棉纤维生物炭对稻田土壤及水稻Cd含量的影响

为生物炭应用于农田Cd污染的控制及治理提供相关科学依据,研究通过根箱试验,研究棉纤维生物炭对水稻根际和非根际土壤可交换态和不可交换态Cd含量及水稻植株中Cd分配的影响。研究表明:随着棉纤维生物炭的施用量增加,根际和非根际土壤可交换态Cd含量都呈下降趋势,同时不可交换态Cd含量都呈上升趋势。随着棉纤维生物炭的施用量增加,非根际土壤pH值呈逐渐上升趋势。非根际土壤pH值与可交换态Cd含量之间存在显著负相关关系,与不可交换态Cd含量之间存在显著正相关关系。可见,施用棉纤维生物炭可在一定程度上提高非根际土壤pH值,进一步降低了非根际土壤可交换态Cd含量;而根际土壤可交换态Cd含量的下降,主要受棉纤维生物炭的理化性质影响,受土壤pH值影响不大。随着棉纤维生物炭的施用量的增加,水稻各部位Cd含量及累积量都呈现下降趋势,其中籽粒Cd含量的下降幅度最大,为36.57%,根的Cd含量的下降幅度最小,为12.56%。由于茎鞘的生物量和Cd含量都较大,茎鞘中Cd累积量最高,平均为25.44μg plant^-1,是籽粒的2.85倍。因此,在进行农田土壤Cd修复的同时,除了要关注农产品Cd污染,还要考虑如何妥善处理大量的富集Cd的农业废弃物,避免产生二次污染风险。     

复合微生物菌剂对棉花生理特性及根际土壤 微生物和化学性质的影响

为了系统地阐述复合微生物菌剂在改善土壤化学性质、生物学性质和促进植物生长方面的效果及机理,采用盆栽试验,研究常规和灭菌条件下不同用量的微生物菌剂对棉花生长、生理代谢、根际土壤生物学特性和养分含量的影响。结果表明:施用复合微生物菌剂能够提高苗期棉花叶片光合色素总量,叶片和根系内抗氧化物酶(SOD、POD、CAT)活性,降低过氧化物质含量(MDA、O2·-),进而提高了棉花的光合性能和抗氧化能力;降低了土壤pH,提高了根际土壤细菌和放线菌数,而降低了根际土壤真菌数,同时提高了根际土壤脲酶、中性磷酸酶、蔗糖酶和脱氢酶活性,最终提高了根际土壤有效养分和有机质含量,改善了根际微域环境,促进了棉花苗期生物量的累积和抗病性。除根际土壤养分含量外,常规复合微生物菌剂对各指标的改善效果优于灭菌复合微生物菌剂,且用量为10L/667m2时效果较明显。因此,复合微生物菌剂可通过改变土壤pH,改善根际土壤微生物群落的数量和结构来改变土壤酶活性和有效养分含量,优化根际生长环境,增强植物抗逆性和光合能力,最终实现养地增产的效果。此外,复合微生物菌剂中的有益活菌在改土、促生方面具有极其重要的积极效应。     

基于椭球函数的棉花叶倾角分布动态模

根据试验资料,在系统分析棉花冠层叶倾角时空分布规律的基础上,将整个生育期分为4个生长阶段,并利用高斯五点距离法将冠层分为5层,用椭球分布函数模拟不同生育阶段、不同高度层上的叶倾角分布密度.模型能较全面地反映整个生育期冠层不同高度上的叶倾角分布情况,且方便用于分层的光合作用模型.利用不同播期的试验资料对模型进行验证,叶倾角频率分布的模拟结果与1:1直线之间的决定系数R2和均方根误差(RMSE)分别为0.945和6.3%,表明模型具有较好的预测性和实用性.     

基于形态学的棉花种子破损检测

以"中棉35"棉花种子为对象,应用图像处理技术,提出了基于形态学的破损识别方法.采用链码算子获取轮廓信息并进行傅里叶算子平滑,根据曲率特征定位轮廓尖端点后,通过轮廓的对称性识别局部破损棉种;基于统计思想,根据大小、形状特征的差异识别严重破损棉种.选取完好、破损棉种各200粒进行识别试验,结果表明破损棉种识别率达到94%.     

基于计算机视觉的新疆棉种颜色分选系统设计

设计了一套基于机器视觉的脱绒棉种在线分选系统,采用种子平抛和气吹分离的方式实现了新疆地区红棕色棉种与黑色棉种的自动分选。研究了无序状态下的种子图像采集方法,并通过区域细分的方式解决了无序种子与气流喷嘴的对应关系。提出了种子位置跟踪和分离算法,实现了对棉种图像处理结果的延时分离操作。实验结果表明:在传送带速度为0.50 m/s时,分选精度为88.6%,选出率为80.7%。     

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。     

Tillage, cover crops, and nitrogen fertilization effects on soil nitrogen and cotton and sorghum yields

