棉花的主要栽培特性
生长发育特性
一方面表现适应温带生态个体生长发育特性,
另一方面保留了原产于热带、亚热带系统发育特性。
喜温、好光
棉苗在15ºC以下,易遭病害侵袭;-2-4ºC低温冻害;35-40ºC高温不利棉株体生长。
发芽:10-12ºC以上;
出苗和形成第一片真叶:14-17ºC以上;
果枝花芽原茎分化:19ºC以上;
现蕾:21ºC以上;
开花和棉铃发育:20-30ºC
需要有效积温
对光强反映敏感
光补偿点为1000-2000米烛光;适宜光照强度范围为5-6万米烛光。
(当植物通过光合作用制造的有机物质与呼吸作用消耗的物质相平衡时的光照强度称为光补偿点(light compensation point)。植物在光补偿点时,有机物的形成和消耗相等,不能累积干物质。)
比较耐旱
播种——出苗需水量约占一生3%,适宜田间持水量为70%
出苗——现蕾需水量约占一生10%-20%,适宜田间持水量为60%
现蕾——开花需水量约占一生12%-20%,适宜田间持水量为60%-70% 开花——吐絮需水量约占一生40%-65%,适宜田间持水量为70%-80%
吐絮——成熟需水量约占一生10%-30%,适宜田间持水量为55%-60%
无限生长和再生能力
无限生长习性
无限生长习性满足温度、肥水和光照条件可使棉花不断增长新叶、 新枝和幼蕾。
地上部生长发育可塑性
1、棉花营养生长与生殖生长的不稳定性,导致产量的波动性。
2、高产栽培途径的多重性和较大的潜力。不同的种植密度、不同的行株距配制、化学或人工控制不同个体株型和群体结构等。
3、较强的抗逆能力、再生长。
地下部的再生能力
发生新的不定根,根系更新与修复。
营养生长与生殖生长重叠并进时间长
重叠并进 160-200天,占全生育期80%
营养生长与生殖生长优势相互转化的矛盾尖锐
较强的自我调节能力
1、对氮素营养和水分敏感的调节能力。
氮素营养和水分不足,出现在生长前期,则形成矮小株型;如出现在中后期,则形成衰顶、增加脱落。
当氮素营养和水分过量时,表现为脱落、徒长现象。
2、对光合有机产物敏感的调节能力缺少光照脱落增加
3、结铃率稳定性的调节能力基本上稳定在25-40%
广泛的适应性
可以栽培于旱地、水地; 可以栽培于沙壤土,粘土;
植棉的土壤PH值范围为5.2-8
能栽培于微酸性红壤土,也可栽培于盐碱土;可在一熟制地区栽培,也可在两熟制地区栽培。
棉花的生育期
播种出苗期
播种到棉苗出土子叶展平的时期, 8-15天
直播棉一般从4/中、下 - 4/底、5/初
地膜覆盖直播棉从4/中 - 4/中、下
苗期
直播棉从4/底、5/初 —— 6/上、中
地膜覆盖直播棉从4/中、下 —— 5/底、6/上
苗期可分为幼苗期和孕蕾期(中熟陆地棉以3叶期为界)
幼苗期从出苗到第一果枝花芽原基开始分化,25天左右
孕蕾期从第一果枝花芽原基开始分化到现蕾,15-20天左右
蕾期
从棉苗现蕾到开花的时期, 28-30天
直播棉一般从6/上、中 - 7/上、中
地膜覆盖直播棉从5/底(6/上)- 6底(7/初)
花铃期
开花到吐絮的时期,50 - 60天。从7/上、中 - 9/上、中
吐絮期
吐絮到吐絮结束的时期,70天左右。从9/上、中 - 11/中
棉花器官的形态及棉花的生长发育
棉种的形态与结构
种皮木栓化栅状细胞,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。
种子萌发条件
水分:萌发吸足种子重量的60%水分
温度:发芽出苗的起点温度为10.66ºC, 变温条件有利棉籽发芽。
出苗需要16~18ºC的最低极限温度
氧气 :萌发过程中,水解脂肪和蛋白质所需的氧气高于糖的4倍;
种胚脂肪和蛋白质含量为80%左右。
主茎生长
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。
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;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100-120cm。
主茎腋芽发育特性
分化发育为叶枝的芽称为叶芽,分化发育为果枝的 芽称为混合芽。
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。
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。
腋芽发育
a 果枝始节受品种遗传特性制约
b 温度诱导与果枝始节
