新疆产棉区高强棉纤维形成的纤维素累积特征及适宜温度

田景山，张煦怡，虎晓兵，随龙龙，张鹏鹏，王文敏，勾玲，张旺锋



新疆产棉区高强棉纤维形成的纤维素累积特征及适宜温度

田景山，张煦怡，虎晓兵，随龙龙，张鹏鹏，王文敏，勾玲，张旺锋

（石河子大学农学院/新疆生产建设兵团绿洲生态农业重点实验室，新疆石河子 832003）

【目的】新疆是我国主要产棉区，该区棉花生育后期气温下降快。明确生育后期温度对棉纤维发育的影响，对新疆优质棉生产提供指导。【方法】采用分期播种、整段夜间增温（棉纤维发育期）和阶段夜间增温（开花至纤维素快速累积期起始时间、纤维素快速累积期和纤维素快速累积期终止时间至吐絮）的方式，使棉纤维发育处于不同的温度环境下，研究温度对纤维素累积特征的影响及其相互关系。【结果】结果表明，棉纤维比强度受纤维素快速累积期持续时间（）、开花至纤维素快速累积期起始时间的平均累积速率（1）和纤维素最大理论含量（m）的显著影响，其中棉纤维比强度与1呈显著二次曲线关系、与m呈极显著线性关系。棉纤维发育期≥15℃有效积温是影响纤维比强度的主要温度因子，在开花至纤维素快速累积期起始时间内二者呈显著负相关关系，在纤维素快速累积期则呈显著正相关关系。自棉花开花至纤维素快速累积期起始时间内，较多的有效积温使纤维素在这段时间的平均累积速率（1）直线降低，这并不利于纤维比强度的提高。在纤维素快速累积期，≥15℃有效积温的增加显著提高了1，纤维素快速累积期持续时间（）随有效积温的增加而显著延长，纤维比强度亦呈增加趋势。若获取≥30 cN/tex的纤维比强度，就需要1维持在1.32%·d-1—1.76%·d-1，纤维素在铃龄6.7—13.3 d进入快速累积期，快速累积期持续20.2—25.6 d，纤维素累积时间经历39.0—46.9 d；在开花至纤维素快速累积期起始时间内需要≥15℃有效积温5.6℃—96.3℃，在纤维素快速累积期则需要181.5℃—262.3℃。【结论】棉纤维不同发育阶段≥15℃有效积温对1影响的差异性是造成纤维比强度差异的主要原因，适宜1有利于形成高强纤维。

