全 文 ：作物学报 ACTA AGRONOMICA SINICA 2010, 36(10): 1707−1714 http://www.chinacrops.org/zwxb/
ISSN 0496-3490; CODEN TSHPA9 E-mail: xbzw@chinajournal.net.cn

本研究由国家自然科学基金项目(30771279)和高等学校博士点基金项目(200803070017)资助。
*
通讯作者(Corresponding author): 周治国, E-mail: giscott@njau.edu.cn, Tel: 025-84396813
第一作者联系方式: E-mail: zhaoxh@163.com
Received(收稿日期): 2010-04-21; Accepted(接受日期): 2010-06-28.
DOI: 10.3724/SP.J.1006.2010.01707
播期对棉铃生物量和氮累积与分配的影响及其与棉铃品质的关系
赵新华 1,2 束红梅 1,3 王友华 1 陈兵林 1 周治国 1,*
1 南京农业大学 / 农业部南方作物生理生态重点开放实验室, 江苏南京 210095; 2 中国农业科学院棉花研究所, 河南安阳 455112;
3 江苏省农业科学院农业生物技术研究所, 江苏南京 210014
摘 要: 试验于 2005年在江苏徐州(117°11′E, 34°15′N)、2007年在河南安阳(114°13′E, 36°04′N)进行, 设置正常播期
(4 月 25 日)和晚播(5 月 25 日)两个播期, 研究播期对棉铃生物量和氮累积与分配的影响及其与棉铃品质的关系。结
果表明, 晚播显著影响棉铃(铃壳、棉籽、纤维)生物量和氮的累积与分配, 进而影响铃重、棉纤维和棉籽品质形成。
与正常播期比较, 晚播条件下有以下变化: (1)棉株中部果枝棉铃铃期日均温下降, 2005、2007 年分别由 24.8℃降至
20.8℃、24.1℃降至 19.4℃。(2)铃壳生物量升高、氮累积量下降; 棉籽、棉纤维生物量和氮的快速累积起始时间推迟,
累积速率峰值降低且出现时间晚, 导致棉籽和棉纤维生物量和氮的累积量降低; 棉纤维氮累积速率峰值出现时间早
于生物量, 棉籽则相反。(3)铃壳生物量和氮的累积量所占整个棉铃中的比率上升, 棉籽生物量和氮的分配系数降低;
棉纤维生物量的分配系数降低, 但棉纤维氮的分配系数变化较小。(4)铃重、棉纤维比强度和棉籽蛋白质、油含量显
著降低。综上所述, 中部果枝棉铃在晚播条件下, 铃期日均温降低导致光合产物和氮素向纤维和棉籽中的分配及铃壳
的再转运过程受阻, 棉籽和纤维的生物量和氮累积量降低, 最终铃重降低、棉纤维和棉籽品质变劣。
关键词: 棉花; 播期; 铃期日均温; 生物量; 氮累积量; 棉铃品质
Effects of Sowing Date on Accumulation and Distribution of Biomass and Ni-
trogen in Cotton Bolls
ZHAO Xin-Hua1,2, SHU Hong-Mei1,3, WANG You-Hua1, CHEN Bing-Lin1, and ZHOU Zhi-Guo1,*
1 Key Laboratory of Crop Growth Regulation, Ministry of Agriculture / Nanjing Agricultural University, Nanjing 210095, China; 2 Cotton Research
Institute, Chinese Academy of Agricultural Sciences, Anyang 455112, China; 3 Institute of Agricultural Biotechnology, Jiangsu Academy of Agricul-
tural Sciences, Nanjing 210014, China
Abstract: Cotton has an indeterminate growth habit. The duration of growth, particularly cotton boll development period, is re-
stricted by environmental condition. To investigate the response of the accumulation and distribution of biomass and nitrogen in
cotton bolls to environmental condition and its relationship with fiber and seed quality characteristics, we carried out field ex-
periments in Xuzhou (117°11′E, 34°15′N) and Anyang (114°13′E, 36°04′N). Using two cotton cultivars, Kemian 1 and NuCOTN,
grown in the field with two sowing dates (25-Apr and 25-May) treatments. The results showed that, mean daily temperature dur-
ing boll development stage in the middle fruiting branch position for the normal sowing date (25-Apr) treatment in the two sites
was 24.8℃ and 24.1℃ respectively, while only 20.8℃ and 19.4℃ for the late sowing date (25-May) treatment. And when mean
daily temperature was lower than 20.8℃cotton shell biomass increased while its nitrogen accumulation amount decreased in the
late sowing date treatment. And for the biomass and nitrogen accumulation in fiber and cotton seed development, the start time of
the rapid accumulation stage was later, the maximal rate was lower and its emergence time was later, resulting in the decrease of
biomass and nitrogen accumulation amount. The maximal rate of nitrogen accumulation appeared earlier than that of biomass
accumulation in fiber and that was opposite in cotton seed development. Under low temperature, biomass and nitrogen distribu-
tion indices increased in cotton shell while decreased in cotton seed, and no significant changes for nitrogen distribution indices in
fiber. Boll weight, fiber strength and seed protein/oil content were also decreased in lower temperature condition. These results
indicated that low temperature condition (mean daily temperature below 20.8℃) inhibits the transportation of nitrogen and pho-
tosyntheates products from plants to bolls (shell, seed, and fiber), which decreases the accumulation amount of biomass and ni-
1708 作 物 学 报 第 36卷