Sustainable soil and crop management practices that reduce soil erosion and nitrogen (N) leaching, conserve soil organic matter, and optimize cotton and sorghum yields still remain a challenge. We examined the influence of three tillage practices (no-till, strip till and chisel till), four cover crops {legume [hairy vetch (Vicia villosa Roth)], nonlegume [rye (Secaele cereale L.)], vetch/rye biculture and winter weeds or no cover crop}, and three N fertilization rates (0, 60–65 and 120–130 kg N ha⁻¹) on soil inorganic N content at the 0–30 cm depth and yields and N uptake of cotton (Gossypium hirsutum L.) and sorghum [Sorghum bicolor (L.) Moench]. A field experiment was conducted on Dothan sandy loam (fine-loamy, siliceous, thermic, Plinthic Paleudults) from 1999 to 2002 in Georgia, USA. Nitrogen supplied by cover crops was greater with vetch and vetch/rye biculture than with rye and weeds. Soil inorganic N at the 0–10 and 10–30 cm depths increased with increasing N rate and were greater with vetch than with rye and weeds in April 2000 and 2002. Inorganic N at 0–10 cm was also greater with vetch than with rye in no-till, greater with vetch/rye than with rye and weeds in strip till, and greater with vetch than with rye and weeds in chisel till. In 2000, cotton lint yield and N uptake were greater in no-till with rye or 60 kg N ha⁻¹ than in other treatments, but biomass (stems + leaves) yield and N uptake were greater with vetch and vetch/rye than with rye or weeds, and greater with 60 and 120 than with 0 kg N ha⁻¹. In 2001, sorghum grain yield, biomass yield, and N uptake were greater in strip till and chisel till than in no-till, and greater in vetch and vetch/rye with or without N than in rye and weeds with 0 or 65 kg N ha⁻¹. In 2002, cotton lint yield and N uptake were greater in chisel till, rye and weeds with 0 or 60 kg N ha⁻¹ than in other treatments, but biomass N uptake was greater in vetch/rye with 60 kg N ha⁻¹ than in rye and weeds with 0 or 60 kg N ha⁻¹. Increased N supplied by hairy vetch or 120–130 kg N ha⁻¹ increased soil N availability, sorghum grain yield, cotton and sorghum biomass yields, and N uptake but decreased cotton lint yield and lint N uptake compared with rye, weeds or 0 kg N ha⁻¹. Cotton and sorghum yields and N uptake can be optimized and potentials for soil erosion and N leaching can be reduced by using conservation tillage, such as no-till or strip till, with vetch/rye biculture cover crop and 60–65 kg N ha⁻¹. The results can be applied in regions where cover crops can be grown in the winter to reduce soil erosion and N leaching and where tillage intensity and N fertilization rates can be minimized to reduce the costs of energy requirement for tillage and N fertilization while optimizing crop production.     

新疆内陆干旱区不同灌水量对长绒棉光合特性的影响

为探索新疆内陆干旱区不同灌水量对长绒棉新海14号光合特性的影响,利用小区试验,在5种灌水量（W）条件下,对其光合特性进行研究。结果表明：灌水量为7650m3/hm2时,叶片净光合速率日变化呈单峰曲线;随着灌水量的降低,其净光合速率日变化呈双峰曲线。新海14号的光补偿点为50μmol/m2·s;灌水量为2850m3/hm2时,其光饱和点为310μmol/m2·s,灌水量为5475m3/hm2以上时,其光饱和点为1280μmol/m2·s。叶片的净光合速率及蒸腾速率随灌水量的升高而增加,气孔阻力随灌水量的升高而降低。水分利用效率随着灌水量的降低而提高,呈极显著负相关;棉花产量对灌水量极为敏感。净光合速率与蒸腾速率呈显著正相关,与气孔阻力呈极显著负相关;蒸腾速率与气孔阻力呈显著负相关。新海14号的光合作用最适宜灌水量为6945m3/hm2;灌溉的临界值为5250m3/hm2     

新疆滴灌棉花花铃期干旱复水对叶片光合特性及产量的影响

在新疆气候生态条件下, 采用膜下滴灌植棉技术, 控制花铃期0~60 cm土壤滴水下限分别为田间持水量的45%(中度干旱)、60%(轻度干旱)和75%(正常供水, 对照), 滴水上限均为田间持水量, 研究不同程度干旱复水对棉花叶片光合特性及产量形成的影响。结果表明, 干旱降低了叶片净光合速率(P_n)和气孔导度(G_s), 中度干旱下叶片光化学猝灭系数(qP)、PSⅡ电子传递量子产量(Ф_PSⅡ)降低, 非光化学猝灭系数(NPQ)升高。复水后3 d内P_n和G_s恢复, 以轻度干旱恢复最快; Ф_PSⅡ和qP与Pn的变化相似; NPQ复水后1~2 d显著降低。从初花期至盛铃前期, 轻度干旱复水后光合物质累积量与对照无明显差异, 盛铃后期至吐絮期低于对照, 籽棉产量较低; 中度干旱复水后光合物质累积量及籽棉产量均最低。     

棉花质核不育材料晋A的发现与观察

发现并系统观察了棉花雄性不育材料晋Ａ。通过镜检、自交、测交、回交、开放授粉和网罩试验表明，此材料不育性完全而稳定，陆地棉品种可作其完全保持系，海岛棉品种可使其育性恢复，是我国新发现的又一质核不育材料。其不育胞质来自陆地棉，但与其它胞质系不同，这一发现为棉花三系配套、实现产量上的突破提供了新的胞质基因源。