在干旱、半干旱地区利用微咸水进行灌溉可以缓解淡水资源供需矛盾，但其灌溉效果与土壤质地是否相关有待研究。该研究旨在探讨灌水矿化度对不同土壤质地滴灌棉花生长发育和籽棉产量、纤维品质的影响。2022年进行桶栽试验，设置2种玛纳斯河流域常见的棉田土壤质地（砂壤土T1、砂土T2）和4个灌水矿化度（0.85(S0)、2.00(S1)、5.00(S2)、8.00g/L(S3)），共8个试验处理，研究不同处理下棉花光合指标、株高、茎粗、产量及品质。结果表明：随灌水矿化度增大，在砂土中棉花苗期后株高、茎粗、净光合速率、蒸腾速率、单铃质量、单株铃数、产量、灌溉水利用效率和断裂比强度均呈现减小趋势，S3处理的蒸腾速率在蕾期较S0降低10.61%；而在砂壤土条件下，各指标呈先增后减趋势，S1处理净光合速率较S0增加8.40%。随灌水矿化度升高，2种土壤质地下棉花的最大荧光呈现减小趋势，非光化学淬灭呈现增加趋势。通过回归分析可知，砂土棉田棉花产量与灌水矿化度呈负相关关系，而在砂壤土棉田中，用小于3.69 g/L的灌溉水不会降低棉花产量。利用通径分析可知，在砂壤土条件下，棉花茎粗、蒸腾速率是影响产量的主要因素，株高是影响马克隆值的主要因素。在砂土条件下，非光化学淬灭系数、蒸腾速率是影响产量的主要因素，株高、蒸腾速率是影响马克隆值的主要因素。该研究可为玛纳斯河流域不同土质棉田合理利用微咸水资源提供理论依据与技术支撑。

为明确Aquacrop模型在北疆棉田膜下滴灌和地下滴灌方式下生长和生产模拟的适用性，并探究棉田生育期最优灌溉洗盐制度，该研究以2020和2021年的田间试验数据对模型参数进行校正和验证，并用校正好的模型揭示3种灌溉水平（100%ETc、80%ETc、60%ETc，其中ETc为作物需水量）、3种淋洗总定额（0、120和240 mm）、3种灌水频率（5、7和10 d/次）和3种降水年型（湿润年、平水年、干旱年）对棉花产量和灌溉水生产力的影响。结果表明，2021年所有处理的冠层覆盖度、地上生物量归一化均方根误差（normalized root mean square error, NRMSE）不大于20.998%，一致性指数d≥0.967，决定系数R~2≥0.914，产量均方根误差（root mean square error, RMSE）、NRMSE、d和R~2分别为0.389 t/hm~2、6.797%、0.836和0.754，模型整体模拟效果良好。基于58 a气象数据的模型模拟表明：灌溉水平、淋洗定额、降水年型对棉花产量和灌溉水生产力的影响显著，灌水频率的影响不显著；在平均土壤含盐量范围为12～18 g/kg的植棉区域，综合考虑产量、灌溉水生产力及实际生产情况，湿润年推荐80%ETc+120 mm的灌溉淋洗总定额，平水年和干旱年推荐100%ETc+120 mm的灌溉淋洗总定额；推荐延长灌水频率至10 d/次以减少灌水次数，节约成本。研究可以为Aquacrop模型在棉田中的应用积累经验，为农业水资源高效利用提供理论指导与技术支撑。

山东省德州市棉花种植历史悠久，是国内重要的棉花种植产区之一。随着近年来棉花种植结构调整与气候环境变化，当地棉花种植中病虫害发生逐渐加重，严重影响棉花的品质与产量。为降低病虫害对棉花生长造成的不良影响，该文总结了立枯病、轮纹斑病、棉铃红粉病、棉铃疫病等当地常见病害，以及棉蚜、棉铃虫、棉盲蝽等当地常见虫害的发生特征与防控，为当地棉花病虫害防治提供参考。

随着信息技术的快速发展，现代化农业生产也在向数字化、智能化方向迈进。棉花种植病虫害是影响棉花产量和品质的主要因素之一，因此病虫害防治是保证棉花高产、高质的重要手段。该文深入探讨农业信息化技术在棉花种植病虫害防治管理中的应用。分析了棉花种植病虫害的种类和危害；指出信息化技术在棉花种植病虫害防治中的相关技术，并分析了其具体应用；提出应用带来的挑战和解决对策，旨在为相关领域的研究和实践提供有益的参考。

山东博兴县是棉花种植大县，而棉花种植的过程中受到气候变化、生态环境污染、棉花品种等多种因素的影响，棉花病虫害日益严重，为种植户带来较大经济损失。因此，该文主要针对棉花病虫害飞防中植保无人机的应用展开了研究，旨在提高棉花种植产量和品质，进一步推动棉花种植产业健康、持续发展。

膜下滴灌是当前国内外棉花种植比较先进的栽培技术，不但可以减少病害、提升产量，还可以协调农业和环境之间的关系，实现经济效益与环境效益的双重目标。为促进棉花高产栽培，该文结合山东当地实际情况，从播前准备、早期管理、水肥管理、病虫害防治等方面，总结了棉花膜下滴灌高产栽培技术，供以相关研究人员参考。

随着山东菏泽郓城县棉花种植面积逐渐扩大，棉铃虫呈逐年高发态势。该文阐述了棉铃虫的分布情况、形态特征与生活习性，并结合郓城县棉花生产情况，总结了棉铃虫在当地的发生时间与危害，提出农业防治、物理防治、化学防治等防控方法，以期确保当地棉花种植安全。

该文根据新疆库车市棉花生产实际工作经验，总结了机械化整地、机械化覆膜播种、放苗、间苗定苗、灌溉施肥、打顶、病虫害防治等棉花全程机械化栽培管理技术要点，以期有效提高棉花种植效益，可为相关工作者提供参考。