棉花；有效积温；纤维素累积速率；比强度；顶部棉铃

0 引言

【研究意义】新疆属典型大陆性干旱气候，具有发展棉花的资源优势，棉花总产量占全国总产量的60%以上。然而，分析我国新体制棉花公证检验质量数据发现，纤维比强度以新疆棉区最低，且“强级”所占比例全国最低[1]。棉花生长后期气温下降快，尤其是夜间温度过低成为限制新疆棉区纤维发育的关键因素[2]。开展棉花纤维比强度与温度关系的研究，探讨改善纤维品质成为棉花育种和栽培研究的重要内容。【前人研究进展】棉纤维比强度的形成主要取决于次生壁的形成特性[3-5]，在次生壁加厚期纤维素大量沉积于胞壁内侧[6-7]，促使次生壁几乎全部由纤维素组成[8]。前人研究表明，纤维素沉积时间的早晚对纤维成熟度及产量有着极其重要作用[9]，高强纤维的棉花品种在棉纤维发育过程中能较早的进入次生壁加厚期[10-11]。棉纤维比强度的形成存在明显的基因型差异[12-15]，高强纤维的形成与纤维素累积相协调，纤维素平缓累积且快速累积期历时长，其纤维比强度的增长幅度大，最终比强度较高[4, 16-19]。有研究认为可将纤维素最大累积速率和快速累积持续期作为研究纤维素累积特征及与纤维比强度关系的主要指标[13-14]，张文静等[12]则认为晚秋桃的纤维素快速累积持续期较长、纤维素累积速率较低，纤维比强度增长的幅度较小，最终比强度则较低，说明纤维素快速累积持续期和累积速率与纤维比强度的关系必须在一定条件下才成立。因此，纤维素累积特征的改变直接影响着比强度的形成，快速累积持续时间长易形成高强纤维，累积速率过快或过慢似乎均不利于形成高强纤维。温度是影响棉纤维发育的首要生态因子，如何在有限时间内多结铃、结优质铃，是新疆棉花持续高产优质的关键所在[20]。在诸多温度因子中以最低温度研究报道居多，低温通过改变纤维素累积量及累积特征实现对纤维比强度的影响[4, 19, 21]，主要表现为纤维素累积速率和纤维素累积量显著降低、纤维素快速累积期持续时间明显延长[4, 22]。前人研究证实，纤维比强度的高温胁迫窗口在铃龄11—26 d[23]，期间的高温（日均温度31.1℃—35.2℃）虽使纤维累积量显著降低[5, 24]，却延长了纤维比强度快速增加持续期，利于比强度的增加[5, 23, 25]。【本研究切入点】棉纤维发育可分为分化、伸长、次生壁加厚和脱水成熟4个有重叠的时期[26-27]，温度因子在棉纤维不同发育阶段是如何影响纤维素累积特征，仍有待深入研究。棉花结铃具有很强的时空补偿能力，可通过各项栽培管理措施调控结铃的时空分布，以满足棉铃发育所需的温光资源，协调纤维素沉积特征实现棉花提质增产[8]。【拟解决的关键问题】本研究采用分期播种和夜间增温的方式，使棉纤维发育处于不同的温度环境，分析温度对纤维素累积特征的影响，探讨适宜纤维素累积和形成高强纤维的温度条件，以期根据环境温度的监测来制定栽培调控措施改善棉纤维品质。

1 材料与方法

1.1 试验设计

试验一：播期试验。2008—2009、2015年在石河子大学农学试验站（45°19′N，86°03′E）进行，2016年在新疆乌兰乌苏农业气象试验站（44°17′N，85°49′E）进行。采用分期播种方法使棉铃发育处于不同温度条件下，2008—2009年设3个播期，供试棉花品种选择新陆早13号；2015年设2个播期，供试棉花品种选择新陆早24号和新陆早33号；2016年设3个播期，供试棉花品种选择新陆早59号。随机区组设计，重复3次，留苗密度19×104株/hm2—22×104株/hm2。待棉株开花后，对中部果枝（第5—6果枝）第1果节当日所开白花挂牌标记。具体播种日期和挂花日期见表1。第I播期在棉纤维发育期（0—50 d）的最低温度为15.3℃—19.1℃，较第III播期升高了0.8℃—2.0℃（图1）。

图1 棉纤维发育期不同播期间最低温度的变化

试验二：整段增温试验。在石河子大学农学试验站进行，2010年供试棉花品种选择新陆早13号和新陆早33号，2015年选择新陆早33号；试验设夜间增温处理（N），夜间温度控制在20±1℃，以自然温度为对照（CK），随机区组设计，小区面积为9.0 m2（长×宽= 6.0 m×1.5 m），重复3次。留苗密度19×104株/hm2— 22×104株/hm2。待棉株开花后，选择棉株上部果枝（第7—8果枝）第1果节当日所开白花挂牌标记，并进行夜间增温处理，加温时间段根据当日下午和次日清晨的温度确定，一般在20：00—8：00，具体加温日期见表2。与自然环境相比，棉纤维发育期进行整段增温（N），期间的最低温度升高了2.7℃—4.5℃（表2，图2）；棉铃发育期（0—48 d、0—54 d）的最低温度升高了1.9℃—4.5℃、夜间温度升高了1.5℃—4.3℃（表2）。

