1、精品课件1棉棉 花花 优优 化化 成成 铃铃 原原 理理 与技术研究与技术研究 精品课件2 棉花生产和其它作物生产具有共同的属性，这就是棉花生产和其它作物生产具有共同的属性，这就是充分发掘产品的产量和品质潜力。在主要农作物中，以充分发掘产品的产量和品质潜力。在主要农作物中，以禾合类作物禾合类作物为代表，最终形成的为代表，最终形成的产品品质产品品质几乎可以看成几乎可以看成是是由其遗传决定由其遗传决定的，而的，而产量是在作物体生长发育过程中产量是在作物体生长发育过程中积累形成的积累形成的。据此，农学家们通常通过。据此，农学家们通常通过遗传工程解决禾遗传工程解决禾合类作物的品质问题合类作物的品质问题
2、，通过，通过栽培技术解决高产更高产问栽培技术解决高产更高产问题题。以。以棉花棉花为代表的一类作物，最终形成的为代表的一类作物，最终形成的产品品质有产品品质有依赖于遗传性的一面，也有决定于生长发育过程的一面依赖于遗传性的一面，也有决定于生长发育过程的一面，而后者往往是决定性质的。而后者往往是决定性质的。 一、棉花高产优质栽培的一般性描述一、棉花高产优质栽培的一般性描述（一）棉花高产的基本特征（一）棉花高产的基本特征精品课件3 九十年代以来，我国的学者就以禾本科作物类型的高九十年代以来，我国的学者就以禾本科作物类型的高产机理研究基础提出产机理研究基础提出群体质量栽培理论：即建立高光效群群体质量栽培
3、理论：即建立高光效群体，以达到最大限度地提高经济器官生长期间群体干物质体，以达到最大限度地提高经济器官生长期间群体干物质生产量和累积量生产量和累积量。为了认清棉花高产的基本特征，我们先以禾本科作物为先例。为了认清棉花高产的基本特征，我们先以禾本科作物为先例。 这里可以粗略地理解为：这里可以粗略地理解为： 一是在经济器官产量主要形成期的高光效群体结构，一是在经济器官产量主要形成期的高光效群体结构， 二是在经济器官产量主要形成期之前的高光效群体二是在经济器官产量主要形成期之前的高光效群体形成的动态进程。形成的动态进程。精品课件4禾谷类作物禾谷类作物的基本特征：的基本特征：第一，在抽穗开花前形成了经
4、济器官的基本库容量和群体第一，在抽穗开花前形成了经济器官的基本库容量和群体总叶源量总叶源量；第二，其高光效群体的塑造主要局限于开花前，开花后主第二，其高光效群体的塑造主要局限于开花前，开花后主攻群体光合生产力是在始花前已经建立起来的攻群体光合生产力是在始花前已经建立起来的“有限有限”的的库容量和光合叶源量的基础上实现的库容量和光合叶源量的基础上实现的；第三，第三，一般水稻从抽穗开花到成熟的时间仅约一般水稻从抽穗开花到成熟的时间仅约30天左右，天左右，占全生育期的四分之一至五分之一，从幼穗分化到成熟的占全生育期的四分之一至五分之一，从幼穗分化到成熟的时间为时间为60天左右，占全生育期二分之一到五
5、分之二。因此天左右，占全生育期二分之一到五分之二。因此可以认为可以认为开花前塑造高光效群体条件下促进库开花前塑造高光效群体条件下促进库/源比、开花源比、开花后促进顶部三片高效叶的干物质累积量是高产不可分割的后促进顶部三片高效叶的干物质累积量是高产不可分割的两个方面两个方面，两者相互依赖，从产量构成因素来看，两者相互依赖，从产量构成因素来看表现为总表现为总结实粒数与总孕花数的显著正相关结实粒数与总孕花数的显著正相关。由此演绎出。由此演绎出壮个体小壮个体小群体的栽培指标。群体的栽培指标。 精品课件5 棉花和禾谷类作物的棉花和禾谷类作物的共同之处共同之处是是始花前以营养生长为中始花前以营养生长为中心
6、，其群体干物质生产主要用于器官的生长和搭架，经济产心，其群体干物质生产主要用于器官的生长和搭架，经济产量则主要在始花后形成量则主要在始花后形成。棉花棉花与禾本科植物相比较有这样几与禾本科植物相比较有这样几个不同个不同特性特性：第一，棉花具有无限生长习性，即其营养器官和生殖器官在第一，棉花具有无限生长习性，即其营养器官和生殖器官在条件满足时可继续生长、增加条件满足时可继续生长、增加，即使在开花结铃以后，还在，即使在开花结铃以后，还在生长新的营养、生殖器官，这样，生长新的营养、生殖器官，这样，群体和个体库容量和叶源群体和个体库容量和叶源量处于发展中和可塑造状态，量处于发展中和可塑造状态，在自然栽培
