为验证临界氮浓度在南疆滴灌棉田的稳定性和适应性,明确以氮素吸收(Nuptake)、氮营养指数(NNI)和累积氮亏缺量(Nand)为指标评价和诊断南疆滴灌棉花适宜氮水平和氮营养状况的准确性.以'新陆中55号'和'新陆中78号'棉花品种为试验材料,通过2年定位田间试验,设置5个氮水平(0、75、150、300、450 kg·hm-2),建立基于棉株干物质量(PDM)的南疆滴灌棉花临界氮稀释曲线(PNCc)和基于PNCc的Nuptake、NNI、Nand模型及NNI、Nand与相对籽棉产量(RY)的估算模型.结果表明:新陆中55号和新陆中78号棉花PNCc、最高(PNCmax)、最低(PNCmin)边界稀释模型的相关系数(R2)分别为0.905和0.960、0.919和0.950、0.934和0.969.新陆中55号和新陆中78号临界氮浓度基于1∶1直线的R2、根均方差(RMSE)、相对误差(RE)分别为0.987、0.051 g·kg-1、1.95％和0.984、0.044 g·kg-1、1.91％,模型在年际间具有较好的稳定性和适应性.Nuptake、NNI和Nand模型对新陆中55号和新陆中78号适宜氮水平和氮营养状况的评价和诊断结果一致,均以300 kg·hm-2为最佳施氮量,综合氮水平与籽棉产量拟合结果,新陆中55号和新陆中78号理论适宜施氮量分别为322.7、336.4 kg·hm-2.新陆中55号和新陆中78号NNI、Nand与RY在不同生育期的R2均大于0.900,NNI、Nand与RY的籽棉产量估算模型基于1∶1直线的R2、RMSE、RE分别为0.899～0.989、0.05～0.13、4.1％～9.9％和 0.902～0.981、0.04～0.12、5.1％～9.5％,均达到极显著水平.研究结果可为南疆滴灌棉田适宜施氮水平和氮营养状况的评价和诊断及籽棉产量的估算提供一种新路径.

通过田间试验,研究了黄淮地区水氮供应对夏棉生长、产量及水氮利用效率的影响,探索在保证产量的同时提高水氮利用效率、减少农田水氮排放的管理模式.试验设置5个氮素水平(0、60、120、180、240 kg·hm-2,分别记为No、N1、N2、N3、N4)和3个灌水水平(滴灌,灌水定额30、22.5、15 mm,分别记为I1、I2、I3),使用裂区设计,主区为氮用量,裂区为灌水水平,共15个处理,3次重复.结果表明:氮素和水分施用对夏棉生长和产量都有明显促进作用,但氮素影响更显著,是该地区调控夏棉生长和籽棉产量的主要因素.随着施氮量和灌水量的增加,花铃期生殖器官积累量、地上部干物质积累量和籽棉产量在开始阶段都逐步增加,当施氮量超过180 kg·hm-2时,进一步增施氮肥会导致生殖器官积累量、地上部干物质积累量和籽棉产量减小.籽棉产量在N3I1处理达到最大,为4016 kg·hm-2.增加施氮量能显著提高地上部总吸氮量和茎叶含氮量,但会降低氮肥偏生产力.灌溉水利用效率和田间水分利用效率分别在N3I3和N3I1处理最大,分别为5.40和1.24 kg·m-3.随着施氮量的增加,土壤硝态氮含量明显增加,且硝态氮累积区域有下移趋势.综合考虑对地上部干物质积累、产量、水氮吸收利用及土壤硝态氮累积等的影响,N3I1处理可作为试验区夏季棉花生产的最优水氮管理方案.

为研究生物降解膜对甘肃河西棉田的保温保墒、棉花生长发育和产量的影响,于2016年和2017年设置厚度为0.012 mm的生物降解膜A、厚度0.008 mm的生物降解膜B、普通地膜、裸地4个处理,分析降解膜的降解性能及其对棉田土壤温度、水分、产量和相关因子及杂草防效的影响.结果表明:降解膜B早于降解膜A3～5d进入诱导期,降解速率高于降解膜A.填埋180 d时,降解膜A和B失重率分别达到95.6％和94.5％;降解膜A在棉花苗期增温保水性效果较好,与普通地膜无显著差异;而降解膜B由于降解速率快,在苗期增温保水性显著低于普通地膜.覆盖降解膜较普通地膜延长了棉花生育期,但棉花出苗率、单株铃数、铃质量和衣分无显著差异,而霜前花率和杂草防效显著降低.产量结果显示,两年间降解膜A较普通地膜籽棉产量分别降低3.8％和3.1％,差异不显著,较裸地处理分别增产73.1％和59.9％,增产显著,而降解膜B较普通地膜减产11.8％和7.1％,差异显著.综上,降解膜A具有较好的增温保墒和增产效应,可在甘肃河西农业区推广应用.

