第3章 生态环境对棉花生长发育的影响

第二章  气候生态环境对棉花生长发育的影响

《棉花优化成铃及其》P98

气候因素既是在棉花产量品质形成过程中提供必需的能量和物质的自然资源，又是影响棉花生长发育及产量品质形成的重要生态环境。气候因素还影响土壤等其他资源。光、热、水、气等气候因素虽是周而复始、不断循环、用之不竭的资源。但在一个地区，每年的积温、日照时数、降水量是相对稳定的，也是有限的；气候资源还存在着时、空分布的不稳定性和不均衡性；各因素之间又是相互依存和相互制约的。气候属于宇宙因子，目前人类还难以控制气候的变化，但是可遵循客观规律，发挥人的主观能动性，通过棉花生育进程趋利避害，使棉花优质铃的形成期与气候生态因素的最佳时、空分布同步，为棉铃发育匹配可充分利用的光、热、水等气候生态环境。

一、气候因素对成铃的影响

气候因素影响棉花开花结铃与棉铃发育，左右着铃期长短及铃重高低，影响纤维和种子发育，波及产量与品质。气候因素中起决定作用的因子是温度、光照和降雨量，而温度的影响最大。

（一）温度

棉花是喜温作物。棉花现蕾最低温度为19-20℃，最适温度25℃左右。开花前高温影响幼蕾发育，减少单铃胚珠数，提高不孕籽率。出于9-11日龄四分体形成和小孢子发育期建的幼蕾，遇高温易导致雄蕊不育。开花结铃与棉铃发育，需要最适温度为25-30℃。花铃期温度过高或过低，均不利于成铃及棉铃发育。若温度低于20℃，则划分生活力下降，甚至丧失。日平均温度高于30℃时，棉花蕾铃脱落率增加；高于32℃时，脱落率剧烈增加。上东升农科院研究，气温在32℃以上，每提高1℃，蕾铃脱落率递增0.66%-2.2%。高温，特别是35℃以上高温，不仅降低当日花花粉的生活力，影响受精成铃，增加脱落，而且还影响正在发育的幼龄，只是铃重降低，瘪粒增加、单铃纤维重下降。据金桂红（1981）研究结果表明，高温造成的败育花，在七开花时花药不开裂，花粉极少且呈畸形。未受精的败育花，脱落率高达百分之百。

棉铃发育与温度关系极密切。从开花至正常吐絮，需≥15℃的活动积温1300-1500℃，吐絮的临界积温值为1100℃。铃期日平均温度15℃为棉铃能否正常吐絮的最低临界温度。铃期长短与铃期内日平均温度呈负相关关系，即随铃期内日平均温度的降低而延长。当日均    温为24-26℃时，铃期长50-60天，当日均温为16-18℃时，铃期则长至80天以上。

棉花有效开花结铃期长，在有效开花结铃期内，随开花期推迟，铃期内积温逐渐下降，令中和纤维品质亦随之降低。据江苏省气象局测定（1979），铃重随≥10℃的有效积温的增减而变化，有效积温≥800℃时，铃重≥4.5克；有效积温≥550℃时，铃重≥3.0克；免领发育过程中，籽棉百分率与50日龄内≥18℃的积温值呈正相关，籽棉百分率大65%以上时，≥18℃的活动积温必须在800℃以上。江苏沿海棉区，在秋涛发育过程中，温度低于18℃，棉铃体积停止增大，铃壳内干物质停止积累，籽棉日增量急剧下降。低于16℃时，几乎停止生长。

温度对纤维发育的影响也很明显。纤维伸长和次生壁架后的最低温度为15℃，在夜温低于15℃时，纤维素积累的速度很慢，一般只有12-25毫克/铃.日，而在21-27℃时，积累最快。因为夜温过低，影响了棉叶中淀粉的降解和输出，在夜温低至15℃时，淀粉的降解和输出量不足夜温21.4-27.9℃时的一半。单纤维强力及其解决因子（即单位纤维干重、纤维素含量、胞壁厚度、成熟度等）与温度呈高度正相关，温度愈高，单强愈高，但转折点为18℃.18℃是纤维加厚发育的临界温度，≥18℃的活动积温≥800℃.日，最适宜于纤维发育的最低临界积温指标。