植保无人机在农业生产病虫害防治中发挥着重要的作用。为提升棉花病虫害防治的效果，该文以植保无人机飞防技术为主要研究对象，结合棉花种植的具体情况，在简单介绍植保无人机飞防作业基本要求的基础上，对其中应用的植保无人机飞防技术进行了研究和分析，重点结合案例区域植保无人机飞防技术应用的实际情况，探讨植保无人机飞防技术的应用要点，旨在提供病虫害防治工作的借鉴经验，从而保证相关地区棉花种植的产量和质量。

棉花高密度免整枝栽培是一种新型的棉花种植技术，改变以往传统的棉花种植方式，去除整枝环节，通过增加种植密度，以提高棉花产量。同时配合应用棉花智能打顶技术，利用机器视觉、图像处理和人工智能等，自动识别棉花的生长状态和位置，确定需要打顶的棉株，实现精准定位打顶，降低人工成本和劳动强度。通过对棉花高密度免整枝栽培及智能打顶技术深入研究，有助于满足市场对高质量棉花的需求，提升中国棉花产业的国际竞争力。

根据沿海盐碱地饲草—短季棉连作种植模式的特点,设计一款新型的基于北斗导航的棉花智能播种机。该机具可一次完成北斗导航无人驾驶、播种带清整、种下分层施肥、种肥隔离、智能精量播种、种肥隔离、覆土镇压、地表塑形等工序。利用该机具进行田间试验,结果表明:作业后的衔接行准确,播行端直,提高了衔接行的精准度和播行的直线度,播深平均为2.8 cm;播深合格率为92.5%;衔接行间距精度为1.2 cm;播种行直线度为0.8 cm,土地利用率提高5%。为后续田间标准化作业奠定基础,实现播种施肥精准控制,节种节肥。

棉花是全球最重要的经济作物之一，而黄萎病是世界主要棉花生产区的第一大病害，黄萎病病原菌通过感染棉花的根部使叶片萎蔫、褪色以致脱落，导致棉花质量和产量严重下降。国家标准将患黄萎病叶片划分为5个等级，传统检测方法主要依赖人工，存在主观、低效、重复性差等问题，因此提出一种以VFNet-Improved、Deep Sort和撞线匹配机制为主要算法框架的棉花黄萎病病情分级方法，实现在旋转视频输入情况下对患病叶片的数量统计和病情等级的划分。研究首先基于VFNet目标检测网络，融合多尺度训练、动态卷积等优化方法，实现对旋转视频中患病叶片的精准定位；然后采用Deep Sort跟踪器实现前后帧同一叶片的相互关联，并针对跟踪过程ID跳变问题设计了掩膜撞线匹配机制；最后使用OpenCV对经过掩膜线的叶片进行特征提取与患病分级的划分。试验结果表明，VFNet-Improved可以有效改善棉花患病叶片识别精度，mAP_(75)达到0.906,较改进前VFNet模型提升了0.012,帧率FPS为12.9帧/s; Deep Sort跟踪器跟踪效果MOTA为0.835,对患病叶片数量统计结果R~2、RMSE、MAE与MAPE分别为0.890、5.138、4.300和14.967%,与人工统计值具有较高一致性。本研究为棉花黄萎病病情精准、高效鉴定提供一种新的科学工具，对棉花抗病品种筛选和遗传机制解析具有重要意义。

大数据技术已经成为农业向智能化发展的重要推动力。新疆生产建设兵团在农业集约化程度、规模化水平、农机装备发展、现代农业技术应用等方面一直处于全国领先水平,形成了具有地域特色的现代植棉体系。面对兵团棉花生产领域多年来积累的海量数据,如何应用大数据技术进一步提升棉花生产的智能化水平,实现棉花全产业链的健康高效可持续发展,是信息化时代加强和提升兵团屯垦戍边能力的关键问题。为了促进兵团棉花生产农业大数据产、学、研一体发展,针对兵团特有的现代化植棉体系,从农业资源、农情监测、生产管理、农机调度、市场预测五个维度出发,基于成熟的大数据存储和分析系统框架,构建了从下到上由数据层、模型层、系统层和应用层组成的我国首个覆盖棉花生产全产业链的单品大数据平台。建成后该平台拟向全疆参与棉花生产和管理的潜在用户提供棉花生产农业大数据综合管理和共享、棉花生产遥感监测、棉花生产农机作业监控与运维、棉花生产种业生产管理、棉花生产水、肥、药智能决策、棉花产品质量追溯及棉花市场预警预测服务。最后,本文针对平台研发和构建过程中在数据共享、模型升级和服务模式方面遇到的问题进行了分析,并提出了建议,以期为我国农业大数据资源共享和平台建设提供参考。

深度神经网络是棉花病害智能识别的一种重要方法。覆盖更多病害、土壤和环境信息的科学数据既是此类方法发展的基础，也是当前的关键制约因素之一。本文提出的棉花病害数据采集自中国海南省三亚市坡田洋高标准农田示范基地中的棉花种植田块，覆盖了炭疽病、细菌性角斑病、褐斑病和枯萎病四种常见棉花病害，包括3453张高分辨率的健康叶片和不同生长阶段的病叶图像。所有样品获取均采用田间随机采样方式，经筛选后由10名棉花病理学专家进行鉴定与标注，同时另选20名标注者对标注后图像进行随机重复标注以检测质量，Vision Transformer模型被引入以进一步验证数据集的稳定性。相对于其他同类数据集，当前数据集数据采集于复杂的田间环境，覆盖了常见棉花病害且具有高分辨率，可更好地服务于棉花病害智能识别模型、算法的研究、训练与验证。

