CottonXL模型模拟研究延迟型低温冷害对棉花纤维品质的影响

为了明确不同程度、不同时段低温对棉花纤维品质的影响,该研究利用棉花延迟型低温冷害指标和灾情资料,筛选出1961－2018年间不同程度延迟型低温冷害的典型年份,在实现棉花功能结构模型CottonXL模型本地化应用的基础上,利用CottonXL模型模拟不同程度冷害对纤维品质的影响。结果表明：CottonXL模型能够较准确地模拟延迟型冷害对棉花纤维品质的影响,不同热量条件下纤维长度、纤维比强度、马克隆值模拟结果与实测值间的RMSE分别为0.7 mm、0.9 cN/tex、0.1。冷害对棉花纤维马克隆值影响最大、纤维比强度次之,对纤维长度影响最小。随冷害程度的加重纤维长度较长、纤维比强度较大且马克隆值适中的棉铃数量显著减少（P＜0.01）,纤维品质整体下降。发生轻度、中度和重度冷害时,纤维长度分别下降0.8、1.4和1.5 mm,纤维比强度分别降低3.9、4.5和5.1 cN/tex,马克隆值分别降低1.0、1.2和1.4。同等程度延迟型低温冷害情况下,夏秋季低温冷害对纤维品质的影响大于春季低温冷害。轻度夏秋季型低温冷害对纤维品质的影响较中度春季型低温冷害更大。     

不同熟性棉花品种纤维品质特征分析与评价

采用灰色多维综合评估方法,对2005—2014年长江流域棉区、黄河流域棉区和西北内陆棉区国家级棉花品种区域试验早熟、中熟和早中熟类型棉花品种纤维品质性状进行分析,为建立棉花优势生产区,实现棉花品种布局、生态育种和品质改良提供指导。本研究结果表明:1)达到国家审定标准高产优质(Ⅰ型)、普通优质(Ⅱ型)品种数量,中熟品种分别占其参试品种总数的0.54%和12.63%,早中熟品种为0.57%和17.14%,早熟品种为7.09%和18.44%。2)棉花品种纤维长度和比强度与理想品种性状灰色关联系数较高,其次是纺纱均匀性指数,再次为马克隆值。3)灰色关联度分析表明,黄河流域棉区中熟棉纤维品质优于长江流域棉区;西北内陆棉区早熟棉品质综合性状表现最佳,其次是黄河流域和长江流域棉区中熟棉。4)我国棉花品种中熟类型主要分布在长江流域和黄河流域,近5年西北内陆棉区中熟品种有所增加。中熟品种纤维长度分布在28.7～30.3 mm,可适纺中高档纱。黄河流域棉区中熟品种长度和比强度有所下降,比强度为29.6～31.0cN·tex?1,属中等偏上水平。三大棉区马克隆值差异明显,长江流域棉区高于黄河流域棉区,而黄河流域棉区中熟品种又高于西北内陆棉区早中熟品种;黄河流域棉区马克隆值在2010—2014年提高幅度较大,出现马克隆值6.0现象。5)研究表明≥10℃有效积温是影响棉花中熟品种纤维品质最主要因素,气象因子影响纤维长度和马克隆值顺序为≥10℃有效积温、降雨量和日照时数;影响比强度和纺纱均匀性指数的顺序为≥10℃有效积温、日照时数和降雨量。棉花纤维品质的优劣与纺织品质量及植棉业的发展密切相关,精确分析我国棉花纤维品质的区域特征分布规律和开展纤维品质综合性评价,对我国棉花育种方向和产业发展具有重要意义。     

