遼河流域棉區不同鈴期和鈴位棉花纖維品質比較

徐敏，金路路，王子勝（遼寧省經濟作物研究所，遼寧遼陽111000）

遼河流域棉區不同鈴期和鈴位棉花纖維品質比較

徐敏，金路路，王子勝
（遼寧省經濟作物研究所，遼寧遼陽111000）

摘要：為了研究遼河流域棉區棉鈴纖維品質受外部環境條件影響的程度，采用對比法試驗設計，對2個棉花品種（‘遼棉19號’和‘AC-33B’），3個坐果時期（伏前桃、伏桃、秋桃）、2個坐果位置（1～4果枝、5～8果枝）棉鈴的棉花纖維品質進行比較研究。比較分析了纖維長度、比強度、馬克隆值、整齊度和伸長率，以及各指標的變異系數的大小。結果表明：‘遼棉19號’和‘AC-33B’的纖維品質都達到了短季棉A級或AA級的標準，同時馬克隆值受環境影響更為明顯。對于不同鈴期和鈴位的棉鈴，其纖維品質的各項指標以及各指標的變異系數表現有所不同，但規律相似，即前中期（伏前桃、伏桃）形成的中下部（1～4果枝）棉鈴綜合品質優于后期（秋桃）形成的上部（5～8果枝）棉鈴，說明環境條件影響棉花纖維品質的形成。總體來說，伏桃的纖維品質表現較優，應該成為高產優質栽培追求的目標。

關鍵詞：棉花；纖維品質；鈴期；鈴位

0　引言

棉花纖維是棉花所特有的一種表皮毛細胞，是從胚珠表皮細胞分化而來的單細胞結構。棉花纖維品質主要由遺傳因素決定，但生態條件、環境因素和栽培措施對其形成也有重要的影響。棉花纖維品質包含有多個指標，其中纖維長度、整齊度、比強度、伸長率和馬克隆值是較為重要的指標。

棉花纖維品質與氣候因子的關系研究一直受到國內外學者的重視，但觀點也不盡相同。纖維比強度形成的溫度敏感性已廣為認同。周治國等[1]研究認為，棉花纖維品質氣候變化敏感度排序為：比強度＞馬克隆值＞2.5%跨長。王學德等[2]研究認為，比強度在棉花品質性狀中的變異范圍最大；朱紹琳等[3]證實，棉花纖維比強度主要受到鈴期積溫和夜間平均溫度的共同影響。棉花纖維馬克隆值是衡量棉花纖維細度和成熟度的綜合指標，最佳范圍在3.7～4.2之間，過高和過低都會影響到紡紗質量。Wanjura等[4]、Juneadi等[5]、韓春麗等[6]研究認為，氣候條件對馬克隆值的作用要大于坐果位置，隨著鈴期平均溫度降低，馬克隆值也會減小。馬富裕等[7]研究證明，鈴期≥15℃有效積溫和最高溫度與馬克隆值成正比。Davidon等[8]和Gipson等[9]研究認為，最低夜溫在10.7～21.3℃是形成較佳馬克隆值的適宜范圍。Haigler等[10]則認為，溫度低于21.0℃會導致馬克隆值下降，甚至會低于3.5。同時，有研究認為，溫度對棉花纖維伸長生長有顯著影響，降水和日照同樣影響棉花纖維長度的形成[11-17]。

棉花纖維品質屬于數量性狀，受空間和時間影響很大。棉花的無限開花結鈴習性決定了不同開花期、不同坐果點棉鈴所處的環境條件、植株生理年齡存在較大差異[18-19]，給棉纖維品質形成帶來一定的影響。研究表明：棉花纖維發育受溫度、光照影響較大，不同時期和不同坐果點棉鈴的生長發育恰好可以作為模版，對溫度、光照的影響進行系統的分析[20-23]。因此，本研究以遼河流域棉區主栽品種‘遼棉19號’和較早引進的抗蟲棉品種‘AC-33B’為試材，旨在通過分析比較不同鈴期和坐果點棉鈴的纖維品質，探討遼河流域棉區棉花生長發育過程中積溫和光照對纖維品質的影響，為通過栽培管理措施改善棉花纖維品質提供參考。