棉花作为全球重要的大宗农产品之一，其价格波动会影响到整个棉花的产业链，研究棉花价格波动的影响因素至关重要。利用2008年1月至2020年8月中国棉花价格的月度数据，运用VAR模型分析了棉花支持政策、美元兑人民币汇率、棉花进口数量及进口到岸价等因素对中国棉花价格的影响；剖析了中国棉花价格与各影响因素之间存在的关系；揭示了各影响因素变化对中国棉花价格波动造成的不同影响。最后，围绕中国棉花的绿色优质发展，提出了棉花补贴标准要施行属地化管理、合理规划棉花产业布局、加强科技攻关等政策建议。

棉花作为仅次于粮食的第二大经济农作物对纺织行业有着主导性的影响。通过总结中国棉花进口贸易发展现状，发现中国棉花进口市场的国别高度集中，美国、印度、巴西、澳大利亚、乌兹别克斯坦是排名居前5位的进口来源国，中国对国际棉花市场的依赖度较高；通过构建随机前沿引力模型测算了中国从前十大来源国进口棉花的贸易潜力。结果显示，棉花来源国国内生产总值、人均可支配收入、签署双边贸易协定等变量对中国棉花进口均显著，对中国进口棉花的数量具有正向作用；中国从马里、乌兹别克斯坦、喀麦隆的棉花进口潜力基本饱和，而对澳大利亚、巴西、墨西哥的棉花进口仍有潜力。基于此，中国应尽快促成棉花进口市场的多元化，挖掘与其他国家棉花领域及相关产业链的合作潜力。最后，提出了稳定中国棉花进口市场的对策建议，即挖掘替代市场，实现棉花进口来源国多元化；巩固传统进口来源国，提高棉花自给率；健全棉花期货市场，提高定价话语权。

农民增收是破解“三农”难题的关键,而合作社是帮助农民实现增收的互助性经济组织,因此对农民专业合作社促农增收的影响因素进行研究具有重要意义。基于新疆沙雅县棉花专业合作社社员的问卷数据,利用二元Logistic回归模型,对合作社促农增收影响因素进行分析。结果表明,农户年龄、合作社提供资金支持、合作社提供销售渠道、合作社提供生产技术培训、合作社提供生产经营支持、当地政府提供棉花种植培训、当地政府提供相关政策支持等7个因素对合作社促农增收存在显著性影响。基于此,需持续加强合作社宣传、生产技术培训、政策支持力度,同时加快人才引进及培养,推动合作社进一步发展,进而实现农民增收。

棉花目标价格补贴政策的实施对促进棉农增产增收、提高棉花产业高质量发展及农业现代化具有深远意义。以新疆兵团222团和六运湖农场298户棉农为调查对象，构建二元Logistic回归模型，深入分析影响棉农种植选择行为的多重因素。结果显示，植棉经验、劳动力数量、植棉面积、植棉收入、棉花补贴力度、棉花销售价格、技术指导及补贴政策的满意度等8个变量对农户种植选择行为有显著的正向影响。基于此，未来可深化完善棉花目标价格补贴政策，实施精准补贴和优质优价补贴相结合的补贴方式为导向，加大对农户的技术培训，提升棉农种植技术水平，有效提高棉农的生产积极性，进而推动西北地区棉花产业高质量发展。

利用多光谱快速准确获取棉花花铃期旱胁迫性状对棉花后期产量和纤维品质具有重要帮助。为实现棉花关键抗旱指标的快速检测，该研究以253份棉花品种为材料，设置干旱胁迫和正常灌溉2个处理，在花铃期通过大疆精灵4多光谱无人机获得图像，分析花铃期干旱胁迫和正常处理棉花的光谱反射率，结合地面调查叶绿素相对值（S_(PAD)）和叶片含水量（L_(WC)）数据，结合神经网络算法中的径向基函数进行模型的预测。结果显示：棉花干旱胁迫前后除红光反射值略上升，其余4个光谱均小于正常处理；通过径向基函数模型估测S_(PAD)和L_(WC)的最佳估测模型都为二次函数，决定系数R~2分别为0.848 8和0.936 6，均方根误差R_(MSE)分别为2.005和0.930，相对误差R_E分别为0.004和0.011；将2个模型应用于试验区影像，对S_(PAD)及L_(WC)预测值进行聚类分析，根据S_(PAD)聚类结果，试验棉花旱情等级划分为特旱、重旱、中旱、轻旱、无旱5类，根据L_(WC)聚类结果，试验棉花旱情等级划分为特旱、重旱、中旱、干旱、轻旱、无旱6类。以上模型及分类效果良好且符合棉花干旱胁迫的特点，研究结果可为快速评价棉花抗旱性、挖掘棉花抗旱基因提供技术支持。

利用咸水或微咸水进行农田灌溉是缓解中国新疆地区农业水资源供需矛盾从而保障当地棉花产业可持续发展的主要途径之一。为了明确不同咸水灌溉措施对棉花产量及经济效益的影响，该研究通过2 a的棉花膜下滴灌大田试验和文献检索获取了新疆9个不同试验地点的土壤、作物及灌溉等数据资料，评估作物产量-水盐胁迫响应分析模型（ANalytical Salt WatER,ANSWER）在新疆棉花产量评估中的适用性和可靠性，并结合经济收支平衡方法，模拟分析不同咸水灌溉措施（包括不同灌溉定额和灌溉水电导率的组合）对棉花产量与经济效益的影响。采用决定系数（R~2）、均方根误差（root mean squared error,RMSE）、相对均方根误差（relative root mean squared error,RRMSE）评价模型精度。结果表明，在9个不同试验地点，ANSWER模型均可较准确地估算棉花的相对产量，其估算值与实测值之间的R~2≥0.54,RMSE≤0.14,RRMSE≤0.16；不同试验地点，优化获得的各个模型生物参数（与棉花根系吸水的水盐胁迫响应相关的参数）差异较小，变异系数的绝对值处于0.08～0.37之间；基于不同试验地点优化的各生物参数均值估算各地的棉花相对产量，其与实测值仍然吻合良好（R~2为0.59,RMSE为0.06,RRMSE为0.07）；此外，当灌溉水电导率一定时，棉花净收益随灌溉定额增加呈先增后降的趋势，净收益达到峰值所需的灌溉定额随灌溉水电导率升高而迅速增加；当灌溉水电导率不大于10dS/m时，通过加大供水量均可获得与淡水灌溉相当的净收益。研究可为新疆地区棉花产量与效益评估以及咸水资源合理开发利用提供理论依据。