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20-21ºC,昼/夜温24/19ºC处理的果枝始节最低。
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。
d、有机养分诱导与果枝始节
e、矿质营养诱导与果枝始节
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。
根系
直根系,由主根和侧根组成。
成长根系是倒圆锥根系网。
功能: 支持、固定地上部,既是吸收器官又是合成 器官。
根系生长与建成
发展期(棉种萌发--现蕾)子叶展平至2叶期根系形态;
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;
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;
活动机能衰退期(吐絮)
吐絮期后小侧根和根毛生长明显减弱,根系活动机能逐渐衰退。
棉花叶片
棉花的叶类型分为子叶、前叶(先出叶)和真叶;
子叶 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;
前叶又称先出叶,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;
真叶完全叶;陆地棉主茎最初1-3叶多为全缘叶,其余均为掌状裂叶。
棉叶的主要功能:光合作用;蒸腾作用;贮存作用;吸收作用;促进生长素的合成;对根系发育产生影响。
主茎叶片光合产物输送过程
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;
苗期上部主茎叶主要供给正在生长的叶片及主茎顶端生长点,下部主茎叶供给根系;
蕾期果枝始节以下的主茎叶主要供给根系生长, 果枝始节以上的主茎叶主要供给本节位果枝 的蕾、生长点和主茎生长点;果枝叶供给本果枝各部位新生器官;
盛花期下部主茎叶主要供给本叶节果枝及以下果枝、地下部根系;上部主茎叶则主要供给顶端生长和上部开花结铃;中部主茎叶主要供给给本叶节位果枝开花结铃;果枝叶主要供给本果枝开花结铃;
叶片的生长
子叶面积增长:出苗至一叶期较慢,一叶期至三叶期较快,四叶期定型;
前叶随分枝出生而出生,其生长过程还不清楚;
真叶的生长方式长、宽、厚和叶柄长度同时增长;
展平后的4-7天为扩展高峰期,到15天左右,叶片基本定型,叶面积不再增长,厚度仍继续增加
真叶的生长与节间的伸长成同伸关系
光照不足或水分过多,叶片大而薄;N素营养过多,叶片宽、长比大;缺N,叶片宽、长比小;
棉苗顶端功能叶以上部位 生长中的叶片,以生长势 形成相应的空间分布层次,可作为看苗诊断的参考依 据。
例如 4 3 2 1表示顶端倒4、3、2、1位4片叶由高至低的分布,正常生长势棉苗的倒4片叶的分布以4321为多见。
棉花主茎叶的出叶速度
以日增长量表示,受温度,氮素营养和碳素营养影响,低温条件下出叶 速度较慢,氮素营养充足出叶速度快,缺氮则慢。
生产上通过推迟封行期和塑造塔式株型提高最适叶面积的光合效率。
棉花的花芽分化(Differentiation of flower bud)
50%棉株开始花芽分化到50%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;
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;
蕾期
开花时可见9-10台果枝,占一生有效果枝总数的50-60%左右;现蕾20-25个,约占一生有效蕾总数的25-30%,出现全部伏前桃蕾和部分伏桃蕾。至7月15日前后,出现全部伏桃蕾;
8月15日是有效蕾终止期;
开花前后是现蕾高峰期;
现蕾的适宜温度在21-22℃;出苗到现蕾682.76-945.12℃的活动积温;35℃以上高温可能使现蕾10-15天的花蕾发生花药败育现象;
肥水供应不足,现蕾慢;肥水供应过多,幼蕾脱落;
棉花的早发(Early developing)
棉花的早发早熟是高产优质栽培的重要目标 “早发”;
首先是第一果枝花芽原基分化得早,其次是花芽分化和花蕾发育进程快。
影响第一果枝花芽分化的敏感时期在子叶和1叶期,
子叶、1叶期感应20-21℃适宜温度和充足的光照,促进提前花芽分化;生产上以适当提早播种,促进提前花芽分化。施好种肥和苗肥可促进花芽分化和花蕾发育进程;
花的分化发育
两性完全花(Complete flower)
