棉株生理年龄对棉籽与纤维品质的影响

试验结果表明，棉籽和棉纤维发育除受遗传和环境生态因素影响外，棉株生理年龄也有一定影响，不同播期间，棉株生理年龄对同期形成的伏桃棉籽和纤维的发育影响不显著，对秋桃棉籽和纤维发育影响较小，对晚秋桃棉籽和纤维发育的影响最大，似有播期愈晚，棉株生理上，棉籽和纤维发育愈好的趋势。     

棉(Gossypium hirsutum L.)株生理年龄对棉铃生物量和氮素累积的影响

【目的】探明棉株生理年龄对棉铃生物量和氮素累积的影响及其与棉铃品质的关系。【方法】2005年在江苏徐州(117°11′E,34°15′N)、2007年在河南安阳(114°13′E,36°04′N)设置分期播种(4月25日和5月25日)试验,使棉株不同果枝部位棉铃发育处于相同的温度和不同的棉株生理年龄条件下,研究其生物量和氮素累积的特征及其与棉籽、棉纤维品质的关系。【结果】不同生理年龄条件下,铃壳、棉籽、纤维及单铃最终总生物量和氮素的累积量差异较小,但棉铃各部分生物量和氮素的累积动态存在显著差异:棉株生理年龄较小时(下部果枝),棉铃发育前期生物量和氮素快速累积起始时间较早、速率较高、持续时间较短,而在棉株生理年龄较大时(中部果枝)棉铃生物量和氮素快速累积起始时间较晚、持续时间较长,整个累积过程较为平缓;棉株中部果枝铃纤维比强度显著高于下部果枝铃,而其它主要棉纤维及棉籽品质指标均差异不显著。【结论】棉株生理年龄的变化不改变棉铃最终生物量和氮素累积量,但显著改变棉铃各器官生物量和氮素的累积特征。纤维比强度是对棉株生理年龄或棉铃生物量累积特征最为敏感的指标,棉株中部果枝铃纤维生物量和氮素的平缓累积可能是其纤维比强度较下部铃高的主要原因。     

棉纤维发育相关酶活性的基因型差异与纤维比强度的关系

 【目的】以纤维比强度差异较大的不同基因型棉花为材料，研究它们纤维发育过程中相关酶活性的动态变化与纤维比强度的关系，为探索改善棉纤维比强度的生理调控途径提供理论依据。【方法】选择棉纤维比强度分属高（科棉1号）、中（美棉33B）、低（德夏棉1号和苏棉15号）3种类型，4个不同基因型的品种，在大田栽培条件下，研究棉纤维次生壁加厚过程中相关酶活性的动态变化、纤维素累积和纤维比强度形成的关系。【结果】β-1,3-葡聚糖酶活性在次生壁加厚发育过程中呈下降趋势，蔗糖合成酶、过氧化物酶和IAA氧化酶活性变化均呈单峰曲线，基因型间差异主要表现在酶活性的大小和峰值出现的时间。科棉1号属高强纤维基因型，棉纤维中与纤维发育相关的酶活性在整个次生壁加厚期高于中、低强纤维基因型，前者酶活的动态变化与纤维素累积快速增长期的协调性好，纤维素累积平缓，纤维比强度增强的幅度大；反之，如低强纤维品种德夏棉1号和苏棉15号，其纤维发育相关酶在次生壁加厚期活性低，纤维素累积快速增长期短，纤维比强度增强的幅度小；美棉33B棉纤维发育相关酶活性、纤维素累积和纤维比强度形成特征介于上述两种基因型之间。【结论】不同基因型棉花纤维中与纤维发育相关的酶活性存在显著差异，该差异可能是导致纤维素累积特性及纤维比强度形成基因型间差异的主要生理原因之一。     