我国主产棉区棉花纤维品质性状的区域分布特征

我国主产棉区及其亚区的棉纤维品质区域特征明显,适时评价各棉区的纤维品质发展现状有助于稳定优势棉花产区和促进特色棉花产区的发展。本研究采用GGE双标图分析了2011—2015年全国棉花品种区域试验中各亚区环境与纤维品质性状的互作模式,分析比较了各主产棉区和亚区的纤维品质特征。结果表明:1)在主产棉区尺度上,长江流域棉区纤维长度和比强度最好,并且都达到了国家棉花品种审定的Ⅱ级标准,而马克隆值和纺纱均匀性指数居中;黄河流域棉区的纤维长度和比强度较好,但马克隆值偏高;西北内陆棉区的马克隆值和纺纱均匀性指数表现最好,纤维长度和马克隆值达到了国家棉花品种审定的Ⅱ级标准,但比强度在三大棉区中表现最差。2)在棉花亚区尺度上,纤维长度表现以长江下游和长江上游亚区为最好,黄土高原亚区稍差,其余亚区表现较好;比强度表现以长江下游、长江中游、淮北平原、南襄盆地和黄土高原最好,而南疆棉区、长江上游和北疆棉区比强度稍差;马克隆值以北疆棉区、南疆棉区和长江上游表现最好,而黄土高原、淮北平原、长江中游和华北平原的马克隆值偏高。3)在纤维品质的综合表现上,北疆棉区、长江下游、长江上游和南疆棉区的纤维品质综合表现最好,淮北平原、长江中游和南襄盆地次之,华北平原和黄土高原稍差。本研究展示了GGE双标图的"环境?性状"功能图在纤维品质区域特征评价方面的应用效果,可为我国棉花优势产区发展和棉纺企业合理用棉提供理论依据,也对全国棉花纤维品质生态区划分具有指导意义。     

陆地型长绒棉主要经济性状遗传模式分析

选取两个遗传稳定的陆地型长绒种质系与 3个陆地棉品种按Griffing方法Ⅰ、模式Ⅰ全互交设计配成 5× 5共 2 5个杂交组合。对 9个经济性状进行调查 ,并建立Wr对于Vr的回归方程 ,测验“加性 +显性”模式的符合 ,制Wr对于Vr回归图 ,并估算各遗传参数。结果表明 ,纤维长度、纤维强度、马克隆值、籽棉产量、皮棉产量、单株铃数和单铃重遗传符合Hayman的“加性 +显性”模式 ,非等位基因间相互作用影响不显著。无论图解分析或平均显性度均表明纤维长度、纤维强度、马克隆值F1代为部分显性 ,加性效应方差在这 3个性状总遗传方差中占据相当重要的作用。分析性状中 ,与纤维长度、马克隆值和皮棉产量有关的增效基因 ,既有隐性也有显性 ,位点不同而有差异。纤维长度、纤维强度和马克隆值广义和狭义遗传力均较高。     

棉(Gossypium hirsutum L.)纤维发育相关酶和纤维比强度对棉铃对位叶氮浓度变化的响应研究

于2008～2009年在长江流域下游棉区,选用纤维比强度差异明显的德夏棉1号（平均比强度26.2 cN/tex）、科棉1号（平均比强度35 cN/tex）和美棉33B（平均比强度32 cN/tex）为试验材料,设置不同施氮量以形成不同的棉铃对位叶氮浓度,研究了棉铃对位叶氮浓度对纤维发育过程中关键酶（蔗糖酶、蔗糖合成酶、磷酸蔗糖合成酶、-1, 3-葡聚糖酶）活性及纤维比强度形成的影响。结果表明,棉铃对位叶氮浓度随施氮量的增加而上升,随花后天数的变化符合幂函数方程YN＝t-［YN:棉铃对位叶氮浓度（%）;t:花后天数（d）;、为参数］。在花后同一时期,纤维发育关键酶活性和纤维比强度均随棉铃对位叶氮浓度的上升呈先升后降的趋势,可用抛物线方程Y=ax2+bx+c拟合［Y:酶活性或纤维比强度（cN/tex）;x:叶片氮浓度（%）;a、b、c为参数］。表明在纤维发育过程中,棉铃对位叶氮浓度显著影响纤维中相关酶活性和纤维比强度的形成,各指标所对应的最佳棉铃对位叶氮浓度差异较小;因此,通过调节对位叶氮浓度可调控相关酶活性达到最优以及棉花高强纤维的形成。在本试验条件下,中部棉纤维发育所需的最佳对位叶氮浓度动态变化方程分别为:NDexiamian1=7.2841t-0.2771(R2=0.9860＊＊);NKemian1=7.1807t-0.2989(R2=0.9879＊＊);NNuCOTN33B=7.1467t-0.2819(R2=0.9755＊＊)。     

