棉纖維品質(zhì)形成的生態(tài)基礎(chǔ)與模擬模型研究進(jìn)展(編輯修改稿)
2025-07-17 08:49 本頁(yè)面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 纖維強(qiáng)力與斷裂比強(qiáng)度兩種類型，其中， mm隔距比強(qiáng)度。零隔距比強(qiáng)度主要取決于纖維形態(tài)特性、纖維素含量與聚合度、纖維超分子結(jié)構(gòu)三方面，受環(huán)境影響很小， mm隔距比強(qiáng)度。 mm隔距比強(qiáng)度測(cè)試結(jié)果穩(wěn)定性較差，但與紡紗關(guān)系較好。纖維比強(qiáng)度與品種遺傳性和環(huán)境因素的關(guān)系也是研究的焦點(diǎn)[1416,8789]，但結(jié)論不盡一致，有人認(rèn)為在陸地棉的品種中，基本上沒(méi)有非加性基因存在，即基因決定比強(qiáng)度，環(huán)境因素對(duì)其影響較小[87]。也有人認(rèn)為環(huán)境造成的纖維比強(qiáng)度變異可達(dá)10% 24%[16,88]。 品種遺傳性纖維比強(qiáng)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(guān)酶以及相關(guān)調(diào)節(jié)酶都是由其自身遺傳物質(zhì)編碼的，因此品種遺傳性是決定纖維比強(qiáng)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(shí)期及纖維素累積方式也存在顯著差異，從而導(dǎo)致了最終纖維比強(qiáng)度的差異[91]。劉繼華等研究認(rèn)為纖維素沉積高峰期后移的品種一般形成高強(qiáng)纖維[92]。束紅梅等以纖維比強(qiáng)度差異明顯的棉花品種為材料進(jìn)行研究，發(fā)現(xiàn)在纖維發(fā)育過(guò)程中，纖維素累積特性存在明顯的品種遺傳性差異，高強(qiáng)纖維的形成以纖維素平緩累積為基礎(chǔ)[44]，且高強(qiáng)纖維品種其纖維發(fā)育過(guò)程中相關(guān)酶活性高，纖維素累積速率平緩且快速累積持續(xù)期長(zhǎng)，而低強(qiáng)纖維品種其比強(qiáng)形成過(guò)程中的相關(guān)生理特性與之相反[9394]。 環(huán)境因素溫度：與纖維長(zhǎng)度、細(xì)度相比，纖維比強(qiáng)度對(duì)環(huán)境更為敏感，纖維比強(qiáng)度與最高溫度、平均溫度和溫度日較差均呈顯著的正相關(guān)關(guān)系[95]。溫度通過(guò)影響纖維加厚發(fā)育的進(jìn)程進(jìn)而影響纖維的比強(qiáng)度，其中鈴期日均溫對(duì)纖維比強(qiáng)度的影響較大。花后2550天24 oC的日均溫是高強(qiáng)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(qiáng)度最大；當(dāng)花后2550 d日均溫降低到21 oC以下時(shí)纖維發(fā)育相關(guān)酶活性及基因表達(dá)受到影響，進(jìn)而影響纖維素累積，導(dǎo)致纖維比強(qiáng)度顯著下降[96]； oC左右時(shí)，纖維素累積量及累積速率顯著降低，最終導(dǎo)致纖維比強(qiáng)度趨于停止[97]。馬富裕對(duì)棉花花鈴期6個(gè)氣象因子與纖維品質(zhì)的關(guān)系進(jìn)行了通徑分析，各因子對(duì)纖維比強(qiáng)度貢獻(xiàn)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(qiáng)度呈正相關(guān)。也有研究認(rèn)為鈴期積溫與纖維比強(qiáng)度呈明顯的正相關(guān)，且氣溫日較差亦影響纖維比強(qiáng)度，當(dāng)日較差增大時(shí)，纖維比強(qiáng)度有增加趨勢(shì)[98]。 oC是高強(qiáng)纖維形成的適宜溫度，隨溫度提高或降低，纖維比強(qiáng)度均降低[67]。但棉花品種不同，對(duì)溫度的響應(yīng)會(huì)有所不同[96]。棉花無(wú)限開花結(jié)鈴的習(xí)性使纖維品質(zhì)的形成受不同開花期的環(huán)境條件、棉株生理年齡影響較大。晚秋桃纖維發(fā)育日均溫低于20 oC，棉株進(jìn)一步衰老，纖維素累積速度大幅下降，機(jī)體內(nèi)部生理進(jìn)程緩慢，導(dǎo)致纖維比強(qiáng)度增長(zhǎng)緩慢且最終比強(qiáng)度大幅降低[99]。光照：光照與溫度對(duì)纖維比強(qiáng)度的影響存在交互作用。在次生壁加厚期，當(dāng)熱量條件滿足時(shí)，充足的日照可以促進(jìn)纖維素的累積從而提高纖維比強(qiáng)度；而光照不足會(huì)降低纖維中可溶性糖含量，影響纖維素的轉(zhuǎn)化與累積，導(dǎo)致纖維中纖維素含量減少，纖維比強(qiáng)度下降。