作为棉花产业发展的基础环节，棉花种植机械化是制约棉花产业发展的重要瓶颈。实现棉花种植机械化是棉花产业发展方式转变、提质增效、提升国际市场竞争力的重要途径之一，也是棉花产业全程机械化和规模化的研究重点。该文总结了中国棉花种植现状和特点，阐述了国内外典型棉花种植机械化关键技术与装备的研究现状，重点剖析了棉花育苗移栽和直播2种主要种植技术与装备发展动态。在此基础上，结合精准农业背景和棉花产业生产发展要求，归纳了现有棉花种植机械化技术与装备面临的机会和挑战，提出未来的研究方向和发展建议，以期为棉花种植机械化技术研究与装备创新设计提供参考。

为了探究田间作业条件下摘锭的耐磨性能与棉花采净率，该研究将未钝化摘锭和钝化摘锭安装到采棉机不同采摘头上，在作业面积达到0、150、300、450、600hm~2时，获取2种摘锭样本并进行切割制样，分析钩齿磨损形貌，提取钩齿磨损面积及镀层厚度，同时测定2种摘锭的采净率。结果表明：未钝化摘锭的钩齿前齿尖易折断，钝化摘锭的钩齿镀层剥落晚于未钝化摘锭。在相同作业面积下，钝化摘锭的钩齿磨损面积更小，在测试位置的镀层厚度更高；当作业面积达到600 hm~2时，未钝化摘锭的钩齿平均磨损面积达到2.9×105μm~2，约为钝化摘锭的2.6倍；未钝化摘锭1号、2号钩齿及钝化摘锭1号钩齿测试位置镀层剥落，钝化摘锭具有更加优异的耐磨性能。对照2种全新摘锭的采净率，钝化摘锭的采净率比未钝化摘锭低0.2个百分点；当作业面积达到约200 hm~2时，2种摘锭的采净率相差不大；当作业面积超过200hm~2时，钝化摘锭的采净率大于未钝化摘锭；当作业面积为450hm~2时，未钝化摘锭和钝化摘锭采净率均达到最大值，分别约为96.4%和96.7%；当作业面积为600 hm~2时，钝化摘锭的采净比未钝化摘锭高0.5个百分点，钝化摘锭具有更加优异的采摘性能。该研究成果对于采棉机摘锭钩齿的结构优化与修形具有重要意义。

棉田土壤盐分的精准反演对于棉花的种植管理具有重要意义。水分和盐分作为主要环境因素，共同影响棉田土壤的波谱特征，两者之间的耦合关系直接影响土壤盐分的检测分析。为了提高基于光谱技术构建的模型对棉田土壤盐分信息解析的准确性与可靠性，该研究联用可见/短波近红外（400～1 000 nm）和长波近红外（960～1 693 nm）技术，采集不同含水率与含盐量的新疆地区土壤样本的光谱；结合外部参数正交法（external parameter orthogonalization,EPO），校正不同标样集与不同波段光谱中的土壤含水率干扰信息；引入基于不同卷积步幅的深度卷积对抗网络（deep convolutional generative adversarial networks,DCGAN），进行样本增广与质量评估；参考三层残差神经网络设计一维卷积神经网络RNet，最终构建基于EPO-DCGAN-RNet的优化模型，用于棉田土壤盐分的反演。结果表明，与传统机器学习方法和基于VGG或EfficientNet结构一维卷积神经网络相比，该研究提出的EPO-DCGAN-RNet方法能够有效地滤除水分对盐分反演的影响、提高模型对特征波段的挖掘能力、降低深度学习算法对样本量的依赖性，并能得到更优的模型预测性能。EPO-DCGAN-RNet的建模集R~2和均方根误差分别为0.942、115.420μS/cm，验证集R~2和均方根误差分别为0.910和136.472μS/cm。研究结果可为新疆棉田土壤盐分快速精准检测提供理论指导和技术支持，有助于促进盐碱地区棉花种植的水肥科学管理。

针对新疆地区棉秆整株拔取难、拔断率、漏拔率高的问题，该研究设计一种齿板式棉秆扶拔装置，以不入土拔取棉秆，减少对地膜影响。齿板式棉秆扶拔装置由V型齿板组、扶禾皮带、调节装置等组成。采用解析法对V型齿板组、扶禾皮带夹秆运动过程进行分析，建立V型齿板组夹秆点速度方程和扶秆轨迹，结合棉花种植农艺要求得到齿板转速大于前进速度，夹持皮带水平分速度大于前进速度，确定工作参数范围。为了探明各参数对拔秆效果的影响，以拔断率、漏拔率为指标，以前进速度、齿板转速、皮带线速度为试验因素，使用Design Expert 13设计三因素三水平二次回归正交试验。结果表明，皮带线速度大于0.85 m/s、前进速度大于0.8 m/s时对拔断率、漏拔率影响最大。响应曲面优化试验得出装置的最佳参数组合为：前进速度0.63 m/s、齿板转速58.57 r/min、皮带线速度0.71 m/s，此时拔断率、漏拔率分别为3.90%和4.34%。田间试验结果表明：前进速度0.65 m/s、齿板转速58 r/min、皮带线速度0.71 m/s时，拔断率、漏拔率分别为3.87%、4.48%与理论预测值相对误差在5%以内，优化结果可靠。研究结果可为棉秆整株起拔装置设计提供参考。