trogen in seed and fiber, leading to the reduction of their qualities.
Keywords: Cotton boll; Sowing date; Mean daily temperature during boll development stage; Biomass; Nitrogen accumu-
lation amount; Cotton boll quality
棉花是重要的经济作物, 皮棉是纺织工业的重
要原料。棉纤维和棉籽产量品质的形成是品种遗传
性、环境生态因素和栽培措施共同作用的结果。在
目前棉花主栽品种遗传特性较为优化的背景下, 环
境生态因素和栽培措施在棉纤维和棉籽产量品质形
成中的作用日益凸现。我国棉花种植区域跨度大 ,
气候类型多变, 棉花品种类型多, 棉花多熟种植面
积大, 因受棉花生长季节温光资源的影响, 棉花普
遍晚发晚熟劣质[1-2]。因此深入研究环境条件对棉花
生长发育及产量品质形成的影响, 可为棉花优质栽
培提供理论依据, 以适应不断变化的气候条件。
棉铃是构成棉花产量品质的基本单位[1-2], 棉铃
生物量的累积及其在棉铃各部分的分配是棉铃产量
和品质形成的基础。目前针对棉铃生物量累积的研
究认为, 单铃、棉籽和纤维的生物量在棉铃发育过
程中的动态变化符合“S”型曲线, 铃壳作为养分运输
分配的“中转站”, 其生物量在棉铃发育中期即达到
峰值, 而棉籽和纤维生物量的峰值出现时间晚于单
铃[3-6]。棉铃生物量的累积受多个因素的影响[5-8], 此
外, 氮素营养参与棉铃生长发育生理代谢的各个环
节, 氮素的累积与分配很大程度上决定了棉铃各部
分的平衡生长发育[8]。但目前关于棉铃各部分(铃壳、
纤维、棉籽)氮素的累积特征, 及其与棉铃生物量累
积、棉铃品质关系的研究较少。
棉花生长后期环境条件的变化影响棉铃发育及
纤维、棉籽产量和品质形成[9-12], 并且研究认为在众
多气象因子中温度是影响棉花后期生长的主要因
素。棉纤维加厚发育期 24℃左右的日均温是纤维比
强度形成的最佳温度, 晚播所致的低温导致纤维比
强度下降[13-14], 20℃以下的日均温不利于棉籽可溶性
糖和生物量的累积及其向油分、蛋白质的转化[15-16]。
上述研究主要集中在棉纤维、棉籽品质形成机理方
面[10-11], 缺乏对棉铃整体即铃壳、棉籽、纤维的生
物量和氮累积的平衡关系研究。因此, 本文通过设
置播期试验以形成环境条件差异, 研究相同棉株生
理年龄条件下棉铃(铃壳、棉籽、纤维)生物量和氮的
累积与分配差异, 及其与铃重和纤维、棉籽品质之
间的关系, 为棉花产量品质调优栽培技术体系的建
立提供理论依据。
1 材料与方法
1.1 试验设计
试验于 2005年在江苏徐州(117°11′E, 34°15′N)、
2007年在河南安阳(114°13′E, 36°04′N)进行, 供试土
壤分别为潮土、沙壤土, 0~20 cm土壤分别含有机质
1.73%、1.47%, 全氮 1.17 g kg–1、0.94 g kg–1, 速效
氮 47.83 mg kg–1、39.28 mg kg–1, 速效磷 29.00 mg kg–1、
23.57 mg kg–1, 速效钾 77.54 mg kg–1、71.29 mg kg–1。
以科棉 1 号(高品质棉品种, 平均比强度为 35
cN tex–1, 用 Kemian 1表示)、美棉 33B(常规棉品种,
平均比强度为 30 cN tex–1, 用 NuCOTN表示)为供试
材料, 采用分期播种方法以形成棉铃发育期的环境
差异, 两年均设置正常播种(4 月 25 日)和晚播(5 月
25日) 2个播期, 试验采取完全随机设计, 小区面积
为 15 m × 4 m, 行株距为 85 cm × 25 cm, 4次重复。
田间管理均按高产栽培要求进行。
在棉株 7~9果枝(中部果枝)第 1和第 2果节开花
时, 挂牌标记当日所开白花。2005年从 5 DPA(days
post-anthesis)开始每隔 7 d (2007年从 10 DPA开始)
在上午 9:00~10:00取生长发育一致的棉铃 8~10个。
分离棉铃各组成部分, 分别烘干称重, 计算出单个
棉铃的铃壳、棉籽和纤维生物量, 样品粉碎后供测
试用。待挂牌标记棉铃吐絮时, 收取大小一致的棉
铃 20个左右, 风干轧花后供测试用。
1.2 性状测定
在中国农业科学院棉花研究所农业部棉花纤维
检测中心用 HVI900 仪器测定棉纤维品质指标; 采
用凯氏定氮法[17]测定铃壳、纤维、棉籽全氮含量, 棉
籽蛋白质含量 = 6.25×全氮含量; 采用 Soxtec Avanti
2050索式自动浸提系统(Soxtec Avanti 2050)测定棉
籽油分含量[18]。
1.3 数据分析
1.3.1 数据分析方法 用 Microsoft Excel 和
SPSS分析软件处理试验数据。图中数据均来源于
4次重复的平均值。
1.3.2 铃期日均温 棉花铃期气象数据见表 1,
所用气象资料分别由徐州、安阳气象局提供。从表
1 看出, 徐州(2005)、安阳(2007)试点正常播期棉花
中部果枝(7~9 果枝)棉铃铃期日均温均在 24.0℃左右,
第 10期 赵新华等: 播期对棉铃生物量和氮累积与分配的影响及其与棉铃品质的关系 1709