棉株果枝部位、温光复合因子及施氮量对纤维比强度形成的影响

 【目的】明确果枝部位、温光复合因子和施氮量对棉纤维比强度形成过程的定量关系及两者的补偿效应,探明棉纤维比强度形成的生态基础。【方法】以杂交棉（科棉1号）和常规棉（美棉33B）为材料,于2005年在江苏南京（118°50′E, 32°02′N,长江流域下游棉区）和江苏徐州（117°11′E, 34°15′N,黄河流域黄淮棉区）设置分期播种（4月25日、5月25日）和施氮量（0、240、480 kg N•hm-2）试验,研究棉株果枝部位、温光复合因子（用纤维加厚发育期的累积辐热积PTP表示）和施氮量对纤维比强度形成的影响。【结果】（1）棉株果枝部位显著影响纤维比强度的形成,并与温光复合因子存在协同效应。棉株中部果枝铃发育期温光条件适宜,其纤维比强度显著大于其它果枝部位铃;随温光条件变差,纤维比强度在果枝部位间的差异不明显。（2）棉纤维比强度随花后天数的增加可分为快速增加和稳定增加两个时期,PTP与纤维比强度快速增加期的日均增长速率（VRG）线性正相关、与快速增加持续期（TRG）线性负相关,与稳定增加期的日均增长速率（VSG）、持续期（TSG）及最终棉纤维比强度（Strobs）呈开口向下的抛物线关系。当PTP达到291 MJ•m-2左右时,纤维比强度Strobs最大（科棉1号、美棉33B分别为34.8、31.9 cN•tex-1）,品种间差异主要源于纤维比强度稳定增加期（中科棉1号和美棉33B的VSG、TSG分别为0.32 cN•tex-1•d-1、21 d和0.18 cN•tex-1•d-1、24 d）。（3）纤维比强度达到最大值所需的PTP随施氮量增加而减小,施氮量可通过棉铃对位叶叶氮浓度（NA）影响纤维比强度的形成,棉花氮素营养对温光复合因子存在补偿效应,当PTP高于104 MJ•m-2时,240 kg N•hm-2下的NA更适宜于比强度的形成;PTP低于此值时,增加施氮量可对温光复合因子进行补偿,以利于高强纤维形成。【结论】棉株果枝部位显著影响纤维比强度的形成,且与温光复合因子存在互作效应;温光复合因子、施氮量均显著影响棉纤维比强度的形成,且后者对前者存在补偿效应;棉纤维比强度形成过程可分为快速增加和稳定增加两个阶段,后者是品种间纤维比强度形成差异的主要阶段。     

不同棉花品种纤维比强度形成的温度敏感性差异机理研究

 【目的】研究纤维比强度形成存在温度敏感性差异的2个棉花品种纤维发育生理特性对低温的响应差异。【方法】选用纤维比强度形成存在温度敏感性差异的2个品种（科棉1号：温度弱敏感型品种,苏棉15：温度敏感型品种）,通过分期播种,使相同果枝部位棉铃发育处于不同的温度条件,研究低温对棉花纤维发育相关物质含量和酶活性的影响。【结果】正常播期条件下,棉纤维发育期日均最低温为24.0和25.4℃,棉纤维中蔗糖合成酶活性高,β-1,3-葡聚糖酶活性低,蔗糖转化率和纤维素含量均较高,最终纤维比强度最高;晚播所致的低温（棉纤维发育期日均最低温低于21.1℃）则显著影响棉纤维发育,蔗糖转化率、纤维素含量、β-1,3-葡聚糖含量均下降,纤维发育相关酶活性中蔗糖合成酶活性下降、β-1,3-葡聚糖酶活性上升,导致纤维比强度降低。2个纤维比强度形成存在温度敏感性差异的棉花品种纤维发育生理特性对低温的响应存在差异,温度敏感型品种（苏棉15）的蔗糖转化率、纤维素含量及酶活性（蔗糖合成酶、β-1,3-葡聚糖酶）在因播期形成的不同温度间的变化幅度明显大于温度弱敏感型品种（科棉1号）。【结论】低于21.1℃的日均最低温影响棉纤维发育及纤维比强度形成,不同棉花品种纤维发育相关的物质含量、酶活性对低温的响应存在差异,这可能是导致纤维比强度存在温度敏感性差异的主要原因之一。     

不同栽培方式对高品质棉花生长发育·产量和纤维品质的影响

采用露地移栽、地膜移栽、地膜移栽去早蕾和直播地膜4种栽培方式,研究不同栽培条件对棉花生育特性、产量和纤维品质的影响。结果表明:与地膜直播棉、露地移栽棉、移栽地膜棉相比,移栽地膜棉去早蕾处理生育期、株高和株高日增量、果枝数和果节量基本合理,节枝比增加,伏桃和早秋桃比例高,单株成铃数和单铃重显著增加,产量最高;纤维长度、整齐度、纤维强度、伸长率、反射率和纺纱均匀度指数等品质指标得到明显改善,达到了促进棉花早发、提高产量和改善纤维品质的目的。     

