第2章 棉花栽培的生物学基础

第二节

棉花栽培的生物学基础一、器官建成与生态条件1、种子的萌发和出苗（1）种子的萌发和出苗过程1）吸涨2）萌动3）发芽与出苗（2）种子的萌发和出苗的外在条件1）水分吸收相当于种子风干重的60%以上的水分，饱和吸水量为风干重的78%左右。萌发出苗以田间最大持水量的70-80%为宜。2）温度最适发芽温度为25-30℃，萌发最低临界温度为10.5-12℃，最高临界温度为43-44℃。种子出苗要求的温度比发芽高，胚根微管束开始分化的温度为12-14

℃，下胚轴伸长形成导管的温度在16

℃以上。在12-32

℃范围，胚根和下胚轴的生长随温度的升高而加快。3）氧气种子萌发时土壤空气含氧量以7.5%-21为宜。2、根的生长（1）根的形态直根系，由主根、侧根组成。深根作物，主根入土可深达2m，侧根横向扩展60-100cm，大部分侧根分布在10-30cm土层。根系占棉株干重的7%-10%。移栽棉花的根群分布较浅，一般在0-15cm。（2）根系的建成及其与生态条件的关系1）根系的建成过程发展期萌发—现蕾生长期蕾期吸收高峰期初花生长减弱，盛花期后生长停止衰退期吐絮期2）根系建成与生态条件的关系水分适宜根系生长的土壤含水量为田间最大持水的55%-70%。温度根系生长的最适温度为25-27

℃，14.5

℃停止生长，17

℃生长缓慢，33

℃以上根系发生危害。氧气土壤中空气含氧量为7.5%-21%适宜于根的生长。3、茎（枝）的生长（1）主茎顶芽与腋芽的分化主茎顶芽的分化休眠种子有分生组织（生长点）和1个叶原基，萌动时有2个叶原基，子叶期有4个叶原基。5叶期以前，主茎叶增加1，顶芽叶原基增加2。腋芽的分化与发育主茎每片叶的叶腋里有1个腋芽，称为一级腋芽。一级腋芽先出叶的叶腋里分化出二级腋芽。叶枝芽腋芽原基分化缩短节间和先出叶后，顶端分生组织不断分化伸长节间和真叶原基，以后发育成叶枝。由于只有一个枝轴，称为单轴分枝。一般第3-4叶的的腋芽发育成叶枝。果枝芽（混合芽）腋芽原基首先分化缩短节间和先出叶，接着分化伸长节间和真叶原基，顶端分生组织分化花芽的苞叶原基，并构成第一个枝轴（果节）。然后在果节的叶原基叶腋里，按上述顺序分化第二个枝轴，循环分化形成多个轴的果枝，称为多轴分枝。一般第5-6叶以上的腋芽发育成果枝。赘芽棉花中上部二级腋芽形成的二级枝芽，称为赘芽。桠果棉花中上部二级腋芽形成的二级果枝芽，称为桠果。（2）主茎与分枝的形态1）主茎的形态子叶节2）分枝的形态叶枝与主茎相似，与主夹角小果枝呈近水平曲折生长，叶铃（蕾、花）对生，蕾铃直接着生在果枝上。3）果枝类型与株型果枝类型有限果枝无果枝（零式果枝）无限果枝紧凑型（2-5cm）、较紧凑(5-10cm)、较松散型(10-15cm)、松散型(＞15cm)混合果枝株型丛生型塔型、

筒型、

伞型、4、叶的生长（1）叶的种类和形态子叶、先出叶、真叶真叶：幼叶（展平-14

d）、成长叶（14-42d）、老叶(42-56d)。（2）棉叶养分的分配与运输主茎叶上部叶，生长叶和生长点，苗期：下部叶，根。蕾期：生长点和花蕾初花期：生长快的幼铃盛花期：下部叶，本结位果枝和下方果枝的幼铃；上部叶本节位果枝和上部营养器官结铃期：棉铃果枝叶5、蕾的发育及开花（1）花芽的分化与蕾的发育1）花芽的分化按花器官的结构，由外向内顺序向心分化。可分为花原基伸长、苞片分化期、花瓣分化期、雄蕊分化期、雌蕊分化期6个时期。2）蕾的发育与生态条件的关系现蕾：心皮开始分化，幼蕾苞片基部约3mm宽现蕾最低温度19-20℃，高于30