表1 播期试验的播种日期和挂花日期

表2 棉花纤维发育期夜间增温开始和结束日期及期间最低温度和夜间相对湿度与对照的差值

图2 棉纤维发育期夜间增温期间的最低温度及与对照的差值

试验三：阶段增温试验。在石河子大学农学试验站进行，采用阶段增温的方式，2014年设置开花至纤维素快速累积期起始时间（N1）、快速累积期（N2）和快速累积期终止时间至吐絮（N3）3个增温时段，供试棉花品种选择新陆早13号和新陆早33号；2015年设置开花至纤维素快速累积期的起始时间（N1）和快速累积期（N2）2个增温时段，供试棉花品种选择新陆早33号。增温时段夜间温度控制在20±1℃，以自然温度为对照（CK），随机区组设计，小区面积为9.0 m2（长×宽=6.0 m×1.5 m），重复3次。留苗密度19×104株/hm2— 22×104株/hm2。待棉株开花后，阶段增温N1和阶段增温N2选择棉株上部果枝（第7—8果枝）、阶段增温N3选择棉株中部果枝（第5—6果枝），均对第1果节当日所开白花挂牌标记，并进行夜间增温处理，加温时间段根据当日下午和次日清晨的温度确定，一般在20：00—8：00，具体加温日期见表2。与自然环境相比，阶段增温N1的最低温度升高了3.1℃—4.3℃，阶段增温N2升高了1.6℃— 2.0℃，快速累积期终止时间至吐絮进行阶段增温N3升高了1.6℃（表2，图2）；阶段增温N1在棉铃发育期（铃龄0—48 d）的最低温度升高了1.3℃—1.4℃，阶段增温N2升高了0.5℃—0.7℃，阶段增温N3在棉铃发育期（0—51 d）的最低温度升高了0.6℃（表2）。

1.2 田间增温控制装置

2010年和2014年的增温设施参照田景山等[18]的增温装置，采用远红外石英管作为加热源，通过鼓风机将加热的空气沿管道输送至半移动式保温箱（Semi-mobile incubator），实现棉花冠层增温，并通过智能温度控制仪控制温度；半移动式保温箱分为上、下两部分，保温箱下半部分一直放于田间，仅在晚上加盖上半部分。

2015年夜间增温通过“田间增温控制装置”实现[28]，该装置由气室主构架、加热换气装置和温度控制装置3部分组成。气室主构架安装在试验区，通过置于卷筒式纱窗的聚乙烯塑料实现气室的开放与封闭。管道加热器将送风机送入的空气加热后输至输气管，输气管沿途开有散热孔，将热空气吹向试验区；温度控制器连接管道加热器以控制气室内的温度。

1.3 取样与测定

在铃龄15、22、29、34、41、48 d取大小相同棉铃6个左右（8：00—9：00取样），用装有冰袋的保鲜桶带回室内；部分棉瓣分离出纤维，混匀，在40℃下烘干至恒重供测定纤维素含量；剩余棉瓣自然风干，分离出纤维，供测定纤维断裂比强度（简称“比强度”）。

纤维素含量采用蒽酮比色法测定[29]。将自然风干的纤维样品混匀，用棉花纤维拉伸仪制成棉条，用Y-162A型束纤维强力机测定3.2 mm隔距比强度，测6次重复，取平均值作为试样代表值，并用农业部棉花品质监督检验测试中心的测定结果修正。

1.4 Logistic模型及其特征值

棉纤维发育过程中纤维素含量随铃龄的增长符合Logistic曲线，其基本模型为：

=m/(1+e-bt) （1）

式中，为纤维素含量，为铃龄，m为纤维素最大理论含量，a、b为待定系数，该模型参数能较好地分析棉纤维发育过程中纤维素的累积特征。对（1）式求1阶、2阶和3阶导数，可得出纤维素快速累积期的起始时间（1）和终止时间（2）、快速累积持续时间（），将1和2分别代入（1）式即得1、2时的纤维素含量1、2，进一步可得出快速累积期内的平均累积速率t和铃龄0 d至1的平均累积速率1。