表 1 棉花铃期(0~50 DPA)日均温(徐州, 2005; 安阳, 2007)
Table 1 Mean daily temperature during 0-50 DPA in cotton boll development in Xuzhou (2005) and Anyang (2007)
地点
Site
播期
Sowing date
(month/day)
开花日期
Flowering date
(month/day)
吐絮日期
Boll opening date
(month/day)
铃期日均温
MDT
(℃)
降雨量
Total precipitation
(mm)
日照时数
Total sunshine
hours (h)
4/25 7/30 9/19 24.8 439.4 227.9 徐州
Xuzhou 5/25 8/25 10/15 20.8 289.6 219.7
4/25 7/30 9/17 24.1 114.1 416.5 安阳
Anyang 5/25 8/25 10/13 19.4 102.4 345.7
MDT Stands for the mean daily temperature during 0–50 DPA in cotton boll development.

是棉纤维发育及纤维比强度形成的最佳温度 [13-14],
晚播棉花中部果枝(7~9 果枝)棉铃铃期日均温均降
到 20.0℃左右。而降雨量、日照时数在两地差异较大。
1.3.3 生物量和氮累积特征值 棉籽、纤维生物
量和氮累积量的增长符合 Logistic 曲线, 其基本模
型为
1 e
m
bt
WW
a
= + (1)
式中, W为棉铃(棉籽、纤维)生物量(g boll–1)、氮累
积量(mg boll–1), Wm 为相应的理论最大值(g boll–1;
mg boll–1), t为花后天数(d), a、b为模型参数。
分别对(1)式求 1阶、2阶和 3阶导数, 可得到生
物量和氮累积的特征值, 即最快生长时段的起始时
间(t1)、终止时间(t2)、最大相对生长速率(Vm)及其出
现时间(tm)、快速增长持续时间 T (T= t2–t1)。
1
1 2 3lnt
b a
+= (2)
2
1 2 3lnt
b a
−= (3)
m
ln at
b
= − (4)
mm 4
bwV = − (5)
1.3.4 生物量和氮累积分配系数
生物量分配系数=棉铃各部分生物量/棉铃(铃壳
+棉籽+纤维)生物量;
氮累积分配系数=棉铃各部分氮累积量/棉铃(铃
壳+棉籽+纤维)总氮累积量。
2 结果与分析
2.1 棉铃生物量的累积与分配
2.1.1 棉铃(铃壳、棉籽、纤维)生物量累积动态
从图 1 看出, 铃壳生物量在棉铃发育过程中呈
先升后降的变化趋势, 品种、试点间趋势一致。随
播期推迟, 铃期日均温降低, 铃壳生物量也改变。正
常播期条件下(铃期日均温 24.0℃左右), 铃壳生物
量在 24 DPA达到最大值、且在之前保持较高的生物
量; 晚播时(铃期日均温 20.0℃左右)在 31 DPA达到
最大值, 且在之后生物量较高。
棉籽和棉纤维的生物量在棉铃发育过程中呈
“S”型变化趋势(图 1), 用 Logistic模型拟合的方程均
达极显著水平。分析其累积特征参数发现(表 2), 棉
籽和棉纤维的生物量快速累积期持续时间为 15~19
d, 最大累积速率出现在 24~35 DPA。不同播期处理
的累积量及各项特征参数存在差异。与正常播期(铃
期日均温 24.0℃左右 )相比 , 晚播时 (铃期日均温
20.0℃左右)棉籽、棉纤维生物量和氮的累积速率降
低, 快速累积期起始时间和终止时间以及最大累积
速率出现时间推迟, 但棉籽生物量快速累积期持续
时间变化较小、棉纤维生物量的快速累积期持续时
间延长。
2.1.2 棉铃(铃壳、棉籽、纤维)生物量分配系数
由图 2 可见, 铃壳、棉籽和纤维的生物量分配
系数在棉铃发育过程中的变化趋势存在差异, 铃壳
呈持续下降趋势, 而纤维和棉籽呈上升趋势。由播