滨海棉田土壤盐分时空分布特征及对棉花产量品质的影响

选择2个棉花早熟品种中棉所102(CCRI-102,苗期盐敏感)、中棉所103(CCRI-103,苗期较耐盐)和3个滨海盐土自然盐分水平(土壤浸提液电导率为6.29,9.51,12.83dS/m)进行盐土直播棉试验,研究滨海棉田土壤盐分时空分布特征及对棉花产量品质的影响。结果表明:(1)滨海棉田花铃期土壤含盐量随棉花生育进程的推进基本呈下降趋势;随着土层的加深,土壤含盐量逐渐下降并趋于稳定;0—20cm土壤含盐量最高,变幅也最大。(2)水溶性盐离子以Na+和Cl-为主,分别约占阳离子和阴离子总量的60%~70%和70%~80%,其它阳离子主要为K+、Ca2+、Mg2+,阴离子主要为SO42-。(3)随着土壤盐分的增加,棉株干物质累积、单株铃数、铃重、皮棉产量均呈下降趋势,两品种间趋势一致,且CCRI-102高于CCRI-103。土壤盐分对马克隆值影响最大,对纤维强度和纤维伸长率无明显影响,CCRI-102的主要纤维品质指标如纤维长度、纤维强度和马克隆值皆略高于CCRI-103。(4)CCRI-102花铃期的耐盐性高于CCRI-103。棉花品种苗期的耐盐性是立苗的基础,花铃期的耐盐性则是提高产量品质的关键。     

氮、磷和钾营养对新海16长绒棉产量和品质的影响

氮肥、磷肥、钾肥N∶P2O5∶K2O=1∶0.71∶0.30并配合Zn、Mn、B微肥施用,经济施肥量为N 189.3 kg/hm2、P2O5134.4 kg/hm2、K2O 57.2 kg/hm2,能显著促进棉花的生长发育和提高产量,比对照增产40%,对新海16纤维品质中的马克隆值影响显著,但对纤维综合品质影响不显著。     

转基因抗虫棉对棉花纤维品质的影响

以一组不同抗虫类型的陆地棉(Gossypium hirsutum L．)抗虫品种和一组常规棉(G．hirsutum L．)品种作为亲本，按照不完全双列杂交(NCⅡ)试验设计配制杂交组合，将亲本材料和F。代杂交种子按照随机区组设计方法，同时在网室和试验田进行棉花抗红铃虫(Pectinophora gossypiella Saunders)鉴定和棉花抗虫性对棉花纤维品质的影响试验。结果表明，具有外源抗虫基因的抗虫棉材料对红铃虫具有很强的抗性，抗虫棉的纤维品质较好，大多数抗虫棉品种达到了育种目标要求。相关分析结果表明，棉花种子虫害率与马克隆值成显著负相关；与衣指成显著正相关；与2．5％跨距长度、整齐度、比强度、伸长率和子指等指标相关性较低。利用外源抗虫基因转化的棉花新品种，用其作为亲本采用杂交育种法可以培育出优质的抗虫棉花新品种，而且提高棉花品种的抗虫性并不影响棉花纤维品质。     