表1　‘遼棉19號’不同時期棉鈴纖維品質比較

1　材料與方法

1.1試驗材料與設計

該試驗于2007—2008年在遼寧省經濟作物研究所試驗地（遼寧省遼陽市）進行。試驗地前茬作物為棉花，土壤質地為沙壤土，耕層土壤有機質含量為1.97%，全氮為0.08%，堿解氮為73.4 mg/kg，速效磷為23.6 mg/kg，速效鉀為247.5 mg/kg。棉花全生育期（4—10月）內的月平均溫度為19.0℃，相對濕度為65.0%，總降水量為73.1 mm，總日照時數為201.9 h。

供試棉花品種為‘遼棉19號’和‘美棉33B’。4月29日播種，大壟雙行、地膜覆蓋栽培，田間管理均按高產栽培要求進行，7月15日打頂。

1.2測定內容和方法

分別在6月20日（伏前桃）、7月15日（伏桃）、8月10日（早秋桃）對棉株當日開花掛牌標記。棉鈴吐絮后，于10月10日分時期（伏前桃、伏桃和秋桃）收取標記棉鈴，同時分部位（1～4果枝，5～8果枝）收取樣本棉鈴。

各棉鈴分別稱取20 g纖維品質樣本，送中國農業科學院棉花研究所農業部纖維檢驗測試中心，用HVI900測試系統測量纖維長度、纖維整齊度、斷裂比強度、纖維伸長率、麥克隆值。

1.3數據處理

本研究采用Microsoft Excel和DPS數據處理系統，以2007—2008年平均數據為基礎，進行數據分析及作圖。

2　結果與分析

2.1不同時期棉鈴纖維品質

2.1.1不同時期棉鈴纖維品質比較由表1可見，對于‘遼棉19號’，上半部平均長度表現為秋桃>伏桃>伏前桃；馬克隆值相反，表現為伏前桃>伏桃>秋桃；整齊度指數、斷裂比強度、伸長率最高的是伏前桃；整齊度指數、斷裂比強度最低的為伏桃；伸長率最低的為秋桃。

綜合來看，‘遼棉19號’各時期棉鈴的纖維品質都達到了短季棉A級的標準[24]。按照國家細絨棉標準[25]要求，其伏前桃的纖維長度為5級、整齊度指數為U1級、馬克隆值為C2級、斷裂比強度為S3級；其伏桃和秋桃各指標則分別達到4級（標準級）、U2級、A級和S3級。總體來看，伏桃和秋桃的纖維品質要優于伏前桃。

由表2可見，對于‘美棉33B’，上半部平均長度和斷裂比強度表現為秋桃>伏桃>伏前桃；馬克隆值相反，表現為伏前桃>伏桃>秋桃；整齊度指數最高的是伏桃，最低的是秋桃；伸長率伏前桃和秋桃持平，最高的是伏桃。

表2　‘美棉33B’不同時期棉鈴纖維品質比較

表3　不同時期棉鈴纖維品質變異系數比較

綜合來看，‘美棉33B’伏前桃的纖維品質達到了短季棉A級的標準，伏桃和秋桃則達到了AA級的標準[24]。按照國家細絨棉標準[25]要求，其伏前桃的纖維長度為3級、整齊度指數為U2級、馬克隆值為B2級、斷裂比強度為S3級；其伏桃各指標則分別為2級、U2級、B2級和S2級；其秋桃各指標分別達到2級、U2級、C1級和S2級。總體來看，伏桃的纖維品質較優。

