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1、第二节 棉花栽培的生物学基础,一、棉花的分类： 棉花属于锦葵科（Malvaceae），棉属（Gossypium），有50个种。其中有4个栽培种： 1、陆地棉（G.hirsutum L.） 起源：墨西哥高原地区 特征：细胞染色体26对；植株高大，高产优质；茎杆粗壮，茎叶多有长绒毛；叶片较大，多为35裂；花冠乳白色；铃大、多为45室，面平滑；种子多有短绒，衣分高，纤维较长，2630mm，适纺日用纱。,2、海岛棉（G. barbadense L.） 起源：原产于南美后传入北美东南沿海岛屿，故称海岛棉。 特征：细胞染色体26对；植株高大，低产优质；茎杆粗壮，茎叶多无绒毛；叶片较大，多为35裂，裂口较陆
2、地棉深；花冠黄色且基部有红斑；铃较陆地棉小、多为34室，面粗糙；种子多无短绒，衣分较低，纤维细长，一般达34mm以上，可纺高档纱。,绒毛,花冠,3、亚洲棉（G.arboreum L.） 起源：中印半岛 特征：细胞染色体13对；株小铃小,衣分低，纤维粗短，又称短绒棉，弹性足，产量不高但稳定，适合保暖品制作 4、非洲棉（G.herbaceum L.） 起源：非洲 特征：细胞染色体13对；生长期较短，株小铃小,衣分低产量低，纤维细短，品质不好，已列入无偿植物，但结铃性强。 可作为早熟和抗旱性种质资源利用,二、棉花器官的生长发育,（一）种子的萌发出苗 1、种子的形态结构,种子结构,种皮 木栓化栅状细胞
3、，坚韧不透水。 合点为海面组织，吸水和交换气体的主要通道。 新鲜的胚 为乳白色，腺体 呈鲜红或紫红色。丧失发芽能力的胚变为黄色，腺体呈黑褐色。 子叶 大而薄，破土能力弱。成熟胚芽分化为2片真叶原基。,2、种子的萌发出苗,经历7-10天吸水膨胀、物质转化、细胞增生一系列的过程棉苗出土,3、种子萌发条件：,（1）水分:萌发吸足种子重量的60%以上水分 （2）温度:发芽出苗的起点温度为10.66C， 变温条件有利棉籽发芽。 出苗需要1618C的最低极限温度 （3）氧气:凡能增加土壤含氧量的措施都促进种子萌发. （4）发芽能力,（二）根,1、组成：主根、侧根、根毛 2、分布：纵向-23m；横-0.71
4、m 3、生长：发展期、生长盛期、吸收高峰期、机能衰退期,根系发展期（棉种萌发-现蕾） 子叶展平至2叶期根系形态,现蕾时基本形成倒圆锥形直根系形态。 侧根长度横向伸展可达35-40cm ，主根可下扎达70-80厘米深,根系盛长建成期 （现蕾-开花）,现蕾到开花是一生根系生长高峰期。至开花期，根系基本建成，主根可达100cm以下深度。 蕾期根系活动层集中于地表下10-15cm土层。,根系成长吸收高峰期 （开花吐絮）,盛铃期仍可发生一次侧根，在10-40cm耕作层根系网大量滋生小支根和根毛，主根大侧根长粗充实，保持旺盛的吸收水分和矿质营养功能,根系活动机能衰退期（吐絮拔桔）,吐絮期后小侧根和根毛生长
5、明显减弱，根系活动机能逐渐衰退,(三) 茎与分枝,1. 茎的形态与功能,2 .主茎的生长 胚轴生长点分化主茎叶和节间， 节间伸长形成主茎， 下、中部节间伸长到伸长最快历 时7-9天，上部节间为10-12天。 N 倒一为新生节间， N-1 倒二为伸长加快节间， N-2 倒三为伸长最快节间， N-3 倒四为伸长减慢节间 N-4 倒五为固定节间， 3天左右一节固定。 主茎的生长主要在夜间,N,N-1,N-2,N-3,N-4,温度、肥料、水分、光照、有机养分影响主茎伸长。 当温度一定时，主茎节间数多少受氮素营养影响大， 节间长短受水分条件影响大。,主茎生长用主茎日增长量表示 主茎日增长量可作为棉花生长