棉铃对位叶氮浓度对纤维糖类物质和纤维比强度的影响

【目的】探明棉铃对位叶氮浓度对棉纤维比强度形成的影响。【方法】以纤维比强度差异较大的3个棉花品种为材料,设置不同施氮量处理以形成不同的棉铃对位叶氮浓度,研究棉纤维加厚发育过程中棉铃对位叶氮浓度的动态变化及其与纤维中糖类物质及纤维比强度间的关系。【结果】棉铃对位叶氮浓度随铃龄的变化符合幂函数曲线YN=αt-β;在棉纤维加厚发育过程中,纤维中蔗糖、β-1,3-葡聚糖和纤维素含量随棉铃对位叶氮浓度的增加呈抛物线型变化,蔗糖、纤维素累积与纤维比强度形成的最佳棉铃对位叶氮浓度变化曲线相吻合,β-1,3-葡聚糖累积与纤维比强度形成的最佳对位叶氮浓度差异较大。【结论】棉铃对位叶氮浓度反映了棉铃发育的氮营养状况,在棉纤维加厚发育过程中,均存在一个有利于蔗糖、β-1,3-葡聚糖、纤维素累积及高强纤维形成的最佳对位叶氮浓度。棉纤维中较高的蔗糖和纤维素含量有利于纤维比强度的形成;棉纤维加厚发育前期较高的β-1,3-葡聚糖含量有利于纤维比强度的形成,后期则对纤维比强度形成的作用降低。不同品种纤维比强度形成的对位叶适宜氮浓度差异较大,进一步说明对位叶氮浓度影响棉花纤维加厚发育和比强度的形成。     

不同棉花品种纤维比强度形成的时空差异及其与温度的关系

【目的】探讨不同遗传背景棉花品种纤维比强度形成的温度敏感性特征。【方法】采用SPPS（11.0）统计分析软件分析2001～2004年长江流域棉花品种区域试验纤维品质资料。【结果】在相同条件下,同一品种的纤维比强度的变异性较为稳定,即棉纤维比强度的变异性具有较强的遗传（品种）特性,不同品种其纤维比强度变异性存在显著差异,因此可根据纤维比强度变异性大小对品种进行类型划分。研究发现各品种不同果枝部位及“四桃”间纤维比强度的变异性均存在差异,根据不同果枝部位及“四桃”间纤维比强度的变异系数分别聚类,可将14个品种划分为纤维比强度形成对温度敏感型,中间型和非敏感型3个类群。【结论】纤维比强度变异性大小具有一定的稳定性和品种特性,不同品种纤维比强度的稳定性存在较大差异。棉纤维比强度的变异性主要来源于温度的变异性。不同品种棉花纤维比强度变异性的显著差异也可能主要来源于其对温度变化敏感性的差异。     

棉花单铃干物质积累分配的分期动态模拟及检验

 【目的】通过分期模拟不同开花期棉铃干物质在铃壳、籽棉、纤维、种子上的积累和分配，建立比棉铃干物质积累与分配的单一综合模型更实用、预测效果更好的分期模拟模型。【方法】在系统分析不同基因型、不同施肥量、不同开花期棉铃干物质积累与分配动态规律的基础上，以每日生理热效应为驱动变量，在综合考虑了氮素营养、水分胁迫、同化物供需比等对棉铃的生长发育主要影响因子的前提下，建立基于每日生理热效应的棉花单铃干物质积累与分配的分期动态模型。【结果】模拟检验结果显示，棉花四桃（伏前桃、伏桃、早秋桃、晚秋桃）单铃、籽棉、纤维干物质积累的模拟值与观察值之间的均方差根（RMSE）分别为0.1767～0.5659、0.0725～0.5279、0.0613～0.2634 g，而单一综合模拟模型的RMSE值超过或接近分期模拟模型相对应的RMSE值的上限。【结论】分期模拟棉铃干物质的积累与分配比单一综合模拟模型预测效果要准确、可靠。     

麦后移栽棉生理特性及调控技术：Ⅴ.棉铃发育特性

棉铃在发育过程中,铃壳、纤维干重及纤维素含量均与铃龄呈二次曲线关系,单铃纤维素合成高峰期比纤维干物质积累高峰期出现的早。麦后移栽棉与麦行套栽棉比较,曲线变化有明显差异。麦后移栽棉在棉铃发育前期,果枝对位叶的全氮含量及铃壳可溶性糖含量均低于麦套棉,而棉铃发育后期则高于麦套棉,这是麦后移栽棉棉铃发育过程中表现为前期慢、铃期长、铃重高的重要生理原因。麦后移栽棉与套栽棉相比,伏前桃比例小,晚秋桃比例大,但对纤维品质未构成显著影响。全株平均单铃重麦后移栽棉高于麦套棉,这是麦后移栽棉取得高产的重要原因。     

