Xinjiang Corps Reduce Cotton Area to 6.5 Million Mu in Three Years

As the key fine cotton production base, Xinjiang Production and Construction Corps (XPCC) decided to"reducing the cotton planting and increasing the foodstuff area"and sped up its structure adjustment.It aimed to reduec the cotton planting area to 6.

基于无人机多光谱的棉花多生育期叶面积指数反演

【目的】叶面积指数(leaf area index,LAI)是表征作物长势、光合、蒸腾的重要指标。论文旨在研究不同生育期、多生育期无人机多光谱数据棉花LAI估测模型,明确不同生育期间棉花LAI估测模型变化规律,为实时掌握棉花长势并因地制宜进行田间科学管理提供依据。【方法】利用大疆精灵4多光谱无人机获取棉花现蕾期、初花期、结铃期、吐絮期多光谱图像和RGB图像。选用归一化差植被指数(NDVI)、绿度归一化差植被指数(GNDVI)、归一化差红边指数(NDRE)、叶片叶绿素指数(LCI)、优化的土壤调节植被指数(OSAVI)5种多光谱指数和修正红绿植被指数(MGRVI)、红绿植被指数(GRVI)、绿叶指数(GLA)、超红指数(EXR)、大气阻抗植被指数(VARI)5种颜色指数分别建立棉花各生育期及棉花生长多生育期数据集合,结合打孔法获取地面LAI实测数据,使用机器学习算法中偏最小二乘(PLSR)、岭回归(RR)、随机森林(RF)、支持向量机(SVM)、神经网络(BP)构建棉花LAI预测模型。【结果】覆膜棉花LAI随着生育期的变化呈现先增长后下降的趋势,现蕾期、初花期、结铃期内侧棉花叶面积指数均值均显著大于外侧(P<0.05);选择的指数在各时期彼此间均呈显著相关(P<0.05),总体而言,多光谱指数与颜色指数间的相关性随着生育期的进行而呈现下降趋势,选择的指数在各时期均与棉花LAI相关性显著(P<0.05),多光谱指数相关系数介于0.35—0.85,颜色指数相关系数介于0.49—0.71,相关系数绝对值较大的指数多为多光谱指数,颜色指数与棉花LAI的相关系数绝对值较小;估测模型性能结果显示棉花各生育期模型中多光谱指数优于颜色指数,且各指数模型预测性能随着生育期的变化呈现一定规律性,NDVI是预测棉花LAI的最优指数。从模型结果上看,RF模型和BP模型在各生育期下获得了较高的估计精度。初花期LAI反演模型精度最高,最优模型验证集R2为0.809,MAE为0.288,NRMSE为0.120。多生育期最优模型验证集R2为0.386,MAE为0.700,NRMSE为0.198。【结论】棉花内外侧LAI在现蕾期、初花期、结铃期存在显著差异。在各生育期中,RF和BP模型是预测棉花LAI较优模型。NDVI在各指数中表现最好,是预测棉花LAI的最优指数。多生育期模型效果较单生育期明显下降,最优指数为GNDVI,最优模型为BP。本研究中预测棉花LAI的最优窗口期是初花期。研究结果可为无人机遥感监测棉花LAI提供理论依据和技术支持。

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。

巴州地区棉花对化学打顶剂的响应机制

为明确在新疆巴州地区不同主栽棉花品种对化学打顶剂的响应机制,以4种当地主栽棉花品种为研究对象,分析化学打顶剂增效DPC处理对不同棉花品种的株高、叶面积指数(LAI)、地上生物量累积以及产量、品质的影响。研究结果表明,打顶30 d后,化学打顶处理的棉花的株高显著高于人工打顶4.09%~7.54%(P<0.05),‘巴43541’提高最少;2种打顶方式下不同品种棉花的LAI为2.96~4.03,相比于打顶前,‘巴43541’的LAI在化学打顶方式下增加最多;2种打顶方式处理后,不同棉花品种叶片、茎秆、蕾铃以及总干物质量的变化不同,但2种方式下干物质量的变化差异不显著(P>0.05);与人工打顶相比,化学打顶对不同棉花品种的纤维长度、整齐度、比强度、马克隆值以及伸长率影响不大;相比于人工打顶,在化学打顶方式下不同棉花品种的籽棉产量有所增加,增幅为0.35%~2.49%,其中‘巴43541’增产最高,为163.15 kg/hm^(2),其次依次为‘新陆中71号’、‘新陆中78号’和‘新陆中81号’。巴州地区主栽棉花品种‘巴43541’对化学打顶剂的响应最为明显,化学封顶效果最佳,且具有增产潜力。