由花梗、苞叶、花萼、花冠、雄蕊和雌蕊组成;
开花与受精(Flowering and Ferlilizing)
开花时间:早上8-10点居多 其次为下午3-5点;完成受精过程的外观标志:花冠由乳白色转为紫红色;授粉类型:常异花授粉,异交授粉率为5-30%;
全田有50%以上棉株 第4台果枝始花时为盛花期,初花到盛花约半个月;盛花期开花强度较高,可维持 20天以上;开花受精要求25-30℃最适宜。陆地棉从现蕾到开花需600- 900℃的活动积温;小于25%或大于95%空气相对湿度影响受精,花粉粒遇水会膨胀破裂;
棉花花芽分化、现蕾与开花成铃的关联图
开花过程
棉花开花以后,花药裂开,散出花粉,随风飘落,或被昆虫带到柱头上,这一过程叫做授粉(或传粉)。花粉落到柱头上以后很快萌发,长出花粉管,达到子房后,花粉管前端伸向球孔,进行受精,所放出的两个雄核,一个与卵结合成受精卵发育成胚,另一个与两个极核融合成胚乳原核,完成受精过程约需20- 30小时。
一般是由第一果枝第一果节位的蕾先开花, 然后向上向外依次开放,相邻果枝同一节位上的蕾开花间隔2-4天, 同一果枝相邻节位上的开花相 隔4-6天。
棉铃的生长发育
朔果,卵圆形,由4-5个心皮组成;经历棉铃体积增大,棉籽和纤维发育、棉铃脱水成熟三个过程;
棉铃在受精后的15-20天是体积急剧增大时期,25-30天体积基本定型;花后7-9天棉铃直径达2cm左右,一般不再脱落;此前的棉铃一般称为幼铃,此后的棉铃一般称为成铃(大铃);棉铃铃壳在棉铃体积增大过程,干物质积累增重保持与体积急剧增大同步趋势,20天后一般很少增加。
生产上根据成铃的时间,将7月20日前形成的棉铃 硬桃称为伏前桃,为建成产量的基础桃;7月21日-8月20日的成桃称为伏桃,是棉花的主体桃;8月21日至9月20日形成的桃则为秋桃,为高产桃。
种子和纤维
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;至花后45天棉籽重量达最大值;
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;
棉纤维扭曲伴随棉铃脱水开裂过程产生,棉铃脱水开裂;棉铃经历50-70天的体积增大物质充实、纤维伸长加厚过程,便成熟吐絮,铃壳随棉铃脱水而开裂,过程需要5天左右;
棉铃发育全过程在开花后的30天内是体积增长、种子发育、纤维伸长发育和物质积累最旺盛的时期,30天后种子和纤维进一步充实;
棉纤维
棉花纤维是由胚珠外珠被的表皮细胞延伸而成。成熟纤维外 形为扁平管状,有不规则扭曲;
棉纤维的形成经过纤维细胞伸长、胞壁增厚和脱水形成扭曲3个时期,与棉铃发育的3个阶段基本同步。开花受精后20~30d 纤维伸长到最大长度,为纤维伸长期;之后,历时25~35d,次生壁迅速加厚,这一时期淀积的纤维素占总量的70% , 称之为胞壁淀积加厚期。纤维加厚期以后,进入纤维脱水形成转曲期。扭曲多的纤维,纺纱时抱合力较大。陆地棉的扭曲数每1cm有50~80个。
棉纤维的化学成分:成熟的棉纤维其化学成分以纤维素为主,约占干重的93%~ 95%,还含有少量的蜡质、脂肪、果胶质、含氮物和灰分等。纤维素是由葡萄糖缩水聚合而成,分子式(C6H10O5)n,n为聚合度。
纤维的理化性能:成熟的棉纤维,脱脂脱蜡后,可吸收相当于本身重量18倍的水分。在日光的作用,纤维素可被空气中的氧逐渐氧化,生成氧化纤维,变脆弱。棉纤维的燃点在400℃以上。棉纤维在强酸的作用下,纤维素分子受到破坏,纤维强度下降。漂白粉、次氯酸钠等氧化剂处理棉织品,也会使纤维强度降低。碱对纤维的破坏作用不大。若以浓碱浸渍,在常温下会使纤维膨胀,变得富有弹性,可使棉纤维产生丝光,称丝光处理。
棉铃发育条件
A 有机养分:果枝叶是有机养分的主要供给者,对棉铃发育的影响表现在棉铃对有机养分 的摄取能力上,内围棉铃除获得本果 枝叶有机养分外,优 先截获主茎叶光合产 物,结果内围铃铃重高于外围铃;
B 温度:适宜温度25-30℃;生产后期连续出现不能 使棉铃正常发育成熟的低于19-20℃的低温起始日期 称为有效开花结铃终止期;
C 水分:体积增大和纤维伸长的必要条件以结铃、吐絮期田间持水量以60-70%为宜;
D 矿质营养:开花结铃期对N、P、K的需求量占总需求量的70%以上,还需必要的中、微量元素如Zn、B、Mg、Ca等;
棉花的蕾铃脱落(Abscission)
蕾铃脱落是生长发育生理代谢的自我调节现象,花蕾的脱落比例55%~75%;
脱落器官比例:落蕾与落铃比例为4:6;
脱落时期:7-8天的幼蕾和15-18天的蕾、开花后