℃会抑制腋芽的发育。土壤水分以最大持水量的60-70%为宜。氮、磷、钾比例适宜。（2）花的构造及开花1）花的构造单花苞片（苞叶）、花萼、花冠、雄蕊、雌蕊2）开花棉株现蕾后，22-25天即可开花。花青素的颜色随着花瓣细胞液的pH值变小而变红。（3）现蕾、开花规律现蕾、开花的顺序：以第一果枝第一果节为中心呈螺旋形由内向外，由下向上依次现蕾、开花。同位蕾（花）现蕾开花相差2-4天

，邻位蕾（花）现蕾开花相差5-7天

。（4）授粉、受精过程棉花为常异花授粉作物，在自然条件下，异花授粉率为5%-20%。花粉生活力可持续1天，柱头生活力可持续2天。花粉落在柱头上，吸取柱头水分，一般在1h内萌发，花粉管到达子房需8h，约20-30h

完成受精。受精胚珠发育成棉子，未受精的胚珠发育不孕子。6、棉铃的发育（1）棉铃的形态（2）棉铃的发育1）棉铃的发育过程①体积增大期开花后经24-30天，棉铃达最低体积。幼铃：直径小于2cm，成铃：开花后经8-10天，直径大于2cm。青铃：铃面鲜绿色。②棉铃充实期子棉干重增加最快，约经历25-30天。硬铃：棉铃充实期的棉铃手感变硬。③脱水成熟期棉铃生长50-60天后，内部乙烯释放达高峰，促使棉铃开裂。棉铃开裂至脱水成熟需5-7天。吐絮：各室裂缝见絮为裂铃标准，充分吐露棉絮为吐絮。2）成铃的时空分布伏前桃伏桃秋桃3）铃期和铃重铃期：从开花到吐絮所需天数。铃重：单铃子棉重，以克数表示。7、棉子的发育合点（1）种子的形态合点端：钝圆端子柄端：锐尖端种子脊：7条脉纹中最粗的一条。毛子：光子：端毛子：珠孔种子脊（发芽孔）子指：成熟棉子百粒重。陆地棉子指为9-12g。子叶（2）种子的结构1）种皮2）种胚由子叶、胚叶、胚轴、胚根组成。胚根胚乳遗迹包裹在种胚外的一层乳白色的细胞。生活力强的新鲜棉子子叶成乳白色，油腺红紫色，发芽率高。陈种子子叶灰黄色，油腺黑褐色，发芽率低。（3）种子的发育1）胚的发育2）棉子的成熟度与不孕子棉铃每室可形成9-11粒棉子。成熟种子为黑褐色，半成熟种子为红棕色，未成熟种子为黄白色。未受精的棉子为不孕子。3）棉子的成分成熟棉子含碳水化合物23%，油脂22%，蛋白质20%，粗纤维20%，水分10%，灰分5%。棉仁占棉子的60%，油脂35-46%，蛋白质30-35%，还含有棉酚和灰分。棉仁蛋白质中谷氨酸、精氨酸、天门冬氨酸含量特高。棉仁油中亚油酸含量高达44.1-52.2%。棉酚全部集中在油腺中，低酚棉品种允许含棉酚0.02-0.04%。（4）棉子的寿命与贮藏干燥自然条件下，贮放的棉子，寿命为3-4年，1-2年有利用价值。影响棉子寿命的因素：主要是含水量和储藏温度。一般含水量不超过12%。0℃，14%水分，可储存15年；

11%水分，可储存37年。32℃，14%水分，仅4个月有生活力。8、棉纤维的发育（1）棉纤维的形态与结构棉纤维是由胚珠的外珠被的表皮细胞延伸而成。长纤维和短纤维都是一个单细胞。1）棉纤维的形态成熟纤维为扁平管壮。由基部、中部、顶端组成。陆地棉21-31mm，海岛棉33-39mm。衣指：100粒子棉上的纤维重量(g)。陆地棉衣指为6-8g

。衣分：纤维（皮棉）重量占子棉重的百分数(%)。陆地棉衣分为35-42%。2）棉纤维的结构初生胞壁、次生胞壁、腔壁、腔室。初生壁是纤维的原始结构，由果胶构成，外部有蜡质。次生壁由纤维素构成，呈轮纹状层次，称纤维日轮。层次与生长日数相同。一般20-30层。每层有100根左右小的小纤维，沿着纵轴呈螺旋排列。若排列整齐纤维强度大。有色棉的腔室内含有色素。（2）纤维的生长发育1）纤维伸长期开花后3天内生细胞伸长可形成长纤维，4-10天内形成短纤维。小于16mm