施钾量和施钾时期对棉花产量及不同部位棉铃纤维品质性状的影响

在大田试验条件下,以鲁棉研28号为材料,设置两个施钾量（K2O 100和150 kg/hm2）,采用一次性基施,1/2基施、1/2花铃期追施,研究施钾量和施钾时期对棉花（Gossyium hirsutum L.）产量及不同部位棉铃纤维品质性状的影响。结果表明:与不施钾相比,施钾显著提高了籽棉产量和皮棉产量;在施钾量为K2O 150 kg/hm2的条件下,与一次性基施相比,分期施钾极显著提高了籽棉产量和皮棉产量;采用分期施钾时（1/2基施、1/2花铃期追施）,随施钾量增加,籽棉产量和皮棉产量均显著增加,单株成铃数的增加是产量提高的主要原因。结果还表明,与不施钾相比,施钾显著提高了中部及上部果枝内围果节的马克隆值,分期施用K2O 150 kg/hm2显著提高了中部果枝外围果节的纤维长度、比强度以及中部果枝内围果节的纤维成熟度;在施钾时期相同的条件下,增加施钾量对纤维长度、比强度无显著影响,在施钾量相同的条件下,与一次性基施相比,分期施钾对纤维比强度无显著影响。     

施氮量与播种期对棉花产量和品质及棉铃对位叶光合产物的影响

【目的】本研究旨在揭示施氮量调控不同播种期棉铃对位叶光合产物形成与运转的生理机制,以期为棉花的合理氮肥运筹提供理论依据。【方法】试验于2005和2007年在中国农业科学院棉花研究所(河南安阳,黄河流域黄淮棉区)进行,以科棉1号和美棉33B品种为材料,设置大田不同播种期(4月25日和5月25日)和不同施氮量[低氮N 0 kg/hm2(N0)、适氮N 240 kg/hm2(N240)、高氮N 480 kg/hm2(N480)]处理,研究施氮量对不同播种期棉花产量和品质及棉铃对位叶光合产物的影响。【结果】1)4月25日播种条件下,随施氮量的增加棉铃对位叶中蔗糖含量先升高后降低,淀粉含量增加;随播种期的推迟,N240、N480处理下的棉铃对位叶蔗糖和淀粉含量差异不明显,但均显著高于N0处理;花后24~45 d,棉铃对位叶中蔗糖含量与叶氮浓度呈显著正相关,且相关系数随花后天数的增加而降低;花后17~24 d,蔗糖转化量与叶氮浓度呈显著负相关,至花后31~52 d,反而呈显著正相关(P0.01)。表明棉铃对位叶中适宜叶氮浓度有利于碳水化合物的累积。2)4月25日播种条件下,N0、N480处理对棉花单株铃数、铃重和皮棉产量影响为负效应,对纤维长度和麦克隆值影响较小;晚播低温条件下,N480处理的棉花铃重、皮棉产量、纤维比强度均有所提高,麦克隆值得以优化。因此,施氮量与播种期对纤维比强度和麦克隆值的影响存在补偿效应,晚播棉花增加施氮量可减小因低温而造成的纤维比强度降低的幅度,优化麦克隆值。【结论】本试验条件下,播种期(温度)和施氮量对棉铃对位叶光合产物含量、棉花产量和品质存在互作效应,其主导因素是播种期(温度),施氮量对其有补偿效应。随播种期的推迟,施氮量N 240 kg/hm2时棉花单铃重、产量及纤维品质降低的主要原因是晚播低温使棉铃对位叶中的光合产物(蔗糖和淀粉含量)增加,抑制了光合产物向棉铃及纤维的运输。晚播低温条件下,适量追施氮肥可调节棉铃对位叶中的氮浓度并提高光合产物再利用的能力,促进棉花单铃的形成,降低棉纤维比强度的下降幅度,优化麦克隆值。     

Impact of tillage and nitrogen on cotton yield and quality in a wheat-cotton system,Pakistan

