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。

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

https://doi.org/10.1016/j.jia.2024.03.040

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