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单词 棉铃发育
释义

【棉铃发育】
 

拼译:development of bolls
 

棉铃是构成棉花产量的重要因子,单位面积内铃数的多少、铃重(单铃籽棉重)的大小和衣分的高低,左右着皮棉产量。而铃重大小和衣分高低与棉铃发育关系密切。棉铃及其组成成分(铃壳、种子及纤维)的发育,则是纤维产量与品质形成的复杂的生理生化过程,它受遗传和环境互作所制约,引起各组成成分间在发育、干物量积累与养分分配方面的差异,导致单铃、籽棉重、纤维重及其经济系数的变化,影响纤维品质。因此,研究棉铃发育规律,对发展棉花优质高产栽培理论和栽培生理及品种选育等均有重要意义。

棉花开花结铃期长,棉铃发育受环境影响较大,而温度是重要因子。棉铃发育与温度关系的研究,早在20年代初期,Martin等就观察到随着生长季节的推移,棉铃成熟期延长。30年代后期,Anderson和Kerr明确了由于昼夜温差而造成的纤维生长日轮的存在。后来不少学者在棉铃及其各部分发育方面继续进行研究,明确了铃期与温度呈负相关。较高的夜间温度使棉铃成熟期缩短。日均温度高于32℃或低于15℃,对棉铃发育不利,在适宜温度范围内,棉铃体积的增长随温度增高而加快,籽棉增重适宜的温度下限是日均温度20℃,18℃是停止增重的下限。铃重的最大值出现在夜间温度20~22℃及日温小于30℃时。温度对棉纤维的伸长和次生壁的加厚有明显影响,特别是夜间温度起关键性作用。夜温在22℃以下时,纤维伸长速率下降,18℃以下则形成较短的纤维。夜温在22℃以下时,纤维素百分率和结晶度都会降低。高温不利于纤维伸长。棉铃大小和纤维长度随棉铃温度的上升而下降,成熟度则随温度上升而增高。高温环境条件下麦克隆值较高,麦克隆值与温度呈线性关系。种子与纤维生长同时进行,有利于种子生长发育的良好条件也有利于纤维发育,但在较低的夜温条件下,种子中物质积累多于纤维,而在较高的夜温条件下则相反。种子重量随着每铃种子数的增加而下降,籽指或每粒种子重与纤维品质呈有正相关。种子油分和种子蛋白质,两者呈负相关。

近十几年来对棉铃及其各部分发育的研究进一步深入,围绕温度对棉铃发育的影响,研究棉铃及其各部分干物质积累分配规律。关于纤维伸长和次生壁加厚的发育时期,过去认为次生壁加厚在纤维伸长停止时才开始。1973年Benedict等与Schubert等提出,次生壁的加厚在纤维伸长完成之前很多天就开始了,约有30%的纤维干重是在纤维伸长完成之前沉积的,证明纤维伸长和加厚有相当时期是重叠的。

在棉铃各部分干物质积累分配方面,1976年H.R.Leffler提出,铃壳干重最大值出现在开花后第21d,纤维和种子干重最大值均出现在花后第42d。J.MCD.Stewart对种子外部(纤维、外珠被)和内部(栅栏细胞、胚乳和胚)干物质的积累、分配动态作了更详细的描述。1980年,洪光斗等认为棉铃干物质积累与气温成正相关,以花后一个月内积累较快。干物质分配,在花后10d内光合产物运向铃壳最多,干物重积累较快。1985年R.J.Kohel等提出,铃壳干物质从开花之日起就呈直线式迅速增长,大约在21d左右基本结束。1987年徐惠纯等指出,铃壳干物质积累最快的时期是在开花后的10~15d,至开花后25~30d达最大重量。此后,养分向种子转移,铃壳重有随铃期增长而下降的趋势;单铃种子重在开花后25天内,不论开花期早晚,差异都不明显,但此后种子增重速度表现出开花早的增重较快;纤维增重以开花后20~30d速度最快,纤维总重的90%以上是在开花后40d内积累的。

