南疆阿拉尔垦区棉花物候期变化的关键气候驱动因子分析

为提高南疆阿拉尔垦区棉田气候变化适应能力,本研究选取1990-2020年南疆阿拉尔垦区棉花物候期及同期地面气象数据,综合运用最小二乘法、相关性分析法、Mann-Kendall非参数突变检验和优势主导分析方法,重点分析南疆阿拉尔垦区棉花物候期动态变化及其关键气候驱动因子。结果表明,1990-2020年南疆阿拉尔垦区棉花播种期、出苗期、吐絮期和停止生长期的提前分别以平均气温升高、气温日较差增大、最低气温升高和最高气温升高影响为主,各影响因子的贡献率分别为52.39%、100.00%、31.35%和100.00%;棉花现蕾期的推迟以降水量的减少影响为主,贡献率达60.55%;开花期的提前与气候变化关系不大。1990-2000年棉花现蕾期和开花期的推迟分别以降水量的减少和气温日较差的减小影响为主,各影响因子的贡献率分别为57.04%和100.00%;1990-2010和2011-2020年棉花吐絮期的阶段性提前分别以平均气温和最低气温的升高影响为主,各影响因子的贡献率分别为30.89%和36.46%。本研究结果可为垦区棉田积极应对与适应气候变化提供理论依据。

1990—2020年南疆阿拉尔垦区棉花物候期的动态变化

物候是气候变化的感应器,能客观反映气候变化对棉花生长周期的影响。为探究气候暖湿化背景下南疆阿拉尔垦区棉花物候期的动态变化,选取1990—2020年南疆阿拉尔垦区棉花物候期数据,运用距平、累积距平、Mann-Kendall非参数检验和滑动t检验等统计学方法,分析南疆阿拉尔垦区棉花物候期动态变化及其突变情况。结果表明,1990—2020年南疆阿拉尔垦区棉花平均播种期、出苗期、现蕾期、开花期、吐絮期和停止生长期分别出现在4月14日、4月29日、6月3日、7月2日、9月17日和10月20日,极差分别为25、23、20、22、44和24 d。1990—2020年垦区棉花播种期和出苗期均呈现极显著提前趋势,表现为“显著提前-稍微提前”的过程变化;开花期和停止生长期均呈现显著提前趋势,表现为“显著提前-稍微提前”的过程变化;吐絮期提前和现蕾期延迟均不显著。1990—2020年垦区棉花现蕾期、开花期和吐絮期阶段性变化特征明显,主要表现在现蕾期的阶段性推迟、吐絮期的阶段性提前、开花期的阶段性推迟与提前上,棉花播种期、出苗期和停止生长期阶段性变化特征不明显。研究结果为更好地评估气候暖湿化背景下垦区棉花生长和科学管理棉田提供理论依据。

秸秆还田与沼液配施对盐渍化土壤养分及酶活性的影响

于2023年开展120 d的室内培养试验,设置棉秆全量还田(AS)、低量沼液单施(LB)、高量沼液单施(HB)、棉秆还田配施低量沼液(AS+LB)、棉秆还田配施高量沼液(AS+HB)共5个处理,分别于3、6、10、20、30、40、60、80、100、120 d进行破坏性采样,分析不同处理土壤主要理化指标和关键酶活性的变化,为南疆棉花秸秆在盐渍环境中的高效腐解和沼液合理利用提供参考。结果表明,棉秆还田配施沼液处理的土壤有机质变化呈现快速增加(0~10 d)和慢速积累(>10 d)两个阶段。与棉秆全量还田相比,高量沼液配施处理土壤有机质、全氮、有效磷和速效钾含量分别增加25.15%、35.26%、79.25%和66.90%,土壤过氧化氢酶、碱性磷酸酶和蔗糖酶活性分别增加90.67%、66.54%和44.25%,土壤电导率也有所提升。冗余分析(RDA)揭示了有机质是土壤酶活性变化的主控因子,解释了方差变异的54.30%。因此,秸秆还田与沼液配施能够增加棉田盐渍化土壤有机质和全氮含量,促进酶活性增加,但沼液过量配施会增加土壤盐渍化风险。

