研究成果

一、创新能力

(一)承担科研项目。重点实验室承担各类科研项目113项,其中新增项目83项,科研经费6800余万元,其中863计划子课题2项,计划经费200万元;973计划子课题1项,计划经费130万元;国家科技支撑计划项目6项,计划经费2900.9万元;国家自然科学基金33项,计划经费1708万元;其他国家部委、省部级科研项目36项,计划经费1889.6万元;横向联合科研项目3项,计划经费59万元。

(二)获奖及知识产权。获得兵团科技进步一等奖3项、二等奖1项、三等奖3项;中国产学研合作创新成果奖一等奖1项、全国农牧渔业丰收奖农业技术推广成果奖1项;发表论文384篇,其中被SCI收录论文43篇,EI收录论文13篇;申请国家专利12项,软件著作权登记6项;出版学术专著5部;选育审定棉花新品种2个,大麦新品种4个。

(三)申报获批了以重点实验室现有棉花相关研究团队为组成主体的兵团“棉花协同创新中心”,目前建设进展顺利。

(四)成果转化情况

1. 在充分发挥现有研究优势的基础上,加强主要农作物优质高产栽培的应用基础研究的深度和广度。通过多年研究,在新疆棉花持续超高产、玉米超高产的栽培理论与关键技术方面取得了突破。建立了棉花高产高效综合栽培技术体系3套,在南北疆棉区大面积推广应用;通过制定玉米“增密增穗、稳穗数、挖粒重”,增加花后物质生产和高效分配,培育高质量抗倒群体为核心的高产路线,选用高产耐密品种,采取增密种植等关键技术,2009年在兵团第471团首次实现了玉米亩产1360.10公斤的中国玉米单产纪录;201120122013年在第六师奇台农场分别创1385.39公斤/亩、1410.3公斤/亩、1511.74公斤/亩的全国玉米单产最高纪录,连续刷新全国玉米高产纪录,创新多项玉米高产关键技术。

2. 在农田水分高效利用理论与节水灌溉技术方面开展了大量工作,并取得了显著成果。创建农业信息技术示范基地2个,墒情监测与灌溉远程控制技术(产品)在建设期内累计推广面积10万亩,已成为该领域的主流产品,社会反响良好,具体很好的规模化应用前景。

3. 在作物生长信息的自动化监测、提取、智能决策和肥水自动控制系统等方面取得了重大突破。建立了网络化、构件化土壤肥力信息管理与施肥推荐系统平台,应用推广130万亩。根据膜下滴灌棉田水肥管理的要求,研发了膜下滴灌比例混合变量控制施肥系统,提高肥料利用率8%左右,在第八师应用与推广297.96万亩。构建了玉米病虫草咨询诊断信息化平台,在全国累计培训人次超过240万,示范推广应用覆盖面积2384万亩,新增利润21792.37万元。

4. 绿洲农业生态与耕作制度研究团队创建盐渍化农田生态修复技术示范基地,农田土壤脱盐率34.2%,同时提高水、肥的利用率,获得经济效益3000万元以上。研发的土壤微生物改良剂、浅层暗管排水降盐、农林牧复合改良等关键技术,分别在第八师、第七师、第六师、第二师、第三师等大面积推广应用,累积推广面积达20万亩。

5. 王登伟教授受院里派遣针对第4师进行科技服务工作,开展了设施温室大棚方面的技术服务工作,同时,利用冬闲时间开展冬季科技培训工作。主要做法:签订技术服务合同;给466团指导了2个温室大棚的立体草莓冬季生产项目;另外,指导了该团的果树修剪工作;给70团指导了2个温室大棚的黄沙种植示范项目。

二、成果与奖励

(一)结合作物超高产创建工作,在棉花、玉米产量形成的生理生态机制及调控技术方面以及品种培育方面取得突破性进展。

1. 棉花高产高效栽培理论与技术体系的研究及应用。从群体高效利用光能的角度,首次揭示了棉花皮棉4000kg/hm2产量形成的生理生化机理,提出了杂交棉冠层结构呈“分布均匀,结构契合”是实现超高产的关键因素,是高光效群体结构的重要特征。依据杂交棉生长发育和产量形成特点,建立了杂交棉超高产优化成铃的理论与关键技术体系。建立了实现棉花超高产的关键技术,包括“合理密植高产稳产技术”、“大双膜全覆盖保苗技术”、“全程动态量化综合调控技术”、“水肥后移增铃重技术”等杂交棉高产高效的关键栽培技术。在单项栽培技术研究的基础上,以棉花高光效冠层形成为目标,通过综合集成,建立了杂交棉高产高效综合栽培技术体系,以充分利用新疆绿洲农田丰富的光热资源潜力,提高群体光合物质生产,实现杂交棉超高产高效。