Growing cotton (Gossypium hirsutum L.) after wheat (Triticum aestivum L.) is an important cropping system in Pakistan. However, numerous tillage practices commonly applied for cotton production are not productive. Conservation tillage may optimize cotton yield and quality if nitrogen (N) is not a limiting factor. Field experiments were conducted on silty clay soil (Hyperthermic, and Typic Torrifluvents) of Dera Ismail Khan, Pakistan to study the impact of tillage techniques (zero (ZT), reduced (RT), and conventional tillage (CT)) and nitrogen, namely 0, 50, 100, 150, and 200 kg ha^–1 on cotton yield and quality. Mean values for N revealed that bolls plant^–1, boll weight, seed cotton yield, ginning out turn (GOT), fiber length, strength, and micronaire were highest at 150–200 kg N ha^–1. Averaged over years, tillage × nitrogen revealed that RT had higher bolls plant^–1, boll weight, GOT, fiber length, and strength at 150–200 kg N ha^–1 compared to other tillage system. The micronaire revealed that RT had no adverse effect on fiber fineness compared to ZT/CT. RT had accumulated higher soil organic matter and total soil N compared to CT. RT with 150–200 kg N ha^–1 may be a sustainable and environmentally safe strategy to enhance cotton yield and quality.     

陆地棉矮秆突变体株高和纤维品质的QTL定位及相关性研究

Ari1327是美国引进种质Ari971经60Co γ射线照射后得到的矮化突变体,以陆地棉遗传标准系TM-1为母本和Ari1327组配杂交组合,利用该组合产生的F2群体对株高和纤维品质性状进行QTL分析,共检测到4个与株高相关的QTL,分别位于Chr.3、Chr.11、Chr.14和LG6上,4个位点可解释的联合表型贡...     

Variability in four diverse cotton (<Emphasis Type="Italic">Gossypium hirsutum</Emphasis> L.) germplasm populations

A broad range of cotton (Gossypium hirsutum L.) germplasm resources exist with characteristics useful for improving modern cotton cultivars. However, much of this germplasm is not well utilized. The objective of this study was to evaluate agronomic and fiber traits of four germplasm populations to determine the effectiveness of pooling germplasm for generating variability to improve traits of interest. Four populations were developed with parents chosen based on (1) dwarfing genes, (2) a combination of fiber strength and length traits, (3) glandless genes, or (4) inclusion in the G. hirsutum center-of-origin, i.e. race, germplasm group. The dwarf germplasm population had smaller bolls, a smaller lint index, a smaller seed index, lower micronaire, and shorter fibers than the other three populations. There were no significant differences in lint yield, elongation, or strength among the germplasm populations. In contrast to the general lack of significant differences among populations for agronomic and fiber traits, within population variation was observed to be high. Therefore, selections could be made within the race population to raise lint yields and within the fiber population to increase fiber length. Likewise, selections within the glandless population could be made for boll size, lint index, seed index, micronaire, and strength. These results suggest that intercrossing multiple parents in complex populations generates a large amount of variability with potential uses in crop improvement.     

施氮量对油后直播棉花产量、品质及生物量的影响

为研究施氮量对油后直播棉花生物量累积特征及其与产量、品质的关系,于2016-2017年在湖南常德设置了施氮量分别为0、90、180、270、360 kg·hm^-2氮肥水平试验。结果表明,在施氮量为0~360 kg·hm^-2范围内,施氮量越大棉株营养器官生物量累积越多,而棉株生殖器官生物量则在施氮量为270 kg·hm^-2时累积最多;皮棉产量、成铃数和单铃重均在施氮量为270 kg·hm^-2时达到最大;0~270 kg·hm^-2范围内,衣分随施氮量增加而增加。在施氮量为270 kg·hm^-2条件下,纤维长度和断裂比强度最高;适宜施氮量有利于纤维长度、断裂比强度的提高和马克隆值的优化,对伸长率和整齐度基本无影响。综上所述,适宜施氮量可提高棉花的产量、品质,洞庭湖棉区适宜的施氮量为180~250 kg·hm^-2。本研究结果为环洞庭湖棉区的氮肥合理运筹提供了技术参考。     

