【目的】利用无人机多光谱技术监测棉花冠层叶片的叶绿素含量。【方法】通过无人机获取新疆南疆地区棉花冠层的多光谱图像，选取7种植被指数，利用7种不同的反演方法估算棉花关键生育时期花铃期的叶绿素含量，包括基于线性回归（linear regression, LR）的一元线性回归、偏最小二乘回归（partial least squares regression, PLSR）、岭回归（ridge regression, RR）、最小绝对值收敛和选择算子（least absolute shrinkage and selection operator, LASSO）回归，以及支持向量回归（support vector regression, SVR）、K近邻回归（K nearest neighbors regression, KNNR）、随机森林回归（random forest regression, RFR）。【结果】与线性回归模型相比，RFR、SVR和KNNR算法提高了棉花冠层叶绿素含量估算模型精度，尤其是RFR算法，其模型验证集的决定系数为0.742，均方根误差为1.158 mg·L^-1，相对分析误差为1.969。【结论】利用RFR机器学习方法构建的基于无人机多光谱影像的棉花冠层叶片叶绿素含量估算模型可及时、准确地判断棉花的生长状况，为棉田精准管理提供技术支撑。

【目的】研究“以肥调水”缓解干旱对南疆无膜滴灌棉花生理生长的调控作用，提高水资源限制条件下棉花产量。【方法】以中棉619为供试材料，设置亏缺灌溉（W1：45 mm）和充分灌溉（W2：54 mm）2种灌水定额，低氮（F1：150 kg·hm^-2）、中氮（F2：225 kg·hm^-2）和高氮（F3：300 kg·hm^-2）3个施氮量，分析不同灌水定额和施氮量对棉花生理生长指标和籽棉产量的影响。【结果】灌水定额的增加促进了棉花生长，提高了棉花2年平均叶面积指数（leaf area index, LAI）、叶绿素相对含量（soil and plant analyzer development, SPAD值）和净光合速率（net photosynthetic rate, P_n），降低了棉花超氧化物歧化酶（superoxide dismutase, SOD）、过氧化氢酶（catalase，CAT）、过氧化物酶（peroxidase, POD）活性和丙二醛（malondialdehyde, MDA）含量。随着施氮量的增加，棉花2年平均LAI、SPAD值、抗氧化酶活性和P_n随之增加，MDA含量减少，棉花受水分亏缺的影响减轻。W1处理下施氮量的增加提高了棉花产量，W2处理下随着施氮量的增加棉花产量呈先增后减趋势，在水氮交互作用下，W2F2处理下2年平均产量最高（6 821.86 kg·hm^-2），其次是W1F3处理（6 717.72 kg·hm^-2）。在优劣解距离法（technique for order preference by similarity to ideal solution, TOPSIS）分析中，W1F3和W2F2处理的综合评分较为接近，分别为0.57和0.56，并且W1F3和W2F2处理下籽棉产量差异不显著。【结论】亏缺灌溉下增加施氮量可有效缓解干旱对棉花生理性状和籽棉产量的不利影响。推荐南疆无膜滴灌棉田45 mm灌水定额（生育期灌水10次）搭配300 kg·hm^-2施氮量作为灌溉和施肥策略，以保障在水资源限制条件下的棉花产量。

【目的】探究哈克尼西棉不育胞质（CMS-D2）和三裂棉不育胞质（CMS-D8）的不育系线粒体基因组之间的序列结构差异，为筛选鉴定不育相关基因奠定基础。【方法】根据D2A和D8A这2个不育系的线粒体基因组测序组装结果，使用Synteny and Rearrangement Identifier（SyRI）软件鉴定结构变异，用Plotsr可视化分析包含共线性及非共线性区域的重组变异位点。以D8A线粒体基因组注释结果为参考，用D2A线粒体基因组注释的开放阅读框（open reading frame, ORF）编码的氨基酸序列进行tblastn比对，筛选出D2A线粒体基因组中特有的ORF，并进行聚合酶链式反应（polymerase chain reaction, PCR）验证、相对表达量分析和生物信息学分析。【结果】D2A和D8A这2个不育系线粒体基因组之间存在2个部分重叠且相邻的倒易位区域。在D2A中发现17个特异的ORF，PCR验证了D2A中存在的6个特异ORF（orf114e、orf121b-1、orf121b-2、orf138b-2、orf186a-2和orf317a-2）。3~4 mm花蕾中orf121b-1和orf121b-2的相对表达量较高。orf114e、orf186a-2和orf317a-2具有典型的跨膜结构域和嵌合基因结构，符合不育基因的部分特征。【结论】D2A和D8A线粒体基因组间存在2个相邻的倒易位区域。D2A中存在6个特异的ORF，其中orf114e、orf186a-2和orf317a-2可能与棉花CMS-D2孢子体败育有关。