7、条件下，群体或在自然栽培条件下，群体或个个体体60%以上的花蕾量是在开花以后形成以上的花蕾量是在开花以后形成的；的；第二，第二，开花前、开花后的花蕾量的增长、开花前、开花后的花蕾量的增长、开花结铃和棉铃的开花结铃和棉铃的发育都伴随营养器官的生长与增生，即重叠并进发育都伴随营养器官的生长与增生，即重叠并进的习性，其的习性，其高光效群体的塑造贯穿于一生高光效群体的塑造贯穿于一生，尤以初花至盛花期更为重要，尤以初花至盛花期更为重要，开花后主攻群体光合生产力必须伴随库容量和光合叶源量的开花后主攻群体光合生产力必须伴随库容量和光合叶源量的共同发展和相互制约中实现的共同发展和相互制约中实现的，从这一意义上
8、理解，棉花初，从这一意义上理解，棉花初花期的群体叶面积指数和干物质累积强度的可塑造性更小；花期的群体叶面积指数和干物质累积强度的可塑造性更小； 精品课件6第三第三，棉花从开花到收获结束的时间约，棉花从开花到收获结束的时间约130天左右，占全生天左右，占全生育期五分之三左右，从花芽分化到收获结束的时间约育期五分之三左右，从花芽分化到收获结束的时间约170天天以上，占全生育期四分之三左右。期间，棉花总花蕾量的循以上，占全生育期四分之三左右。期间，棉花总花蕾量的循序渐增的过程，每增加一个花蕾必然同时增加一张叶片，序渐增的过程，每增加一个花蕾必然同时增加一张叶片，每每一个花蕾或棉铃的发育都有各自相对独
9、立的光合源，即本果一个花蕾或棉铃的发育都有各自相对独立的光合源，即本果节蕾花铃所需的光合产物主要来源于该果节的果枝叶节蕾花铃所需的光合产物主要来源于该果节的果枝叶。该果。该果节在节在结铃条件下结铃条件下，本果枝叶的光合强度较高，此时该果枝叶，本果枝叶的光合强度较高，此时该果枝叶就就成为高效叶面积成为高效叶面积；而在该果节；而在该果节不结铃（脱落）条件下不结铃（脱落）条件下，本，本果枝叶的光合强度较低，且光合产物的经济利用率（为棉铃果枝叶的光合强度较低，且光合产物的经济利用率（为棉铃发育所利用）较低，此时该果枝叶发育所利用）较低，此时该果枝叶就为非高效叶面积就为非高效叶面积。棉花。棉花的蕾铃脱落
10、具有一定的规律，一般占总花蕾量的的蕾铃脱落具有一定的规律，一般占总花蕾量的55-75%，在空间和时间分布上也具一定规律，但就某一果节花铃是否在空间和时间分布上也具一定规律，但就某一果节花铃是否成铃无必然性，这就提示了，成铃无必然性，这就提示了，每个果节位的果枝叶都有成为每个果节位的果枝叶都有成为高效叶的可能，也有成为非高效叶的可能高效叶的可能，也有成为非高效叶的可能。精品课件7 由此可以认为，由此可以认为，棉花的结铃位和高效叶位具有棉花的结铃位和高效叶位具有“漂移漂移性性”，或者称之为，或者称之为“同位漂移性同位漂移性”，这种，这种“漂移性漂移性”决定了决定了总结铃数与总花蕾数之间的非必然相关
11、性总结铃数与总花蕾数之间的非必然相关性。高产栽培实践表。高产栽培实践表明，明，棉花必须塑造相对限量总花蕾数棉花必须塑造相对限量总花蕾数（约（约18-24万万/亩）范围亩）范围内的高光效群体，即内的高光效群体，即适宜的库适宜的库/源比，促进提高结铃率源比，促进提高结铃率。过大。过大或过小的库或过小的库/源比都可能降低总结铃数和铃重。可见，棉花不源比都可能降低总结铃数和铃重。可见，棉花不能等同于稻麦等作物通过壮个体即增加个体分蘖成穗数即大能等同于稻麦等作物通过壮个体即增加个体分蘖成穗数即大穗的途径提高库穗的途径提高库/源比达到增铃增重的目标。有学者试图以果源比达到增铃增重的目标。有学者试图以果枝叶
12、才能成为高效叶、主茎叶不可能成为高效叶为依据，提枝叶才能成为高效叶、主茎叶不可能成为高效叶为依据，提出降低密度、增加单株果节即果枝叶数的高高效叶率途径。出降低密度、增加单株果节即果枝叶数的高高效叶率途径。大量的研究表明，主茎叶虽不能象果枝叶那样对本果节花铃大量的研究表明，主茎叶虽不能象果枝叶那样对本果节花铃举足轻重，但其光合产物可优先供向本果枝近主茎的几个果举足轻重，但其光合产物可优先供向本果枝近主茎的几个果节位花铃发育，可提高近主茎果节的成铃率和铃重，从这个节位花铃发育，可提高近主茎果节的成铃率和铃重，从这个意义上认识，意义上认识，主茎叶不能简单定性为非高效叶主茎叶不能简单定性为非高效叶，因
13、而也就，因而也就不不能简单地局限于增加单株果节即果枝叶数途径。能简单地局限于增加单株果节即果枝叶数途径。 精品课件8第四，显著的产量贡献份额的时空特性第四，显著的产量贡献份额的时空特性，棉花棉铃成铃进程，棉花棉铃成铃进程存在着很强的时间差异和空间差异，研究表明，存在着很强的时间差异和空间差异，研究表明，伏桃、早秋伏桃、早秋桃的铃重明显高于伏前桃和晚伏桃桃的铃重明显高于伏前桃和晚伏桃，近主茎的，近主茎的内围铃的铃重内围铃的铃重明显高于外围铃明显高于外围铃，从这种意义上可以认为，以禾谷类的单叶，从这种意义上可以认为，以禾谷类的单叶（面积）颖花量、根系载花量移植来表达棉花的单叶（面积）（面积）颖花量