期形成的铃期日均温差异影响棉铃各部分生物量的
分配, 与正常播期(铃期日均温 24.0℃左右)相比, 晚
播时(铃期日均温 20.0℃左右)铃壳的生物量分配系
数升高, 纤维和棉籽生物量的分配系数降低, 说明
低温抑制了光合产物从铃壳向棉籽和纤维的运输。
2.2 棉铃(铃壳、棉籽、纤维)的氮累积与分配
2.2.1 棉铃(铃壳、棉籽、纤维)的氮累积动态 从
图 3 看出, 铃壳、棉籽、纤维氮累积量的动态变化
趋势与其生物量相同。铃壳氮累积量在棉铃发育过
程中呈先升后降的变化趋势 , 峰值出现在 24~31
DPA, 棉籽和纤维的氮累积量符合“S”型增长趋势,
用 Logistic模型拟合的方程均达极显著水平。从表 3
可知, 棉籽氮的快速累积开始于 20~25 DPA, 最大
1710 作 物 学 报 第 36卷



图 1 棉铃(铃壳、棉籽、纤维)生物量动态变化(徐州, 2005; 安阳, 2007)
Fig. 1 Biomass dynamic accumulation in shell, seed, and fiber per cotton boll in Xuzhou (2005) and Anyang (2007)
Kemian 1 and NuCOTN are two cotton cultivars with different fiber strengths respectively.

表 2 棉铃(棉籽、纤维)生物量累积特征值(徐州, 2005; 安阳, 2007)
Table 2 Biomass accumulation eigenvalue in cotton seed and fiber in Xuzhou (2005) and Anyang (2007)
科棉 1号 Kemian 1 美棉 33B NuCOTN 地点
Site

播期
Sowing date
(month/day)
t1
(d)
t2
(d)
tm
(d)
Vmax
(mg d–1)
T
(d)
t1
(d)
t2
(d)
tm
(d)
Vmax
(mg d–1)
T
(d)
4/25 17.5 33.5 25.5 135.70 16.0 17.7 33.0 25.3 130.36 15.3 棉籽
Seed 5/25 23.2 38.3 30.8 127.48 15.1 23.5 38.7 31.1 110.35 15.2
4/25 21.2 37.2 29.2 79.01 16.1 23.2 38.4 30.8 81.27 15.1
徐州
Xuzhou
纤维
Fiber 5/25 26.1 42.3 34.2 69.19 16.3 27.0 43.7 35.3 65.48 16.7

4/25 15.9 33.4 24.6 125.20 17.5 16.1 34.9 25.5 106.04 18.9 棉籽
Seed 5/25 19.6 38.1 28.8 104.96 18.5 20.1 38.8 29.5 90.55 18.7
4/25 19.1 33.9 26.5 83.33 14.8 21.2 37.8 29.5 75.56 16.5
安阳
Anyang
纤维
Fiber 5/25 24.3 41.5 32.9 67.67 17.2 24.8 43.2 34.0 62.17 18.4
t1: 快速累积期起始时期; t2: 快速累积期终止时期; tm: 最大累积速率出现时期; Vmax: 最大累积速率; T: 快速累积持续期。
t1: starting date of fleet accumulation period; t2: terminating date of fleet accumulation period; tm: time reached maximal rate of accu-
mulation; Vmax: maximal speed of accumulation; T: duration of fleet accumulation.

