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棉纖維品質形成的生態基礎與模擬模型研究(編輯修改稿)

2026-07-18 23:08 本頁面

　

【文章內容簡介】纖維強力與斷裂比強度兩種類型，其中， mm隔距比強度。零隔距比強度主要取決于纖維形態特性、纖維素含量與聚合度、纖維超分子結構三方面，受環境影響很小， mm隔距比強度。 mm隔距比強度測試結果穩定性較差，但與紡紗關系較好。纖維比強度與品種遺傳性和環境因素的關系也是研究的焦點[1416,8789]，但結論不盡一致，有人認為在陸地棉的品種中，基本上沒有非加性基因存在，即基因決定比強度，環境因素對其影響較小[87]。也有人認為環境造成的纖維比強度變異可達10% 24%[16,88]。品種遺傳性纖維比強度的形成主要取決于次生壁加厚期纖維素的累積特性[44,90]，而纖維素合成相關酶以及相關調節酶都是由其自身遺傳物質編碼的，因此品種遺傳性是決定纖維比強度的主要因素。研究表明，品種遺傳性不同，纖維次生壁累積的時期及纖維素累積方式也存在顯著差異，從而導致了最終纖維比強度的差異[91]。劉繼華等研究認為纖維素沉積高峰期后移的品種一般形成高強纖維[92]。束紅梅等以纖維比強度差異明顯的棉花品種為材料進行研究，發現在纖維發育過程中，纖維素累積特性存在明顯的品種遺傳性差異，高強纖維的形成以纖維素平緩累積為基礎[44]，且高強纖維品種其纖維發育過程中相關酶活性高，纖維素累積速率平緩且快速累積持續期長，而低強纖維品種其比強形成過程中的相關生理特性與之相反[9394]。環境因素溫度：與纖維長度、細度相比，纖維比強度對環境更為敏感，纖維比強度與最高溫度、平均溫度和溫度日較差均呈顯著的正相關關系[95]。溫度通過影響纖維加厚發育的進程進而影響纖維的比強度，其中鈴期日均溫對纖維比強度的影響較大。花后2550天24 oC的日均溫是高強纖維形成的最佳溫度[90]，在此溫度下纖維素累積量大、累積速率平緩，最終纖維比強度最大；當花后2550 d日均溫降低到21 oC以下時纖維發育相關酶活性及基因表達受到影響，進而影響纖維素累積，導致纖維比強度顯著下降[96]； oC左右時，纖維素累積量及累積速率顯著降低，最終導致纖維比強度趨于停止[97]。馬富裕對棉花花鈴期6個氣象因子與纖維品質的關系進行了通徑分析，各因子對纖維比強度貢獻率由大到小依次為≥15 oC有效積溫、日均溫、日溫差及最低氣溫，日均溫及最低溫[65]與比強度呈正相關。也有研究認為鈴期積溫與纖維比強度呈明顯的正相關，且氣溫日較差亦影響纖維比強度，當日較差增大時，纖維比強度有增加趨勢[98]。 oC是高強纖維形成的適宜溫度，隨溫度提高或降低，纖維比強度均降低[67]。但棉花品種不同，對溫度的響應會有所不同[96]。棉花無限開花結鈴的習性使纖維品質的形成受不同開花期的環境條件、棉株生理年齡影響較大。晚秋桃纖維發育日均溫低于20 oC，棉株進一步衰老，纖維素累積速度大幅下降，機體內部生理進程緩慢，導致纖維比強度增長緩慢且最終比強度大幅降低[99]。光照：光照與溫度對纖維比強度的影響存在交互作用。在次生壁加厚期，當熱量條件滿足時，充足的日照可以促進纖維素的累積從而提高纖維比強度；而光照不足會降低纖維中可溶性糖含量，影響纖維素的轉化與累積，導致纖維中纖維素含量減少，纖維比強度下降。Kasperbauer研究認為纖維素合成在花后1619 d進入高峰期，并持續到花后3240 d，在此過程中光照對纖維素累積及纖維比強度形成起重要作用[100]。周治國等研究證明日照時數對纖維比強度有重要作用[101]，且花后2540天的日照時數與纖維比強度呈顯著正相關關系[72]。Pettigrew等指出在花后2030 d的纖維次生壁加厚期遮蔭會顯著降低纖維比強度。王慶材等[102]進一步研究表明在花后2140 d遮蔭顯著降低纖維比強度，棉鈴發育20天內遮蔭次之，花后41 d到吐絮影響最小，且相同鈴齡棉鈴纖維比強度降低幅度隨遮蔭程度增加而增大。土壤水分：土壤水分與纖維比強度關系的研究結果不盡一致。有研究認為土壤水分對纖維比強度沒有影響[103]；有的研究認為比強度或隨著土壤水分下降而增加，或與土壤水分關系不大[104]；還有研究認為水分充足形成高強纖維，水分不足降低纖維比強度[7778,105]。（施氮量）與土壤養分對纖維長度的影響一樣，施氮量對纖維比強度的影響研究也存在一定分歧。早期的研究普遍認為施氮量對纖維比強度的影響不明顯。只有在極高或極低的氮濃度條件下，纖維比強度才會有顯著變化。近期研究則認為適宜的氮素水平可以提高纖維比強度，而土壤氮素虧缺或過剩均導致纖維比強度的大幅度下降。馬溶慧等研究表明纖維比強度顯著受施氮量的影響，過高或過低的氮濃度造成了葉片碳、氮代謝失衡，導致光合產物的積累與運輸受阻，影響纖維比強度的形成[8485,106]。適宜的施氮量可以提高纖維比強度[107]。施氮量對纖維比強度的影響因水分條件的不同而異，劉瑞顯等研究認為氮素顯著影響纖維發育相關酶活性而決定比強度的形成，花鈴期短期土壤干旱條件下，適量施氮有利于纖維發育過程中纖維素的合成與累積，復水后，纖維發育相關酶活性仍較高，因此最終纖維比強度最強；而過量施氮增大了棉株的蒸騰失水量，加重了棉株受干旱脅迫程度，氮素不足使棉株遭受土壤干旱與缺氮雙重脅迫，難以形成高強纖維[105]。影響棉纖維成熟度、細度、馬克隆值形成的主要因素棉纖維細度表示纖維的粗細程度，成熟度指纖維次生壁的加厚程度，馬克隆值綜合反映了纖維細度和成熟度，三者與棉紡工藝設備的清雜效率、棉紗外觀品質、棉紗強力和可紡性有密切關系，是衡量纖維品質的重要指標[86,108]。纖維胞壁主要由纖維發育中沉積的纖維次生壁構成，% [109111]，次生壁的主要成分是纖維素。因此，影響纖維次生壁特性的因素均會影響纖維成熟度、細度和馬克隆值[112]。品種遺傳性雖然馬克隆值主要受品種遺傳性的控制，但是是其因環境影響而造成的變異可高達11%34%[53]。環境因素溫度：纖維次生壁特性與溫度密切相關[63,113114]，溫度可通過調節纖維素的合成及其在次生細胞壁的沉積而影響纖維成熟度和馬克隆值的形成[115116]，尤其是花后2540 d的日均溫對纖維細度、成熟度和馬克隆值的形成的影響更為顯著[15]。棉纖維馬克隆值和成熟度隨DPA呈線性增長[113]，其變化與開花期、結鈴位置等相關的源庫調節有關[62,117119]。溫度對馬克隆值和成熟度的調節主要集中在播種期對開花期的影響研究[120121]，因播期而形成的溫度變化顯著影響馬克隆值、成熟度和細度的形成，日均溫在26 oC以下時，隨溫度呈線性增長，

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