大田试验设置正常灌水和干旱胁迫处理,于花铃期开始干旱处理,以株高、果枝数等12个农艺性状的平均数为基础,采用综合抗旱系数、模糊隶属函数、主成分分析、关联分析和聚类分析等统计分析方法相结合进行品种抗旱性鉴定和抗旱指标的筛选,为棉花抗旱品种鉴定和棉花生产提供理论依据.12个农艺性状对水分胁迫的敏感程度各异,基于D值、CDC值和WDC值的棉花种质抗旱性分析;通过D值的聚类分析结果,将153份种质资源分为5级,Ⅰ级(强抗旱型)5份、Ⅱ级(抗旱型)35份、Ⅲ级(中抗旱型)56份、Ⅳ级(较敏感型)56份和Ⅴ级(敏感型)1份.供试棉花种质的籽棉产量与D值、CDC值和WDC值均呈极显著正相关.筛选出花铃期抗旱性强的棉花种质有以色列1101,抗旱性弱的品种盐早2号.株高、籽棉产量、单铃重、有效铃数和果枝始节高度可作为棉花种质资源花铃期抗旱性评价的指标.

长江流域棉花生育期长,不利于棉油两熟制种植.通过调控栽培因子缩短棉花生育期,实现棉油单作,提高种植效益.本文以棉花早熟品种JX0010为试验材料,采用二次最优回归设计(311设计),研究了栽培因子施氮量、种植密度、播种期对棉花产量形成的影响.根据回归模型分析表明,各栽培因子与籽棉产量的单因子效应分析得出其对籽棉产量的影响顺序为:播种期＞密度＞施氮量.播种期对籽棉产量有明显的负效应,施氮量、密度对籽棉产量有明显的正效应.两因子互作效应对籽棉产量影响的大小顺序为:施氮量与密度的互作＞密度与播种期的互作＞施氮量与播种期的互作.因此,在生产上应当充分发挥施氮量与密度的互作效应,同时结合适当的播种期,以促进棉花增产.

在甘肃河西走廊棉区进行连续3年的定位施肥试验,研究了化肥减量20％～40％并配施不同有机肥对棉田土壤微生物生物量、酶活性和棉花产量的影响.结果 表明:与单施化肥相比,化肥减量配施有机肥能显著提高土壤细菌和放线菌数量,降低土壤真菌数量,化肥减量配施普通有机肥加生物有机肥(COBF2)处理土壤细菌最多,较单施化肥(CF)在棉花蕾期、铃期和吐絮期分别提高了84.6％、57.1％和43.5％,化肥减量配施生物有机肥(CBF2)处理放线菌数量最多,较CF在棉花蕾期、铃期和吐絮期分别提高了28.2％、32.7％和32.2％,CBF2土壤真菌数量最低,较CF在棉花蕾期、铃期和吐絮期分别降低了35.8％、29.3％和13.4％.化肥减量配施有机肥提高了土壤细菌/真菌、放线菌/真菌和脲酶、过氧化氢酶、蔗糖酶、碱性磷酸酶活性,其中COBF2对酶活性的提升最有效.化肥减量配施有机肥提高了棉花单株铃数,对棉花长势、地上干物质积累有一定的促进作用,COBF,棉花产量最高,籽棉和皮棉产量分别较CF提高了14.2％和10.9％,增产显著.综合分析土壤微生物生物量、酶活性和棉花产量,COBF2处理,即化肥减量40％配施1800 kg·hm-2普通有机肥和600 kg·hm-2生物有机肥效果最佳.

为了鉴定陆地棉的抗旱性与丰产性,在年降雨量不足40 mm的敦煌市,设干旱胁迫和正常灌溉两个处理,通过测定102份棉花品种的15个形态与产量指标,应用相关分析的方法确定抗旱指标,采用直接抗旱鉴定评价法与综合抗旱鉴定法对其进行抗旱性评价,结果显示,棉花抗旱性综合评价应选择年际间变异较小的单铃重、株高、主茎节间长度、果枝数、单株铃数、单株产量和茎干重7个指标,基于这7个单项指标计算的综合抗旱性评价指标之间相关性较高,都能评价棉花品种的抗旱性,抗旱丰产棉花种质的筛选需要综合考虑多种因素的影响,在综合评价品种抗旱性的基础上,结合单株籽棉产量计算的改进抗旱指数和抗旱系数,可筛选出抗旱丰产品种金垦1号和金垦108,不抗旱丰产品种中21371、巴西012、石远321、冀丰1056和新陆早33号,两年鉴定结果一致,品种抗旱丰产性表现稳定,适合西北内陆棉区种植,可作为抗旱鉴定标准品种.