棉布基铝空气电池性能研究

为了探究运行参数对棉布基铝空气电池性能的影响,考查电解液种类、电解液浓度、电极面积比、棉布宽度和棉布层数等参数对电池性能的影响,以获得电池最佳性能下的参数条件。实验结果表明:铝空气电池在KOH电解液中比在NaOH电解液中的产电和放电性能更优。但在10 mA/cm^(2)电流密度下放电,电池在KOH电解液中比容量为489 mAh/g,低于在NaOH电解液中比容量(547 mAh/g)。在4 mol/L KOH电解液、电极面积比为1∶1、棉布通道宽度为10 mm、棉布层数为1层条件下,电池性能达到最佳,其峰值功率密度为(23.51±0.27)mW/cm^(2),极限电流密度为(72.26±2.41)mA/cm^(2)。

科学研究成果与物理化学实验的融合——溶液法测定棉秸秆活性炭比表面积

在“新工科”建设背景下,探索科学研究成果与《物理化学实验》课程教学相融合的实验教学模式改革,将科研实验“生物质活性炭的制备”融入“溶液吸附法测定固体比表面积”实验。实验教学中引导学生探索利用农业废弃物“新疆阿克苏长绒棉秸秆”制备活性炭并测定其比表面积,同时考察吸附温度对吸附平衡常数K的影响,得到该吸附反应的吸附热力学函数。将科学研究与物理化学实验相融合,把验证型实验改造成创新性、综合性实验,增强学生的创新能力和科学素养的培育,促进应用型人才培养质量提升。

加气对西北旱区膜下滴灌棉花光合及水分利用效率的影响

为探明西北旱区滴灌棉花适宜的加气灌溉模式,试验以不加气灌溉为对照(CK),设置5个加气灌溉处理:苗期加气(AS)、蕾期加气(AB)、花铃期加气(AF)、蕾期加气+花铃期加气(ABF)、苗期加气+蕾期加气+花铃期加气(AW);研究了不同生育期加气灌溉对西北旱区棉花光合作用及水分利用效率的影响.结果表明,与CK相比,所有加气处理的光合特性及地上部生物量都显著提高,其中处理AW较CK的净光合速率显著增加22.68%,蒸腾速率显著增加41.19%,气孔导度显著增加33.42%,胞间CO 2浓度显著降低16.22%;花铃期加气灌溉使西北旱区棉花地上部茎、叶、蕾/铃干物质累积量分别显著增加29.26%,11.15%和33.41%.不同生育期加气灌溉下,棉花光合特性、地上部生物量以及产量最优的处理为AW和AF,且差异不具有统计学意义;但是处理AF的水分利用效率最高,为1.51 kg/m 3,显著高于处理AW.因此,从高效节水增产的角度考虑,在棉花花铃期进行加气(AF)可作为西北旱区膜下滴灌棉花的最佳加气灌溉模式.

机采棉种植模式下不同棉花品种适应性研究

明确各品种在机采棉种植模式下形态、生理及产量因子变化,为长江流域棉花机械化生产中品种选择提供理论基础。通过2018—2019年大田试验,以‘中棉所63F2’(杂交棉品种)低密度(4.5万株/hm^(2))为对照,研究‘中棉所63F2’和‘中棉所425’(常规早熟棉品种)、‘中棉所50’(常规早熟棉品种)等3个棉花品种在高密度(9.0万株/hm^(2))机采棉种植模式下的品种生育进程、农艺性状、干物质积累及产量变化。结果表明,各品种在机采棉种植模式下,其叶面积指数、干物质积累量、成铃数及产量均高于对照;‘中棉所63F2’单铃重、籽棉产量高于2个常规早熟棉花品种,但未达显著水平。常规早熟棉品种‘中棉所425’、‘中棉所50’成熟较早、集中成铃,适宜长江流域一年两熟模式下连茬种植。