（二）日照

棉花是喜光作物，棉叶光补偿点为1000～2000勒克斯，光饱和点高达7～8万勒克斯（因品种而异）.在花铃期，充足的日照有利于棉花开花结铃；光照不足，幼龄脱落率增加。许多遮光试验均证明，光照强度与幼铃脱落密切相关。如一层白布遮光，幼铃脱落率为13.79%，而对照不遮光的，脱落率则为0。遮光后，叶片光和效率下降，幼铃里糖含量较少，增加缓慢。遮一层白布的处理，花后5天的糖含量仅为对照的37.38%。光强不仅影响光合作用，而且还影响运输速率和分配方向。此外，光照强弱还影响光合产物类型。在红光照射下，有利于形成大量的碳水化合物，供给棉铃生长发育的需要；而在蓝光照射下，则有利于形成较多的蛋白质，适于枝叶生长，从而导致幼铃脱落。

棉株下部果枝所处的水平光强2000勒克斯，是衡量该果枝上棉铃脱落与否的临界光强指标。高于临界光强，棉铃脱落率下降；反之脱落率则上升。因此，在开花结铃期，棉田光照调节优劣，对成铃率影响极大。除调节棉花生育进程，使花铃期与日照富裕季节同步外，采取合理密植，配置适宜的行、株距，科学地施用肥水，调节封行期及整枝化调等综合配套技术，为优化成铃，提高结铃率创造一个良好的、高光效群体生态环境。

（ 三）降水

棉花起源于高温干燥的热带、亚热带地区，喜温好光、较耐干旱、怕阴雨涝渍。但棉花植株高大，枝叶繁茂，6、7、8月又处在高温季节，叶面蒸腾耗水多，是需水较多的作物。一般每形成1公斤干物质，需耗水380～650公斤。据各地灌溉试验结果表明，在中等水文年份，棉花全生育期耗水约450～750毫米。

黄河流域棉区，4～6月降雨量少，80%的年份降雨量只有60～80毫米，对棉花播种及苗期生长极为不利；7～8月份处在雨季，平均降水量300～350毫米，80%的年份降水量为200～250毫米，基本满足棉花开花结铃需要，但雨水影响传粉受精，对增结伏桃不利。如降雨量集中，低洼地区棉田易积水引起涝灾发生烂铃。

在棉花生长期间，不同强度的降水，使棉田土壤水分的有效利用率差异较大。一般10～50毫米的中雨至大雨，可使棉田中1米土层的含水率，平均增加2.5%～6.0%；小于10毫米的小雨，往往不能解除旱情；大于50毫米的暴雨和大于100毫米的大暴雨，又会形成明涝。

二、气候因素对产量的影响

（一）气候因素对产量的影响

气候因素对棉铃主要经济性状的影响，以日均温队铃重的直接影响最大，日照总时数次之，平均相对湿度影响最小。据河南省农科院经作所测定，出苗至10月底的日照量与皮棉产量呈及显著直线相关关系。皮棉产量随日照时数的增减而升降。回归方程表示，日照时数每增减1小时，每亩皮棉则增减0.16公斤。

《棉花生育规律与优质高产高效栽培》         陈奇恩   74页

一切生物都依赖于一定的环境条件进行生存生长完成其生命的过程。这一过程的生态生理变化，尽管决定于遗传基因的特性，但是环境条件的变化却能影响基因表达并能胁迫某些特征产生明显变化。对棉花来说，同一个栽培品种，在不同环境条件下种植，其产量有倍数之差，品质有优劣之分，足以说明生态环境条件与棉花生产力之间存在着极为密切的关系。

一、热量环境与棉花生长关系

棉花生长的能量，来自气温和地温两个方面的环境。尽管地温受气温的影响并成一定的关系，但耕作栽培措施又能对地温起明显影响，并使棉花生育起到明显变化。

棉花播种后，出苗日期主要决定此时段的土壤温度和土壤水分。在水分正常条件下，黄河流域一般出苗需10～15天，长江流域需7～10天。

棉花苗期生长，受温度变化影响明显。如果地温14.0℃，根系基本停止生长，当达到24℃以上时生长迅速。气温14℃时，第一片真叶出现需3周左右，当气温为25℃时，仅需5～7天。

棉花中期生长是生殖生长于营养生长并进阶段，对热量和水分要求较高。现蕾温度一般要求大于20℃，开花成铃需要27℃以上，但超过30℃也会影响正常的光合作用，并增加呼吸强度，不利于开花结铃及铃的生长。