为明确生物降解地膜覆盖对棉田水分、热量、盐分及产量的影响,在南疆绿洲棉区设置4种生物降解地膜(T1、T2、JF、BSF),以PE地膜为对照,分析了不同生物降解地膜对棉田保墒、增温、抑盐的调控效果及产量的影响.结果 表明:BSF处理的保水性能与PE地膜相当,T1、T2、JF处理保水性能则不如PE地膜;JF、BSF处理抑盐效果优于PE地膜,0～60cm土层平均含盐量分别比PE地膜低0.3、0.4 g·kg-1,其他处理抑盐效果则不如PE地膜.JF、BSF处理的地温分别比PE地膜高0.3、1.6℃,其他处理则低于PE地膜;不同生物降解地膜覆盖对ETa影响不显著,但显著影响单株结铃数与水分利用效率,地膜降解越早,单株结铃数越少,水分利用效率越低;BSF处理在籽棉产量方面高于其他处理,但比PE地膜低20.2％.本研究为该地区棉田生物降解地膜的筛选及安全性评价提供了科学依据.

为揭示部分根区灌溉与合理密植在棉花产量和水分生产率上的互作效应及其生理学机制,探索旱区节水灌溉植棉的新途径,在内蒙古自治区西部大田条件下,采用两因子试验设计研究了灌溉方式(常规灌溉、亏缺灌溉、部分根区灌溉)和种植密度(13.5万、18.0万、22.5万株·hm-2)对棉花生长发育、产量、水分生产率和相关生理指标的影响.结果表明:灌溉方式和种植密度及其互作对棉花生物产量、籽棉产量、产量结构和收获指数有显著影响.常规灌溉条件下,提高密度能显著提高生物产量和单位面积铃数,但铃重和收获指数显著降低,高密度与中等密度下的经济产量相当,并显著高于低密度处理;部分根区灌溉可显著提高棉花叶片中脱落酸(ABA)含量,并显著降低吲哚乙酸(IAA)含量,促进同化物向生殖器官的分配,提高收获指数.随着种植密度的提高,部分根区灌溉下单位面积铃数增加、铃重基本不变,高密度较中、低密度籽棉分别增产6.7％和11.5％.高密度下,部分根区灌溉与常规灌溉的籽棉产量相当,霜前花率提高22.5％,节水30％,水分生产率提高49.3％.种植密度对主茎功能叶光合速率没有显著影响,灌溉方式对光合速率有显著影响,亏缺灌溉显著降低了主茎功能叶的光合速率,而部分根区灌溉的叶片光合速率与常规灌溉相当.部分根区灌溉灌水侧根系茉莉酸(JA)含量和水通道蛋白基因(PIP)表达量显著高于常规灌溉,表明部分根区灌溉下,JA作为信号分子参与了灌水侧根系水分吸收的调控,PIP基因上调表达,根系吸水能力增强,保障了地上部叶片的水分平衡,进而维持了较高的光合速率.部分根区灌溉配合适当密植(22.5万株·hm-2)是旱区节水植棉的重要技术途径.

棉花芽黄性状是一种优良的指示性状,在棉花杂种优势研究中具有重要的利用价值.本研究以3个芽黄突变体71-7、62-17和115-23为试验材料,配制了33个杂交组合,研究芽黄性状分离规律、芽黄性状的回交转育和优势组合选配.结果 表明:71-7和115-23两个突变体的芽黄基因为单基因控制的隐性性状,62-17材料为单基因控制的不完全显性性状;通过回交转育方法,创制了9份带有芽黄标记性状的陆地棉三系种质资源;通过配制的12个优势组合综合性状分析,筛选出组合Y34和Y26具有较高的籽棉产量和皮棉产量,并可作为早熟杂交棉新品系选送新疆维吾尔自治区早熟陆地棉组进行品种参试.本研究结果可为新疆棉花种质创制、新基因挖掘及新品种培育提供新的亲本及基因来源.