2. 玉米高产创建与超高产综合栽培技术研究与应用。在总结国内外玉米高产研究的基础上,制定了“增密增穗、稳穗数、挖粒重”,增加花后物质生产和高效分配,培育高质量抗倒群体为核心的高产路线,选用高产耐密品种,采取增密种植、地膜覆盖、精细播种、行株距优化配置、前控后促、化学调控、病虫防治、适时晚收等关键技术,并强化田间管理,挖掘良种、良法与光温资源的增产潜力,2009年在兵团第471团首次实现了玉米亩产1360.10公斤的中国玉米单产纪录;201120122013年在第六师奇台农场分别创1385.39公斤/亩、1410.3公斤/亩、1511.74公斤/亩的全国玉米单产最高纪录,连续刷新全国玉米大面积高产纪录,创新多项玉米高产关键技术及技术的优化集成。连续三年创全国玉米单产纪录,其成功经验在西北地区乃至全国都具有借鉴作用,对于创新和优化集成玉米高产技术,在更大规模、更广范围、更高层次上开展玉米高产创建,保障国家粮食安全,促进农业增产增效具有重要意义。

3. 以粮食作物新品种选育与高产优质栽培为主要研究目标,开展了小麦、啤酒大麦和小黑麦的新品种选育及示范推广,选育麦类作物新品种共20个,其中春小麦新品种6个,啤酒大麦新品种7个,小黑麦新品种7个。新啤1号是新疆第一个自育成功的啤酒大麦品种;新小黑麦1号的育成填补了新疆小黑麦育种的空白。育成的春小麦新品种新春11号、新春31号和新春39号等示范推广面积达300多万亩,其中新春11号已成为新疆主栽春小麦品种。新小黑麦4号的示范与推广,使得饲草型小黑麦成为新疆大面积种植的饲草品种之一。为农区畜牧业发展提供了大量高产优质牧草,对农区畜牧业发展具有重要的促进和带动。累计推广9.8万亩,扣除成本后亩新增270元,共新增产值2646万元以上。9.8万亩小黑麦饲草可饲喂3.2万头奶牛,每头牛年新增牛奶200kg、每公斤牛奶2.0元计,可带动奶牛业新增产值1200万元以上。该成果获2011年兵团科技进步三等奖。

(二)结合兵团现代农业发展的战略需求,在作物生长信息的自动化监测、提取、智能决策和肥水自动控制系统等方面取得了重大突破。

1. 农田水肥精确管理与远程控制系统研究。结合兵团建设成现代农业示范基地的战略需求,在作物生长信息的自动化监测、提取、智能决策和肥水自动控制系统方面取得了重大突破。针对新疆农业生产完全依赖于灌溉,施肥、灌溉技术可控性强,农业新技术推广快的特点,以土壤肥力综合评价模型和综合施肥模型为核心,建立了基于GIS的棉田与春小麦养分分区管理和推荐施肥系统,并获得“滴灌春小麦氮肥推荐施肥决策系统V1.0”软件登记一项。在新疆兵团建立了土壤养分管理网络服务体系,构建了兵团土壤养分信息化管理技术平台。以多点监测综合决策模型为基础,结合知识模型和作物模拟模型,研制开发基于GSM农田水分管理智能监测与决策支持系统(棉花);建立了棉花膜下滴灌农艺配套技术体系和农田水分实时监测系统,是新疆第一套集作物模拟、水肥管理与滴灌自动控制等多项功能于一体棉花膜下滴灌的综合软件系统。通过研究与设计滴灌变量控制精准施肥装置的机械构造,开发滴灌变量控制精准施肥装置智能控制系统与远程监测预警系统,最终研制出了一整套滴灌变量控制精准施肥智能化控制系统,与滴灌变量控制精准施肥装置,并申请了膜下滴灌变量控制施肥装置、一种活塞密闭式滴灌施肥罐和一种应用在滴灌上的精量控制施肥配肥装置3项实用新型专利。该成果获2012年兵团科技进步一等奖、2014年兵团科技进步三等奖。