基于光谱指数的棉花叶片叶绿素密度估算研究

为构建叶绿素密度的估算模型,通过设置不同施氮量梯度的棉花盆栽试验,在盛花期对棉花叶片进行光谱测试获取反射率数据,同时采集叶片样本测定叶绿素密度,通过反射率数据构建光谱指数,优选与叶绿素密度相关性大的光谱指数,利用随机森林算法(radom forest,RF)和偏最小二乘法(partial least squares regression,PLSR)构建棉花叶片的叶绿素密度估算模型并进行精度验证。结果表明,RF与PLSR 2种估算模型的R2分别为0.7235和0.7047,RPD分别为1.8514和1.4569,表明2个模型均具有粗略的预测能力,其中,RF模型的精度要高于PLSR模型,故利用高光谱技术对盛花期棉花叶绿素密度进行无损快速估测是可行的,研究结果为棉花群体长势状况的监测提供技术支撑。

土柱栽培下不同水肥对藜麦农艺性状的影响研究

为探索南疆冷凉区藜麦种植适宜肥水耦合和种植制度,开展了4因素3水平的正交试验,探究了不同处理对藜麦生育期和农艺性状的影响。结果表明:各处理生育期相差6d,处理8生育期最长,达124d,其次是处理1,为122d,处理8最短,仅为118d。从农艺性状方面看,随生育进程株高呈“S”型变化,在灌浆时期达到峰值并趋于稳定。此外,处理9的分枝数仅次于处理7和处理6,位于第3位;穗数处理3>处理7>处理6>处理2>处理9,位于第5位;其余5个指标均为第1位。综合上述,“伊犁早熟1号”水肥耦合最佳选择为处理9,是生产中最优先采取的合理方式。

三种改性小麦秸秆生物炭表征及其对Cu2+的吸附性能

为研究改性生物炭在水溶液中对Cu2+的吸附性能,利用硅酸钠溶液、氯化镁溶液、过氧化氢溶液制备了3种不同改性小麦秸秆生物炭,通过使用扫描电镜-X射线能量色散光谱(scanning electron microscopy combined with energy dispersive X-ray spectroscopy,SEM-EDS)和傅里叶红外光谱(Fourier infrared spectroscopy,FTIR)等技术对改性前后的生物炭进行表征分析,探究其表面形貌、官能团等性质变化。硅酸钠改性生物炭(sodium silicate modified biochar,SBC)的比表面积与孔容最大,分别为43.69 m^(2)/g、5.30 cm^(3)/g,比未改性生物炭(biochar,BC)(6.02 m^(2)/g、1.40 cm^(3)/g)分别增加了6.25、2.79倍。由SEM-EDS结果表明,改性生物炭均出现C元素质量分数下降、O元素质量分数增加的现象,其中,SBC的C元素和O元素质量分数变化最大,且SBC和氯化镁改性生物炭(magnesium chloride modified biochar,MBC)上负载了大量含Si和Mg的颗粒。FTIR结果表明,改性处理均能增强官能团的峰值,硅酸钠改性增强程度最大。另外,过氧化氢改性生物炭(hydrogen peroxide modified biochar,HBC)、BC、MBC和SBC对Cu2+的吸附动力学过程更符合准一级动力学模型,BC、MBC、SBC对Cu2+的等温吸附过程更符合Langmuir模型,HBC对Cu2+的等温吸附过程更符合Freundlich模型。分析吸附模型参数可知,改性生物炭MBC、SBC和HBC中,SBC对Cu2+的吸附能力更强,其理论吸附量可以达到230.20 mg/g,该结果可为改性生物炭对Cu2+污染水体的治理提供理论依据。

棉花冠层氮素的高光谱监测与模型研究

【目的】构建棉花冠层氮素含量的最佳光谱估算模型,进行棉花氮素监测方法的研究,对快速识别棉花氮素含量变化特征,实现棉花氮素营养的快速、无损监测,基于遥感技术的棉花氮素营养诊断及指导棉田氮肥的科学精准施用意义重大。【方法】以盆栽棉花为研究材料,设置0 kg/hm^(2)(T0)、100 kg/hm^(2)(T1)、150 kg/hm^(2)(T2)、200 kg/hm^(2)(T3)、250kg/hm^(2)以上(T4)5个施氮梯度。将棉花冠层含氮量与SG平滑(savitzky-golay,SG)、连续小波变换(continuous wavelet transform,CWT)和SG+CWT 3种不同高光谱预处理方式的反射率数据相结合,采用反向传播神经网络(BP neural network,BPNN)和随机森林(random forest,RF)2种建模方法,对棉花冠层含氮量进行估算建模。【结果】(1)棉花冠层光谱反射率经过SG、CWT、SG+CWT处理后可以有效突出棉花叶片光谱特征,尤其是局部光谱吸收特征更加显著。(2)3种光谱预处理方法相比较,SG+CWT较好地提高了棉花光谱反射率与棉花冠层含氮量的相关性;(3)利用SG+CWT变换光谱建立的棉花氮素BPNN和RF估测模型的精度均通过了精度验证,其中RF模型的建模精度高于BPNN模型,其建模集的R2,RPD分别为0.848,2.084;验证集的R2,RPD分别为0.813,1.759。【结论】对棉花冠层反射光谱进行SG+CWT变换比单一进行SG平滑或CWT处理在棉花冠层氮素估算建模方面具有更大的优势。结果显示基于SG+CWT处理的棉花冠层光谱数据构建的RF模型是估算棉花氮素含量的最优模型,此结论为基于遥感技术的棉花氮素营养诊断及棉田的精确施肥管理提供了必要的技术支撑。