确定棉花的氮素营养水平是实施精准施肥的先决条件和基础。近年来，深度学习逐渐应用于氮素营养水平诊断中，但该方法对高性能设备的依赖性较高，限制了其在资源受限边缘设备上的部署应用。针对这一问题，该研究提出一种基于树莓派4B的棉花氮素营养水平诊断方法。研究采用ResNet101网络构建诊断模型，并通过网络瘦身算法对模型进行剪枝优化，最终将剪枝比例为87%的模型部署在资源受限的树莓派4B上。试验结果表明：当剪枝比例达到87%时，模型精度损失2.55个百分点，同时剪枝后模型参数量、计算量和存储体积分别为4.37 M、1.05 G和16.65 MB，明显提高模型在计算能力有限设备上的推理速度，有助于快速、准确地评估田间棉花的氮素营养状况，从而实现对棉花的精准施肥，提高产量和质量。该研究不仅为实现棉花氮素营养水平的大面积快速诊断提供了技术参考，同时对于作物营养水平诊断的智能终端装备研发具有参考价值。

为了优化膜下滴灌微咸水条件下棉花生产氮素管理，该研究于2017—2019年在新疆库尔勒市开展3 a定位施氮试验。以新陆中棉花为试验材料，设置施氮水平0(NF0)、150(NF1)、250(NF2)、300(NF3)、350(NF4)、450(NF5)kg/hm~2，各试验处理灌水量均为487.5 mm，分析施氮量对棉花地上部干物质量、氮素累积吸收量、产量和氮肥利用效率的影响，构建了膜下滴灌微咸水棉花临界氮浓度稀释曲线模型。结果表明：棉花氮素累积吸收量随生育期进程的推进而增大，棉花临界氮浓度与最大地上部干物质量符合幂函数关系。氮肥农学利用率和表观利用率均与施氮量呈二次多项式关系，氮肥生理利用率和偏生产力均与施氮量呈线性关系。NF1、NF2和NF3处理的氮素营养指数均小于1，表明氮素营养供应不足，棉花生长受到氮素限制。NF4和NF5处理的氮素营养指数接近于1，说明棉花氮素营养状况较好，但NF5产量和氮素利用效率较低，NF4获得最高产量和较高的氮素利用效率。因此，南疆膜下滴灌微咸水棉花生育期推荐施氮量为350 kg/hm~2。该研究构建的临界氮浓度稀释曲线模型对田间施氮管理具有重要意义。

针对复杂棉田环境下传统图像分割技术存在分割精度低、实时性弱和鲁棒性差等问题，该研究以脱叶期新疆密植棉花为对象，结合低空无人机遥感平台，提出一种RCH-UNet(resnet coordinate hardswish UNet)棉花产量快速预测模型。将UNet中传统的CBR(convolution batch normalization ReLU)下采样模块替换为ResNet50，同时将CA(coordinate attention)注意力机制和hardswish激活函数引入UNet，以提高图像特征的提取能力，增强图像分割效果。基于无人机采集的棉花图像数据集评估RCH-UNet模型性能。试验结果表明，在该研究构建的棉花图像数据集上，RCH-UNet模型的棉花分割交并比达到92.79%，像素准确率达到96.22%，精确率为96.30%，与原始U-Net、PSPNet和DeepLabv3相比，像素准确率分别提高了9.85、17.67、6.31个百分点。通过RCH-UNet提取棉花像素比和灰度共生矩阵提取纹理特征，结合岭回归分析构建多因素棉花产量预测模型，模型的R~2为0.92，预测产量与实际产量平均绝对百分比误差为9.254%。研究结果可为新疆密植棉花产量预测提供技术支持。

为研究灌水量、施氮量和缩节胺用量对棉花籽棉产量、纤维品质和水肥利用效率的交互影响，于2020年和2021年在南疆库尔勒地区开展大田试验，设置3个灌水量（W1：60%ETc，W2：80% ETc，W3：100% ETc，ETc为作物蒸发蒸腾量），4个施氮量（N0：0 kg/hm2，N200：200 kg/hm2，N300：300 kg/hm2，N400：400 kg/hm2）和2个缩节胺用量（D1：120 g/hm2，D2：240 g/hm2）。结果表明：灌水量、施氮量和缩节胺用量对籽棉产量、水分利用效率、肥料偏生产力和部分纤维品质指标影响显著（P<0.05）。灌水量、施氮量和缩节胺用量三者交互作用对肥料偏生产力和纤维品质影响显著（P<0.05）。株高、叶面积指数和干物质量也受灌水量、施氮量和缩节胺用量三者交互作用影响。W3N300D2处理籽棉产量最高（2020年为7 578 kg/hm2，2021年为7 173 kg/hm2），W1N400D1处理水分利用效率和W3N0D2处理肥料偏生产力最高，W3N400D1处理的纤维长度、纤维强度和马克隆值均获得较大值，纤维品质最佳。基于TOPSIS综合评价方法对棉花产量品质和水肥利用效率进行综合评价，100%ETc灌水量、300 kg/hm2施氮量和240 g/hm2缩节胺用量组合最优，可作为南疆棉花适宜的水氮和化控管理模式。研究结果可为南疆棉花水肥高效利用提供理论依据和科学指导。