融合无人机光谱信息与纹理特征的棉花叶面积指数估测

农田尺度下作物叶面积指数(Leaf area index,LAI)的精准监测,对于研究群体结构对产量和管理措施的响应具有重要意义。目前普遍采用无人机光谱特征反演作物的LAI指数,作为长势和冠层结构诊断的重要依据,其估测精度的准确性是否可以提高仍有待研究。作物表面特征,如灰度和颜色,在不同生育阶段会发生变化。为此,本研究考虑到LAI的影响因素,设置不同的种植密度和氮素水平营造差异化的冠层结构,利用搭载多光谱传感器的无人机获取主要生育时期棉花的冠层图像得到植被指数(Vegetation indexs,VIs),基于二阶概率统计滤波(Co-occurrence measures)方法获取均值(MEA)、方差(VAR)、协同性(HOM)、对比度(CON)、相异性(DIS)、信息熵(ENT)、二阶矩(SEM)和相关性(COR)等8个纹理特征值(Texture features,TFs)。最后,采用支持向量机回归(SVR)、偏最小二乘法(PLSR)、深度神经网络(DNN)分别建立基于光谱特征、纹理特征以及二者结合的棉花LAI的估算模型,并比较差异。试验结果表明:VI((nir/green))、VI((nir/red))、GNDVI、OSAVI和均值与LAI具有较高的相关性;采用SVR建立的LAI估测精度最高(R2=0.78,RMSE为0.22,RRMSE为0.10);在3种估算模型中,植被指数与纹理特征相结合的SVR模型,较VIs、TFs模型精度分别提高7.89%和32.26%。因此,融合无人机光谱信息和图像纹理的LAI估算模型为密植作物棉花冠层结构的诊断提供了一种可行、准确的方法。

基于CBAM-U-HRNet模型和Sentinel-2数据的棉花种植地块提取

棉花是我国重要的经济作物和战略储备物资,及时、准确地获取棉花空间分布信息对于棉花产量预测、农业政策的制定与调整具有重要意义。针对高分辨率遥感影像获取难度大以及传统机器学习对特征信息利用不足的问题,本文以新疆南部地区图木舒克市为目标区域,提出一种以U-HRNet为基本框架,融合CBAM注意力机制的CBAM-U-HRNet棉花种植地块提取模型。选择U-Net、HRNet和U-HRNet作为对比模型,评估CBAM-U-HRNet模型在Sentinel-2(10 m)和GF-2(1 m)2种空间分辨率数据集上的表现以及在棉花地块提取的优势。结果表明,基于Sentinel-2遥感影像的CBAM-U-HRNet组合模型对棉花地块的提取精度最优,mIoU和mPA分别达到92.78%和95.32%。与Sentinel-2数据集相比,空间分辨率更高的GF-2数据在HRNet、U-Net和U-HRNet网络上取得了更高的精度。对于两种不同空间分辨率的数据集,基于CBAM-U-HRNet模型的棉花地块提取精度较为接近,表明CBAM-U-HRNet模型能够减少由于数据集空间分辨率不同导致的错分。与随机森林算法相比,CBAM-U-HRNet模型对棉花地块提取的准确率更高。研究结果可以为干旱地区棉花识别与种植地块快速提取提供技术支撑。

新疆阿拉尔植棉区土壤养分丰缺状况评价

为了解新疆阿拉尔植棉区的土壤养分状况,本研究采集阿拉尔市15个植棉团镇的150个土壤样品进行养分测试分析。同时,以全国第二次土壤普查养分分级标准和新疆土壤盐渍化程度分级标准为依据,对植棉土壤养分丰缺状况进行分析评价。结果表明:阿拉尔市植棉土壤有机质含量整体处于低水平,均值为11.6 g·kg^(-1);土壤全氮含量整体处于较缺乏水平,均值为0.95 g·kg^(-1);土壤全磷含量整体处于中等及以上水平,均值为0.97 g·kg^(-1);土壤全钾含量整体处于中等及以上水平,均值为19.0 g·kg^(-1);土壤碱解氮含量处于较缺乏水平,均值为71.8 mg·kg^(-1);土壤速效磷含量整体偏高,均值为42.7 mg·kg^(-1);土壤速效钾含量整体偏高,均值为183 mg·kg^(-1);土壤pH值整体呈碱性,均值为8.06,土壤全盐量均值为4.1 g·kg^(-1)。本研究结果为阿拉尔植棉区土壤培肥和科学施肥提供理论依据。