【目的】探究新疆北疆滴灌机采棉田杂草生态位机理。【方法】运用七级目测法调查了新疆北疆5个地区（新疆生产建设兵团第八师143团、145团和147团，昌吉市，奎屯市）25个滴灌机采棉田样点的杂草优势度等级，依据优势度等级转换为重要值，进而计算出主要杂草（20种）的生态位宽度及重叠值；依据20种主要杂草的优势度及生态位重叠值，采用去趋势对应分析（detrended correspondence analysis, DCA）排序和最小生成树法（图论聚类分析），制作反映杂草生态学相似关系的排序图和最小生成树。【结果】田旋花、藜、反枝苋、龙葵、芦苇、狗尾草、苘麻、野西瓜苗和稗的实际生态位较宽，是新疆北疆滴灌机采棉田的优势种群（恶性杂草）。龙葵与藜、苘麻与反枝苋、野西瓜苗与稗、反枝苋与稗等杂草间的生态位重叠值较大，对资源的竞争较为激烈。依据生态位重叠值的大小关系制作的最小生成树中，20种主要杂草被分为4组。在25个样点中，针对20种主要杂草的综合生态需求DCA排序表明：9种恶性杂草几乎都聚集于排序图中央，与居于排序图周边的一般杂草区分较为明显，且20种主要杂草的DCA排序图与最小生成树对应关系较好。【结论】随着滴灌年限的增加，龙葵、田旋花、藜等9种恶性杂草的优势度值与滴灌年限之间存在极显著或显著的回归关系，其中除田旋花、狗尾草2种杂草的优势度值与滴灌年限之间存在极显著的非线性回归关系外，其他7种杂草的优势度值与滴灌年限之间存在极显著的线性回归关系。

【目的】明确施氮对棉花产量及其构成因子的影响，并为氮肥的精量施用及棉花高产提供理论借鉴。【方法】以新疆膜下滴灌棉田为研究对象，采用元分析（meta-analysis，meta分析）和通径分析,研究不同施氮量、施氮方案、气候条件等对棉花产量的综合效应及影响机制。【结果】与不施氮相比，施氮能显著提高棉花产量，增产效应为43.38%。施氮量为360~480 kg·hm^-2时，对棉花的增产效应最大；施氮量超过此范围，棉花产量不再显著增加，本研究推荐的经济施氮量为360~420 kg·hm^-2。基肥20%，追肥80%且按照6%、8%、22%、25%、12%、7%的比例随水滴施6次的施氮方案对棉花的增产效应最大。对于年蒸发量>2 000 mm、年降水量<60 mm、年日照时间<2 864 h、年有效积温>4 000 ℃、无霜期>200 d的地区，且土壤为砂质土、土壤初始有机碳含量<5.8 g·kg^-1、初始速效氮含量≤60 mg·kg^-1的棉田，施氮的增产效应最明显。通径分析结果表明，施氮通过提高土壤硝态氮含量，从而增加棉花叶面积指数，对棉花产量的提升贡献最显著。【结论】建议新疆植棉区施氮量为360~420 kg·hm^-2，采用上述优化方案合理施氮，可以实现膜下滴灌棉田的高产并降低环境风险。

【目的】斜纹夜蛾是危害棉田的重要害虫，地黄是农田常见杂草，探索并利用地黄防治斜纹夜蛾对于棉花可持续生产具有重要意义。【方法】分别将地黄根或叶干粉混拌于斜纹夜蛾人工饲料（地黄干粉与饲料的质量比分别为1∶3、1∶6、1∶9和1∶18），初步明确地黄对斜纹夜蛾幼虫的死亡率、发育历期和体重的影响；进一步采用药膜法，研究地黄根或叶干粉的95%乙醇提取液（地黄干粉与提取溶剂的料液比分别为1∶50、1∶30和1∶10）对1~6龄斜纹夜蛾幼虫死亡率的影响。【结果】取食混有地黄根或叶干粉饲料的斜纹夜蛾幼虫生长发育受到一定的影响，随着饲料中地黄根或叶干粉含量的增大，斜纹夜蛾幼虫死亡率升高、发育历期延长、体重降低。地黄根或叶干粉与饲料的质量比为1∶3时，其对斜纹夜蛾幼虫的抑制效果最好。地黄根或叶提取液对低龄斜纹夜蛾幼虫有一定抑制作用，对高龄幼虫的毒杀作用较差，同一测定时间随地黄提取液浓度增大，斜纹夜蛾低龄幼虫的死亡率升高。地黄根或叶干粉与提取溶剂的料液比为1∶10时，对斜纹夜蛾1~6龄幼虫的毒杀作用效果最好。【结论】地黄对斜纹夜蛾有一定的抑制作用，在一定范围内，用量越大其抑制作用越强，研究结果可为有效利用农田杂草资源开发植物源杀虫剂奠定理论基础。