6、看苗诊断的重要指标,蕾期 主茎日增长量1-1.5cm， 开花期主茎高占最终茎高的二分之一，株高约45-50cm。,初花期 主茎日增长量2-2.5cm， 盛花期 约3cm左右， 盛花后 主茎日增长量1-1.5cm， 打顶前后 0.5-1cm， 最终主茎高度100cm左右。,一生主茎日增长量 幼苗期和孕蕾期 地上部生长缓慢，主茎日增长量在0.5-0.8cm， 现蕾时主茎高仅占最终茎高的五分之一，株高约15-20cm。,3、主茎及其腋芽分化,子叶及基部13节腋芽潜伏。,分枝类型及区别,无限果枝（二式果枝）,零式果枝,有限果枝（一式果枝）,果枝根据果节数多少分为：,棉花叶腋中有两个芽：一个为正芽，一个
7、为副芽； 正芽发育成叶枝，副芽发育成果枝。,主茎下部若干叶腋中的副芽一般潜伏不发，正芽发 育为叶枝； 中上部叶腋中的正芽一般潜伏，副芽发育成果枝。,4. 分枝的分化发育,棉花的分枝由主茎叶叶腋内分化的腋芽发育而成 腋芽分化发育的传统观点：,5-7叶节位以上腋芽，发育为果枝，称主茎果枝带。第一果枝以上的节位腋芽再次发育叶枝，由叶枝将果枝带分隔成上下两个果枝层的现象称为二层果枝现象。,5. 腋芽发育的特点及其诱导,（1）主茎腋芽发育的分带习性,果枝带,叶芽潜伏带,叶枝带,子叶节和主茎基部1-2个叶节位的腋芽通常处于潜伏状态，称为叶芽潜伏带。幼苗期切除顶端生长点等条件下发育为叶枝。,3-5叶位 腋芽
8、发育 为叶枝， 叶枝带。,（2）二级腋芽发育习性,果枝始节以下的最高位叶枝的第二叶节位腋芽发育为果枝， 依次向下的各叶枝的果枝始节渐次提高一个叶节位。,第一个果枝着生于主茎由下而上的叶节位称为果枝始节,主茎果枝带各个一级果枝先出叶中的腋芽，大多分化成叶芽，也能发育成一节或二节有限果枝，所结的铃称亚果,（3）腋芽发育的诱导,a 果枝始节受品种遗传特性制约,子叶期、一叶期是感温期，适宜果枝花芽原基分化的日均温为20-21C，昼/夜温24/19C处理的果枝始节最低。,b 温度诱导与果枝始节,c 光照诱导与果枝始节,光照强度和总辐射量显著影响果枝花芽原基分化， 幼苗期缺少光照果枝始节提高， 光照强度和
9、总辐射量诱导主要可能是光合有机产物供应量的多少，是否具有激发效应无报道。,一定量(适宜)比的N、P、K可降低果枝始节 氮肥过多体内C/N比下降，腋芽趋于发育叶枝,d 有机养分诱导与果枝始节,去除子叶和第一真叶，提高了果枝始节。,e 矿质营养诱导与果枝始节,1. 形态和功能,棉花的叶类型分为子叶、前叶（先出叶）和真叶,（四）叶,不完全叶，无托叶，对生于幼茎上，茧形; 生理功能期50-60天，为发芽出苗、三叶期前棉苗有机营养的主要来源,（1）子叶,（2）先出叶 又称前叶，不完全叶，无托叶、叶柄或有或无， 为各分枝的第一张叶，形态酷似托叶，易脱落,（3）真叶,完全叶；陆地棉主茎最初1-3叶多为全缘叶
10、，其余均为掌状裂叶,油腺,主茎节上的真叶称为主茎叶，排列叶序 3/8螺旋状排列,真叶的生理功能期大约40-60天。光合作用的主要场所。 气孔是光合作用、呼吸作用过程二氧化碳、氧气的主要通道，以及蒸腾作用散失水蒸气和吸收矿质元素、外源激素、内吸性农药的孔道,2、叶龄功能期 叶龄:70-80d 功能期:60-70d 3、分组（主茎与分枝）,（五）蕾与花,花萼,花冠,1 .花的结构形态,两性完全花（Complete flower） 由花梗、苞叶、花萼、花冠、雄蕊和雌蕊组成,2 .棉花的花芽分化（Differentiation of flower bud）,花芽的分化进程,50%棉株开始花芽分化到50