棉田虫害的快速检测与准确识别是预防棉田虫害、提高棉花品质的重要前提。针对真实棉田环境下昆虫相似度高、背景干扰严重的问题，提出一种ECSF-YOLOv7棉田虫害检测模型。首先，采用EfficientFormerV2作为特征提取网络，以加强网络的特征提取能力并减少模型参数量；同时，将卷积注意力模块（convolution block attention module，CBAM）嵌入到模型的主干输出端，以增强模型对小目标的特征提取能力并削弱背景干扰；其次，使用GSConv卷积搭建Slim-Neck颈部网络结构，在减少模型参数量的同时保持模型的识别精度；最后，采用Focal-EIOU（focal and efficient IOU loss，Focal-EIOU）作为边界框回归损失函数，加速网络收敛并提高模型的检测准确率。结果表明，改进的ECSF-YOLOv7模型在棉田虫害测试集上的平均精度均值（mean average precision，mAP）为95.71%，检测速度为69.47帧/s。与主流的目标检测模型YOLOv7、SSD、YOLOv5l和YOLOX-m相比，ECSF-YOLOv7模型的mAP分别高出1.43、9.08、1.94、1.52个百分点，并且改进模型具有参数量更小、检测速度更快的优势，可为棉田虫害快速准确检测提供技术支持。

针对新疆南部砂质土壤“干播湿出”棉花种植模式下，春季耕整地连续作业存在作业阻力大、苗床整不平、压不实，严重影响棉花出苗率的问题，该研究设计了一种适合砂质土壤的苗床整备装置，可一次完成碎土、平土、灭茬、镇压、耱地等作业。采用分段平土装置代替耙组进行联合整备作业，分段平土装置为两段式，首段刮土板呈“W”型对称分布，通过刮土板角度对土壤流动性、平整度和作业阻力的运动分析，确定当刮土板倾斜角为45°时碎土和平土效果最好；台架试验结果表明，镇压辊直径400 mm、碎土辊直径400 mm时综合评分最高。样机性能对比试验结果表明：较耙片式联合整地机综合工作阻力降低8.67%，作业效率提升6.6%；地表平整度标准差为11 mm；耕深稳定系数为9.2%，碎土率为92.3%，表面未见秸秆残膜，分段平土装置能有效碎土、平土、灭茬；二次整备后浮动式土层构建装置能有效压实土壤构建出“上虚下实”土层结构，0～5cm播种土层平均土壤紧实度为169 kPa，适合砂质土壤精量铺膜播种作业和棉花生长，较对比机型种膜错位率下降62.5%，出苗率高于对比机型4.8%。研究结果可为砂质土壤苗床整地机研发与改进提供参考。

通过灌溉对作物根区土壤水盐环境进行适时适度的调控是促进新疆绿洲农业可持续健康发展的重要举措，其中最为关键的一环当属灌溉制度尤其是灌水定额的优化。为了提高灌水控盐效率，该研究以新疆沙湾市膜下滴灌盐碱棉田为研究对象，以当地传统灌溉制度为对照，在基于作物水分亏缺指数（plant water deficit index，PWDI）评估并实施智能灌溉的基础上开展了2 a（2021与2022）田间灌水控盐试验，通过设置不同的盐分淋洗系数（2021年：1.0与2.0；2022年：1.0、1.4、1.8、2.2与2.6）探讨灌水定额对土壤水盐运移与棉花生长以及水分吸收利用的影响。结果表明，在固定PWDI阈值（评估值超过阈值时开启灌水）的情况下，在一定范围内随着盐分淋洗系数的增大，灌水定额增加，灌水周期延长，灌水总量增大，更多盐分被被淋洗到根区下部甚至根区以下，从而改善根域水盐环境，减轻水盐胁迫，促进棉花生长并增产，但灌溉水利用效率呈缓慢下降趋势。然而，当盐分淋洗系数（灌水定额）增大到一定程度时，长期优越的根域水盐环境导致棉花徒长，即营养生长旺盛而生殖生长迟滞，灌水周期缩短，灌水总量急剧上升，产量不再增加反而有下降趋势，灌溉水利用效率显著降低。综合考虑盐分淋洗、棉花生长与产量以及水分利用效率，当试验区PWDI阈值取为0.5时建议对应的盐分淋洗系数取为2.2。该研究可为新疆盐碱棉田高效生产以及绿洲农业可持续健康发展提供理论依据与技术支撑。

运用2017-2018年南疆绿洲区膜下滴灌棉花土壤水分、冠层覆盖度、生物量、蒸散量(ET)及产量(Y)数据，校准和验证AquaCrop模型中作物参数，将数据输入AquaCrop模型气象、作物、灌溉、田间管理模块模拟了6种灌溉水平（18、24、30、36、45和54mm）和5个播期（3月23日、4月3日、4月13日、4月23日和5月3日）共30种情景下南疆绿洲区膜下滴灌棉花的生物量和产量，并分析1988-2017年连续30a棉花产量的稳定性和可持续性。结果表明，AquaCrop模型能够较好地模拟不同灌溉和播期下棉花冠层盖度、地上生物量和土壤水分，归一化均方根误差(NRMSE)均小于20%，协同指数(d)和相关系数(R~2)均接近1。AquaCrop模型低估了棉花蒸散量和产量，相对误差(RE)分别为-4.5%～1.2%和-8.6%～-6.8%，但证明了AquaCrop模型可以进行情景模拟。模型预测表明，棉花生产稳定性和可持续性受播期影响较小，而随灌水定额的增大而提高。播期相同时，棉花生物量和产量随灌溉定额的增大而增加，在495mm的灌溉定额下获得了较高的灌溉用水效率，并确保棉花产量无显著下降。同时，在495mm灌溉定额下适当推迟播期至4月13日，可以节约用水36.78mm，如运用早熟棉种于4月23日播种，可以节约用水65.34mm。因此，对于水资源富裕地区可考虑早播获得高产，而水资源匮乏地区在品种与栽培模式配套下，晚播是一种适应现在和未来气候变化下水资源短缺的经济、有效的策略。