浅谈学科交叉下的“土壤肥料学”教学新模式

“土壤肥料学”是土壤、植物营养与肥料紧密结合起来的一门课程,属于农业科学、林业科学和资源环境科学的应用基础学科之一,但是由于生产力水平的快速发展,传统的土壤肥料学知识已经不能完全被应用于农业生产实践当中。学科交叉是指不同学科进行结合而形成新的学科,将学科交叉的概念融合到“土壤肥料学”当中,再结合科技前沿,有助于学生更深刻、更直接、更广泛地理解“土壤肥料学”课程对于农业生产的重要性,从而提高学生的历史使命感和责任感。

南疆阿拉尔垦区棉花生育期气候资源变化特征分析

为探明气候变暖背景下南疆阿拉尔垦区棉花生育期气候资源动态变化规律,选取1990—2020年南疆阿拉尔垦区棉花生育期数据和同期地面气象数据,采用最小二乘法、Mann-Kendall非参数突变检验、滑动t检验和显著性分析方法,对南疆阿拉尔垦区棉花生育期气候资源动态变化及其突变进行了分析。结果显示:1990—2020年南疆阿拉尔垦区棉花全生育期降水量呈极显著增加趋势,相对湿度呈显著减小趋势,分别变化6.377 mm/10 a和1.583%/10 a,最高气温、最低气温、平均气温和积温均呈不显著增加趋势,气温日较差和日照时数均呈不显著减小趋势,主要表现在同期棉花播种-出苗期最高气温、平均气温和积温均呈极显著增加趋势,最低气温呈显著增加趋势;出苗-现蕾期气温日较差呈极显著增加趋势,积温和降水量均呈显著增加趋势;现蕾-开花期最高气温和降水量均呈极显著增加趋势,积温、气温日较差和日照时数均呈极显著减少趋势,平均气温呈显著降低趋势;开花-吐絮期降水量呈极显著增加趋势,气温日较差呈极显著减小趋势,相对湿度呈显著减小趋势;吐絮-停止生长期最高气温、降水量和日照时数均呈极显著增加趋势,其他时段各气候要素变化均不明显。1990—2020年南疆阿拉尔垦区棉花播种-出苗期最高气温、最低气温、平均气温、积温和日照时数分别在2014、1998、2012、1997和1998、2005年出现突变,出苗-现蕾期日照时数在2008年出现突变,现蕾-开花期最高气温、降水量、日照时数和积温分别在2001、2001、2007和2003、2010年出现突变,开花-吐絮期、吐絮-停止生长期和全生育期各气候要素均未发生显著突变。棉农应结合垦区棉花生育期气候资源量值及其动态变化规律适时调整田间管理措施。

基于冠层尺度的枣树色素含量的高光谱估算模型

植物冠层色素含量与氮素含量具有高度的相关性,是农业遥感中的关键研究因素。本研究的主要目的是:(1)对比偏最小二乘回归和支持向量机两种建模方法对枣树冠层色素的预测精度;(2)构建基于高光谱数据的枣树冠层色素含量定量反演模型,为枣树冠层色素含量的快速、无损、廉价、环保的测定提供一定的理论依据和技术支持。相关性分析结果表明,枣树冠层色素与高光谱数据之间具有较好的相关性,但叶绿素、叶绿素a要优于叶绿素b和类胡萝卜素。独立样本对模型的预测性能检验结果表明,偏最小二乘回归和支持向量机均能有效的估算枣树色素含量,但不同色素的偏最小二乘回归模型和支持向量机模型的预测精度存在一定的差异,叶绿素和类胡萝卜素的支持向量机模型的预测精度要高于偏最小二乘回归模型,而叶绿素a和叶绿素b则相反。比较不同色素的最佳反演模型的预测精度表明,叶绿素、叶绿素a和类胡萝卜素的预测精度要优于叶绿素b,前三者的决定系数大于0.8,残余预测误差高于2.0,平均相对误差低于13%,而叶绿素b的对应值分别为0.60%,20.79%和1.79%。