（4）

（5）

1.5 气象资料

棉花冠层温度数据用HOBO（Onset，美国）空气温湿度记录仪自动采集，每15 min记录一次，每天最低温度取22：00—8：00的最低值，每天最高温度取10：00—18：00的最高值。根据棉花纤维素快速累积期的起始时间（1）和终止时间（2），将棉纤维发育期划分为I段（开花—1）和II段（1—2），并选取各段区的最低温度、最高温度、平均温度、≥15℃有效积温和日温差等作为影响该段区纤维素累积的温度因子。

2 结果

2.1 纤维素累积特征对比强度的影响及其关系

由表3可知，纤维比强度与纤维素快速累积期的起始时间（1）和快速累积期的平均累积速率（t）呈负相关性，相关系数分别为-0.3001和-0.0929，未达到显著性水平。纤维素快速累积期持续时间（）和开花至纤维素快速累积期起始时间的平均累积速率（1）与比强度呈显著正相关性，相关系数为0.3501和0.3855。纤维素最大理论含量（m）极显著影响着纤维比强度，呈正相关性；m则与1的相关系数为0.4808，呈极显著正相关性。

通过对纤维素快速累积期持续时间（）、开花至纤维素快速累积期起始时间的平均累积速率（1）和纤维素最大理论含量（m）与纤维比强度进行曲线拟合（图3）。其中，m与纤维比强度呈线性相关，决定系数为0.4713，达到极显著性水平；与比强度呈线性相关，未达到显著性水平。1与纤维比强度和m均呈二次曲线关系，决定系数分别为0.3615和0.5233，达到显著性水平。

表3 纤维素累积特征值与比强度之间的相关分析

n=36。*和**表示0.05和0.01水平差异显著。1和2表示纤维素快速累积期的起始时间和终止时间；表示纤维素快速累积期的持续时间；t表示快速累积期内的平均累积速率；1表示铃龄0 d至1的纤维素平均累积速率；m表示纤维素最大理论含量；表示纤维比强度。下同

n=36.*and**represent significant difference at 0.05 and 0.01 levels.1, the onset time of rapid cellulose deposition;2, the termination time of rapid cellulose deposition;, the duration of rapid cellulose deposition;t, the average rate of rapid cellulose deposition;1, the average rate from anthesis until the onset time of rapid cellulose deposition;m, the maximum cellulose content;, fiber bundle strength. The same as below

图3 棉纤维素累积特征值与纤维比强度之间的关系

2.2 温度对纤维素累积特征的影响及其关系

由表4可知，在棉花开花至纤维素快速累积起始时间（I段区），纤维素快速累积期起始时间（1）与该段区≥15℃有效积温呈极显著正相关性，开花至纤维素快速累积期起始时间的平均累积速率（1）则与≥15℃有效积温呈极显著负相关，相关系数为-0.6589；1和1与其余温度因子的相关系数均小于0.325，未达到显著性相关水平。纤维素最大理论含量（m）除与≥15℃有效积温呈负相关性外，与其他温度因子呈正相关性，相关系数在0.0926—0.2906，均未达到显著性水平。纤维比强度与最低温度、最高温度、平均温度和≥15℃有效积温呈负相关性，且仅与≥15℃有效积温的相关性达显著性水平，相关系数为-0.3696。

在纤维素快速累积期起始时间至终止时间（II段区），纤维素累积特征受多个温度因子的影响（表4）。纤维素快速累积期终止时间（t）除与≥15℃有效积温无显著性相关外，与最低温度、最高温度和平均温度的相关系数分别为-0.6825、-0.4674和-0.5690，呈极显著负相关性，与日温差呈极显著正相关。纤维素快速累积期持续时间（）与最低温度呈显著负相关性，与≥15℃有效积温呈极显著正相关。纤维素快速累积期的平均累积速率（t）与最低温度、最高温度和平均温度的相关系数大于0.418，呈极显著正相关，而与≥15℃有效积温和日温差呈负相关，未达到显著性水平。纤维素最大理论含量（m）仅与日温差无显著性外，与其余温度因子均呈显著和极显著正相关性。纤维比强度仅与≥15℃有效积温的相关系数大于0.325，达显著性水平。开花至纤维素快速累积期起始时间的平均累积速率（1）与最低温度、平均温度和≥15℃有效积温呈极显著正相关性，而与最高温度和日温差的相关性未达到显著性水平。