关于棉铃发育中无机营养的积累与分配,H.R.Leffler认为,种子是氮、磷的主要区隔场所,铃壳则是钾的主要代谢库。在棉铃成熟阶段,无机营养区隔的比例关系变化较大,种子约积累其氮含量的1/3,磷含量的1/4,钾含量的1/8,钙含量的1/7和镁含量的2/5。同期纤维失去其磷含量的3/4,钾含量的3/5,钙含量的1/4和镁含量的一半。棉铃无机营养的再分配表明,正常棉铃发育一直延续到吐絮,过早结束其成熟期,很可能对种子和纤维有害。

同化产物在棉铃各部分的分配,Benedict等研究,输送到棉铃中去的14C同化产物在开花后31~32d达到最大值,此后运输量逐渐下降,直到开花后45d。14C同化产物渗入发育铃壳和纤维中的高峰期,分别发生在开花后的第8~10d和第23~40d。同化产物分配到不同日龄棉纤维的数量与不同日龄纤维的碳沉积或库需求高度相关。Benedict和Kohel(1975)指出,对位叶是棉铃主要同化产物源,苞叶提供给棉铃大约5%的同化产物,而铃壳仅输出很少量的同化产物到发育着的棉籽中去。

1985年D.F.Wanjura等研究认为,气温是制约纤维相对累积速率的主要环境因子,缺水产生的影响虽然较小但却很显著。纤维细度主要取决于温度,植株缺水可使细度失去对温度的敏感性。纤维强度变化与温度有显著的线性关系,温度和遗传互作比较显著。

1990年高璆研究认为,不同品种类型棉铃内干物质分配与单铃经济系数密切相关。棉铃发育过程中,铃壳率(铃壳重/铃壳重+籽棉重)呈不断下降趋势,籽棉继续增重。不同品种棉铃内养分分配到纤维和种子中的比例各不相同。高衣分率品种,输入纤维内的养分较多,因而皮棉经济系数高。而衣分率较低的品种,养分输入种子较多,种子率(种子重/铃壳重+籽棉重)较高。同一品种内,单铃经济系数受环境影响较大,表现为随着成铃季节的推迟而下降,同一棉株上单铃经济系数呈由下至上递降规律;而同一果枝上由内向外呈离茎递降的趋势,铃壳率则皆相反。

棉铃及其组成成分的发育规律以及温度对其发育的影响,前人及近年来研究资料较多,而其他环境因素影响的资料则甚少。棉铃发育过程中,光合产物分配与纤维产量、品质形成之关系以及环境条件对光合产物分配的影响;高产栽培条件下,“库”(棉铃)强度的扩大与“库”各组成成分之间的竟争及其对品质的影响;“库”、“源”关系;成熟期棉铃内无机营养的再分配对种子内部化学组成及纤维品质产生何种影响,等等,均有待于深入研究。

【参考文献】:

1 洪光斗,等.棉铃发育与气象因素关系的初步研究.江苏农业科学,1980,3:17~20

2 Konel R J,等.年份对棉铃各部分干物质分配的影响.赵都利,译.国外农学——棉花,1985,4:47~50

3 斯图尔特J MCD,莫尼J R,主编.棉花生理专题论文集.王缨,周行,等译.北京:农业出版社,1987.147~292

4 徐惠纯,等.棉铃发育规律初步研究.山东农业科学,1987,2:26~28

5 Wanjura D F,等.棉花纤维产量累积速率和品质发育.毛树春译.国外农学——棉花,1987,1:32~39

6 高璆,等.陆地棉不同品种棉铃内干物质分配与纤维伸长增重的变异.棉花学报,1990,2(2):52~57

7 高璆,金桂红.江苏省亩产百公斤优质棉优化成铃的研究.南京农业大学学报,1991,14(3):1~6

(南京农业大学金桂红副教授撰)

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