14、、根系载花量移植来表达棉花的单叶（面积）载铃量和根系载铃量不具有实质性的意义。载铃量和根系载铃量不具有实质性的意义。精品课件9 棉花优良的品质是栽培的另一个目标，是棉花生产不可棉花优良的品质是栽培的另一个目标，是棉花生产不可偏废的同等重要的一个方面，棉花品质也是长期围绕我国植偏废的同等重要的一个方面，棉花品质也是长期围绕我国植棉效益和纺织工业效益的问题。从我国棉花生产的发展实践棉效益和纺织工业效益的问题。从我国棉花生产的发展实践来看，由于长时间的原料紧缺，实际上多年来我国的棉花生来看，由于长时间的原料紧缺，实际上多年来我国的棉花生产是在偏面追求产量的大环境下发展的。在学术界，品质栽产是在偏面追
15、求产量的大环境下发展的。在学术界，品质栽培的研究已经有较长的时间，而且取得了很大的进展。培的研究已经有较长的时间，而且取得了很大的进展。 （二）棉花品质栽培的发展（二）棉花品质栽培的发展 研究表明，棉花从开第一朵花到最后一批花的间隔时间研究表明，棉花从开第一朵花到最后一批花的间隔时间长达长达70天，天，3500株株/亩密度条件下同一台果枝上内围第一个亩密度条件下同一台果枝上内围第一个果节与最外围果节铃可能相隔果节与最外围果节铃可能相隔6-7个节位，无论是从时间的个节位，无论是从时间的角度还是从空间的角度，角度还是从空间的角度，每一个棉铃的发育进程几乎处于各每一个棉铃的发育进程几乎处于各异的生理
16、、生态条件下异的生理、生态条件下。精品课件10 由于由于棉纤维品质的形成是累积性质的，在棉铃发育的进棉纤维品质的形成是累积性质的，在棉铃发育的进程中，尤其是程中，尤其是次生纤维累积期遇不良的生态环境或有机养分次生纤维累积期遇不良的生态环境或有机养分供应亏缺都会导致该棉铃纤维品质的下降供应亏缺都会导致该棉铃纤维品质的下降。在大面积生产实。在大面积生产实践中，即使践中，即使总铃数相同，实际的纤维品质会出现较大的差异总铃数相同，实际的纤维品质会出现较大的差异。如如伏桃、早秋桃的纤维品质普遍优于伏前桃和晚秋桃，内围伏桃、早秋桃的纤维品质普遍优于伏前桃和晚秋桃，内围铃的纤维品质普遍优于外围铃铃的纤维品质
17、普遍优于外围铃，在群体栽培条件下，在群体栽培条件下，早秋桃、早秋桃、伏桃比重大，内围铃比重大，总体纤维品质趋于优化，相反伏桃比重大，内围铃比重大，总体纤维品质趋于优化，相反则不利于优化则不利于优化。在长江流域棉区，棉花吐絮期可能遭遇阴雨，。在长江流域棉区，棉花吐絮期可能遭遇阴雨，凡适时采摘的棉花品质趋于优质而烂铃收的棉花趋于劣质。凡适时采摘的棉花品质趋于优质而烂铃收的棉花趋于劣质。在栽培实践中，棉花成铃的时空分布清楚地表明，在栽培实践中，棉花成铃的时空分布清楚地表明，棉铃的高棉铃的高产优质具有统一性，即高产的棉铃通常品质较好，低产的棉产优质具有统一性，即高产的棉铃通常品质较好，低产的棉铃通常品
18、质较差铃通常品质较差。由此可以认为，。由此可以认为，高产、优质高产、优质是可以是可以通过协通过协调群体结构和栽培途径兼容实现的调群体结构和栽培途径兼容实现的，而片面强调高产更高产，而片面强调高产更高产就有可能导致产高而质不优。就有可能导致产高而质不优。 精品课件11 通过以上的讨论，我们清楚地认识了棉花经济器官生长通过以上的讨论，我们清楚地认识了棉花经济器官生长期间群体干物质生产和累积，以及塑造棉花高光效群体不期间群体干物质生产和累积，以及塑造棉花高光效群体不仅为了获得棉花高产，而且还要求提高优质棉花的比例。仅为了获得棉花高产，而且还要求提高优质棉花的比例。 至八十年代以来，随着棉花商品率的不
19、断提高和市场竞至八十年代以来，随着棉花商品率的不断提高和市场竞争的日趋激烈，生产优质棉花已经紧迫地摆到了棉花生产争的日趋激烈，生产优质棉花已经紧迫地摆到了棉花生产最主要的地位，同时也在纺织行业、原棉市场以及棉花栽最主要的地位，同时也在纺织行业、原棉市场以及棉花栽培学术领域都形成了规范培学术领域都形成了规范“优质棉优质棉”的概念的要求。的概念的要求。 究竟如何定义究竟如何定义“优质棉优质棉”呢？比较多的意见，主张呢？比较多的意见，主张以棉以棉花作为商品的最终经济效益和社会效益高低为评定花作为商品的最终经济效益和社会效益高低为评定“优质优质棉棉” 依据依据，由此得出的定义：，由此得出的定义：优质棉