第 10期 赵新华等: 播期对棉铃生物量和氮累积与分配的影响及其与棉铃品质的关系 1711




图 2 棉铃(铃壳、棉籽、纤维)生物量分配系数的变化(徐州, 2005; 安阳, 2007)
Fig. 2 Dynamic change of biomass distribution indices in shell, seed and fiber per cotton boll in Xuzhou (2005) and Anyang (2007)
Kemian 1 and NuCOTN are two cotton cultivars with different fiber strengths respectively.



图 3 棉铃(铃壳、棉籽、纤维)氮累积量动态变化(徐州, 2005; 安阳, 2007)
Fig. 3 Dynamic change of nitrogen accumulation amount in shell, seed and fiber per cotton boll in Xuzhou (2005) and Anyang (2007)
Kemian 1 and NuCOTN are two cotton cultivars with different fiber strengths respectively.


1712 作 物 学 报 第 36卷

表 3 棉铃(棉籽、纤维)氮累积特征值(徐州, 2005; 安阳, 2007)
Table 3 Nitrogen accumulation eigenvalue in cotton, seed, and fiber in Xuzhou (2005) and Anyang (2007)
科棉 1号 Kemian 1 美棉 33B NuCOTN 地点
Site

播期
Sowing date
(month/day)
t1
(d)
t2
(d)
tm
(d)
Vmax
(mg d–1)
T
(d)
t1
(d)
t2
(d)
tm
(d)
Vmax
(mg d–1)
T
(d)
4/25 21.5 39.9 30.7 4.74 18.4 22.5 40.6 31.6 4.37 18.0棉籽
Seed 5/25 25.1 41.9 33.5 3.37 16.8 24.5 40.2 32.3 2.82 15.6
4/25 15.8 32.4 24.1 0.31 16.6 18.3 33.6 25.9 0.31 15.3
徐州
Xuzhou
纤维
Fiber 5/25 21.9 38.5 30.2 0.26 16.7 21.4 37.1 29.2 0.27 15.7

4/25 20.1 38.8 29.4 4.37 18.7 19.8 37.1 28.5 4.44 17.3棉籽
Seed 5/25 21.8 38.4 30.1 3.03 16.6 22.9 37.9 30.4 2.87 14.9
4/25 14.3 29.7 22.0 0.36 15.4 15.9 33.7 24.8 0.31 17.8
安阳
Anyang
纤维
Fiber 5/25 21.4 41.7 31.6 0.24 20.3 20.2 40.0 30.1 0.23 19.8
t1: 快速累积期起始时期; t2: 快速累积期终止时期; tm: 最大累积速率出现时期; Vmax: 最大累积速率; T: 快速累积持续期。
t1: starting date of fleet accumulation period; t2: terminating date of fleet accumulation period; tm: time reached maximal rate of accu-
mulation; Vmax: maximal speed of accumulation; T: duration of fleet accumulation.

累积速率出现在 28~34 DPA; 而纤维氮的快速累积
早于棉籽(14~20 DPA), 最大累积速率出现时间与棉
籽基本吻合。比较发现(表 2和表 3), 棉纤维氮累积
速率峰值的出现时间早于生物量, 而棉籽则相反。
比较不同播期的棉铃氮累积动态和棉铃各部分
氮累积特征参数(图 3)发现, 与正常播期(铃期日均
温 24.0℃左右)相比, 晚播时(铃期日均温 20.0℃左右)
棉铃各部分的氮累积量均下降, 铃壳的氮累积量在
峰值处差异最大, 随后差异缩小, 棉籽和纤维的氮
累积量在不同播期间的差异随棉铃发育进程的推移
逐渐增大 , 在棉籽中的表现尤为明显; 另外 , 棉籽
和纤维的氮快速累积起始时间推迟, 最大累积速率
降低、出现时间推迟, 棉籽氮快速累积期持续时间
缩短, 而纤维的氮快速累积持续期延长。
2.2.2 棉铃(铃壳、棉籽、纤维)氮分配系数 由
图 4可知, 棉铃各部分(铃壳、棉籽、纤维)的氮分配
系数在棉铃发育过程中的变化趋势不同, 铃壳呈下
降趋势, 棉籽呈上升趋势, 棉纤维的变化较小。
棉铃各部分氮分配系数的变化在由播期造成的
不同铃期日均温条件下存在差异, 与正常播期(铃期
日均温 24.0℃左右)相比, 晚播时(铃期日均温 20.0℃
左右)铃壳的氮分配系数升高, 棉籽的氮分配系数下
降, 纤维的氮分配系数变化较小。上述变化在品种
和试点间表现一致, 说明晚播所致的低温主要影响
氮在铃壳和棉籽间的分配。
2.3 棉铃主要品质指标
表 4表明, 与正常播期(铃期日均温 24.0℃左右)
相比, 晚播时(铃期日均温 20.0℃左右)棉花铃重、纤
维品质和棉籽品质均降低, 科棉 1号、美棉 33B的
铃重分别降低 13.5%、16.7%(徐州 )和 11.8%、