表4 棉纤维发育不同阶段的温度因子与纤维素累积特征的相关分析

在棉花开花至纤维素快速累积起始时间（I段区），选择纤维素快速累积期起始时间（1）、开花至纤维素快速累积期起始时间的平均累积速率（1）和纤维比强度与该区段≥15℃有效积温进行曲线拟合（图4）。其中，1与≥15℃有效积温呈极显著正线性相关，决定系数为0.6801；1则与≥15℃有效积温呈极显著负线性相关。纤维比强度与≥15℃有效积温呈负线性相关，决定系数为0.1365，未达到显著性水平。

在纤维素快速累积期起始时间至终止时间（II段区），选择纤维素快速累积期持续时间（）、纤维素最大理论含量（m）、开花至纤维素快速累积期起始时间的平均累积速率（1）和纤维比强度与该区段≥15℃有效积温进行曲线拟合（图5）。其中，和1与≥15℃有效积温呈极显著正线性相关，决定系数分别为0.4541和0.5615；m和纤维比强度与≥15℃有效积温的决定系数分别为0.3216和0.1323，均未达到显著性水平。

图4 棉花开花至纤维素快速累积期起始时间期间的≥15℃有效积温与纤维素累积特征值及纤维比强度的关系

2.3 温度与纤维素累积特征的定量关系分析

综合以上分析，纤维比强度（）与开花至纤维素快速累积期起始时间的平均累积速率（1）呈显著二次曲线关系，拟合方程见公式（7）。在棉花开花至纤维素快速累积起始时间（I段区），纤维素快速累积期起始时间（1）和开花至纤维素快速累积期起始时间的平均累积速率（1）与该段区≥15℃有效积温（）呈极显著线性关系，拟合方程见公式（8）、（9）。在纤维素快速累积期起始时间至终止时间（II段区），纤维素快速累积期持续时间（）和开花至纤维素快速累积期起始时间的平均累积速率（1）与该段区≥15℃有效积温（）呈极显著线性关系，拟合方程见公式（10）、（11）。

=-2.857612+8.80461+23.36 （7）

1= 0.0729+6.3119 （8）

1=-0.0049+1.7901 （9）

= 0.0667+8.1044 （10）

1= 0.0055+0.3201 （11）

当要求纤维比强度≥30 cN/tex时，由公式（7）计算出所需要的1为1.32%·d-1—1.76%·d-1。据此，联立方程（8）、（9）计算出，在棉花开花至纤维素快速累积起始时间（I段区）需要≥15℃有效积温5.6℃—96.3℃，纤维素快速累积期起始时间（1）介于6.7—13.3 d。联立方程（10）、（11）计算出，在纤维素快速累积期起始时间至终止时间（II段区），需要≥15℃有效积温181.5℃—262.3℃，纤维素快速累积期持续时间（）介于20.2—25.6 d。

3 讨论

3.1 纤维素累积特征与比强度的关系及受有效积温的影响

棉花纤维素合成是棉花产量和纤维品质形成的物质基础[30]，其合成量的多少由累积速率和累积时间共同决定，≥15℃有效积温则是影响纤维素累积的主要温度因子[31]。在棉纤维发育前期（开花至纤维素快速累积期起始时间），纤维素累积量与其累积速率密切相关（图3），纤维素累积速率维持较高水平才能促使纤维素累积量接近或达到最大理论含量。本试验研究表明，棉纤维发育前期的累积速率（1）与比强度呈显著正相关关系（表3），较高的1将有利于形成高强纤维；然而，持续增加≥15℃有效积温则会致使1直线降低，纤维素快速累积期的起始时间（1）也显著推迟（图4）。可见，在棉纤维发育前期，较多的有效积温并不能提高纤维素的累积速率，这限制了纤维比强度的形成。