20、是能充分满足和适应优质棉是能充分满足和适应纺织工业生产不同类型、不同品质棉织用纱所必需的质量纺织工业生产不同类型、不同品质棉织用纱所必需的质量指标，并能为纺织工业提供最大经济效益的原棉指标，并能为纺织工业提供最大经济效益的原棉。同样，。同样，优质棉也应为植棉者提供最大经济效益。优质棉也应为植棉者提供最大经济效益。 二、棉花优化成铃概念的建立二、棉花优化成铃概念的建立（一）优质棉的意义（一）优质棉的意义精品课件12优质棉的主要品质性状优质棉的主要品质性状有：有： 是指棉纤维伸直后的长度，一般是指棉纤维伸直后的长度，一般以毫米表示以毫米表示。这是棉纤。这是棉纤维最重要的品质指标，是纺织使用价值最主
21、要因素，棉纤维维最重要的品质指标，是纺织使用价值最主要因素，棉纤维愈长、纺纱的支数就愈高，成纱的强度亦高。我国栽培的愈长、纺纱的支数就愈高，成纱的强度亦高。我国栽培的陆陆地棉细绒型品种地棉细绒型品种的纤维长度一般要求达的纤维长度一般要求达29-33mm，而，而长绒棉长绒棉品种的平均纤维长度可达品种的平均纤维长度可达37-40mm。种性特点对纤维长度具。种性特点对纤维长度具有制约性，高代棉种生产的棉纤维则明显短于低代棉种生产有制约性，高代棉种生产的棉纤维则明显短于低代棉种生产的棉纤维。栽培过程中的生态环境可能对棉纤维长度的影响的棉纤维。栽培过程中的生态环境可能对棉纤维长度的影响幅度一般为幅度一般
22、为2-5毫米。毫米。第一，纤维长度第一，纤维长度精品课件13 是指群体棉纤维长度的整齐程度是指群体棉纤维长度的整齐程度，通常用百分法和变，通常用百分法和变异系数来表示。这是纤维长度指标的一个辅助指标。百分异系数来表示。这是纤维长度指标的一个辅助指标。百分法，以平均纤维长度加减法，以平均纤维长度加减2毫米范围的籽棉粒数占考查总籽毫米范围的籽棉粒数占考查总籽棉粒数的百分数来表示；纤维整齐度百分率大，纤维整齐棉粒数的百分数来表示；纤维整齐度百分率大，纤维整齐度高，度高，90%以上为整齐度好，以上为整齐度好，80%以下为整齐度差。变异以下为整齐度差。变异系数法以籽棉分梳长度的变异系数来表示；变异系数大
23、，系数法以籽棉分梳长度的变异系数来表示；变异系数大，纤维趋于不整齐，纤维趋于不整齐，5%以下变异系数的棉纤维整齐度好，以下变异系数的棉纤维整齐度好，7%以上变异系数的棉纤维整齐度差。以上变异系数的棉纤维整齐度差。 第二，纤维整齐度第二，纤维整齐度精品课件14 是是指棉纤维的粗细程度指标指棉纤维的粗细程度指标。正常成熟的棉纤维可以。正常成熟的棉纤维可以直接测量纤维的周长或截面积作为棉纤维的细度值。目前直接测量纤维的周长或截面积作为棉纤维的细度值。目前国际多采用求国际多采用求一定重量纤维的总长度（米一定重量纤维的总长度（米/克，支数）克，支数）或者或者求求一定长度的纤维重量（微克一定长度的纤维重量
24、（微克/英吋，麦克隆值）英吋，麦克隆值）。陆地棉陆地棉纤维纤维的正常细度为的正常细度为3.5-4.9麦克隆麦克隆（Mic），克数愈低通常表），克数愈低通常表示纤维愈细。上述两项指标均与纤维重量有关，而纤维重示纤维愈细。上述两项指标均与纤维重量有关，而纤维重量与纤维成熟度相关，由于纤维成熟度差的纤维重量轻，量与纤维成熟度相关，由于纤维成熟度差的纤维重量轻，同时表现出同时表现出“细细”，纤维成熟度好的纤维重量重，同时表，纤维成熟度好的纤维重量重，同时表现出现出“粗粗”，因此上述两项指标的实质并不是真正意义上，因此上述两项指标的实质并不是真正意义上的纤维细度，的纤维细度，而是纤维细度和纤维成熟度的综
25、合值而是纤维细度和纤维成熟度的综合值。第三，纤维细度第三，纤维细度精品课件15 是指拉伸一根棉纤维或一束棉纤维在行将断裂时单位是指拉伸一根棉纤维或一束棉纤维在行将断裂时单位截面积所承受的最大负荷力量截面积所承受的最大负荷力量。一般单根纤维强度。一般单根纤维强度以克以克（g）表示）表示，一束纤维强度，一束纤维强度以克以克/毫米毫米（g/mm）或磅）或磅/毫米毫米（b/mm）表示。棉纤维的成熟度愈大，其纤维强度愈高。）表示。棉纤维的成熟度愈大，其纤维强度愈高。陆地棉成熟陆地棉成熟的单纤维强度在的单纤维强度在3.6-4.1克克，海岛棉成熟的单纤，海岛棉成熟的单纤维强度在维强度在4.0-4.9。第五，