Kasperbauer研究認(rèn)為纖維素合成在花后1619 d進(jìn)入高峰期，并持續(xù)到花后3240 d，在此過(guò)程中光照對(duì)纖維素累積及纖維比強(qiáng)度形成起重要作用[100]。周治國(guó)等研究證明日照時(shí)數(shù)對(duì)纖維比強(qiáng)度有重要作用[101]，且花后2540天的日照時(shí)數(shù)與纖維比強(qiáng)度呈顯著正相關(guān)關(guān)系[72]。Pettigrew等指出在花后2030 d的纖維次生壁加厚期遮蔭會(huì)顯著降低纖維比強(qiáng)度。王慶材等[102]進(jìn)一步研究表明在花后2140 d遮蔭顯著降低纖維比強(qiáng)度，棉鈴發(fā)育20天內(nèi)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(qiáng)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(qiáng)度關(guān)系的研究結(jié)果不盡一致。有研究認(rèn)為土壤水分對(duì)纖維比強(qiáng)度沒(méi)有影響[103]；有的研究認(rèn)為比強(qiáng)度或隨著土壤水分下降而增加，或與土壤水分關(guān)系不大[104]；還有研究認(rèn)為水分充足形成高強(qiáng)纖維，水分不足降低纖維比強(qiáng)度[7778,105]。 （施氮量）與土壤養(yǎng)分對(duì)纖維長(zhǎng)度的影響一樣，施氮量對(duì)纖維比強(qiáng)度的影響研究也存在一定分歧。早期的研究普遍認(rèn)為施氮量對(duì)纖維比強(qiáng)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(qiáng)度才會(huì)有顯著變化。近期研究則認(rèn)為適宜的氮素水平可以提高纖維比強(qiáng)度，而土壤氮素虧缺或過(guò)剩均導(dǎo)致纖維比強(qiáng)度的大幅度下降。馬溶慧等研究表明纖維比強(qiáng)度顯著受施氮量的影響，過(guò)高或過(guò)低的氮濃度造成了葉片碳、氮代謝失衡，導(dǎo)致光合產(chǎn)物的積累與運(yùn)輸受阻，影響纖維比強(qiáng)度的形成[8485,106]。適宜的施氮量可以提高纖維比強(qiáng)度[107]。施氮量對(duì)纖維比強(qiáng)度的影響因水分條件的不同而異，劉瑞顯等研究認(rèn)為氮素顯著影響纖維發(fā)育相關(guān)酶活性而決定比強(qiáng)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(fā)育過(guò)程中纖維素的合成與累積，復(fù)水后，纖維發(fā)育相關(guān)酶活性仍較高，因此最終纖維比強(qiáng)度最強(qiáng)；而過(guò)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(qiáng)纖維[105]。 影響棉纖維成熟度、細(xì)度、馬克隆值形成的主要因素棉纖維細(xì)度表示纖維的粗細(xì)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(xì)度和成熟度，三者與棉紡工藝設(shè)備的清雜效率、棉紗外觀品質(zhì)、棉紗強(qiáng)力和可紡性有密切關(guān)系，是衡量纖維品質(zhì)的重要指標(biāo)[86,108]。纖維胞壁主要由纖維發(fā)育中沉積的纖維次生壁構(gòu)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(huì)影響纖維成熟度、細(xì)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(huán)境影響而造成的變異可高達(dá)11%34%[53]。 環(huán)境因素溫度：纖維次生壁特性與溫度密切相關(guān)[63,113114]，溫度可通過(guò)調(diào)節(jié)纖維素的合成及其在次生細(xì)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(duì)纖維細(xì)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(zhǎng)[113]，其變化與開花期、結(jié)鈴位置等相關(guān)的源庫(kù)調(diào)節(jié)有關(guān)[62,117119]。溫度對(duì)馬克隆值和成熟度的調(diào)節(jié)主要集中在播種期對(duì)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(xì)度的形成，日均溫在26 oC以下時(shí)，隨溫度呈線性增長(zhǎng)，
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