2.1.2不同時期棉鈴纖維品質變異系數比較不同時期的棉鈴由于所接受的光照和熱量不同，對棉花纖維品質性狀影響較明顯，且不同的品質性狀對坐果時期的反應有一定差異，這種差異可用變異系數來表示。表3是各纖維品質性狀的變異系數比較。

由表3分析可知：從不同品種的角度來看，‘遼棉19號’各性狀變異系數從大到小排序為馬克隆值>斷裂比強度>上半部平均長度>伸長率>整齊度指數；‘美棉33B’各性狀變異系數從大到小排序為馬克隆值>斷裂比強度>上半部平均長度>整齊度指數>伸長率。其規律相似，說明馬克隆值對坐果時期較為敏感，而伸長率和整齊度指數受環境條件影響較小。對于不同時期的棉鈴，無論是‘遼棉19號’還是‘美棉33B’，各性狀變異系數都表現為秋桃>伏前桃>伏桃，說明伏桃的纖維品質均一性更好；而秋桃由于光照與熱量不足，纖維發育不良；伏前桃由于形成于植株的中下部，雖然蓄積了足夠的熱量，但所受光照有限，纖維發育也受到影響。

2.2不同部位棉鈴纖維品質比較

2.2.1不同部位棉鈴纖維品質由表4可見，對于‘遼棉19號’，除纖維上半部平均長度表現為5～8果枝大于1～4果枝外，其余指標都是1～4果枝大于5～8果枝。

綜合來看，‘遼棉19號’上下2個部位棉鈴的纖維品質都達到了短季棉A級的標準[24]。按照國家細絨棉標準[25]要求，2個部位纖維品質品級相同，即：的纖維長度都為4級（標準級）、整齊度指數為U2級、馬克隆值為B2級、斷裂比強度為S3級。

由表5可見，對于‘美棉33B’，纖維上半部平均長度和馬克隆值表現為5～8果枝大于1～4果枝外，其余指標都是1～4果枝大于5～8果枝。

綜合來看，‘美棉33B’上下部果枝棉鈴的纖維品質都達到了短季棉A級的要求[24]。按照國家細絨棉標準[25]要求，其1～4果枝棉鈴的纖維長度為2級、整齊度指數為U2級、馬克隆值為C2級、斷裂比強度為S2級；其5～8果枝各指標則分別為1級、U2級、C2級和S3級。總體來看，下部果枝棉鈴的纖維品質較優。

2.2.2不同部位棉鈴纖維品質變異系數比較植株下半部（1～4果枝）和上半部（5～8果枝）棉鈴由于所接受的光照和熱量不同，對棉花纖維品質性狀有一定的影響，這種影響可用變異系數來表示。表6是各纖維品質性狀的變異系數比較。

表4　‘遼棉19號’不同部位棉鈴纖維品質比較

表5　‘美棉33B’不同時期棉鈴纖維品質比較

表6　不同部位棉鈴纖維品質變異系數比較

由表6可知：‘遼棉19號’和‘美棉33B’各性狀變異系數從大到小排序相同，皆為馬克隆值>斷裂比強度>上半部平均長度>伸長率>整齊度指數，說明馬克隆值對外部環境較為敏感，而整齊度指數受環境條件影響較小。對于‘遼棉19號’不同位置的棉鈴，各性狀變異系數都表現為上部棉鈴（5～8果枝）>下部棉鈴（1～ 4果枝），說明下部棉鈴的纖維均一性更好；而上部棉鈴雖然接受了較多光照，但由于坐果較晚、生長量不足，纖維發育不良。

3　結論

3.12個品種纖維品質的綜合分析

綜合來看，‘遼棉19號’各時期棉鈴的纖維品質都達到了短季棉A級的標準；‘美棉33B’伏前桃的纖維品質達到了短季棉A級的標準，伏桃和秋桃則達到了AA級的標準。‘遼棉19號’和‘美棉33B’上下部果枝棉鈴的纖維品質都達到了短季棉A級的標準[26]。同時，2個品種各性狀變異系數排序都表現為馬克隆值>斷裂比強度>上半部平均長度，說明馬克隆值受外界環境影響較明顯。