26、纤维强度第五，纤维强度 是指棉纤维细胞壁加厚的程度是指棉纤维细胞壁加厚的程度，以，以成熟系数成熟系数（纤维的（纤维的中腔与胞壁间距的比例）中腔与胞壁间距的比例）表示表示。正常成熟的。正常成熟的陆地棉纤维陆地棉纤维的的平均成熟系数在平均成熟系数在1.5-2.5之间，未成熟棉纤维及死棉纤维的之间，未成熟棉纤维及死棉纤维的平均成熟系数只在平均成熟系数只在0.5以下。以下。 第四，纤维成熟度第四，纤维成熟度精品课件16 正如前面所讨论到的，以上棉纤维的品质是在棉铃发育正如前面所讨论到的，以上棉纤维的品质是在棉铃发育进程中伴随产量的形成而累积成，棉纤维品质受棉铃的结铃进程中伴随产量的形成而累积成，棉纤维
27、品质受棉铃的结铃时间、结铃部位以及棉铃发育所处的生理、生态条件所影响。时间、结铃部位以及棉铃发育所处的生理、生态条件所影响。一般而言，一般而言，优质棉纤维的上述各项指标呈现同步优势，而劣优质棉纤维的上述各项指标呈现同步优势，而劣质棉纤维的各项指标呈现同步劣势质棉纤维的各项指标呈现同步劣势。季节四桃中，以晚秋桃。季节四桃中，以晚秋桃的纤维细度虽表现细，但其它指标均表现劣化，其的纤维细度虽表现细，但其它指标均表现劣化，其“细细”化化实际上是成熟度差的体现。实际上是成熟度差的体现。 是指单纤维重量与其绝对强度相等时的长度是指单纤维重量与其绝对强度相等时的长度，陆地棉陆地棉的纤维断裂长度多为的纤维断裂
28、长度多为21-25千米千米，海岛棉，海岛棉29-38千米。千米。第六，纤维断裂长度第六，纤维断裂长度精品课件17 棉花生产中棉花生产中“优质棉优质棉”概念的定义，起码清楚揭示了棉概念的定义，起码清楚揭示了棉花生产实践必须解决的两大课题：花生产实践必须解决的两大课题：第一，棉花生产的产品应第一，棉花生产的产品应该尽可能多优质棉，第二，棉花的高产栽培规范应该是高额该尽可能多优质棉，第二，棉花的高产栽培规范应该是高额优质棉栽培优质棉栽培。近期的研究和实践表明，高产优质栽培亩产皮。近期的研究和实践表明，高产优质栽培亩产皮棉棉100-125公斤的优质棉率应在公斤的优质棉率应在80%以上。以上。 “优质棉
29、优质棉”概念的明确，经过进一步的定向研究，八十概念的明确，经过进一步的定向研究，八十年代末由南京农业大学，九十年代初期由河南省农科院淡春年代末由南京农业大学，九十年代初期由河南省农科院淡春松先后比较系统地提出了松先后比较系统地提出了“优质高产栽培优质高产栽培”的理论，几乎同的理论，几乎同时，南京农业大学在总结时，南京农业大学在总结“一九五一九五”研究成果的过程中正式研究成果的过程中正式提出提出“棉花优化成铃棉花优化成铃”概念及相关理论。概念及相关理论。 （二）棉花优化成铃概念的建立（二）棉花优化成铃概念的建立精品课件18 “优化成铃优化成铃”概念的建立是在概念的建立是在“优质高产栽培优质高产栽
30、培”基础之基础之上，上，“优化成铃优化成铃”主要主要涵盖涵盖了以下几方面的了以下几方面的意义意义： 第一第一，“优化成铃优化成铃”在在静态意义静态意义上涵盖了上涵盖了“优质高产优质高产”。棉铃是棉花产量和品质的集中体现，。棉铃是棉花产量和品质的集中体现，“成铃成铃”辐射了辐射了“争争铃数、争铃重、争衣分铃数、争铃重、争衣分”三个产量构成因素，三个产量构成因素，“优化优化”则覆则覆盖了盖了“优质棉优质棉”的概念。的概念。 第二第二，“优化成铃优化成铃”在在动态意义动态意义上揭示了高产优质棉花上揭示了高产优质棉花高光效群体建成的形态、生理的动态特征以及塑造高光效群高光效群体建成的形态、生理的动态特
31、征以及塑造高光效群体的调控途径体的调控途径。“优化成铃优化成铃”以棉铃为主攻目标，以优为标以棉铃为主攻目标，以优为标准，以成铃为手段准，以成铃为手段。 第三第三，“优化成铃优化成铃”中的中的“优化优化”突破了纯高产优质的突破了纯高产优质的局限目标，拓展局限目标，拓展兼容了简化栽培、集约化栽培、省工节本栽兼容了简化栽培、集约化栽培、省工节本栽培、高效栽培、高抗逆功能和优化植棉环境系统的意义培、高效栽培、高抗逆功能和优化植棉环境系统的意义。 可见，可见，“棉花优化成铃棉花优化成铃”概念不仅将概念不仅将“优质高产栽培优质高产栽培”推进到推进到“优质、高产、高效优质、高产、高效”栽培栽培的新高度，而且