图 4 棉铃(铃壳、棉籽、纤维)氮分配系数动态变化(徐州, 2005; 安阳, 2007)
Fig. 4 Dynamic change of nitrogen distribution indices in shell, seed, and fiber per cotton boll in Xuzhou (2005) and Anyang (2007)
Kemian 1 and NuCOTN are two cotton cultivars with different fiber strengths, respectively.
第 10期 赵新华等: 播期对棉铃生物量和氮累积与分配的影响及其与棉铃品质的关系 1713


表 4 棉铃主要品质指标(徐州, 2005; 安阳, 2007)
Table 4 Boll weight and quality characteristics of cotton fiber and cottonseed in Xuzhou (2005) and Anyang (2007)
纤维品质 Fiber quality 棉籽品质 Seed quality
地点
Site
品种
Cultivar
播期
Sowing date
(month/day)
铃重
Boll weight
(g)
长度
Fiber length
(mm)
比强度
Fiber strength
(cN tex–1)
马克隆值
Micronaire
value
蛋白质含量
Protein content
(%)
油分含量
Oil content
(%)
4/25 5.2 aA 30.4 aA 32.6 aA 4.5 aA 21.6 aA 14.4 aA 科棉 1号
Kemian 1 5/25 4.5 bB 30.7 aA 27.8 bB 3.2 bB 17.8 bB 11.0 bB
4/25 4.8 aA 30.0 aA 30.5 aA 4.3 aA 17.8 aA 15.9 aA
徐州
Xuzhou
美棉 33B
NuCOTN 5/25 4.0 bB 29.3 aA 24.6 bB 3.0 bB 13.5 bB 11.7 bB

4/25 5.1 aA 30.2 aA 32.3 aA 4.3 aA 22.0 aA 13.9 aA 科棉 1号
Kemian 1 5/25 4.5 bB 30.2 aA 27.7 bB 3.1 bB 17.6 bB 10.7 bB
4/25 4.8 aA 30.2 aA 30.2 aA 4.2 aA 17.7 aA 15.3 aA
安阳
Anyang
美棉 33B
NuCOTN 5/25 4.0 bB 29.9 aA 25.0 bB 3.1 bB 13.4 bB 11.9 bB
标以不同的小(大)写字母的值在 0.05(0.01)水平差异显著性。
Values followed by different small and capital letters within a column are significantly different at the 0.05 and 0.01 probability levels
respectively.