2. 玉米病虫草害诊断专家系统开发与应用。针对我国基层植保专家不足、农技推广“最后一公里”的问题,综合利用现代人工智能、系统工程、多媒体网络信息及机器视觉技术,研究构建了含3800多幅图片的玉米病虫草害标准图像实例数据库和玉米病虫草害诊治知识库;引入SRG高效算法构建了大田非结构环境下作物病症图像的自动化识别模型;开发了含单机版、网络版和手机版的基于图像规则的玉米病害诊断专家系统和基于图像的玉米病害模糊模式识别系统,实现了专家知识向非专家的转移;构建了玉米病虫草咨询诊断信息化平台,探索出一条适合我国国情的技术推广新途径。在全国累计培训人次超过240万,示范推广应用覆盖面积2384万亩,新增利润21792.37万元,取得了显著的社会与经济效益。该成果获得2011年兵团科技进步奖一等奖。

3. 成果产业化效果突出。作物水分理论与技术团队近年在干旱区棉花膜下滴灌综合配套技术研究与示范、加工番茄膜下滴灌根层水分对根系发育调控、根层水分变化滴灌春小麦源库响应的调控效应、主要粮食作物滴灌关键技术与装备、棉花田间精准作业技术规模化应用与示范等内容开展以为主题的科研活动,承担主持国家省部级项目20余项,积极创办科技企业,践行科技成果转化,以推动科技成果为主要使命的实体平台新疆石达赛特科技有限公司,其主打产品石达赛特牌农田墒情监测与灌溉控制系统(产品)被列为水利部重点推广新技术、2012年入选国家重点新产品,已经成为国内最具知名度的农业信息技术产品之一,到2014年已累计推广面积超过30万亩,年产值突破4000万元;旗下子公司新疆石大赛福节水设备有限公司开发全自动自清洗8GWZG系列过滤器产品,产品技术达到国内领先水平,获2013年自治区重点新产品二等奖、2014年兵团科技进步三等奖。

(三)针对我国西北干旱区生态环境状况和农业可持续发展的需求,研究了绿洲农田农林复合生态系统特征及农林复合模式,研发盐渍化土壤改良剂,提出了土壤盐渍化农田的生态修复技术。

1. 绿洲农田农林复合生态系统特征及农林复合模式。研究探索果粮(棉)间作物地上部冠层结构与光竞争和时空补偿利用的关系,探寻地下部果树和作物根系生长和发育与养分和水分资源高效利用的关键过程;开展果粮(棉)优质高产与资源高效利用关键过程的模拟模型研究,提出了果棉(粮)间作综合高产优质高效技术体系,进行果粮(棉)间作高产优质高效综合技术集成与示范。通过对豆科与非豆科间作中磷营养进行较为深入的研究表明,蚕豆促进玉米磷营养的机理主要有3个方面:首先,蚕豆吸收磷素的能力明显强于玉米,蚕豆的比根长吸收率(单位根长吸收的地上部磷量)约是玉米的2倍;其次,蚕豆利用土壤中难溶性磷(如FePAlP)的能力远强于玉米,降低了对土壤中可溶性磷的竞争;第三,蚕豆相对于玉米具有更强的质子释放能力,使蚕豆能够较好的活化利用土壤中的难溶性磷,从而有利于玉米的磷营养。

2. 干旱区农田生态环境与土壤盐渍化的研究。以土壤盐渍化弃耕地为契入点,进行退化生态系统恢复与重建的研究,建立不同程度盐渍化弃耕地生态经济恢复模式,为绿洲耕地的可持续利用及后备耕地资源的开发提供了理论依据与实用技术。针对盐渍化弃耕地复垦后的轻度盐渍化棉田,建议中期(10-15年)连作结合短期轮作(1-2年)的种植模式,在提高土壤有机碳含量与质量方面的作用非常显著。针对不同程度的盐碱化土壤属性,以当地作物副产物为原料,辅以筛选出的本地微生物解盐菌,开发新型微生物改良剂。产品将微生物技术与区域有机废弃物资源特点结合,达到生物改良与培肥地力的双重功效,达到生产与生态双赢的目标。研发的土壤微生物改良剂、浅层暗管排水降盐、农林牧复合改良等关键技术5项,分别在第八师、第七师、第六师、第二师、第三师等累积推广面积达20万亩。农田土壤脱盐率34.2%,同时提高水、肥的利用率,获得经济效益3000万元以上。该成果获得2013年兵团科技进步奖一等奖。