棉花生育后期阶段的环境状况，对保证产量提高品质仍起着重要作用。北方棉区秋季降温快、早霜来的早，对铃重和品质影响较大。北方后期热量不足，成为棉花高产优质的重要因素。长江流域棉区热量较为丰富，无霜期一般达220～230天，早秋桃在产量构成中能起到重要增产作用。尤其华南棉区，9月份气温平均可达25℃以上，无霜期350天，对棉花生育和后期的秋桃极为有利。但另一方面华南棉区却阴雨太多、日照不足、土壤偏酸和粘重又是影响产量提高的重要环境因素。

综上所述，棉花是喜温作物，对热量资源充分利用是棉花高产优质的关键。北方棉区的农业措施，基本上是围绕增温措施，实现促苗早发。

二、水分环境与棉花生长关系

水是生命的基础。植物光合作用中水是重要的原料；矿质元素进入植物体内依靠水作为介质；各种生理生化反应都是在水溶剂中进行；细胞的紧张度要靠水来维持；植株体温要靠水的蒸腾来平衡；因此，水对棉花作物来说及时环境因素又是营养物质。

棉花需水规律，总的特点是随生育渐进需水量由少渐多，花铃期达到高峰，吐絮其逐渐下降。

三、光照环境与棉花生长

（一）不同棉区的日照环境

棉花是喜光作物，充足的光照是棉花高产的必要环境条件。不同类型棉区的光照状况有明显的不同，这种光照差异对当地棉花的生产潜力及纤维品质优劣均能产生明显影响；但是另一方面，人为的措施也能对光能利用产生不同的效果，从而获得不同的产量。

北方黄河流域棉区和特早熟棉区，虽然热量不如南方棉区高，无霜期也短，但是日照率高，一般为52.0%～65.3%，平均为58.8%，较南方棉区日照率高12.4%，即使特早熟棉区，日照数也达105天，黄河流域棉区可达122天，由此看出，北方棉区的日照天数高于南方棉区，如果在北方棉区，强调提高前期地温和适时补充中后期的土壤水分，则棉花的生产潜力应该高于南方。

（二）光照环境的技术

光照环境在主要依靠气象生态的前提下，可通过棉株株型的变化和地面覆盖物的改变，对其在一定范围内产生影响，从而改善光照环境。

1. 棉株叶层分布与光照状况。棉花的光合产物90%来自叶片。叶的大小、数量，尤其排列状况对光合生产和皮棉产量影响很大。叶片的排列状况又决定于棉株的茎、枝分布状况。据江苏农学院研究，早衰型棉株的叶面积指数比较小，上中下各层叶片均少而小，其叶面积指数分别为0.52、0.98和0.68；旺长型棉株的上层叶过大，象一把伞，叶面积指数分别为1.25、0.82和0.54；而丰产型的叶片分布特点是上下比较均匀，形似宝塔，各层叶面积指数分别为1.06、1.30和0.87。

要达到较好的叶层分布，必须对棉株进行塑型。据山西农科院棉花所等单位协作研究，棉花高产株型的特点是株矮、枝短、叶小、叶厚，一般较自然株型矮化30%左右；同时果节与果枝比列趋小，叶数与铃数的比列减少。

  

表1. 2007年北京、吴桥和武汉三地的气候条件

地点	平均气温	日最高气温	日最低气温	降雨量	日照时数
	/℃	/℃	/℃	/mm.year-1	/h.d-1
北京	22.0	27.2	17.1	436.4	6.8
吴桥	21.2	27.5	15.2	261.3	6.3
武汉	25.0	29.3	21.7	661.2	6.1

表2. 2007年北京、吴桥和武汉三地的土壤养分状况

地点	速效氮	速效磷	速效钾	有机质	PH值
	/	/	/	/	/
北京
吴桥
武汉

表3.生态环境对鲁棉研15生育期的影响（播种后天数）               单位：天

地点	现蕾	开花	吐絮
武汉	51.0	76.8	119.3
吴桥	52.3	78.3	129.3
北京	59.8	84.5	142.0

表4.生态环境对鲁棉15农艺性状的影响

地点	株高	果枝数	叶枝数	果节数	脱落数
	/cm	/个	/个	/个	/个
武汉		63.4	1.5	223.0	153.0
吴桥		58.0	2.5	316.2	252.6
北京		53.2	9.2	208.6	137.0

表5. 生态环境对鲁棉研15产量及产量构成因素的影响

地点	籽棉产量	霜前花率	铃数	铃重	衣分
	/kg.hm-2	/%	/个.株-1	/g	/%
武汉	4.4		70.0	70.0	153.0
吴桥			63.6	63.6	252.6
北京	4.8		71.6	71.6	137.0