新疆棉区日最低气温对棉纤维次生壁加厚期蔗糖代谢的影响

 【目的】研究日均最低气温对棉纤维中蔗糖代谢、纤维素沉积和纤维比强度形成的影响，揭示棉纤维强力变化的机理。【方法】通过分期播种，使棉铃发育处于不同的低温环境下，研究不同低温水平对新疆棉纤维发育过程中蔗糖代谢中相关物质含量变化、调控蔗糖代谢的关键酶活性变化的影响及与纤维素沉积的关系。【结果】正常播期条件下，棉株中部棉铃纤维中蔗糖合成酶（SS）和蔗糖磷酸合成酶（SPS）活性高，蔗糖转化彻底，纤维素累积时间长且累积平稳，最终纤维素含量高、纤维强力增加。播期推迟，棉铃发育过程中夜间温度降低，纤维中SPS活性下降、酸性转化酶（AI）和碱性转化酶（NI）活性升高，造成果糖含量明显上升，影响纤维素的沉积。【结论】棉纤维加厚期＜15.3℃的日均最低气温影响了蔗糖代谢关键酶活性的变化，引起蔗糖转化率下降，果糖循环速率减缓并在纤维中大量富集。     

膜下滴灌棉花不同播期对植株顶部棉铃单铃重和纤维品质的影响

【目的】研究不同播期顶部棉铃发育过程中温度变化对棉铃铃重和品质形成的机理,分析膜下滴灌棉田播种后棉铃铃期发育及品质问题,以及分期播种后棉花顶部棉铃发育与温度的关系,确定播期及喷施脱叶剂日期,为膜下滴灌棉花确定播期和提高棉花纤维品质供理论依据。【方法】于2016~2017年在新疆乌兰乌苏农业气象试验站开展田间试验,以正常温度播种时间为对照、设置3~4个播期,根据不同播期播种,调查棉花铃期,测定棉铃单铃重、棉花纤维品质等指标。【结果】4月8日(早播)播种条件下棉花顶部棉铃单铃重较其余播种日期高0.79%~11.02%;花铃期提前3~10 d;棉花纤维长度高1.05%~3.86%、比强度高2.00%~9.49%、整齐度高0.59%~2.03%、马克隆值高0.41%~13.76%。【结论】4月8日(早播)播种条件下棉花顶部棉铃发育在23.70~23.86℃的日均温条件下,花铃期提前,棉花顶部铃铃期发育时间缩短,且单铃重较大,棉花纤维品质较高。其中,日均气温对棉花单铃重和纤维品质影响最大,可最为衡量棉花顶部棉铃发育的重要指标。4月29日(晚播)播种条件下棉花顶部棉铃发育由于最低温度的影响导致铃期缩短,棉花纤维发育受到影响,不利于高强纤维和高质量棉铃的形成。     

棉花植株顶部棉铃发育过程中物质累积及对温度的响应

【目的】研究7、8果枝棉籽与纤维不同播种条件下物质累计的特点,分析温度变化对籽棉物质分配的影响,以及分期播种后上部果枝棉纤维发育与温度的关系,为机采棉确定播种日期和脱叶剂喷施时间和提高棉纤维品质提供理论依据。【方法】于2017~2018年在新疆乌兰乌苏农业气象试验站开展田间试验,以大田生产播期(4月12日)为对照,两年共设置4个播期,随铃龄变化测定棉籽与纤维物质累积特征、棉花纤维品质等指标。【结果】花后50 d内日均温MDT为23.8℃,≥15℃有效积温为456.8℃的正常播期处理下,新陆早59号、新陆早64号上部果枝单粒棉纤维干物质快速累积期分别在铃龄22~40和18~36 d;MDT下降0.3℃,≥15℃有效积温下降17.5℃的条件下,使新陆早64号单粒棉纤维干物质快速累积期平均累积速率提高且理论最大积累量明显增加;在纤维物质累积过程中,日温差对单粒纤维物质快速累积期长短有着极显著影响;纤维与棉籽间存在异速生长特征,并随着铃期MDT的下降异速生长程度减小;MDT为23.0和20.8℃的晚播条件下早中熟品种新陆中82号的棉籽、纤维发育均表现出了较好的适应性。【结论】棉纤维发育对铃期温度下降较为敏感,在铃龄中后期干物质累积速率的明显降低;纤维与棉籽间的异速生长程度随着铃期MDT的下降而降低;铃期日均温差一定程度上决定了其干物质快速累积期的长短;早中熟品种新陆中82号早熟性较好,适宜在北疆棉区种植。     