基于PIE平台的棉花种植面积动态监测研究

为实现高精度、快速、高效提取长时间序列的棉花种植面积及其分布,文章基于遥感大数据计算服务(PIE Engine Studio)平台,以Landsat8 C2 SR、Landsat5 C2 SR及Sentinel-2 MSI的遥感影像作为数据源,采用中值合成法计算NDVI与EVI指数构建特征数据,并载入随机森林算法对新疆石河子市研究区近10年的棉花种植面积进行动态监测与分析,并将部分结果与GEE平台计算结果和统计数据做了对比。结果表明:1)研究区基于PIE平台的棉花种植面积提取精度良好、分类结果较理想,总体精度优于GEE平台,其中Kappa系数和总体精度OA最高可达到0.963和97.1%,与统计数据相比,精度较高;2)研究区2012–2021年棉花种植面积总体稳定,并有上升的趋势;3)研究区近10年棉花种植区域空间变化明显,种植分布变化以石河子市的西部、南部以及北部地区为主。上述结果进一步验证了PIE国产云计算平台的实用性与优越性,可为石河子市的棉花生产提供辅助信息,助力棉花产业的发展。

1971—2020年石河子棉区≥10℃积温变化特征分析

利用石河子棉区4个气象站1971—2020年逐日气象资料,采用气候倾向率、累积距平、均方差、Mann-Kendall突变检验等方法,分析了石河子棉区≥10℃积温的变化特征。结果表明:石河子棉区≥10℃初日呈显著提前趋势,终日略微推迟,持续日数显著延长,积温明显增多;≥10℃积温及持续日数均在1994年发生了由少到多的突变;≥10℃积温正常年份的概率超过64%,依次向两端递减;≥10℃积温偏低地区主要在莫索湾,偏高地区主要在乌兰乌苏。气候变化背景下,石河子棉区热量条件有较好的改善,棉花延迟型低温冷害有所减轻,石河子棉区品种布局应以早熟棉为主。

2011─2019年阿拉尔垦区棉纤维品质变化的关键气候驱动因子分析

根据南疆阿拉尔垦区2011─2019年棉纤维品质指标数据和同期逐日地面气象数据,应用统计学方法分析了南疆阿拉尔垦区棉纤维品质变化的关键气候驱动因子。结果表明:在2011─2019年期间,受气候影响的优质棉纤维马克隆比例和整齐度指数比例均呈增加趋势,受气候影响的优质棉纤维长度比例和断裂比强度比例均呈减少趋势;2011─2019年,棉花全生育期的最高气温呈显著减小趋势,减幅为0.0559℃/a,平均气温、最低气温、活动积温和降水量均呈不显著增加趋势,气温日较差、日照时数和相对湿度均呈不显著减少趋势;2011─2019年,棉纤维品质的变化与各生育历期的关系均不明显,优质棉纤维马克隆比例增加、纤维长度比例减小、断裂比强度比例减小、纤维整齐度指数比例增加的关键气候驱动因子分别为7月积温的增加、出苗─现蕾期日照时数的增加+8月平均气温的增加、8月气温日较差的减小+9月降水量的增加、播种─出苗期相对湿度的减小+7月降水量的减少。

2011-2019年阿拉尔垦区棉花减产的关键气候驱动

为研究气候“暖湿化”背景下阿拉尔垦区棉花产量变化的关键气候驱动,根据阿拉尔垦区2011—2019年逐年棉花产量、生育期和逐日地面气象数据,运用统计学方法分析阿拉尔垦区棉花产量变化的关键气候驱动。结果表明,2011—2019年阿拉尔垦区棉花气候产量总体呈减少趋势,减幅为3×10^(-10)kg·hm^(-2)·a^(-1),以2014年受气候影响最大,2018年受气候影响最小。2011—2019年阿拉尔垦区棉花全生育期最高气温呈显著降低趋势,平均气温、最低气温、积温和降水量呈不显著升高(增加)趋势,气温日较差、日照时数和相对湿度呈不显著减小(少)趋势。2011—2019年阿拉尔垦区棉花产量的降低主要以播种-出苗期相对湿度的减小、开花-吐絮期降水量的增加、6月最低气温的升高、7月相对湿度的减小和9月最高气温的降低影响为主,以6月平均气温和积温的增加、9月日照时数的减少影响为辅。

基于SNA的老旧小区交往空间适老化研究

采用SNA分析石家庄棉四生活区交往空间,构建交往空间网络模型,通过节点参数和整体参数分析交往空间网络特征。研究发现,此小区交往空间网络完备度较高,联系紧密,网络整合度和连通度较低。基于以上分析针对性的提出老旧小区交往空间适老化策略,以为老旧小区的更新改造提供参考。