表  北京鲁棉研15 果枝节位铃数

单位：个/株

果枝	第1节	第2节	第3节	第4节	第5节	第6节	总计
15	0.2		0.1	0.1			0.3
14	0.2	0.1	0.1	0.1			0.3
13	0.5		0.2	0.1			0.7
12	0.5	0.3	0.1	0.1			1.0
11	0.7	0.4	0.2	0.1			1.4
10	0.8	0.3	0.2	0.1			1.4
9	0.6	0.3	0.1				0.9
8	0.7	0.7	0.2	0.1			1.6
7	0.7	0.5	0.1				1.4
6	0.6	0.3	0.1	0.1			1.1
5	0.5	0.5	0.1	0.1			1.2
4	0.7	0.4	0.1				1.2
3	0.8	0.5	0.1				1.4
2	0.8	0.4	0.2				1.4
1	0.8	0.4					1.2
叶枝							1.9
总计	9.2	4.9	1.6	0.7			18.4

表 北京鲁棉研15 成铃百分比

                                                        单位：%

果枝	第1节	第2节	第3节	第4节	第5节	第6节	总计
15	0.86		0.29	0.29			1.43
14	0.86	0.29	0.29	0.29			1.72
13	2.58		0.86	0.57			4.01
12	2.87	1.72	0.29	0.57			5.44
11	4.01	2.01	0.86	0.57			7.45
10	4.58	1.72	1.15	0.29			7.74
9	3.15	1.43	0.57				5.16
8	4.01	3.72	0.86	0.29			8.88
7	4.01	2.87	0.57				7.45
6	3.44	1.43	0.57	0.57			6.02
5	2.87	2.87	0.29	0.29			6.30
4	3.72	2.01	0.57				6.30
3	4.30	2.87	0.57				7.74
2	4.58	2.01	0.86				7.45
1	4.30	2.01					6.30
叶枝							10.60
总计	50.14	26.93	8.60	3.72			100.00

表 吴桥鲁棉研15 成铃百分比

                                                        单位：%

果枝	1	2	3	4	5	6	总计
15	0.32						0.32
14	0.32	0.32					0.
13	1.60	0.32					1.92
12	1.60	1.28					2.88
11	2.88	0.	0.32				3.83
10	1.28	0.32	0.				2.24
9	1.60	1.92	0.00				3.51
8	3.19	0.96	0.32	0.32			4.79
7	2.88	1.60	0.	0.96			6.07
6	4.15	1.92	1.28	0.32			7.67
5	3.83	2.24	0.32	0.00			6.39
4	4.47	4.15	0.32	0.32			9.27
3	4.15	4.15	1.28	0.00			9.58
2	3.51	3.83	0.	0.96			8.95
1	5.43	3.83	1.28	0.32			10.86
叶枝							21.09
总计	41.21	27.48	7.03	3.19			100.00

表 武汉鲁棉研15 成铃百分比

                                                        单位：%

果枝	1	2	3	4	5	6	总计
17	0.58						0.58
16	0.58						0.58
15	1.16						1.16
14	1.45	0.29					1.73
13	2.60	0.29					2.
12	2.31	0.87					3.18
11	4.05	2.31	0.29				6.65
10	4.05	1.73	1.16				6.94
9	2.02	2.02	0.87				4.91
8	2.31	2.31	1.16	0.58			6.36
7	2.	1.73	1.45	0.87			6.94
6	3.18	1.45	3.18	0.58	0.29		8.67
5	2.	1.73	2.	0.87	0.29		8.67
4	3.18	1.45	0.58	1.45	0.29		6.94
3	3.18	2.31	1.16	1.16	0.00		7.80
2	3.47	2.02	1.45	0.87	0.29	0.29	8.38
1	2.	2.	1.16	0.58	0.00	0.00	7.51
叶枝							10.12
总计	42.77	23.41	15.32	6.94	1.16	0.29	100.00

北京鲁棉研15 铃重                                                   单位：克

品种	果枝	1	2	3	4	5	6	总计
鲁棉研15	15	3.40		2.26				3.02
15	14	2.04	3.71	2.44				2.04
15	13	2.56		2.33				2.31
15	12	4.52	2.22		1.31			3.25
15	11	5.45	2.72	3.62				4.47
15	10	5.27	2.79	2.93				4.43
15	9	5.72	3.06	2.10				4.54
15	8	5.84	3.81	4.62	1.41			4.79
15	7	6.14	3.71	3.25				5.02
15	6	5.34	2.59	3.79				4.30
15	5	5.12	4.25	5.29	2.48			4.71
15	4	5.31	4.14	5.75	1.81	1.28	2.96	4.63
15	3	5.11	4.00	0.95	4.60	3.74	4.58	4.54
15	2	5.05	4.22	1.72	2.05	2.47	0.84	3.95
15	1	4.20	3.66	2.78	4.78	2.26	3.84	3.73
15 汇总		5.06	3.55	2.96	2.05	2.37	2.82	4.24
	叶枝							2.78