高温胁迫对不同棉花品种光合作用及产量性状的影响

【目的】 研究高温胁迫下不同棉花品种之间光合性状、产量性状及品质性状的差异,分析高温胁迫对棉花光合特性的影响,筛选耐高温品种,为耐高温品种选育提供理论支持。【方法】 测试20份陆地棉资源材料在高温胁迫后,叶片净光合速率、蒸腾速率、气孔导度、胞间CO₂浓度、光合水分利用率等5项生理指标,以及单株结铃、单铃重、衣分、籽棉产量、皮棉产量、纤维长度、比强度、马克隆值、整齐度、伸长率10个性状,研究其差异性及相关性。【结果】 20份材料在高温胁迫后光合特性和产量性状存在极显著差异,纤维品质存在差异但不显著,棉花品种间耐热性的表现不同,单株结铃和单铃重这两个产量性状和净光合速率、蒸腾速率、水分利用率呈正相关。【结论】 在高温胁迫环境下,中棉所35号、湘棉11号、鄂棉10号的光合能力相对较强,产量性状相对较高,具有较强的耐高温特性,筛选出材料可以作为耐高温育种的种质资源。     

辽河流域棉区不同铃期和铃位棉花纤维品质比较

为了研究辽河流域棉区棉铃纤维品质受外部环境条件影响的程度,采用对比法试验设计,对2 个棉花品种（‘辽棉19 号’和‘AC-33B’）,3 个坐果时期（伏前桃、伏桃、秋桃）、2 个坐果位置（1~4 果枝、5~8果枝）棉铃的棉花纤维品质进行比较研究。比较分析了纤维长度、比强度、马克隆值、整齐度和伸长率,以及各指标的变异系数的大小。结果表明：‘辽棉19 号’和‘AC-33B’的纤维品质都达到了短季棉A级或AA级的标准,同时马克隆值受环境影响更为明显。对于不同铃期和铃位的棉铃,其纤维品质的各项指标以及各指标的变异系数表现有所不同,但规律相似,即前中期（伏前桃、伏桃）形成的中下部（1~4 果枝）棉铃综合品质优于后期（秋桃）形成的上部（5~8 果枝）棉铃,说明环境条件影响棉花纤维品质的形成。总体来说,伏桃的纤维品质表现较优,应该成为高产优质栽培追求的目标。     

温光互作对棉花不同空间部位纤维品质的影响

【目的】为采取适宜栽培措施减轻花铃期不适宜温光条件对棉花纤维品质的影响提供理论依据。【方法】以温度敏感性差异较大的科棉1号（低温弱敏感型品种）和苏棉15号（低温敏感型品种）为材料,通过分期（4月25日、5月25日、6月10日）播种和花铃期遮阴（相对光照率CRLR为100%、80%、60%）,形成花铃期不同的温光条件,研究温光互作（用铃期内累积辐热积PTP表示）对棉花不同空间部位纤维品质的影响。【结果】（1）铃期内日均温、日均最高温、日均最低温和光合有效辐射是造成棉纤维品质差异的主要气象因子,棉株不同空间部位各气象因子值纵向随果枝数增加、横向随果节数增加均逐渐降低。（2）纤维品质指标中马克隆值对温光互作最为敏感,其次为纤维比强度、纤维长度。（3）各空间部位棉纤维长度、比强度、马克隆值随铃期内PTP的增加均呈抛物线型变化。各空间部位各纤维品质指标理论最大值,纵向比较内围果节以中部果枝最大,下部次之,上部最小,横向外围果节的理论最大值均小于其内围果节。中部内围铃各纤维品质指标达到优质棉A级、AA级时适宜PTP范围最广。低温敏感型品种各纤维品质指标适宜PTP范围皆低于低温弱敏感型品种。（4）纤维比强度的适宜PTP范围较小,是优质棉A级的主要限制因素;马克隆值和比强度适宜PTP匹配性差,是优质棉AA级的共同限制因素。棉纤维品质在PTP 183.5-633.7 MJ·m^-2（科棉1号）、229.0-589.6 MJ·m^-2（苏棉15号）时达到优质棉A级,在304.7-452.9 MJ·m^-2（科棉1号）、346.6-357.8 MJ·m^-2（苏棉15号）时达到优质棉AA级,两年试验中除6月10日播期CRLR60%处理外其余处理均达到优质棉A级;而达到优质棉AA级的只有 4月25日播期CRLR80%、CRLR60%处理和5月25日播期CRLR80%处理。【结论】棉花各纤维品质指标均有其适宜的PTP范围,纤维比强度和马克隆值是各空间部位达优质棉的限制因素,一定程度的晚播（如5月25日）与弱光有利于优质棉纤维品质的形成。