图5 纤维素快速累积期起始时间至终止时间期间的≥15℃有效积温与纤维素累积特征及纤维比强度的关系

棉花纤维素快速累积期的最主要特征参数是快速累积持续时间及累积速率。多数研究认为，可将二者作为研究纤维素累积特征及与比强度关系的主要指标[14-15]。前期研究表明，增加纤维素快速累积期的夜间温度显著延迟了纤维素快速累积期的起始时间（1），由此改变了开花至纤维素快速累积期起始时间的累积速率（1）。本研究表明，1随纤维素快速累积期≥15℃有效积温的增加而增加（图5），较高的有效积温可使1维持较高水平，而在棉纤维发育前期则表现相反的变化规律；造成这种差异的生理机制是什么，仍需深入分析。可见，在棉纤维发育不同阶段≥15℃有效积温对1的影响有所差异，适宜1有利于高强纤维的形成。

纤维素最大累积速率是影响纤维比强度的关键因子[32]，纤维素快速累积期持续时间长则比强度增幅大[4, 6]。在棉花生长后期，棉花纤维素快速累积期持续时间虽较长，但纤维素累积速率较低，比强度增幅较小；说明纤维素快速累积持续期和累积速率与纤维比强度的关系必须在一定条件下才成立[12]。本研究表明，在纤维素快速累积期≥15℃有效积温的增加可使呈显著的正线性延长趋势（图5），则与纤维素快速累积期的累积速率（t）呈极显著负线性关系（表3），即纤维素快速累积期持续时间的延长降低了纤维素的累积速率。可见，在满足纤维素所需的积温条件下，使纤维素快速累积期的累积速率维持适宜范围、延长快速累积期持续时间，才能促进纤维素合成和提高纤维比强度。然而，在纤维素快速累积期，纤维比强度与t无显著性关系，虽与纤维比强度呈显著正相关（表3），却无显著的定量关系（图3）。前人研究表明，纤维比强度除受纤维素累积特征影响外，还与纤维取向分散角、取向分布角、螺旋角等超分子结构密切相关[33-34]，而超分子结构与纤维素沉积的动态变化是决定纤维比强度的根本原因[35]。那么，超分子结构如何影响纤维素累积特征以及二者之间存在怎样的定量关系，仍有待深入研究。

3.2 棉株顶部棉铃开花日期的界定

棉花化学脱叶催熟是机采棉农艺配套技术的关键环节，脱叶催熟剂的使用加快了棉铃成熟[36]和叶片脱落[37]。一般而言，合理使用脱叶催熟剂不仅能实现良好的脱叶催熟效果，并且可以降低对棉花产量和纤维品质的负面影响[38-41]。在新疆棉区，脱叶催熟剂的使用需综合考虑棉花顶部棉铃铃期、吐絮率及施用后的气温状况。正常年份情况下，北疆棉区9月5日至10日，南疆和东疆棉区9月15日至20日施用脱叶催熟剂。本试验研究表明，在现有生产条件下，获得比强度≥30 cN/tex的纤维，纤维素累积时间就需经历39.0—46.9 d。据此可推测出，北疆棉区棉花顶部棉铃的开花日期应在7月20日至8月1日，南疆和东疆棉区的则在7月30日至8月11日。此时，才能确保纤维素在铃龄6.7—13.3 d进入快速累积期，快速累积期持续20.2—25.6 d，纤维素累积时间经历了33 d左右，即北疆棉区在8月22日至9月3日、东疆和南疆棉区在9月1日至13日，纤维素累积才能结束快速累积。前期研究表明，在纤维素快速累积期终止时间之后，温度对纤维比强度及纤维累积特征无显著影响。有研究表明，过早使用脱叶催熟剂，势必减少养料向棉铃的供应量，使棉铃和纤维发育进程受阻，增加了不成熟棉铃及纤维的比例，导致产量下降和品质变劣[36, 41]。在铃龄30 d时喷施脱叶催熟剂，单铃纤维重显著降低了2.1 g，纤维比强度降幅高达3.8 cN/tex[42]。由此可看出，在北疆棉区8月1日开花的棉铃、东疆和南疆棉区8月11日开花的棉铃不宜在9月3日和9月13日之前使用脱叶催熟剂。