11、%棉株开始现蕾为孕蕾期。花芽分化需要20-21适宜的温度，孕蕾期15-20天,3 .棉花的现蕾（Squaring） 现蕾：棉花的花芽体经发育长大 至苞叶直径达3mm时，形态学 称 之为现蕾 现蕾时空规律： 纵向间隔2-3天 横向间隔4-8天,现蕾的圆锥体规律,整个棉株体上现蕾时 间比较接近的花蕾可 以归纳为一个圆锥体 在1个棉株上可形成 数个圆锥体,现蕾、开花规律,现蕾到开花的生育时期称为蕾期（Squaring stage） 约历时23-30天 栽培群体中， 50%以上棉株 开始出现第一个直径达3mm的花蕾时称之为现蕾期， 50%以上棉株第四台果枝现蕾时称之为盛蕾期,（六）棉铃,组成：心皮、籽
12、棉、中央胎座,1. 棉铃的形态结构：,朔果，卵圆形，由4-5个心皮组成 铃形可判断品种的纤维类型，如铃体偏长表明纤维较长、铃体偏圆表明纤维较短。 陆地棉籽棉群体铃重一般3-5克，高的可达7克以上;铃重随种植密度、结铃部位、季节和长势而变化,铃期：开花-成熟历经天数 幼铃与成铃：d2cm;d2cm 铃重： 三桃： 伏前桃：7月15日以前的成铃 伏 桃：7月16日8月15日（新疆8月10日）的成铃 秋 桃：8月16日以后的有效成铃,棉铃形成过程：,体积增大 棉铃充实 脱水成熟,棉籽 棉籽在受精后12-15天即发育成胚，20天左右可具有发芽力，受精后的15-20天是棉籽迅速扩大体积、急剧增重时期，至
13、花后45天棉籽重量达最大值， 百粒棉籽的重量称子指，约9-11g。,（七）纤维,1、棉纤维的形态结构,棉纤维最初由受精胚珠表皮细胞隆起伸长，花后5-20天伸长最快，在花后25-30天伸长到达最终长度。陆地棉纤维长度为27-31mm；长绒棉纤维长度为32-36mm,棉纤维胞壁加厚 开花后数天棉纤维细胞初生壁上开始以每天向心累积一层方式沉淀积累次生纤维，花后25-30天与纤维伸长同步，以后以胞壁加厚为主，花后20-40天加厚最快； 累积纤维层越多，纤维成熟度越高；成熟度高的棉纤维产生的扭曲多,2、发育过程： 形成-珠被表皮细胞（共十几万个）突起（仅1/10） 开花后23d突起-长纤维 开花后68d
14、突起-短 绒 过程：伸长期2030d 加厚期2530d 捻曲期5d,3、纤维品质：遗传品质与生产品质 （1）纤维长度 主体长度:指棉纤维长度分布中纤维根数最多或重量最大的一组纤维的平均长度。 品质长度:棉样中主体长度以上各组纤维的重量加权平均长度 。 手扯长度:指用手扯及尺量方法测得的纤维长度 ,接近主体长度。 跨距长度:用数字纤维照影仪测定的一定范围的纤维长度。,棉花纤维长度分级表,单位：mm,（2）比强度:纤维单位截面积所能承受的拉力, 以束纤维的断裂负荷除以束纤维断面面积表示. 单位为克力/特克斯(gf/tex)或厘牛顿/特克斯(cN/tex),（3）细度: 国际上用马克隆值表示:用一定
15、长度纤维的重量(微克/英寸)表示.,用称量25mg的天平称取样品10mg的皮棉，用手理整齐后，然后用纤维中段切取器切取棉束中段10mm长的纤维放置在玻片上2h再称重，然后在显微镜下数其根数，求出细度(mg)，计算公式如下：,式中：10为棉束切取纤维中段的长度(mm)；N为纤维根数；W为由棉束切取的中段10mm长的纤维重量(mg)。,马克隆值25400/细度(mg) 式中：25400为常数。 细绒棉马克隆值分级范围：,长绒棉马克隆值分级范围：,（4）成熟度,表2 腔宽壁厚比例值与成熟系数对照表,5.0 4.5 4.0 3.5 3.0 2.5 2.0 1.5 0.5 1.0 0.0 不同成熟系数纤维的形态,（5）水分 （6）杂质,三、棉花的生育特性,1、无限生长习性 2、再生能力强 3、喜温不耐寒 4、喜光不耐阴 5、营养生长与生殖生长并进期长 6、花期长，结实器官高度分散 7、蕾铃脱落特性： （1）脱落特点：蕾铃比例、部位、时间 （2）脱落原因；内因、外因 （3）防脱途径：利于增加同化物、养分合理分配、减少消耗。,