武汉鲁棉研15 铃重                                                   单位：克

果枝	1	2	3	4	5	6	总计
18	5.76						5.76
17	5.47						5.47
16	3.55	6.15					4.41
15	5.						5.
14	5.51						5.51
13	5.45	5.52					5.46
12	5.07	4.54					4.91
11	5.66	5.01	5.35				5.45
10	5.28	4.57	4.51				4.99
9	5.29	5.23	4.95				5.22
8	5.75	5.25	5.05	4.			5.33
7	4.86	5.72	5.52	5.16			5.25
6	5.55	5.61	5.27	4.98	4.85		5.38
5	5.24	4.23	5.52	4.32	4.90	6.31	5.07
4	4.93	5.37	5.21	4.92			5.05
3	5.07	4.12	4.10	4.29			4.56
2	4.87	3.87	4.75	4.60	4.51	4.72	4.57
1	4.70	4.44	5.48				4.79
叶枝							4.71
总计	5.22	4.84	5.16	4.76	4.81	5.52	5.04

北京鲁棉研15 衣分                                               单位：%

品种	果枝	1	2	3	4	5	6	总计
鲁棉研15	15	46.21		44.25				45.55
15	14	39.47	36.93	44.67				40.00
15	13	41.36		32.62				40.48
15	12	46.75	37.67		41.22			43.00
15	11	45.54	38.44	43.25				43.18
15	10	45.77	36.46	41.22				43.15
15	9	42.72	41.85	38.88				42.10
15	8	43.27	44.69	43.99	43.26			43.88
15	7	43.68	45.63	40.37				44.16
15	6	42.48	39.84	54.23				43.97
15	5	40.86	43.49	47.45	45.97			42.27
15	4	38.22	42.18	42.43	45.30	46.09	46.28	40.33
15	3	40.81	53.23	37.	48.70	43.58	45.85	45.23
15	2	39.79	41.79	40.41	47.04	45.86	26.39	40.52
15	1	40.98	34.60	45.24	43.31	31.11	47.24	39.18
15 汇总		42.27	42.30	43.49	45.43	38.23	39.90	42.34
	叶枝							41.70

吴桥鲁15衣分                                  单位%

果枝数	1	2	3	4	5	6	8	总计
15	39.88							39.88
14	46.56	43.96						45.69
13	42.57	47.71						43.30
12	44.	13.66						33.03
11	43.18	42.33	44.44					43.15
10	42.86	45.60	13.60					35.
9	40.72	45.30						43.01
8	38.95	45.55	46.70	45.95				41.10
7	42.	45.07	38.15	44.42				43.49
6	43.20	46.95	45.37	29.63				43.80
5	42.61	44.19	44.23					43.29
4	43.04	43.24	41.74	45.44				43.17
3	42.06	42.86	43.78	50.49				42.92
2	42.03	42.84	43.76	30.49				41.47
1	42.14	42.40	42.50	41.53				42.24
叶枝								41.14
平均	42.38	42.69	40.98	39.33				42.02

武汉鲁棉研15 衣分                                               单位：%

果枝	1	2	3	4	5	6	总计
18	34.55						34.55
17	36.93						36.93
16	32.	38.54					34.61
15	41.06						41.06
14	42.65						42.65
13	43.05	36.41					42.32
12	41.87	43.76					42.43
11	41.81	41.96	41.87				41.86
10	42.03	41.24	41.19				41.71
9	42.63	41.32	43.02				41.98
8	41.11	38.96	43.	42.35			41.09
7	39.68	40.74	42.08	40.85			40.56
6	40.44	42.	41.01	32.88	47.63		40.73
5	38.98	34.10	39.16	41.25	42.10	41.05	38.83
4	38.30	38.79	41.47	39.04			39.02
3	35.99	37.02	34.90	35.47			36.13
2	37.96	38.59	41.04	38.08	39.47	40.47	38.86
1	39.21	37.28	38.52				38.45
叶枝							39.35
总计	40.10	39.46	40.55	38.77	42.68	40.76	39.91