南疆高产杂交棉生长性状及氮磷钾吸收模拟

依系统研究法研究高中低三种产量水平杂交棉生长和氮磷钾吸收。结果表明,高产棉的株高与中低产棉差别不大,但主茎增长比中低产棉提前结束,高产棉总铃数明显高于中低产棉,特别在铃位空间分布上更合理;高产棉花的氮磷钾吸收可用Logistic曲线方程表达,拟合良好,快增期、持续时间与中低产棉相比有明显差异,高产棉吸收的N、P2O5、K2O总量为515.3、126.4和591.9 kg.hm-2,大于中低产棉吸收总量;高产棉较中低产棉生长协调性更好,吸收养分总量多。说明南疆棉区在目前生产条件下,应用合理的管理技术措施,能够更有效协调棉花生长和养分分配,实现棉花大面积高产。

水分因素对绿洲荒漠过渡带土壤氮矿化的影响

通过树脂芯原位培养试验,分析水分因素对塔里木绿洲荒漠过渡带3种不同植被覆盖度（LCD：0~0.2;MCD：0.2~0.4;HCD：0.4~0.6）土壤矿质氮含量影响及氮矿化速率变化。结果表明,水分对土壤氮矿化作用有明显影响,土壤净氮矿化速率与土壤水分有明显相关性,3种植被覆盖度类型的剖面水分变化和净氮矿化速率呈正相关,相关系数LCD是0.866 9（P〈0.01）,MCD是0.647 9（P〈0.05）,HCD是0.594 0（P〈0.05）;测定周期内绿洲荒漠过渡带土壤平均净氮矿化速率,LCD为0.334kg/（hm2·d）,MCD为1.010kg/（hm2·d）,HCD为0.998kg/（hm2·d）;该区域土壤水分变化是影响氮矿化的主要因素之一,说明在极端干旱条件下,水分控制氮矿化作用,但随植被覆盖度递增土壤含水量增加,水分因素对土壤氮矿化作用逐渐递减。

不同用量沼液对棉花光合参数及产量的影响

通过大田试验,探讨不同浓度的沼液如何改善棉花的光合特征,分析促进棉花高产的沼液用量。采取单因素完全随机试验,将大田试验与实际应用相结合,设置不同用量的沼液作为试验的调控因子,其中沼液的施用量依次为0kg/次(空白对照组),100kg/次,200kg/次,300kg/次,分别用CK、T1、T2、T3表示。结果显示:沼液的施用能够促进棉花的光合性状,提高棉花的产量,且沼液施用量越大,对棉花的促进作用也越强,但超过200kg/次的临界值时,施用沼液会导致棉花的产量下降,对棉花的生长发育造成抑制。在试验中,施用200kg/次的沼液时,棉花的净光合速率、蒸腾速率、气孔导度和叶片水分瞬时利用效率都达到了最高值,分别高于对照组9.4%、8.7%、31.07%和4.18%;在相同的处理条件下,棉花的胞间CO_(2)浓度却低于对照组9.69%。使用沼液可以显著提升棉花的铃数,当施用量达到200kg/次时,棉花的平均产量显著增加,达到314.1kg·667m^(-2),比未施用沼液的对照组增加了18.1%。结论得出,沼液的施用有利于棉花进行光合作用,促进了棉花的生长发育,使棉花的产量得到了提升,但是超过一定的范围,对棉花的生长发育有抑制作用。

钼对棉花养分叶绿素含量及光合生理特性影响

【目的】为棉花钼肥施用技术的开展提供可行依据。【方法】选择中棉49号为试验材料,进行不同施钼浓度（0、0.2%、0.4%、0.6%、0.8%、1%）6个梯度三次重复的水培试验。在棉花苗期、蕾期和初花期3个生育阶段进行光合特性测定,每10 d对棉花株高、叶片数、SPAD值和净光合速率等光合生理指标进行测定,同时采集整株棉花样品测定干重、全量氮磷及钼含量。【结果】施钼肥对棉花氮磷养分吸收呈负相关性,施钼浓度在0.6%~0.8%时,对棉花生长、叶绿素含量影响较大,光合作用在施钼浓度为0.8%和1.0%时达到了极显著水平。【结论】钼肥对棉花氮磷吸收、叶绿素含量和光合作用有一定的影响。