16.7%(安阳)。在纤维品质指标中, 纤维比强度的下
降尤为明显 , 晚播导致纤维比强度极显著降低 (P
<0.01), 科棉 1号、美棉 33B分别降低 14.7%、21.9%
(徐州)和 14.2%、20.0% (安阳), 纤维长度变化较小,
马克隆值极显著降低(P<0.01); 在棉籽品质指标中,
晚播导致蛋白质含量、油分含量均极显著降低
(P<0.01)。
3 讨论
棉花具有无限开花结铃习性, 生长后期环境条
件的变化影响棉花产量品质形成 [19], 前人研究认
为[12,16]影响棉花品质的主要因素除品种外依次为日
均温、太阳辐射量、施氮量、降雨量。从本试验两
个试点棉铃发育期的气象资料可以看出, 晚播条件
下日均温、降雨量、日照时数均改变, 其中两个播
期间的温度差异最为明显且在两地一致。因此认为
铃期日均温是影响不同播期棉铃发育的主要因子。
有关温度对棉铃品质形成的影响已有较多研究, 普
遍认为低温影响棉纤维、棉籽生理代谢过程, 使铃
重降低, 棉纤维、棉籽品质变劣[13-16]。本文中, 与正
常播期(铃期日均温为 24.0℃左右)相比, 晚播(铃期
日均温 20.0℃左右)导致铃重降低, 而且棉纤维比强
度、马克隆值和棉籽蛋白质、油分含量显著降低, 试
验结果与前人研究结论一致。
棉铃各部分的生物量累积是棉铃品质形成的物
质基础, 而棉铃各组成部分对运输到棉铃内部的光
合产物的竞争与分配是一个动态过程。本研究表明,
棉纤维和棉籽生物量动态变化符合 Logistic 生长曲
线, 而铃壳在棉铃发育后期由于储存物质向纤维和
棉籽再转运, 其生物量在棉铃发育过程中呈先升后
降的变化趋势, 这与前人的研究结论一致[8]。低温导
致棉花叶片光合性能下降, 阻滞光合产物向棉铃运
输, 同时影响棉铃发育的整个物质代谢和累积过程,
进而影响棉铃品质形成。本试验结果表明, 晚播改
变了棉纤维和棉籽的生物量累积特征, 棉纤维和棉
籽生物量的最大累积速率降低, 快速累积起始和终
止时间及累积速率峰值推迟, 进而使棉纤维和棉籽
生物量即铃重降低, 棉纤维和棉籽品质变劣; 与此
同时 , 棉铃发育后期晚播处理铃壳的生物量上升 ,
说明晚播条件下铃期日均温降到 20.0℃左右, 抑制
了棉铃发育后期铃壳储存物质向纤维和棉籽的转运,
这也是铃重降低、品质变劣的重要原因之一。
氮素是构成蛋白质、核酸和激素等内源生理活
性物质的主要成分, 参与棉铃生长发育生理代谢的
各个环节[7]。低温通过抑制氮素向棉铃的转运, 改变
棉铃氮素营养特征, 进而影响棉铃各部分生长发育
和品质形成过程[8]。本试验结果表明, 棉纤维氮的累
积速率峰值出现时间早于其生物量, 说明棉纤维中
氮的累积是生物量累积的基础。晚播条件下, 纤维
氮的含量和累积量降低, 同时棉纤维氮的快速累积
期延长, 累积速率峰值降低、出现时间推迟, 这是晚
播条件下低温(铃期日均温 20.0℃左右)导致棉纤维
生物量累积速率降低、累积速率高峰出现时间推迟
的原因所在。棉籽氮的累积速率峰值出现时间晚于
生物量, 说明棉籽更多的是作为氮素的储存库, 晚
播条件下(铃期日均温 20.0℃左右), 棉籽氮的累积
速率峰值降低、峰值出现时间推迟, 说明在棉铃发
1714 作 物 学 报 第 36卷