32、还奠定了的新高度，而且还奠定了植棉生态环境的良性循环基础植棉生态环境的良性循环基础。 精品课件19三、棉花优化成铃的生理生态基础三、棉花优化成铃的生理生态基础（一）棉花单铃产量和品质的累积形成（一）棉花单铃产量和品质的累积形成 一个棉花花蕾，从开花子房受精到成熟吐絮的一个棉花花蕾，从开花子房受精到成熟吐絮的50-70天天铃期内，内部发育进程可分为铃期内，内部发育进程可分为棉铃体积增大、棉籽和纤维棉铃体积增大、棉籽和纤维发育、棉铃脱水开裂发育、棉铃脱水开裂三个方面，如图三个方面，如图1如示，在子房如示，在子房受精受精后的半个月后的半个月左右时间内左右时间内是棉铃是棉铃外形体急剧增大外形体急剧增大
33、时期时期，开花后，开花后25-30天天，棉铃可达最终定型体，棉铃可达最终定型体积，此时棉铃内呈肉质积，此时棉铃内呈肉质状，积累物质多以蛋白状，积累物质多以蛋白质、果胶、可溶性糖类质、果胶、可溶性糖类的胶体存在。的胶体存在。1、棉铃发育的概述、棉铃发育的概述精品课件20 棉铃内的种胚在受精后的体积与棉铃保持同步增棉铃内的种胚在受精后的体积与棉铃保持同步增长，大约到长，大约到开花后开花后28天左右可达最终定型体积天左右可达最终定型体积，受精，受精后后12-15天即发育成完整的胚，以后胚的各部分迅速累天即发育成完整的胚，以后胚的各部分迅速累积干物质，大约至开花受精后积干物质，大约至开花受精后50天左
34、右，种子干重达天左右，种子干重达最大值最大值。精品课件21 作为纺织原料的棉纤维一般是在开花受精后胚珠外珠作为纺织原料的棉纤维一般是在开花受精后胚珠外珠被部分表皮细胞突起延伸出的初生纤维细胞，据研究，纤被部分表皮细胞突起延伸出的初生纤维细胞，据研究，纤维细胞在受精后即伸长，至维细胞在受精后即伸长，至受精后受精后9-18天伸长最快天伸长最快，至，至25-30天天即可即可伸长至纤维最终长度伸长至纤维最终长度（图（图3）。）。精品课件22 在开花后稍后几天，在纤维细在开花后稍后几天，在纤维细胞伸长的同时，胞壁内侧逐渐累积胞伸长的同时，胞壁内侧逐渐累积纤维素形成次生胞壁，这就是棉纤纤维素形成次生胞壁，
35、这就是棉纤维的胞壁加厚，其方式是每天向心维的胞壁加厚，其方式是每天向心累积一层（图累积一层（图4，5），经历），经历40-50天天完成胞壁加厚完成胞壁加厚，形成，形成40层左右的轮层左右的轮纹状次生纤维胞壁层，次生胞壁层纹状次生纤维胞壁层，次生胞壁层越多，纤维成熟度越高，相应的各越多，纤维成熟度越高，相应的各项品质指标趋于优化。项品质指标趋于优化。 棉纤维成熟后，棉铃铃壳开裂，棉纤维成熟后，棉铃铃壳开裂，纤维脱水产生若干扭曲，成熟度的纤维脱水产生若干扭曲，成熟度的纤维的扭曲也多，未成熟的纤维很纤维的扭曲也多，未成熟的纤维很少扭曲（图少扭曲（图6）。）。一般成熟开裂经一般成熟开裂经历历3-5天天
36、。精品课件232、棉铃发育进程中干物质的累积与分配、棉铃发育进程中干物质的累积与分配 如图如图7所示，所示，棉铃干物质的积累包含了子棉干物质积累棉铃干物质的积累包含了子棉干物质积累和铃壳干物质积累两者之和和铃壳干物质积累两者之和。全程干物质积累以。全程干物质积累以开花后最开花后最初初3周最快周最快，一直，一直持续到开花后第持续到开花后第9周，铃重达到最大值周，铃重达到最大值。精品课件24 由图由图7、8、9的研究结果的研究结果表明，在表明，在开花后的开花后的17-20天天，棉铃干物质积累的方式是以棉铃干物质积累的方式是以铃壳和籽棉同步迅速增长进铃壳和籽棉同步迅速增长进行行，尔后铃壳干物重不再增
37、，尔后铃壳干物重不再增长，棉铃干物质积累的方式长，棉铃干物质积累的方式是是籽棉增长，至籽棉增长，至50-60天，籽天，籽棉干物质重达最终值棉干物质重达最终值，棉铃，棉铃干物重亦达最终值。干物重亦达最终值。精品课件25 棉铃干物质积累的方式表明，籽棉在干物质积累进程棉铃干物质积累的方式表明，籽棉在干物质积累进程中仅具有中仅具有“库库”功能，功能，铃壳在开花后的铃壳在开花后的17-20天内具有天内具有“库库”、“源源”双重功能，双重功能，20天以后仅具有天以后仅具有“源源”功能功能，这种这种“源源”功能是功能是“中转站中转站”性质的（图性质的（图10），即叶片生），即叶片生产的光合产物首先运经铃壳
38、，继而转运给籽棉发育而几乎产的光合产物首先运经铃壳，继而转运给籽棉发育而几乎很少留积。进一步研究表明，籽棉干物质积累进程中，很少留积。进一步研究表明，籽棉干物质积累进程中，种种子壳也具有相同趋子壳也具有相同趋势的势的“库库”、“源源”双双重功能重功能。我们将铃壳和。我们将铃壳和种壳在棉铃发育进程中种壳在棉铃发育进程中所具有的干物质积累中所具有的干物质积累中转站性质的转站性质的“库库”、“源源”双重功能称之为双重功能称之为作物产量形成的中继生作物产量形成的中继生物学现象物学现象。存在这种生。存在这种生物学现象的作物还有花物学现象的作物还有花生、豆类等。生、豆类等。精品课件26 产量形成的中继生物
