張建國(guó)，朱永江，單娜娜、，張 炎，賴 波＊

1.新疆海南良種繁育基地，烏魯木齊 830001

2.新疆農(nóng)業(yè)科學(xué)院土壤肥料與農(nóng)業(yè)節(jié)水研究所，烏魯木齊 830091

關(guān)鍵字：歸一化植被指數(shù)；冠層光傳感器；精準(zhǔn)施氮技術(shù)

新疆是我國(guó)最大的優(yōu)質(zhì)商品棉和唯一的長(zhǎng)絨棉生產(chǎn)基地，2015年棉花種植面積達(dá)到了227.31×104hm2，皮棉產(chǎn)量達(dá)到了 429.80×104t。已形成了“世界棉花形勢(shì)看中國(guó)，中國(guó)棉花市場(chǎng)看新疆”的格局。棉花生產(chǎn)是新疆國(guó)民經(jīng)濟(jì)的主導(dǎo)產(chǎn)業(yè)和農(nóng)民增收的主要途徑，棉花種植面積占全疆耕地面積的35.40%。棉花產(chǎn)業(yè)為新疆提供了40%以上勞動(dòng)人口的就業(yè)機(jī)會(huì)。

對(duì)于棉花來說，氮素是其生長(zhǎng)發(fā)育重要營(yíng)養(yǎng)元素，對(duì)棉花產(chǎn)量的貢獻(xiàn)率可達(dá)23.2%，施用氮肥是提高棉花產(chǎn)量的關(guān)鍵舉措之一。隨著新疆農(nóng)業(yè)生產(chǎn)水平的提高，加大了氮肥的投入，但是利用效率較低。氮肥當(dāng)季利用率30%～35%，低于美國(guó)等發(fā)達(dá)國(guó)家20個(gè)百分點(diǎn)。造成了大量的資源浪費(fèi)，同時(shí)，帶來了嚴(yán)重的環(huán)境污染問題，威脅到了新疆的生態(tài)安全。棉花氮肥精準(zhǔn)管理技術(shù)是目前迫切需要開展的工作，能夠有效的提高氮肥利用效率，減少化石能源的使用，降低環(huán)境污染風(fēng)險(xiǎn)。

Greenseeker是目前用于近地面快速獲取歸一化植被指數(shù)（Normalized difference vegetation index，NDVI）的主要工具，克服傳統(tǒng)方法時(shí)效性差的缺點(diǎn)，同時(shí)擺脫了被動(dòng)高光譜遙感對(duì)外界光源的嚴(yán)格要求而被廣泛應(yīng)用[1]。NDVI與作物生長(zhǎng)狀況和營(yíng)養(yǎng)信息有很好的相關(guān)性，估測(cè)作物產(chǎn)量，并且用于反演作物的葉片氮含量、葉片葉綠素含量、葉面積指數(shù)和產(chǎn)量等。該方法是近地面遙感監(jiān)測(cè)方法之一，即能方便的對(duì)棉花生長(zhǎng)發(fā)育的季節(jié)性變化進(jìn)行評(píng)估，也能實(shí)時(shí)高效、快速準(zhǔn)確、自動(dòng)無損的提供作物長(zhǎng)勢(shì)信息和營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)診斷，在信息化精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中極為重要，并且便于農(nóng)戶操作，適時(shí)采取農(nóng)藝措施（施肥、灌水、耕作、收割以及病、蟲、草、鼠害防治等）。新疆具有規(guī)模化開展棉花種植的基礎(chǔ)，同時(shí)現(xiàn)代節(jié)水灌溉技術(shù)的推廣應(yīng)用也為精準(zhǔn)施氮技術(shù)提供了技術(shù)保障，將棉花氮營(yíng)養(yǎng)診斷技術(shù)進(jìn)行引進(jìn)并應(yīng)用，是推動(dòng)新疆棉花生產(chǎn)、減少化學(xué)肥料污染、降低棉花生產(chǎn)成本的主要途徑。

1 技術(shù)適用范圍

本技術(shù)適用于北疆早熟、機(jī)采、水肥一體化植棉區(qū)。

2 品種選擇及播前準(zhǔn)備

2.1 棉花品種選擇及種子處理

選擇早熟性好（生育期≤125 d），株形緊湊，果枝上抬，葉枝少，株型舒朗，通透性好，果枝始節(jié)高度≥18 cm。莖稈粗壯、抗倒伏性好；葉片中小、葉層分布合理，對(duì)脫葉劑敏感，落葉效果好；成鈴集中，鈴殼較薄，吐絮集中，吐絮暢、含絮性好?？共】鼓嫘詮?qiáng)。霜前花率高，單鈴重≥5 g，衣分≥40%，纖維比強(qiáng)度≥30 cN/tex，馬克隆值3.8～4.5[2]的棉花品種。

100%種子包衣，種子包衣前曬種1～2 d以增加種子發(fā)芽勢(shì)；用26%多福甲1∶50進(jìn)行機(jī)械拌種，堆悶12 h，攤開晾干（避免陽光直射）。

2.2 播前準(zhǔn)備

適熵犁地，耕深28～30 cm，整地質(zhì)量達(dá)到“齊、平、松、碎、墑、凈、直”[3]。整地前用48%氟樂靈100～120 g/666.7m2進(jìn)行土壤封閉，封閉后及時(shí)耙地。耙地深度在4～5 cm[4]。

