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JIA优先上线 | 北京科技大学智慧农业团队提出系统级优化策略:协同调控品种-播期-水氮管理助力新疆棉花高产高效

2026-10-22 19:34:31

在全球变暖背景下，新疆灌溉棉区的水热条件正在发生持续变化，棉花生育进程与水氮资源供需关系也随之调整，这对棉花稳产和水氮高效利用提出了新的挑战。以往研究多关注单一管理措施的调节效果，例如调整播期或优化施肥制度，但对“品种—播期—水氮管理”多因素协同作用及其系统优化潜力缺乏整体评估，因此难以为未来气候情景下的精准调控提供有力支撑。

近期，北京科技大学贺勇教授领衔的智慧农业研究团队完成的题为“Overexpression of GhPAS1 modulates stomatal morphology and canopy architecture to stably improve photosynthetic efficiency and yield in cotton”的研究在Journal of Integrative Agriculture（《农业科学学报（英文）》，JIA）优先在线发表。

该研究以新疆南疆阿拉尔和北疆石河子为代表区域，构建基于APSIM-Cotton作物模型与CMIP6未来气候情景（SSP2-4.5、SSP5-8.5）的情景模拟体系，系统集成不同熟性品种、播期安排以及水氮管理组合，并结合NSGA-III多目标优化算法，对棉花产量、水分利用效率（WUE）与氮肥利用效率（NUE）进行协同优化分析，同时将优化结果空间外推至全疆棉区，评估区域适用性与稳健性。

研究发现，单一管理措施难以同时实现产量与资源利用效率的协同提升。只有在品种特性、播期匹配与水氮供给强度实现系统耦合时，棉花群体光热利用与水氮吸收过程才能形成稳定协同效应，从而在未来变暖情景下同步提升产量、WUE和NUE。

结果表明，“品种-播期-水氮”一体化调控体系在不同气候情景下均表现出良好的适应性和稳健性，能够有效缓解未来升温对棉花生产系统带来的不利影响。该研究为干旱区棉花生产的数字化与智能化管理提供了系统优化路径，也为应对气候变化背景下的作物系统多目标协同提升提供了新思路。

中国农业科学院硕士研究生王泓钦为论文第一作者，北京科技大学现代农学院贺勇教授为论文通讯作者。

该研究得到了兵团科技重大专项项目（2023AA008）和农业农村部西北绿洲农业环境重点实验室（XBLZ-20243）的资助。

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System-level optimization of cultivar, sowing, and water–nitrogen management enhances cotton yield and resource efficiency under future warming in Xinjiang, China - ScienceDirect

Cite the article:

Hongqin Wang, Lei Li, Jiaxue Li, Yong He. 2026. System-level optimization of cultivar, sowing, and water–nitrogen management enhances cotton yield and resource efficiency under future warming in Xinjiang, China. Journal of Integrative Agriculture, Doi:10.1016/j.jia.2026.03.040

研究团队简介

北京科技大学智慧农业团队由贺勇教授领衔，现有教授3名、特聘研究员1名、副教授及讲师5名。团队紧扣“智能装备+大数据+精准农业”三位一体的学科定位，聚焦作物模型与农业大模型、智能农业装备与机器人、农田数据智能感知、农业数字孪生系统等五大研究方向，致力于构建数据驱动的未来农业创新中心。近年来，团队主持和承担国家和省部级科研项目30余项，累计发表学术论文140余篇，申请和授权发明专利24项，取得计算机软件著作权4项。研究成果获中国自动化学会技术发明一等奖、麒麟科学技术奖·科技创新奖、日内瓦国际发明博览会银奖等多项荣誉。团队注重“工程+农业+数据+智能”四位一体的跨学科融合，采用“工程×农学”双导师制培养模式，致力于培养具备智能装备开发、大数据分析与精准农业管理能力的复合型人才，为干旱区智慧农业发展和气候变化适应策略研究提供科技支撑。

| 图文由作者团队提供

Journal of Integrative Agriculture（《农业科学学报（英文）》, JIA）由中华人民共和国农业农村部主管，中国农业科学院与中国农学会主办，中国农业科学院农业信息研究所承办。综合性英文学术期刊，月刊。创刊于2002年，现任主编为中国科学院院士陈化兰。JIA主要栏目有作物科学、园艺、植物保护、动物科学、动物医学、农业生态环境、食品科学、农业经济与管理等。刊稿类型有综述、研究论文、简报以及评述等。全部论文在Elsevier-ScienceDirect (SD) 平台OA出版。最新SCI影响因子4.4，位于SCI-JCR农业综合学科Q1区。中科院分区农林科学1区。2016年以来先后获得中国科协等部委 “提升计划”“登峰计划”“卓越计划”项目支持。

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