3.2不同時期棉鈴的纖維品質比較

對于‘遼棉19號’，上半部平均長度表現為秋桃>伏桃>伏前桃；馬克隆值相反，表現為伏前桃>伏桃>秋桃；整齊度指數、斷裂比強度、伸長率最高的是伏前桃；整齊度指數、斷裂比強度最低的為伏桃；伸長率最低的為秋桃。

對于‘美棉33B’，上半部平均長度和斷裂比強度表現為秋桃>伏桃>伏前桃；馬克隆值相反，表現為伏前桃>伏桃>秋桃；整齊度指數最高的是伏桃，最低的是秋桃；伸長率伏前桃和秋桃持平，最高的是伏桃。

對于不同時期的棉鈴，無論是‘遼棉19號’還是‘美棉33B’，各性狀變異系數都表現為秋桃>伏前桃>伏桃。

3.3不同部位棉鈴的纖維品質比較

對于‘遼棉19號’，除纖維上半部平均長度表現為5～8果枝大于1～4果枝外，其余指標都是1～4果枝大于5～8果枝。對于‘美棉33B’，纖維上半部平均長度和馬克隆值表現為5～8果枝大于1～4果枝，其余指標都是1～4果枝大于5～8果枝。

對于‘遼棉19號’不同位置的棉鈴，各性狀變異系數都表現為上部棉鈴（5～8果枝）>下部棉鈴（1～4果枝）。而‘美棉33B’由于其生育期較長，5～8果枝大部分棉鈴不能正常開絮，影響了取樣的代表性，因此沒有進行進一步的分析。

4　討論

4.12個品種纖維品質的綜合比較

比較而言，‘美棉33B’的纖維品質要優于‘遼棉19號’，尤其是纖維長度和斷裂比強度2個指標優勢明顯，但馬克隆值比‘遼棉19號’稍差。說明‘美棉33B’具有形成較長和較強纖維的潛力。但是由于遼河流域棉區生育時期有限，對于生育期較長的‘美棉33B’來說，導致其生長量不足、成熟度下降，從而影響了產量和后期棉鈴的纖維品質。這一點通過馬克隆值變異系數也有所體現，但是與前人研究認為的比強度對環境更為敏感的結果有差異，其原因尚待進一步探討，也許與遼河流域棉區積溫偏低、生育期較短有關。

4.2坐果時期與位置的關系

棉花為無限生長作物，其開花結鈴具有由內而外、自下而上的特點，因此其坐果時期和位置具有一定的相關性，從而影響到產量性狀和纖維品質指標。

本試驗中，前中期形成的伏前桃和伏桃，一般坐果于1～4果枝；而后期形成的秋桃則坐果于5～8果枝。伏前桃和伏桃各品質指標的變異系數小于秋桃，相應的，1～4果枝各指標的變異系數也小于5～8果枝。究其原因，也在于不同時期對應著不同坐果點的棉鈴，所接受的光熱資源不同，因而有了不同的表現。這也印證環境條件影響到棉花纖維品質的形成。

4.3纖維長度和比強度的發育

前人的研究已經說明，溫度、光照時間是影響纖維品質的主導因子，且光照對纖維品級的影響較大。對于纖維長度，馬富裕等[26]研究表明，遮光后纖維長度增加，在自然光照條件下密植也能使纖維長度有所增加，說明弱光會誘導棉花纖維的伸長發育。本試驗中，無論是‘遼棉19號’還是‘美棉33B’，纖維長度的表現都是秋桃>伏桃>伏前桃，同時表現為5～8果枝>1～4果枝，這與前人的研究結果似乎并不吻合。按照通常理解，處于植株下部的棉鈴接受的光照較少，其纖維長度應該較長，但本試驗中卻最短。推測其原因在于，遼河流域棉區采用地膜覆蓋栽培，由于地膜反光，下部棉鈴接收的光較多[27]，所以，其纖維長度較短。