南疆滴灌高产杂交棉花干物质和氮磷钾积累模拟分析

研究南疆覆膜滴灌条件下高产杂交棉干物质和氮磷钾养分的积累规律。结果表明皮棉3000kg／hm^2高产条件下。棉花总干物质和生殖器官干物质积累速率最快时闻在出苗后的107—1嗍和117—118d；棉株吸收N、P2O5、K2O的快增期分别在出苗后66—153、55—126和62—126d。高产杂交棉地上部总干物质和生殖器官干物质积累量分别为102．51和62．27g／株，吸收积累氮磷钾养分的总量换算为N、P2O5、K2O分别为515．3、126．4和591．9kg／11m^2，每生产100kg皮棉需吸收氮磷钾比例N：P2O5：K2O=1：0．25：1．15。

不同棉花品种不同生育期叶片的氮磷钾含量与作物产量之间关系的研究

本研究通过检测2020年在新疆阿拉尔市九团阿瓦提县新引进的4种不同棉花品种的产量以及生产过程中各生育期内叶片总氮、磷、钾的含量,分析棉花所吸收的养分与其产量之间的关系,为合理施肥、提高棉花产量提供理论依据。结果显示:4个棉花品种各生育期内的叶片中的氮、磷、钾含量均呈现为氮>钾>磷,且在不同生育期内氮、钾含量波动较大,因此在棉花种植生产过程中应着重注意氮、钾肥的施用;此外,根据棉花产量与不同生育期叶片内氮、磷、钾含量的相关系数矩阵分析发现,苗期和初蕾期棉花氮、钾含量与产量呈正相关关系;但在盛蕾期棉花氮、磷、钾含量与产量呈负相关关系,说明养分的供给和吸收是影响棉花产量的重要因素,因此在棉花生长的各阶段要合理追肥,确保养分供应。

盐胁迫对南疆滴灌枣园红枣生长的影响

以5~10年生滴灌枣园为研究样地,"网格法"采集土壤样品,采用田间调查与室内测定分析相结合的方法,分析了土壤盐分含量动态分布规律及对红枣树生长的影响,以期为南疆盐碱土的枣树栽培和红枣产业可持续发展提供参考依据。结果表明:土壤盐分在0~40cm土层聚集明显,最高值达到76.27g·kg^(-1),严重危害枣树生长,土壤中的盐分含量与枣树的死亡率呈显著正相关,在0~20cm和20~40cm土层土壤含盐量与枣树的死亡率相关系数分别为R2=0.977 9和R2=0.944 1,干旱区滴灌土壤表层聚盐对枣树生长有明显胁迫危害,控制枣园土壤地下水位不超过临界深度,是干旱区枣业可持续发展的有效措施。

新疆阿拉尔垦区苜蓿生产现状及存在的问题探究

本研究从生长环境、栽培情况、水肥管理、病虫防治、采收留种5个方面分析了新疆阿拉尔垦区苜蓿的生产现状,指出苜蓿种植业发展仍存在育种产业落后、进口依赖度高、产品结构不合理、种植具有盲目性等问题,并提出了加大育种科研投入、提高苜蓿品种质量,积极发掘土地潜能、分类整治盐碱地,因地制宜种植、加强苜蓿宣传推广,改变经营模式、成立农业合作社,加强合作、打造品牌产业等对策建议。研究结果表明,苜蓿是家畜食用较好的饲草饲料,也是当前市场上较受欢迎的一种牧草。用苜蓿取代饲料粮,可以减少饲料粮使用,从而有效扭转“人畜争粮”尴尬局面;同时,栽培苜蓿还可增加土壤肥力,实行环境友好式栽培。

塔里木盆地特有种硬枝碱蓬适盐性与土壤养分初步研究

以塔里木盆地特有种硬枝碱蓬为研究对象，调查了35个硬枝碱蓬群落的层盖度、层高度、总盖度及伴生植物，同时分析、测定了35个群落的土壤总盐、pH、水解氮、速效P和速效K，并对数据进行多元统计分析。结果表明：硬枝碱蓬在含盐0．39～13％的土壤上可以正常生长，土壤盐分对其层盖度、层高度、总盖度影响不显著，水解氮和速效钾对硬枝碱蓬影响达0．05显著水平，pH和速效磷对硬枝碱蓬影响达0．01极显著水平，说明pH和速效磷是影响硬枝碱蓬生长及层盖度、层高度、总盖度的主要因素.

荒漠绿洲过渡带植被与地下水及盐分的关系

为了了解荒漠绿洲中过渡带的植被与地下水及盐分之间存在的关系。利用巢式取样法测定植被的吸光值、全氮均值,获得地下水和盐分的实际变化情况。结果显示,吸光度越高,全氮均值越高,表明地下水的分布状态越均匀,总盐分较低,此时荒漠绿洲过渡带的植被生长状况较好;反之成立。