3 播種

開春后，5 cm地溫連續(xù)3 d穩(wěn)定在12℃時(shí)開播，一般在4月10～30日之間播種。

采用精量播種，一膜6行，株行距為寬窄行（10 cm+66 cm+10 cm）。

4 田間管理

重點(diǎn)突出“密植”、“早熟”。高密度種植收獲株數(shù)達(dá)到1.5萬株/666.7m2以上。播種后早放苗、早中耕、早打頂、早防病蟲草害，促早熟、保穩(wěn)產(chǎn)，創(chuàng)高產(chǎn)。

科學(xué)化調(diào)。全生育期棉花滴灌9次左右，化調(diào)5～6次，每次使用縮節(jié)胺4～6 g/666.7m2，控制株高在70 cm左右。

適時(shí)打頂。機(jī)采棉果枝臺(tái)數(shù)平均達(dá)到8臺(tái)左右時(shí)開始打頂，7月10日前結(jié)束，打頂后株高在70～75 cm。

5 病蟲害綜合防治

棉花病害主要有黃、枯萎病。播種前，對(duì)土壤進(jìn)行消毒，發(fā)現(xiàn)病株，選用多菌靈、福美雙等藥物進(jìn)行噴灑或灌根。蟲害主要有紅蜘蛛、棉蚜、棉鈴蟲及棉薊馬。防治蟲害以農(nóng)業(yè)防治為基礎(chǔ)、生態(tài)控制為主、化學(xué)防治為輔。早發(fā)現(xiàn)、早防治，可以針對(duì)蟲害多發(fā)的棉田，進(jìn)行種子預(yù)處理、設(shè)置保護(hù)帶、種植玉米誘集帶等方法進(jìn)行防控。發(fā)生蟲害時(shí)，及時(shí)對(duì)癥噴灑藥物。

6 棉花氮營(yíng)養(yǎng)調(diào)控

Greenseeker光譜儀是美國(guó)Oklahoma州立大學(xué)與N～tech公司開發(fā)的目前較先進(jìn)的一種地面主動(dòng)遙感高光譜儀器，可以快速的獲取歸一化植被指數(shù)（Normalized difference vegetation index，NDVI）?；静皇艽髿夂吞鞖鉅顩r的影響，分辨率高，可實(shí)現(xiàn)米級(jí)測(cè)量[5]。

6.1 儀器組成

Greenseeker RT200變量施肥系統(tǒng)由RT200接口模塊、PDA和6個(gè)傳感器組成。

6.2 工作原理

Greenseeker RT200變量施肥系統(tǒng)是一個(gè)基于對(duì)作物營(yíng)養(yǎng)狀況實(shí)時(shí)診斷的變量施用農(nóng)業(yè)化學(xué)制劑的工具。本系統(tǒng)安裝在農(nóng)業(yè)機(jī)械上。農(nóng)業(yè)機(jī)械在田間作業(yè)時(shí)，實(shí)時(shí)讀取和收集作物的NDVI值，生成分布圖，并且通過歷史數(shù)據(jù)的分析，確定作物的農(nóng)業(yè)化學(xué)制劑的施用量。冠層光傳感器Greenseeker波段為660 nm和770 nm，帶寬為25 nm，視場(chǎng)角為（24+4）″×（0.6+0.2）″[6]。傳感器距冠層1m。傳感器測(cè)量近紅外敏感波段的反射率（NIRref）和紅外敏感波段的反射率，和。

6.3 操作方法

根據(jù)新疆棉花田間管理的特點(diǎn)，將RT200變量施肥系統(tǒng)裝在噴灑農(nóng)藥的機(jī)械上，每次灌溉后掃描，進(jìn)行氮營(yíng)養(yǎng)診斷，并根據(jù)診斷數(shù)據(jù)，給出每個(gè)生育時(shí)期的施氮量。根據(jù)機(jī)采棉株行距配置（10 cm+66 cm+10 cm），確定傳感器的水平距離為76 cm，一次掃描2膜12行。為避免噴灑農(nóng)藥時(shí)液體影響傳感器的使用，將傳感器裝在機(jī)械的前部。掃描時(shí)間見下表：

表1 RT200變量施肥系統(tǒng)掃描時(shí)間表

6.4 各時(shí)期推薦施肥模型

根據(jù)試驗(yàn)數(shù)據(jù)，棉花各生育時(shí)期NDVI臨界值與追施N量見下表：

表2 棉花各生育時(shí)期的臨界NDVI值

根據(jù)經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量計(jì)算出臨界NDVI值，根據(jù)各時(shí)期掃描數(shù)據(jù)，小于臨界值的，進(jìn)行氮肥追施，大于臨界值的，則不追施氮肥。追施氮肥的量按照下式計(jì)算：

其中Nd為追施氮量，N臨界為NDVI臨界值，為NDVI實(shí)測(cè)值，N0.001為NDVI值每少0.001，需要追施氮量。

7 適時(shí)采收

氣溫適宜，棉花基本成熟時(shí)，噴灑脫葉催熟劑，一般北疆在9月上旬，吐絮率達(dá)到20%，或日均溫度達(dá)到15℃以上，最低溫度不能低于12℃。噴施脫葉催熟劑18～25 d后，棉花脫葉率≥90%，吐絮率達(dá)到95%以上，即可進(jìn)行機(jī)械采收。