的称为短纤维3mm左右的称为短绒。开花后5-20天伸长最快，20-30天达最大长度。2）胞壁淀积加厚期伸长结束到裂铃前，历时25-35天，开花后5-10天，纤维素在初壁内，开始淀积，胞壁逐渐加厚。开花后20-40天加厚和增重最快。淀积量大总量的70％。在胞壁加厚期过程中，每日以结晶态纤维素向内淀积一层。纤维素在较高气温时淀积较致密（白昼），气温较低时淀积较疏松（黑夜），因此横切面出现明显区分疏密相间的日轮。陆地棉约25-30轮，短绒近8-10轮。在还原糖聚合成纤维素过程中，必须有较高的温度。如低于21度，还原糖不能转化为结晶纤维素。3）纤维脱水扭曲期从裂铃到充分吐絮，历时5天左右。棉铃开裂，纤维水干燥，棉纤维缩成扁管状。同时，由于小纤维成呈螺旋排列，因受内力的影响，使纤维形成转曲。（3）棉纤维的化学成分成熟纤维的纤维含量占干重的93%-95%。其他含有蜡质、脂肪、果胶质、含氮物等。（4）棉纤维的经济性状和检测1）纤维长度纤维伸直后的长度，以mm表示。跨距长度(span

length)：指纤维照影仪测定时一定范围的纤维长度。把扫描被测纤维距梳子夹持线3.8mm隔距的第一个截面取为基线，其纤维数量百分数为100％。2.5%跨距长度：纤维数量为2.5％处的纤维长度。50%跨距长度：纤维数量为50％处的纤维长度。2）纤维整齐度子棉纤维整齐度：是纤维平均长度加减2mm的子棉粒数除以考查粒数。长度整齐度比率

：表示纤维长度集中的指标。

50

％跨距长度和2.5

％跨距长度长的比率，以最长纤维的百分比表示。3）纤维细度（马克隆值）纤维粗细程度的指标。马克隆值是一定重量的棉样在特定条件下的透气性。细的、不成熟的纤维对气流的阻力小，马克隆值低；粗的、成熟的纤维对气流的阻力大，马克隆值大。4）纤维强力（比强度）纤维强力：是拉伸一根或一束纤维在即将断裂时承受的最大力。以g表示。纤维比强度：是单位截面积纤维所承受的断裂强力。以gf/tex或cN/tex表示。5）纤维伸长率纤维伸长率：束纤维拉断前的伸率。二、棉花蕾铃脱落与控制1、蕾铃脱落的生物学及其规律蕾铃脱落必须在柄基部由一层细胞形成离层。离层的产生是离层细胞溶解的结果。离裂时先从表皮层最内一层开始，逐渐向外分离，直达表皮层。2、离层形成的生理生化特性离层细胞的胞壁含有大量的原果胶。中胶层主要是果胶酸钙。原果胶在原果胶酶作用下形成水溶性的果胶；果胶在果胶甲酯酶作用下，分解为果胶酸，果胶酸易溶于水，与Ca2+形成果胶钙。果胶酸在果胶酸酶作用下分解为半乳糖醛酸。若原果胶酶与果胶酸酶活性强，易产生脱落。若果胶－甲酯酶活性强，果胶酸钙强多，不易脱落。果胶酶是果胶分解酶的总称，包括（原果胶酶、果胶甲酯酶、果胶酸酶）2、蕾铃脱落的规律1）落蕾与落铃的比重一般落铃大于落蕾。落铃占脱落数的60%。2）蕾铃脱落的日龄铃的脱落集中在开花后的8d内。60%-80%集中在3-5d。3）蕾铃脱落的部位4）蕾铃脱落的时期开花前少，开花后逐渐增多，盛花期达高峰。2、蕾铃脱落的原因蕾铃脱落的原因：机械损伤、虫害、生理因素。（1）环境因素对蕾铃脱落的影响光照、温度、水分（2）生长激素对蕾铃脱落的影响IAA、ETH、ABA（3）受精与幼铃脱落（4）营养供应与蕾铃脱落3、减少蕾铃脱落的途径首先选用结铃性强的品种，然后根据棉花的生长规律和环境变化规律采取合理密植、合理用肥水、合理整枝和恰当的化学调控等手段，协调营养生长与生殖生长、个体与群体的矛盾，加强防治病虫。三、棉花的生育进程与产量结构1、棉花的生育进程大田生育期：