施氮量对不同开花期棉（Gossypium hirsutum L.）铃纤维细度和成熟度形成的影响

为兼顾试验的重复性和生态区域性,选用高品质棉（科棉1号）和常规棉（美棉33B）品种为材料,于2005年分别在江苏南京（118o50E, 32o02N,长江流域下游棉区）和江苏徐州（11711E, 3415N,黄河流域黄淮棉区）设置施氮量（低氮:N 0 kg/hm2;适氮:N 240 kg/hm2;高氮:N 480 kg/hm2）试验,研究施氮量对不同开花期棉铃纤维细度、成熟度和马克隆值形成的影响。结果表明:（1）施氮量显著影响棉纤维细度、成熟度和马克隆值的形成过程,但三者在不同开花期对氮素水平的响应不同,施氮量与开花期对棉纤维细度、成熟度和马克隆值的形成存在互作效应。8月10日前开花的棉铃,铃期［花后0～50 d （DPA）］日均温在23.3 oC以上,纤维细度、马克隆值以N 0 kg/hm2施氮量下最大,棉纤维马克隆值与纤维细度的相关性较大;8月25日开花的棉铃（铃期日均温在20.8～23.3 oC之间）,纤维成熟度、马克隆值以N 240 kg/hm2施氮量下最大;9月10日开花棉铃（铃期日均温低于20.8 oC）,纤维细度、成熟度和马克隆值均以N 480 kg/hm2最大,棉纤维马克隆值与纤维成熟度的相关性增强。（2）影响不同开花期间纤维细度、成熟度和马克隆值的主要因素是铃期日均温,最终纤维细度、成熟度和马克隆值在不同施氮量之间的变异与不同开花期（铃期日均温不同）间的变异比较,前者显著小于后者。综上,因开花期不同而形成的铃期日均温是决定细度、成熟度和马克隆值的最重要因素,施氮量可通过对位叶叶氮浓度NA影响棉纤维细度、成熟度和马克隆值的形成过程,增加施氮量可减小上述指标在不同开花期间的差异。     

Fiber Quality Response of Pima Cotton to Nitrogen and Phosphorus Deficiency

Abstract

Imposing a moderate level of nutrient deficiency may be an effective management strategy to limit vegetative growth and enhance maturity of Pima cotton (Gossypium barbadense L.). Whether such deficiency affects fiber quality of American Pima cotton, however, is not well known. A field study was conducted in 1991 and 1992 to determine the fiber quality responses of Pima cotton to nitrogen and phosphorus fertilization ranging between deficient and excess. Pima cotton cv. “S‐7” was treated with nitrogen rates ranging between 0 and 269 kg ha^?1 in a factorial combination with phosphorus rates ranging between 0 and 44 kg ha^?1. Fiber property measurements included fiber length, strength, fineness, elongation, and color properties. Increasing rate of applied nitrogen significantly (P ≤ 0.05) increased fiber length, elongation, micronaire, and color characteristics and reduced fiber uniformity ratio in 1991. Increasing nitrogen rate significantly (P ≤ 0.10) increased fiber length, uniformity index, and yellowness in 1992, when the degree of nitrogen deficiency imposed by the lowest nitrogen rate was not as severe as the deficiency imposed by the same treatment in 1991. Phosphorus did not significantly (P ≤ 0.10) affect any of the important fiber properties—length, strength, or micronaire—in either cropping season. These results indicate moderate level of nitrogen or phosphorus deficiency does not affect Pima cotton fiber quality. Nitrogen or phosphorus deficiency severe enough to reduce fiber quality and affect marketing of Pima cotton is unlikely to be encountered under normal Pima cotton production practices.     

温度对成熟棉纤维超分子结构的影响

通过不同时期开花棉铃对成熟棉纤维超分子结构影响的研究，揭示了晚开花棉铃棉纤维强力低的原因：棉铃发育中后期日最低温度较棉铃正常发育所需的最低温度低，受到低温影响的棉纤维结晶度下降。结果还表明：通过栽培措施促进棉铃发育成熟，进而提高纤维强力，并提出了分子生物学的解决途径。