要集中表层土壤(0~20 cm);水平方向上,2种处理的近根系和远根系土层的土壤水分含量无显著差异;时间维度上,随着棉花生育进程的推进,膜下滴灌处理的土壤水分含量总体呈现上升的趋势,土壤水分消退速率在滴灌前(6月20日)为3×10^-4 m³/(m³·d),6月20日至8月11日(滴灌后)维持在30×10^-4 m³/(m³·d),8月11日至8月26日增至30×10^-4 m³/(m³·d),8月26日(最后1次滴灌)后降低至30×10^-4 m³/(m³·d),而无膜滴灌处理的土壤水分变化较为平稳,滴灌前水分消退速率在0.7×10^-4 m³/(m³·d),滴灌后为10×10^-4 m³/(m³·d)。【结论】覆膜处理能使土壤水分从表层向下运移,底层(80~100 cm)水分最多;而水平方向上,2种处理的近根系和远根系土壤水分无明显差异;时间维度上,覆膜处理提高了滴灌棉田的土壤水分的变化波动,使其水分消退速率增加,无膜处理的水分消退速率却保持稳定。     

棉花株式图信息数字化方法及其应用

【目的】创建并验证棉花株式图信息数字化和获取株式图时空分布特征的新方法。【方法】利用标准化的数字存储株式图信息,通过Visual Basic编程自动读取Excel数据表并自动统计计算株式图信息指标,最后分别输出Excel和图形化的统计结果。将数据结果导入Surfer软件,绘制棉花各生殖器官性状概率分布图。并运用该方法处理10个品种(系)株式图信息。【结果】实现了株式图信息的自动化处理,快速形成了各品种蕾期现蕾概率、花铃期生殖器官发生概率与脱落概率、吐絮期成铃概率的空间分布。这些时空分布图准确、清晰、直观地描述了棉花株式图信息及其分布特点。而且根据数字化的株式图信息统计结果可生成各果枝不同果节上的概率变动趋势,为深度挖掘株式图信息提供参考。【结论】该方法可快速绘制棉花每个果枝各果节生殖器官发生概率的时空分布图。     

NO对氮胁迫棉花幼苗根系形态的调控效应

以‘农大棉8号’为试验材料,在水培缺氮的情况下,利用一氧化氮(Nitric oxide,NO)的供体硝普钠(Sodi-um nitroprusside,SNP)处理棉花幼苗,研究了外源NO对氮素胁迫条件下棉花幼苗根系形态的调控效应。结果表明:外源NO能够增加氮素胁迫下棉花根长、根表面积、根体积、主根直径和根干重。低浓度的NO(SNP浓度50～100μmol/L)能显著提高根表面积9.39%、根体积10.78%、主根直径8.63%、根系干重39.2%;高浓度NO对氮素胁迫缓解效应较弱。因此,在本试验条件下,低浓度的NO(SNP浓度50～100μmol/L)表现对氮素胁迫下棉花根系生长具有良好促进效应,可能利于增强棉花的抗逆性。     

Voxler软件在棉田土壤含水量时空变异研究中的应用

为研究棉花主要生育时期的土壤含水量时空变异及其可视化方法，使用Voxler软件进行三维可视化绘图，分析了花铃期（7月10－19日）棉花单作、棉花/二月兰、棉花/苕子3种模式下土壤含水量时空分布特征。结果表明，利用Voxler软件对数据处理分析进行三维可视化表达，可更加直观准确地掌握整个棉田土壤含水量的时空分布及其变化；该时段3种种植模式的土壤含水量以棉花/苕子最高，棉花/二月兰次之，单作棉花最低，且均为底层高于表层。     

NO对缺氮胁迫下棉花幼苗生理生长的调控效应

【目的】探讨外源一氧化氮（Nitric oxide,NO）对氮素胁迫下棉花幼苗生长和叶片生理性状的影响,为NO的供体硝普钠（Sodium nitroprusside,SNP）调控棉花生长发育提供理论依据。【方法】采用水培处理,设置两个对照：以全营养素Hoagland营养液培养棉花幼苗为对照1（CK1）,缺氮Hoagland营养液培养棉花幼苗为对照2（CK2）。在CK2的基础上,利用SNP处理棉花幼苗,设置5个处理,每个处理SNP浓度分别为50、100、200、500和1 000 μmol•L-1,研究NO对氮胁迫下棉花幼苗生理生长的调控效应。【结果】氮素胁迫对棉花幼苗产生抑制作用,导致棉苗的光合系统及蛋白质、脯氨酸含量产生变化。低浓度外源NO能明显促进氮素胁迫下棉花幼苗的生长,显著提高叶绿素、脯氨酸及可溶性蛋白含量,其中以100 μmol•L-1 SNP缓解胁迫效果最好。而高浓度的外源NO则加剧氮素胁迫对棉苗的抑制。【结论】低浓度外源NO（SNP:50—100 μmol•L-1）的确能缓解氮素胁迫对棉花幼苗造成的伤害,提高棉花幼苗对氮素胁迫的耐性。     

改革开放40年中国棉花产业回顾与展望

改革开放40年中国棉花生产、初加工和棉纺织业取得了伟大成就。1978—2017年,棉花总产量增长1.53倍,单产增长2.81倍,播种面积保持502万hm~2的适度规模。1983年中国跃居全球第一产棉大国,至2016年保持了34年,单产位居全球产棉大国的首位,然而原棉品质位居全球中等水平。改革开放40年棉花工厂消费量增长1.88倍,居民纺织品服装表观消费量增长5.94倍,目前人均表观消费量为20 kg/年左右,达到中等发达国家的消费水平;纺织品服装出口额增长108.86倍,出口全球200多个经济体。展望未来,中国棉花产业要走绿色、中高端品质的可持续生产之路,通过转型升级、提质增效,发展中高端品质棉花生产和高品质纺织品,提高产业竞争力,从棉花产业大国转向棉花强国。     

2018－2020年新疆棉花主栽品种品质变化及高品质棉花品种遴选推广建议

本研究旨在进一步了解新疆棉花品质的变化,为主推品种的遴选提供参考。以国家现代农业产业技术体系棉花产业技术体系各试验站2018―2020年送检的169个主栽品种棉纤维样品为材料,分析其品质结果。结果表明,与2018年相比,2019―2020年新疆棉花主要品质指标普遍下降,原棉的可纺性能降低。相关分析发现,衣分与纤维长度、纺纱均匀性指数极显著负相关,与断裂比强度显著负相关,与马克隆值和断裂伸长率极显著正相关,表明衣分过高的棉花品种纤维的可纺性能下降。北疆棉花纤维品质的一致性明显优于南疆。2020年干旱和新冠肺炎疫情影响田间管理可能是新疆棉花品质普遍下降的最主要外部原因,而品种的遗传品质协调性差是重要内在原因。应结合品种区域试验、公检品质和抽检等结果改进高品质品种的筛选和推荐,科学布局品种,对遴选种植的高品质品种给予后补助;创新种质资源,培育长度、细度和断裂比强度相协调的机采棉新品种;推进农艺、农机、农化和农产品加工深度融合,为提升机采棉品质提出全套解决方案;鼓励和支持整建制开展高品质棉花创建;鼓励有条件的地方人民代表大会对“一地一个品种”开展立法。