新疆现行灌溉制度下膜下滴灌棉田土壤盐分分布变化

分析了膜下滴灌应用典型灌区新疆石河子121团连续4年的定点监测膜下滴灌棉田盐分。结果表明,盐分在膜下滴灌灌水作用下不断向远离滴灌带的区域迁移,水平方向逐渐向膜间裸地聚集,垂直方向逐渐向下层运移。剖面盐分随滴灌应用年限的增加逐渐由上大下小变化为上下均一的垂线状,这个过程尤其在滴灌应用2~4年表现得比较明显。滴灌应用4年深层（140 cm土层）开始脱盐,滴灌应用5年基本达到作物适宜耐盐含量。盐分降低主要原因在于当地的灌溉制度。灌水特别是较大定额的灌水,改变了盐分自然分布特点。在周期性灌水作用下,各年生育期内盐分含量相对较低,土壤盐分总量呈降低趋势。盐分降低主要时期在出苗水灌后及花铃后期。随滴灌应用年限的增加,300 cm深度范围内土壤盐分也逐渐降低,滴灌应用约10年左右呈铅垂线改良型分布特点。现行膜下滴灌灌水制度在滴灌应用5年以上应适当减少花铃期的灌水定额,灌溉定额可降至618 mm左右,但苗期灌水仍需保持较大的灌水定额。

中棉所29"在江苏沿海棉区的抗性及生育特性研究

以常规棉品种"苏棉9号"为对照,对转Bt基因杂交棉"中棉所29"在江苏沿海棉区的抗性及生育特性进行了研究,结果表明:"中棉所29"对棉红蜘蛛等刺吸式口器害虫没有抗性,对棉铃虫等咀嚼式口器害虫具有较强的抗性,但其抗性强度逐代递减;"中棉所29"田间的捕食性天敌总量比对照增加32.37%,但其寄生性天敌数量低于后者。"中棉所29"对炭疽病、立枯病和枯萎病具有一定的抗性,但对黄萎病基本上无抗性。"中棉所29"还具有成铃多、铃重高、烂铃多和衣分率低等特点;在非施药区,"中棉所29"的籽棉和皮棉产量分别比对照增加30.17%和22.67%;在施药区,"中棉所29"的籽棉产量比对照增加5.59%,皮棉产量与对照相近;种植"中棉所29"比对照增收节支1476.93元/hm2。

黄淮海棉区棉麦两熟光能流与物质流研究Ⅰ．共生期棉行光分布与日总量

１９９２～１９９４年针对黄淮海棉区棉麦两熟套种棉花迟发晚熟进行不同配置方式的田间试验研究。结果表明，不同配置方式棉行光分布型不同，宽窄行配置方式棉行光分布呈宽的“凸”字型，等行配置方式棉行光分布呈偏而窄的“凸”字型。共生期间棉茬小麦正处在生长发育旺盛期，丰产小麦株高从５５ｃｍ增加到８５ｃｍ，旗叶和旗下２叶披出宽度达到２０ｃｍ，单位面积株数、单株叶面积和叶面积系数均达到最大并随后逐渐消减，４种配置方式全共生期棉行日总受光量仅为４６．６％±１３．２％，棉花受光量仅为５３．９％±７．６％，光合有效辐射预留棉行为４０８．２８±１１５．５３μｍｏｌｍ－２ｄ－１，棉花为４７３．５９±６６．８５μｍｏｌｍ－２ｄ－１，分别比一熟棉田减弱５３．４％±１３．２％和４６．１％±７．６％。这些结果说明，套种棉花共生期光热资源严重不足是客观存在的，但处理间存在明显的差异。棉茬小麦选择东西行向，推广垄作和选用矮秆小麦品种，采用标准３─２式或４─２式配置方式有利于共生期预留棉行获得较多的光热资源，促进棉花早发。

山东棉花覆盖栽培的节水增产效应研究

通过普通地膜覆盖、小麦秸秆覆盖、地膜+秸秆覆盖及露地对照4种处理对山东棉区棉田土壤物理性状、棉花产量影响的分析。结果表明:覆盖栽培能改善土壤物理性状;表现在降低土壤容重、调节土壤温、湿度、提高土壤水分利用率(秸秆覆盖处理较对照增加18.1％～21.4％);秸秆覆盖能增加土壤养分含量,特别是速效钾含量;在棉花生长后期,提高叶面积指数,延长叶片功能期,保持棉株的光合能力从而防止棉花早衰,增加铃重,提高棉花产量(覆盖处理较对照增产7.6％～20.9％)。