湯慶峰等[22]總結前人的研究結果說明，從棉鈴開裂至充分吐絮為脫水轉曲期，此時，由于纖維脫水產生內應力，引起表面收縮。成熟良好的纖維，細胞壁厚，轉曲多，強力高；不成熟的纖維，細胞壁薄，幾乎無轉曲；但過成熟的纖維，中腔過小，轉曲也少，都會導致其強度下降。秋桃雖然處于植株頂端、接受的光照較多，但由于其形成較晚、光熱累集不足，纖維成熟度不夠，幾乎沒有轉曲，所以纖維長度較長，但同時其比強度較低。本試驗中上部棉鈴長度較長但強度較低也說明了這一點。‘美棉33B’秋桃的纖維比強度也較高，估計是由于取樣受到限制，導致數據與與前人研究結果相悖。

總之，棉花研究和生產主要追求的2個目標就是高產和優質，當生產水平不斷提高的時候，纖維品質的重要性逐漸被人們所重視。據美國農業部育種學家N.Rmeredith博士研究，環境因素對棉花纖維品質的貢獻為1/3，品種為2/3。相同條件下，不同品種的纖維品質發育表現不同。而坐果時間和位置直接影響到棉鈴接受的光照和熱量多少，進而影響到纖維品質。本試驗結果充分反映了這一規律，同時也提示人們，在生產中，應該通過合理安排生育期、科學進行化學調控，促進生成伏桃、盡量減少秋桃和伏前桃，將是今后棉花高產優質栽培的一個途徑。

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Cotton Fiber Quality Comparison of Different Boll Positions and Bolling Stages in Liaohe River

Xu Min, Jin Lulu, Wang Zisheng
(Liaoning Cash Crop Institute, Liaoyang 111000, Liaoning, China)

Abstract:In order to study the influence of external environmental conditions on cotton fiber quality in Liaohe basin, an experiment was conducted to compare the fiber quality of 2 cotton varieties (‘Liaomian 19’and‘AC-33B’), 3 fruit setting periods (before hot season boll, hot season boll and autumn boll), 2 fruit setting positions (1- 4 and 5- 8 fruit branches). The fiber length, strength, micronaire, uniformity and elongation, and the variation coefficient of each index were compared and analyzed. The results showed that: the fiber quality of ‘Liaomian 19’and‘AC-33B’reached A or AA standard of short season cotton, the environmental conditions influenced micronaire more obviously. For different bolling stages and boll positions, the indexes and variation coefficients of fiber quality were different but had the similar rule, which was: the comprehensive cotton quality of mid and early bolls (before hot season boll and hot season boll) which formed in the mid and lower positions (1-4 fruit breaches) was better than that of the later bolls (autumn boll) which formed in the upper positions (5-8 fruit branches), indicating the impact of environmental conditions on cotton fiber quality. Overall, hot season boll has better fiber quality and should become the goal of high yield and quality cotton cultivation.

Key words:Cotton; Fiber Quality; Bolling Stages; Boll Position

中圖分類號：S562

文獻標志碼：A論文編號：cjas15050014

基金項目：國家棉花產業技術體系遼河生態試驗站“遼河試驗站”(SARS-18-31)；國家轉基因生物新品種培育科技重大專項“特早熟棉區抗病及轉基因早熟棉花新品種培育”(2011ZX08005-002、2013ZX08005-002、2014ZX08005-002)；國家863計劃項目“特早熟強優勢棉花雜交種的創制與應用”(2011AA10A102)。

第一作者簡介：徐敏，女，1969年出生，遼寧遼陽人，研究員，本科，研究方向為棉花栽培與生理。

通信地址：111000遼寧省遼陽市白塔區勝利路65號遼寧省經濟作物研究所，Tel：0419-2535930，E-mail：shumin690101@163.com。

收稿日期：2015-05-26，修回日期：2015-06-19。