育过程中低温不仅抑制了氮素向棉籽的转运, 同时
推迟了氮素向棉籽转运的时间, 导致铃重降低、棉
铃品质变劣。
低温在减少棉铃生物量和氮累积的同时亦改变
了生物量和氮在其各部分间的分配。本研究表明 ,
晚播处理棉纤维和棉籽的生物量分配系数降低, 而
铃壳的生物量分配系数提高, 说明晚播(铃期日均温
20.0℃左右)通过抑制光合产物从铃壳向棉籽和纤维
的运输 , 进而抑制棉纤维生物量和棉籽油分的累
积。晚播条件下, 棉籽的氮分配系数降低, 铃壳的氮
分配系数升高, 而纤维的氮分配系数变化较小, 也
说明晚播(铃期日均温 20.0℃左右)主要是影响铃壳
与棉籽间的氮分配, 进而影响棉籽的氮累积及棉籽
储存蛋白的形成, 而氮过多地分配到铃壳也是棉铃
晚熟, 进而导致铃重降低、棉铃品质变劣的重要原因。
4 结论
不同播期棉铃各部分生物量、氮累积分配特征
存在差异, 并影响铃重、棉铃品质形成。在晚播条
件下(铃期日均温 20.0℃左右), 棉籽、棉纤维生物量
和氮累积速率降低、累积量减少, 并且棉籽中生物
量和氮的分配系数降低, 而铃壳中的生物量和氮分
配系数提高, 导致棉花铃重降低, 棉纤维、棉籽品质
变劣。
References
[1] Huang J-Q(黄骏麒). China Cotton Farming (中国棉作学). Bei-
jing: China Agricultural Sci & Tech Press, 1998. pp 237–239 (in
Chinese)
[2] Liu Y-X(刘毓湘). Contemporary World Cotton (当代世界棉业).
Beijing: China Agriculture Press, 1995. pp 257–266 (in Chinese)
[3] Leffler H R. Development of cotton fruit accumulation and
distribution of dry matter. Agron J, 1976, 68: 855–857
[4] Chen B-L(陈兵林), Cao W-X(曹卫星), Zhou Z-G(周治国).
Simulation and validation of dry matter accumulation and distri-
bution of cotton bolls at different flowering stages. Sci Agric Sin
(中国农业科学), 2006, 39(3): 487–493 (in Chinese with English
abstract)
[5] Zhou K-J(周可金), Jiang H-W(江厚旺), Wu N(吴宁), Zhang
W(张韪), Xia J(夏静), Li A-Q(李爱青). Studies on the dynamics
of dry matter accumulation of cotton boll at different flower
stages. Cotton Sci (棉花学报), 1996, 8(3): 145–150 (in Chinese
with English abstract)
[6] Shan S-H(单世华), Sun X-Z(孙学振), Zhou Z-G(周治国), Shi
P(施培). The effect of temperature on the dynamic changes of
cotton fiber dry matter accumulation. J Shandong Agric Univ
(Nat Sci)(山东农业大学学报·自然科学版), 2001, 32(1): 6–10
(in Chinese with English abstract)
[7] Hu H-B(胡宏标), Zhang W-J(张文静), Chen B-L(陈兵林), Wang
Y-H(王友华), Shu H-M(束红梅), Zhou Z-G(周治国). Variability
of C/N ratio in cotton boll subtending leaf and its relationship to
cotton boll dry matter accumulation and distribution. Acta Agron
Sin (作物学报), 2008, 34(2): 254–260 (in Chinese with English
abstract)
[8] Ma R-H(马溶慧), Xu N-Y(许乃银), Zhang C-X(张传喜), Li
W-F(李文峰), Feng Y(冯营), Wang Y-H(王友华), Zhou Z-G(周
治国), Meng Y-L(孟亚利). Effects of nitrogen rates on dry matter
accumulation and distribution of bolls and fiber quality charac-
teristics in cotton. Cotton Sci (棉花学报), 2009, 21(2): 115–120
(in Chinese with English abstract)
[9] Shan S-H(单世华), Sun X-Z(孙学振), Zhou Z-G(周治国), Shi
P(施培). Temperature effects on fiber quality of cotton. Acta
Agric Boreali Sin (华北农学报), 2000, 15(4): 120–125 (in Chi-
nese with English abstract)
[10] Shu H-M(束红梅), Zhao X-H(赵新华), Zhou Z-G(周治国),
Zheng M(郑密), Wang Y-H(王友华). Physiological mechanisms
of variation in temperature-sensitivity of cotton fiber strength
formation between two cotton cultivars. Sci Agric Sin (中国农业
科学), 2009, 42(7): 2332–2341 (in Chinese with English abstract)
[11] Haigler C H, Rao N R, Roberts E M, Huang J Y, Upchurch D R,
Trolinder N L. Cultured ovules as models for cotton fiber deve-
lopment under low temperatures. Plant Physiol, 1991, 95: 88–96
[12] Li W-F(李文峰), Meng Y-L(孟亚利), Chen B-L(陈兵林), Wang
Y-H(王友华), Zhou Z-G(周治国). Effects of climatic factors on
fat and total protein contents in cottonseeds. Acta Ecolog Sin (生
态学报), 2009, 29(4): 1832–1839 (in Chinese with English ab-
stract)
[13] Jiang G-H(蒋光华), Meng Y-L(孟亚利), Chen B-L(陈兵林),
Bian H-Y(卞海云), Zhou Z-G(周治国). Effects of low tempera-
ture on physiological mechanisms of cotton fiber strength form-
ing process. J Plant Ecol (植物生态学报), 2006, 30(2): 335–343
(in Chinese with English abstract)
[14] Shu H, Zhou Z, Xu N, Wang Y, Zheng M. Sucrose metabolism in
cotton (Gossypium hirsutum L.) fibre under low temperature
during fibre development. Eur J Agron, 2009, 31: 61–68
[15] Zhou Z-G(周治国), Xu Y-Z(许玉璋), Xu X(许萱). Effects of
temperature upon the development of cotton seeds. Acta Univ
Agric Boreali-Occident (西北农业大学学报 ), 1992, 20(2):
73–78 (in Chinese with English abstract)
[16] Li W, Meng Y, Xu N, Zhou Z, Fok M. Modeling boll maturation
period, seed growth, protein, and oil content of cotton (Gos-
sypium hirsutum L.) in China. Field Crops Res, 2009, 112:
131–140
[17] Feil B, Moser S B, Jampatong S, Stamp P. Mineral composition
of the grains of tropical maize varieties as affected by pre-
anthesis drought and rate of nitrogen fertilization. Crop Sci, 2005,
45: 516–523
[18] Luque de Castro M D, Garcia-ayuso L E. Soxhlet extraction of
solid materials: an outdated technique with a promising innova-
tive future. Anal Chimica Acta, 1998, 369: 1–10
[19] Dong H Z, Li W J, Tang W, Li Z, Zhang D M, Niu Y H. Yield,
quality and leaf senescence of cotton grown at varying sowing
dates and plant densities in the Yellow River Valley of China.
Field Crops Res, 2006, 98: 106–115