以棉种‘新陆中54号’为材料,用3种种衣剂(棉1、棉2、棉3)包衣棉种后播种于塑料营养盒内,25℃恒温培养,分别在第4天(棉种长出胚根)和第7天(棉株幼苗)均进行5、10、15、20℃共4个低温处理,与各低温下未包衣种子(对照,CK)进行比较,低温处理24h后,观察各处理棉花胚根、幼苗外部形态和超微结构的变化,以期通过模拟新疆早春"倒春寒"发生特点,考察种衣剂对提高棉花耐寒性的功效。结果表明:20℃下种衣剂处理与CK无差异,种子萌发正常,发芽率在92.24%~95.51%,3种种衣剂包衣处理胚根生长量为3.66~3.81cm,幼苗叶色浓绿,茎杆直立,胚根细胞中线粒体结构完整,叶肉细胞中线粒体、叶绿体结构规则;15℃低温下种衣剂处理棉种发芽率较CK提高4.45~6.98个百分点,胚根生长速度下降,但包衣处理生长量较CK提高25.27%~36.05%,幼苗叶色浓绿,棉苗直立,胚根细胞中线粒体内脊清晰,叶肉细胞中叶绿体、线粒体结构清晰,细胞器结构和数量明显优于CK;10℃低温下棉种发芽受到抑制,但包衣处理较CK发芽率提高0.73~4.25个百分点,19.15%~42.55%的幼苗叶片下垂萎蔫,保持正常温度后种衣剂处理棉苗很快恢复到正常形态,胚根细胞中线粒体、内质网数目多于CK,叶肉细胞中叶绿体轮廓清晰,内含物较少;5℃低温下各处理棉种发芽率均低于50.00%,CK幼苗叶色脱水失绿,萎蔫下垂,萎蔫率达74.47%,叶绿体膨胀成圆球形、轮廓模糊,包衣处理幼苗萎蔫率在60.42%~67.45%,叶肉细胞中叶绿体结构完整,呈椭球型,线粒体结构较规则、内含物浑浊。研究表明种衣剂能促进低温处理下种子萌发、提高发芽率和胚根生长速度、保护棉苗外部形态和细胞超微结构稳定,维持正常生长,增强幼苗抵御低温的危害能力。

采用双因素随机区组试验，探索不同地膜类型(普通地膜、生物降解地膜、液体地膜)与灌溉量(6 000、4 500、3 000 m~3·hm~(-2))对棉花光合参数、产量和品质的影响。结果表明：在0～25 cm土层，与不覆膜相比，普通地膜和生物降解地膜均可显著(P<0.05)提高土壤温度。不同类型地膜下，均以6 000 m~3·hm~(-2)灌溉水平下棉花产量、品质与叶片光合能力的表现较好。与不覆膜的处理相比，生物降解地膜和普通地膜处理的棉花单株产量分别显著提高19.97%和21.15%。综合叶片光合性能、棉花产量与品质判断，生物降解地膜与普通地膜相比并无显著不利影响，可用于替代普通地膜以减少棉花生产中的白色污染。相关分析和灰色关联度分析结果表明，叶片的SPAD值、蒸腾速率、气孔导度、净光合速率与马克隆值、纤维长度、单株产量呈显著正相关；SPAD值与马克隆值、成熟度、衣分率，蒸腾速率与单株产量，气孔导度与纤维长度、整齐度指数的灰色关联度最高；净光合速率与马克隆值、整齐度指数、单株产量的灰色关联度较高。可考虑将SPAD值、蒸腾速度、气孔导度、净光合速率这4个指标作为评价地膜类型与灌溉量对棉花产量和品质影响的重要筛选指标。

针对人工诊断棉叶螨害分级准确率低、耗时长、成本高的问题，提出一种基于迁移学习和改进残差网络的棉花叶螨为害等级识别方法。以3种受害等级的棉花叶片与健康叶片图像作为对象，分别于单一背景和自然环境下采集图像，构建图像数据集。首先，利用PlantVillage数据集预训练模型，使用数据增强技术对数据集进行数据增强，扩充训练样本；然后，在ResNet50网络模型的基础上，引入焦点损失函数，在不同网络层嵌入注意力机制模块，并加入Dropout正则化构建改进的ResNet50模型；最后，对比不同模型的识别效果。结果表明：同时在深层和浅层引入注意力机制模块，设定动量为0.9、学习率为0.001时，改进的ResNet50模型具有最好的分类效果，优于ResNet50、VGG16、MobileNet、AlexNet和SENet模型，对棉叶螨危害等级的平均识别准确率达到97.8%。

为研究花铃期持续干旱胁迫对棉花生长的影响，以及土壤干旱阈值的定量表达和干旱阈值，以棉花品种新陆早78号为试验材料，在花铃期设计正常灌溉和不同程度干旱处理(正常灌溉用水量的90%、70%、50%、30%),测定不同处理下棉花光合作用、农艺性状和土壤相对含水量的变化规律。结果表明：各程度干旱处理与正常灌溉相比，土壤相对含水量、净光合速率、蒸腾速率、叶片相对含水量、株高、蕾铃干重等均下降，且下降幅度随干旱持续时间延长而增加，最终导致产量降低；棉花光合作用和农艺性状与土壤相对含水量变化相关，存在阈值反应；以减产5%、10%、20%作为临界点，将干旱程度D值与产量、干旱持续时间进行线性相关分析，确定轻度干旱阈值为0.253,中度干旱阈值为0.387,重度干旱阈值为0.655,且干旱胁迫程度越高，干旱阈值发生时间越早。研究确定了棉花花铃期不同程度干旱胁迫下的土壤干旱阈值指标及其发生时间，为棉花大田生产合理、及时调亏灌溉提供了参考。