39、学现象不同于禾谷类作物的特点是产量形成的中继生物学现象不同于禾谷类作物的特点是养分的转运效率主要存在于产品器官内部而很少存在产品器养分的转运效率主要存在于产品器官内部而很少存在产品器官与其它贮藏器之间官与其它贮藏器之间，这对于产品器官形成在时间和空间上，这对于产品器官形成在时间和空间上存在着若大差异的棉花来说有着十分重要的意义。如图存在着若大差异的棉花来说有着十分重要的意义。如图8所所示，示，晚秋桃的铃壳在开花后晚秋桃的铃壳在开花后38天内干物质增长持续上升天内干物质增长持续上升，尔，尔后才减缓增长势，这就必然导致后才减缓增长势，这就必然导致籽棉干物质积累的减少（图籽棉干物质积累的减少（图11
40、），降低铃重），降低铃重，导致如图，导致如图12所示的铃重差异。所示的铃重差异。精品课件27 棉纤维（栽培上称为棉纤维（栽培上称为“衣分衣分”）是现阶段棉花栽培目标）是现阶段棉花栽培目标的主要产品部分。前面我们分析过，叶片生产的光合物质运的主要产品部分。前面我们分析过，叶片生产的光合物质运经铃壳、种壳抵达纤维细胞。图经铃壳、种壳抵达纤维细胞。图11表明，表明，棉纤维次生胞壁干棉纤维次生胞壁干物质累积物质累积在开花后在开花后17天内较慢，天内较慢，17-40天增长最快，天增长最快，45-50天天可达最终干物质积累量可达最终干物质积累量。棉纤维干物质积累快速增长期内，棉纤维干物质积累快速增长期内，
41、铃壳铃壳“源源”量越大，棉纤维积累的干物质就越多。晚秋桃棉量越大，棉纤维积累的干物质就越多。晚秋桃棉纤维干物质积累快速增长期，铃壳仍维持干物质累积持续增纤维干物质积累快速增长期，铃壳仍维持干物质累积持续增长态势，故纤维干物质积累量显著低于伏桃长态势，故纤维干物质积累量显著低于伏桃。由于。由于后期种仁后期种仁物质积累更弱于棉纤维物质积累更弱于棉纤维，故出现晚秋桃，故出现晚秋桃高衣分现象高衣分现象，这种高，这种高衣分与早期桃有本质的区别。衣分与早期桃有本质的区别。精品课件28 研究表明，棉纤维干物质的累积进程与纤维品质紧密研究表明，棉纤维干物质的累积进程与纤维品质紧密相关，图相关，图13，14，1
42、5所示，所示，棉纤维强度和成熟系数随干物棉纤维强度和成熟系数随干物质累积量的增加而增大质累积量的增加而增大，至纤维干物质累积量最大值，即，至纤维干物质累积量最大值，即开花后开花后50天左右时纤维强度和成熟系数达最大值。天左右时纤维强度和成熟系数达最大值。 精品课件29精品课件30 单铃经济系数是判断本棉铃所得到的光合产物分配给单铃经济系数是判断本棉铃所得到的光合产物分配给棉铃各器官，产品部分实际所占的份额即经济效率的衡量棉铃各器官，产品部分实际所占的份额即经济效率的衡量标志。标志。3、棉花单铃经济系数、棉花单铃经济系数 单铃经济系数是指成熟棉铃风干状态下实收单铃皮棉单铃经济系数是指成熟棉铃风干
43、状态下实收单铃皮棉或籽棉重量占单铃实收全部干物重的百分率或籽棉重量占单铃实收全部干物重的百分率，用公式表示，用公式表示为：为： 单铃皮棉单铃皮棉(籽棉籽棉)重量重量 单铃铃壳重单铃铃壳重+单铃籽棉重单铃籽棉重单铃皮棉单铃皮棉(籽棉籽棉)经济系数经济系数%=100%精品课件31 单铃经济系数高单铃经济系数高，表明产品器官部分对养分的，表明产品器官部分对养分的经济利用经济利用率高率高。实际上。实际上影响单铃经济系数高低的是具有影响单铃经济系数高低的是具有“库库”、“源源”双重功能的铃壳或铃壳加种子所积贮的养分双重功能的铃壳或铃壳加种子所积贮的养分。单铃经济系数单铃经济系数并不并不表达表达棉铃所积累
44、的绝对光合产物量，它要表达的是在同棉铃所积累的绝对光合产物量，它要表达的是在同一遗传性品种内，一遗传性品种内，不同环境条件、栽培条件以及不同时空位不同环境条件、栽培条件以及不同时空位棉铃间产品收获部分的经济效益棉铃间产品收获部分的经济效益。如高温条件下完成棉铃发。如高温条件下完成棉铃发育的单铃经济系数高于低温条件下完成棉铃发育的棉铃，内育的单铃经济系数高于低温条件下完成棉铃发育的棉铃，内围铃的单铃经济系数高于外转铃。由于单铃经济系数并不表围铃的单铃经济系数高于外转铃。由于单铃经济系数并不表达铃重绝对重，故只是个相对值，从光合利用的效率角度考达铃重绝对重，故只是个相对值，从光合利用的效率角度考虑
