棉铃发育不同时期的质量变化研究

李江峰，艾合买提·哈里克，王大光，张小龙，李 杰，娄善伟

（1哈密市农业农机技术推广服务中心，新疆哈密 839000；2精河县农业技术推广中心，新疆精河 833300；3国家棉花工程技术研究中心，乌鲁木齐 830091）

0 引言

棉花是关系国计民生的战略物资，在国民经济中占有重要的地位。1980年以后，随着棉花产量不断提高，生产目标逐步调整到产量与品质并重的路子上来，多结铃、结优质铃成为主攻目标[1]。探寻棉铃发育的规律，合理调控棉铃发育，成为实现多结铃、结优质铃的重要途径。前人研究发现，棉铃由铃壳、种子和纤维三大部分构成，但三者的发育进程并不同步[2-3]。棉铃发育过程大体上可以分为棉铃体积增大、棉籽和纤维发育、棉铃脱水开裂3个阶段，其中的纤维发育又分为纤维细胞分化与突起、纤维细胞的迅速伸长、次生壁的合成和脱水成熟4个时期[4]，另外，棉花铃壳对棉铃内部种子和纤维生长发育起营养、支撑和保护等作用，铃壳厚薄对棉铃的体积、铃重、绒长、衣分等均有一定影响[5]。同时，各阶段中又有重叠期，错综复杂。分析其中的关系，探寻不同时期棉铃发育的状态结合最佳开花结铃期，可以更好的实现多结铃、结优质铃。新疆作为全国最大的优质棉生产基地，地理位置特殊，6—8月高温干旱利于优质棉的形成，但同时秋季降温快也对棉铃发育带来了不利影响，如何在有限的时间内实现最佳采摘对于提高棉花品质十分重要，同时，不同节位的棉铃质量和品质也存在差异，育种实践中常因棉花采摘的部位和时间不同而导致同一棉花品种的纤维品质差别很大[6]。胡德玉等[7]认为以棉株中部、横向第4果节位的棉花纤维品质为最好，采摘时期以9月底至10月初的棉花纤维品质最稳定，而新疆种植模式下，通常以中部第一果节的棉铃纤维品质最好。因此，针对区域，再次开展棉铃发育过程中质量变化和品质变化的探索研究，可以更好的实现棉铃调控并结合最佳采收期，为进一步提高产量，促进品质提升奠定基础，同时，可为机械采收脱叶剂的喷施时间以及本团队前期开发的延长生长调节剂的应用提供参考。

1 材料和方法

1.1 试验材料

试验于2018年在哈密地区，试验地前茬为棉花，土壤为壤土，耕层土壤有机质含量18.3 g/kg，碱解氮55.2 mg/kg，速效磷 15.4 mg/kg，速效钾 180.5 mg/kg，pH 7.8。

1.2 试验设计

试验田按照常规大田管理进行，棉花种植模式为行距(66+10)cm、株距11 cm的一膜六行机采模式，膜宽2.05 m，理论密度23000株/hm2，4月18日播种，干播湿出，灌溉方式为三管六窄行间滴灌带铺设的膜下滴灌。供试棉花品种为：‘新陆中55号’。采取花铃期挂牌的方式，挂牌时间7月10日，挂2000个牌，一天挂完。试验所涉及的材料均于当地农资市场采购。

1.3 调查内容

1.3.1 农艺性状调查 选具有代表性的长势一致的连续10株棉花，在吐絮时调查株高、茎粗、果枝数、真叶数、果枝始节、始节高度、株宽等。

1.3.2 不同部位棉铃调查 每2个取样点为一个品种，取样点1、2为试验品种，其他采用附件大田取点的方式，于吐絮期选取第1台（下部）、第4台（中部）和第7台（上部）果枝第一果节棉铃（棉桃或者棉絮）20个，重复3次，取回后测单铃重

1.3.3 棉铃调查 从棉桃生长40天开始取样每5天取一次样，每次随机取挂牌棉花50朵，一共取7次样，测定棉铃的单铃重和衣分。

1.3.4 纤维品质测定 根据挂牌时间，去不同时期的棉铃/棉花，剥铃进行测定，并对所取的棉样送交农业部棉花质量监督检验测试中心（乌鲁木齐）进行检验。

1.4 数据分析

采用Microsoft Excel 2010和DPS9.50统计软件进行数据统计分析。

2 结果与分析

2.1 棉花基本农艺性状情况

通过对棉花农艺性状的调查（表1），株高、茎粗、株宽、真叶数等值分别为72 cm、9.104 mm、39.7 cm和15片，均在正常范围内，属于新疆种植模式下比较典型的形态，果枝数相对较多，便于形成高产，果枝始节较高，为23.55 cm，适合机械采收。

表1 棉花农艺性状基本情况

2.2 不同部位棉铃单铃重差异情况

如表2，6组数据分析可以看出，不同部位棉铃的单铃重存在差异，第四果枝的单铃重最高，其次为第一果枝。第一果枝与第四果枝棉铃单铃重差值在0.01～1.02 g之间，第七果枝与第四果枝的差值在0.21～1.60 g之间，整体上3个部位果枝棉铃的单铃重差异并不太显著，但第七果枝单铃重明显下降，这可能与棉铃发育时间长短及发育期气温光照有关。