4 结论

在开花至纤维素快速累积期起始时间，≥15℃有效积温是影响纤维素快速累积起始时间（1）和开花至纤维素快速累积期起始时间的平均累积速率（1）的关键因素，较高的有效积温显著推迟了1、降低了1。在纤维素快速累积期，纤维素累积特征受多个温度因子的影响，≥15℃有效积温与和1均呈显著正线性关系。可见，高强纤维的形成需要适宜的1，棉纤维不同发育阶段所需的有效积温有所差异。

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（责任编辑 杨鑫浩）

Cellulose deposition characteristics of high strength cotton fiber and optimal temperature requirements in Xinjiang Region

TIAN Jingshan, ZHANG Xuyi, HU Xiaobing, SUI Longlong, ZHANG Pengpeng, WANG Wenmin, GOU Ling, ZHANG Wangfeng

(Agricultural College of Shihezi University/Key Laboratory of Oasis Eco-Agriculture, Xinjiang Production and Construction Corps, Shihezi 832003, Xinjiang)

【Objective】Xinjiang region is a major cotton growing-region in northwest China. Temperatures in the region, especially night-time temperatures, drop drastically at the end of the cotton growing season. The objective of research was to explicate the effects of temperatures on fiber development, so as to benefit to cotton production. 【Method】Three field experiments were conducted by different sowing dates, elevated night-time temperature during entire fiber development (from anthesis to boll opening) and elevated night-time temperature during different stage of fiber development (from anthesis to the onset of rapid cellulose deposition, between the onset and termination of rapid cellulose deposition, and from the termination of rapid cellulose deposition to boll opening). The effects of temperatures on cellulose deposition were analyzed to explore the temperature conditions for producing high fiber strength. 【Result】Fiber strength was significantly affected by the duration of rapid cellulose deposition (), the average rate of cellulose deposition from anthesis until the onset of rapid cellulose deposition (1) and the maximum cellulose content (m). Fiber strength was quadratically related to the1and was positively correlated with them. Growing degree days was the factor associated with cellulose deposition in cotton fiber. The relationship between both was going to go the other way during the different fiber developing stages. During the early stage of fiber development (anthesis to the onset of rapid cellulose deposition), growing degree days was significantly and negatively correlated with fiber strength, whereas there was positive relationship between both during the period between the onset and termination of rapid cellulose deposition. During the period from anthesis until the onset of rapid cellulose deposition, the average rate of cellulose deposition decreased as growing degree days increased, which had an unfavorable about fiber strength. During the period of rapid cellulose deposition, growing degree days increased significantly the cellulose deposition rate during from anthesis until the onset of rapid cellulose deposition and the duration time of rapid cellulose deposition, then fiber strength increased. There was a possibility of producing more than 30 cN/tex of fiber strength, when the following conditions were met: (1) the1was between 1.32%·d-1and1.76%·d-1; (2) cellulose deposition entered the onset of rapid cellulose deposition (1) at 6.7-13.3 days post-anthesis (dpa); (3) the duration of rapid cellulose deposition () was 20.2-25.6 days;(4) the time of cellulose deposition was 39.0-46.9 days, and (5) the growing degree days was 5.6℃-96.3℃ and 181.5℃-262.3℃ during from anthesis until the onset of rapid cellulose deposition and the duration time of rapid cellulose deposition, respectively. 【Conclusion】Therefore, growing degree days resulted in different effects on fiber strength during the different fiber developing, and the main reason was that growing degree days caused variability effects on the average cellulose rate during the period from anthesis until the onset of rapid cellulose deposition.

cotton; growing degree days; cellulose deposition; fiber strength; upper cotton boll

2018-05-14；

2018-07-27

国家自然科学基金（31560366）、国家科技支撑计划（2014BAD09B03）

田景山，E-mail：tjshan1983@sina.com。

张旺锋，E-mail：zhwf_agr@shzu.edu.cn。通信作者勾玲，E-mail：glxj8162@sina.com.cn

10.3864/j.issn.0578-1752.2018.22.004