美国为规避WTO规则,避免贸易争端,推出了可降低勘察定损成本和个人道德风险的区域指数类农业附加险——叠加收入保护计划(STAX)。当前,中国亦面临支棉政策调整、棉农种植意愿趋降等多重压力,如果也实行类似的棉花保险,农户的购买意愿如何?为回答此问题,在剖析STAX内容的基础上,利用河北省棉农调查数据,采用Logit模型对农户购买该类保险产品的意愿进行实证研究。结果表明:支付金额、是否购买棉花主险与农户购买该类保险的意愿呈显著(P<0.05)负相关,种地收入、是否认为保险对稳定种地收入有作用,以及亲人邻里是否愿意购买以整体预期收入为投保标的的棉花保险对农户购买该类保险的意愿有显著(P<0.05)正向影响。据此,提出如下建议:完善保险产品体系,加强棉花农业保险产品创新;提升我国棉花保险的保障水平;加大区域指数类农业附加险在农村的宣传力度和保险知识培训力度,提升农户的保险认知水平。

为探究有机肥添加对不同磷肥用量新疆棉田土壤磷素有效性、植株磷吸收和分配、产量构成和棉田磷平衡的影响,采用大田试验的方法,在不同磷肥用量(0、50、100、150 kg·hm~(-2),以P_2O_5计)基础上,设置未施有机肥对照处理和添加有机肥处理(有机肥4 500 kg·hm~(-2)),测定棉花不同生育时期土壤有效磷含量、植株吸磷量和磷分配比例、籽棉产量,计算了棉田磷肥利用率和磷素平衡状况。结果表明:棉田土壤有效磷表现出随施磷量增加而增加的趋势,添加有机肥的处理土壤有效磷含量整体高于未添加有机肥处理。植株累积吸磷量呈现出随施磷量增加而增加的趋势,在施磷水平为150 kg·hm~(-2)时,植株累积吸磷量整体较高。籽棉产量随施磷量增加表现出先增加后略有降低的趋势,添加有机肥处理的产量总体高于未添加有机肥处理,且在施磷量100 kg·hm~(-2)时最高,为5 642 kg·hm~(-2)。磷肥利用率在施磷量100 kg·hm~(-2)并配施有机肥时达到最优,为37.24%;随施磷量的增加,棉田土壤磷素盈余量呈增加的趋势,在施磷量100 kg·hm~(-2)并配施有机肥时,棉田磷素收支开始出现盈余,盈余量为16.82 kg·hm~(-2)。综上,在磷肥减施条件下有机肥添加可通过提高土壤磷素有效性、调节棉花磷素吸收和分配来影响棉籽产量;在综合考虑土壤磷素有效性、棉花磷素吸收和产量、磷肥利用率和棉田磷素收支平衡的基础上,建议新疆棉田磷肥施用量为100 kg·hm~(-2),并配施有机肥。

为探究磷肥有机替代、秸秆还田对棉花养分吸收、磷肥利用效率及棉花产量的影响，本研究基于国家灰漠土肥力与肥料效益监测站5年田间微区棉花连作定位试验，以7种施肥措施为样本，于2022年棉花成熟期开展棉田土壤田间调查研究。结果表明，磷肥有机替代和秸秆还田均能提升棉株氮磷钾养分吸收，各器官氮素平均含量在1.75～40.90 g·kg~(-1)之间，磷素平均含量在1.46～11.28 g·kg~(-1)之间，钾素平均含量在3.11～25.03 g·kg~(-1)之间。综合肥料投入和养分吸收，50%的磷肥有机替代和秸秆还田最能增强棉株吸氮能力和促进干物质积累，50%的磷肥有机替代对棉株吸磷能力最强且最有利于实现棉花节肥增钾的效果。棉株各器官N:P变化范围为1.20～12.01，磷肥有机替代和秸秆还田使茎、叶、蕾/铃/壳的N∶P明显降低，棉株生物量、籽棉产量随茎、叶、蕾/铃/壳N∶P的降低而增加，本试验棉花生长更倾向于受N、P共同限制。磷肥利用率随有机替代量的增加从12.54%提升到33.04%，土壤磷素盈余量随有机替代量的增加从28.20 kg·hm~(-2)降低到19.66 kg·hm~(-2)。研究表明，在北疆灰漠土棉区采用50%磷肥有机替代，即施磷（P2O5）60.0 kg·hm~(-2)和配施羊粪9 784.8 kg·hm~(-2)，对棉花产量、生物量、养分吸收的综合效应最优，值得推广应用。

为探讨北疆棉区不同施磷量对棉花养分吸收、磷肥利用效率、生物量和棉株氮磷化学计量比的影响，本研究以始于2018年的棉田土壤磷素肥力演替特征长期定位试验为研究对象，对5年等量氮钾不同磷水平施肥后棉田磷素和棉花养分吸收的响应进行分析。结果表明，施磷量的增加促进了棉株N、P、K养分吸收，棉株各器官N、P、K养分平均含量分别在1.75～38.27、1.46～11.26、3.11～24.31 g·kg~(-1)之间。综合肥料投入，施磷量为150 kg·hm~(-2)最有利于P素养分吸收和干物质积累。棉株各器官N∶P值变化范围在1.20～12.01之间，随着施磷量的增加，棉株茎、叶、蕾/铃/壳的N∶P降低，棉株生物量、籽棉产量随叶、蕾/铃/壳N∶P的降低而增加，本试验棉花生长更倾向于受N、P共同限制。磷肥利用率和磷肥农学效率随施磷量的增加呈先增后减的趋势，磷素盈余量随施磷量的增加而增加。在施磷量为150 kg·hm~(-2)时，磷肥利用率和磷肥农学效率均达到最高值，分别为10.20%和4.05 kg·kg~(-1)，其磷素盈余为54.19 kg·hm~(-2)，研究表明，在北疆灰漠土棉田施磷量为150 kg·hm~(-2)比较可行，值得推广应用。