表2 不同部位棉铃的单铃重 g

2.3 不同发育时期棉铃的铃重与衣分变化情况

由表3可以看出，随着花后天数增加，棉花的籽棉重量不断增加，花后40天时，棉铃基本成型，但籽棉重量仅为3.0 g左右，花后40～50天重量增加较快，达0.95 g，50天后，重量增长变缓，花后70天达到5.0 g以上，重量开始趋于稳定；铃壳重量在花后45天左右增加到1.6 g以上，后增加变缓，一直增加到花后70天，重量变化不大，最终为1.86 g；皮棉重量则表现出一定的波动，同样在40～50天增加较快，但在55天重量达到1.70 g后有略减趋势，而后又继续增加，在70天最高，为1.91 g，后稍有减少但变化不大；衣分则呈先增后减的趋势，最高时在花后55天，为41%，后又逐渐减少。

表3 花后不同天数棉铃的铃重与衣分变化

2.4 不同发育时期棉纤维各项指标变化情况

2.4.1 不同发育时期纤维长度和强调的变化情况 由图1、2可以看出，棉纤维长度和强度随着生育进程的推进不断增大，在纤维长度上，花后45天棉花纤维长度就超过28 mm，说明此时的纤维长度已经可以满足一定的需求，但随后纤维长度继续增加，50～60天增长最快，在60天达到30.5 mm以上，65天达到最大值30.91 mm，而后有所下降，维持在30.5 mm左右。比强度上，则呈现一直增加的趋势，增长最快的是花后50～65天，增加了3.3 CN/tex，65天后增长变缓，到花后75天最高，为28.2 CN/tex。

图1 不同时期棉花上半部平均纤维长度变化

图2 不同时期棉花断裂比强度变化

2.4.2 不同发育时期棉纤维其他指标变化情况 由表4可以看出，其余各项纤维指标同样随着生育进程的变化而变化，但均具有一定的变化趋势。长度整齐度和断裂伸长率的变化趋势类似，均为先增后减，但峰值出现的早晚存在差异，长度整齐度在55天达到82%以上，后基本维持在82%～83%之间，70天达到最高值83.7%，其后虽有降低，但变化不大，而断裂伸长率的最大值出现在花后60天，为8.7%，随后逐渐降低至7.9%。短纤维率整体呈逐渐下降趋势，花后45天最大，为24%，到花后65天，下降为7.0%，下降幅度较大，后稳中略升。成熟度在花后45天就达0.8，后基本没有变化，到花后75天，仅增加为0.01。马克隆值、纺织一致性系数二项指标的变化一致，呈增加趋势，但马克隆值一直较小可能测试有误，纺织一致性系数在花后45天时仅为88，后迅速增加，花后65天到达137，随后缓慢增加，花后75天最大，为139。

表4 不同发育时期纤维品质变化

3 结论与讨论

3.1 结论

（1）花后40～50天籽棉、铃壳、皮棉重量增加最快，且均在花后70天最重，而衣分则在花后55天左右最高；

（2）棉纤维品质8项基本指标中除了短纤维率呈不断下降趋势，花后45～55天下降最大，其余指标均随生育进程增加而增加，但纤维长度、整齐度、断裂伸长率分别在花后65、70、60天出现最高值。

3.2 讨论

关于棉铃发育的研究相对较多，大量研究证明[8-9]，棉花单铃、铃壳、籽棉、纤维、种子等干物质的积累与分配均呈前期慢、中期快、后期减慢的“S”型生长曲线，结合前人基础[10]，作者研究也发现尽管受品种、气候等因素影响，但开花后25～30天，棉铃的体积基本达到最大，后期保持稳定，而其质量和品质的变化要远比体积复杂，因为在棉花质量形成的同时，棉纤维也在不断发育，而且发育过程中，纤维伸长与纤维的胞壁加厚期相互重叠，涉及养分的竞争与协调。Schubert[11]认为纤维加厚开始发生在棉铃生长发育进程的35%（20～24天）时，Deborah等[12]则认为纤维加厚启动于花后16～18天，因为此时纤维中葡萄糖合成高峰期，纤维次生壁加厚快速。一般认为[13]，纤维在25～30天即可伸长至纤维最终长度，经历40～50天完成胞壁加厚，也就是说花后50天内，纤维便会成熟。本研究发现花后45天，纤维长度、强度等指标仍不断增加，且在花后55天后，纤维各项指标明显提升，可见棉铃发育后期，不仅仅是重量的变化，纤维品质也在不断变化。

关于棉花采收，陈少毅等[14]认为，在棉铃发育55天左右收获，可实现最高棉纤维产量。而相反的，李艳萍等[15]认为，如果繁育种子，那么棉桃吐絮前的棉花种子由于未经脱水后熟基本无发芽能力，且抗高温老化能力也低，只有脱水后熟的种子，才能形成较高的发芽力和活力，因此，根据选择的目的不同，棉花采收的时机也会不同。同样，传统的采收方式认为[16-17]，吐絮后机械采收是现代化发展趋势，可以更利于规模化和节约人工，但也有创新的思维，根据以前摘棉桃的传统，提出探索直接采收棉桃的方式来收获，但采收棉桃面临机械设备以及烘干等设备等限制，以及如何保持棉铃非吐絮状态等问题，本文通过对棉铃发育不同时期的质量和品质变化研究，既明确棉铃发育规律，也为探索新的采收模式提供一定的参考。