45、，在获得虑，在获得较高铃重时的高单铃经济系数是棉花栽培的理想较高铃重时的高单铃经济系数是棉花栽培的理想指标指标。精品课件32 棉花群体开花结铃的时间长达棉花群体开花结铃的时间长达70天（天（7/上上-9/10）左右）左右，不同时间开花形成的棉铃，棉铃发育各处于不同的外界，不同时间开花形成的棉铃，棉铃发育各处于不同的外界环境条件和生理条件下，由此造成群体棉铃间铃期长短、环境条件和生理条件下，由此造成群体棉铃间铃期长短、铃重高低、衣分高低、纤维品质优劣等明显的差异。这些铃重高低、衣分高低、纤维品质优劣等明显的差异。这些因时间为主线形成的产量和品质差异规律因时间为主线形成的产量和品质差异规律，就是棉
46、花，就是棉花单铃单铃产量和品质的时间分布特征产量和品质的时间分布特征。 随着人们对棉铃发育的研究的深入和生产实践经验的随着人们对棉铃发育的研究的深入和生产实践经验的积累，积累，依据棉花结铃时间的顺序依据棉花结铃时间的顺序，可将棉铃划分为，可将棉铃划分为伏前桃伏前桃、伏桃、秋桃、伏桃、秋桃。八十年代以来，又有学者将秋桃划分出。八十年代以来，又有学者将秋桃划分出早早秋桃和晚秋桃秋桃和晚秋桃。 （二）棉花单铃产量和品质的时空分布特征（二）棉花单铃产量和品质的时空分布特征1、时间分布特征、时间分布特征精品课件33伏前桃伏前桃 指指7月月15日以前开花所结的棉铃日以前开花所结的棉铃。江淮流域也以。江淮流
47、域也以7月月20日日作时间限。作时间限。伏前桃是棉株体初花至盛花期即由营养生长中心伏前桃是棉株体初花至盛花期即由营养生长中心向生殖生长中心转移时期的结铃向生殖生长中心转移时期的结铃，从本类型铃对有机养分的，从本类型铃对有机养分的摄取力来看处于非优势；伏前桃所处的摄取力来看处于非优势；伏前桃所处的部位是棉株下部部位是棉株下部，其，其所在果枝叶一般受光不足，故光合源势不强；伏前桃所处的所在果枝叶一般受光不足，故光合源势不强；伏前桃所处的发育发育季节是七月、八月的最高温季节季节是七月、八月的最高温季节，发育进程快、铃期短，发育进程快、铃期短，次生纤维层较少；由于温差较小，有机养分通常在铃壳、种次生纤
48、维层较少；由于温差较小，有机养分通常在铃壳、种壳较少因而其壳较少因而其单铃经济系数较高单铃经济系数较高。综合伏前桃的发育所处的。综合伏前桃的发育所处的内外在条件，伏前桃一般表现内外在条件，伏前桃一般表现铃重和衣分不及伏桃高铃重和衣分不及伏桃高，纤维，纤维品质也不理想（见表品质也不理想（见表1，2，3，4）。生产上常因田间郁蔽或）。生产上常因田间郁蔽或遇连阴雨遇连阴雨烂铃率较高烂铃率较高，因而实际产量要低于成铃比例，棉纤，因而实际产量要低于成铃比例，棉纤维品质不优。维品质不优。 精品课件34精品课件35精品课件36伏桃：伏桃： 指指7月月16日日（江淮流域也用（江淮流域也用7月月20日）日）至至
49、8月月15日期间开花日期间开花所结的棉铃所结的棉铃。伏桃一般是。伏桃一般是棉株体进入以生殖生长为中心后的棉株体进入以生殖生长为中心后的成铃成铃，因此这一类型棉铃，因此这一类型棉铃对有机养分的摄取能力具有很强的对有机养分的摄取能力具有很强的优势优势。且正值花铃肥效高峰期，棉铃发育具备了充足的营养。且正值花铃肥效高峰期，棉铃发育具备了充足的营养源；伏桃所处的源；伏桃所处的部位部位一般位于一般位于棉株中部棉株中部，果枝叶受光充足，果枝叶受光充足，光合源势较强；伏桃所处的发育光合源势较强；伏桃所处的发育季节前期高温、后期适温，季节前期高温、后期适温，且温差也大且温差也大，次生纤维层积累多，籽棉和铃壳发
50、育正常，次生纤维层积累多，籽棉和铃壳发育正常，单单铃经济系数适宜铃经济系数适宜。因此伏桃表现。因此伏桃表现铃重、衣分铃重、衣分为四桃中为四桃中最高最高，纤维品质最佳纤维品质最佳。伏桃吐絮期正处早秋足光季节，故外观品质。伏桃吐絮期正处早秋足光季节，故外观品质极佳。伏桃约占总成铃数的极佳。伏桃约占总成铃数的50-60%，实际产量往往超过，实际产量往往超过60%。 精品课件37早秋桃：早秋桃： 指指8月月16日至日至8月月25日期间开花所结的棉铃日期间开花所结的棉铃。早秋桃一般。早秋桃一般位于位于中部外围果节和上部内围果节中部外围果节和上部内围果节，受光充足，光合营养源，受光充足，光合营养源势强，早