3-8天的幼铃容易脱落;
脱落部位:下部脱落较少,中上部脱落较多;
内围蕾铃脱落较少,外围蕾铃脱落较多;
内围圆锥体脱落较少,外围圆锥体脱落较多;成铃率具有稳定性,部位互补。
脱落致因
包括生理性障碍、病虫为害、机械损伤因素;
蕾铃脱落生理性障碍:
① 叶片同化的有机养分输送、分配的局限性和棉株 体器官摄取有机养分能力的不平衡性造成蕾铃发育 所需有机养分的亏缺;
摄取有机养分能力:大铃>大蕾>花>幼蕾 凡对有机养分竞争的劣势花器官易脱落;
协调途径有:a 合理供应氮磷钾营养;b 塑造花铃期高 光效株型及群体结构;c 采取打顶、摘边 心等强制性措施扭转有机养分输送方向;
② 棉花蕾铃内内源植物激素的平衡失调
开花受精后幼铃内的生长物质和生长抑制物质维持一 定量的平衡趋势:生长素、赤霉素、细胞分裂素上升 趋势花后7-8天脱落酸先升后降低。
协调途径有:a 提高受精效果;b 补充外源生长调节物质
③ 棉花蕾铃离层带细胞间水分平衡失调
协调途径有:a 控制适宜的土壤墒情,避免久旱后 快速强供水造成水势差梯度;b 受精过程避免向花粉粒直接喷水;
病虫为害、机械损伤等非生理性障碍
协调途径有:降低病虫为害、避免人为机械损伤;
棉花的成铃特点和最佳结铃期
成铃特点稳定的脱落率、成铃规律与现蕾相似;初花期代谢生理特点是决定棉花成铃多少的基础;控初花稳长结铃,促盛花后旺发多结铃;
季节“四桃”的形成:“伏前桃”、“伏桃”、“早秋桃”、“晚秋桃”;
“伏前桃”:7/15左右以前开花的成铃;结铃时间15-20天(初花至盛花期形成);结铃期最短(铃期40-50天)、结铃数最少,约占10-20%,产量 低于10~20%;铃重较小,品质不高;
“伏桃”:7/16至8/15期间开花的成铃,结铃时间一个月,结铃高峰期成铃;铃期55-60天左右;结铃数 占总铃数40-60%,产量高于40-60%;伏桃是产量关键桃,铃重、品质最好;
“早秋桃”:8/16至8/25期间开花的成铃,结铃时 间10天;铃期约55-60天;结铃数占总结铃数 10~15%,铃重和品质接近于伏桃。
“晚秋桃”:8/26至有效开花结铃终止期期间开花的成铃,结铃时间15~20天;铃期70天以上;结铃数 约占总铃数10~20%,产量低于10~20%;铃重低、品 质很差;
棉花的产量形成
产量结构
构建高密度、高衣分、高成铃、高铃重的结构;
理论株数1.2-1.8万株/亩、收获株数1.0-1.5万株、单株果枝数8-10台、单株果节数18-22个、亩果枝数10-14万个、单株成铃6-9个、铃重5.5克左右、亩总铃数8-10万个、衣分>40%、成铃率>40%。
单株成铃:由5-6个提高到6-9个;
成铃率:由32-40%提高到43%-45%;
僵铃僵瓣:由15-25%降低到10%以下;
空秆弱株率:由15-30%降低到10%以下;
亩总铃数:由6-8万桃提高到8-10万桃。
群体结构
(1)苗全、苗匀、苗壮;
(2)整齐、均匀、一致,贯穿棉花生长发育的始终;
(3)矮化、大行似封不封、叶层分明,最大最适叶面积出现在盛铃期3.5-4.0、有效高效叶面积比例合适;
(4) 通风透光,铃叶受光量好,最大叶面积时群体底部有光斑,光斑面积5%左右。
个体结构
(1)四矮:脚矮(苗高18-20cm)、节短(节间5-6、6-7、7-8cm)、杆矮(株高70cm左右)、自然高度矮(85cm左右)
(2)1.5-1.7万株群体,个体果枝数8-9个,个体果节数18-22个;1.3-1.5万株群体单株果枝数9-10个,个体果节数25个;1-1.2万株群体单株果枝数10-11个,个体果节数25-30个;
(3)株型紧凑,果枝长短适中(15-25cm,最大<30cm);
(4)脚花压低,腰花满身,顶桃盖顶。
株型、果枝、棉铃结构
(1)塔形、筒形基础上,塑造“半”字型株型结构。(2)果枝呈现下长、中短、上举结构。
三桃比例:伏前桃1-2个,伏桃5-6,顶(秋)桃2-3个;
内外围铃比例:内围桃6-7个,外围桃2-3个。
上中下铃比例:上:中:下=3:2:4或2:2:5。
发育进程、光环境结构
“四月苗、五月蕾、六月花、八一花上稍、九月见絮”4月下旬至4月底出苗,5月下旬至5月底现蕾,6下旬至6月底开花,8月初花位到顶,9月上旬见絮;
(1)盛花、盛铃期透光系数下降不宜太快、太大:通过塑型,透光系数保持在0.45-0.55和0.3-0.4;
(2)盛花期冠层光截获率:上层50-60%,中层21-30%,下层11-17%。盛铃期冠层光截获率上层49-63%,中层22-30%,下层10-21%。
来源:天山植保