苎麻纤维细度及其影响因子研究进展2007年第21期作物研究苎麻纤维细度及其影响因子研究进展(湖南农业大学苎麻研究所,长沙410128)摘要:从苎麻纤维细度生物学基础的植物学,细胞学,遗传学角度和栽培,生化,生态环境,土壤结构及养分,收获和剥制加工六方面做了论述,旨在分析影响苎麻纤维细度的因素,为苎麻优质栽培提供理论依照.关键词:苎麻;纤维细度;影响因子中图分类号:$563.101文献标识码:A文章编号:1001—5280(2007)05-0693—04苎麻纤维细度概况苎麻(Boehmerianivea(I.)Gaud)纤维是我国重要的纺织原料.苎麻的纤维细度是指单个纤维细胞的粗细程度L1],它直接影响到纤维的纺织价值,是衡量苎麻纤维物理品质的重要指标之一.1.1纤维细度的指标测量纤维细度的指标有两种L2].一是直接测量法.由于苎麻纤维属于天然纤维,纤维细胞横截面很不规则,无法直接测量其直径,一般会用截断投影的方式测量其截面积,从而计算出比表面积.这种方法费时费力,且对于单个指标的测定不一定确切,目前已很少采用.另一种是间接测量法,这是利用纤维长度与重量的关系来间接表述纤维细度的方法,其表达形式主要有两种.一种是公制支数法,指在公定回潮率下,1g示.总长度有多少米,就有多少支,长度愈长,纤维支数愈大,表示纤维愈细.另一种称为线密度法.指的是在公定回潮率下,1km长的纤维所具有的重量克数,用Ntex(tex)来表示.对同种纤维而言,tex数越高,则纤等人的测量表明,苎麻的梢部单纤维线密度最低,中部次之,根部最高,头麻,二麻和三麻的纤维细度也有一定规律,头麻最细而二麻最粗,优良品种的苎麻纤维平均细度在0.5tex以下,平均细度0.87tex以上的苎麻纤维只能加工低档产品.Nm—l.fGkNtex一1000Gk/L式中:——纤维长度(m);Gk——纤维在公定回潮率下的重量,称为收稿日期:2007～10—31作者简介:张海星(1983一),男,湖南邵阳人,硕士研究生.标准重量(g).1.2纤维细度与成纱质量的关系苎麻纤维细度的高低与纺纱工艺,成纱质量有着密切的相关.一般来说,在其他条件相同时,苎麻纤维越细,可纺支数越高,成纱强度越高,条干越均匀,纺织品质量也越好L4].此外,细度高的纤维纺成的纱线,其伸长率和耐疲劳性比粗纤维纺成的纱线要好,在保证定成纱质量的前提下,细而均匀的纤维纺出的纱布越纤细.因此,苎麻纤维细度在苎麻纤维品质中占有举足轻重的地位.但纤维细度与纺纱工艺并不是完全的正相关,细纤维在工艺流程中容易扭结,折断而产生麻结和短纤维,对纺织品的质量产生不利的影响L5].苎麻纤维细度的生物学基础2.1植物学基础苎麻纤维细胞的发育总是与麻茎等器官发育密切联系在一起的.在麻株生长过程中,一般在麻苗出土后4～7d,麻株茎部可见明显的初生纤维细胞].随着麻株生长,由韧皮部原形成层分化出大量的初生纤维细胞,并由形成层分生出少量的次生纤维细胞.因此,韧皮纤维层不断增厚,麻株横截面纤维细胞数持续不断的增加,初生纤维细胞长度随它们所在器官的生长而增长,并在其节问延长直至停止生长后仍可继续增长.同时,纤维的伸长比周围的快,并在细胞的基端开始沉积加厚壁.这表明初生纤维除了与其他组织协同生长外,还有自己的独立生长.苎麻纤维可继续生长几个月,最终可达其初始长度的25000倍,个别纤维长达55cm.在纤维停止生长后,发生次生壁的沉积,在纤维基端可能已有厚的次生壁,而顶端仍有厚的内容物或芽的细胞壁.由此可见,苎麻纤维发育时间比较久,并且发育时间越长,单纤维长度与壁厚也就随之增长,不利于纤维细度694CROPRESEARCH的提高,但适当缩短生育期可解决此矛盾.2.2细胞学基础苎麻纤维细胞发育是指其分生形成,伸长增粗,胞壁加厚,以及原生质体逐渐扩充直至群体消失等一系列生物学动态变化过程].随着麻株生长,一般在距茎尖3cm左右处已分化出明显的初生纤维细胞I8],但此时的细胞原生质丰富,开始液泡化,较短少,胞壁很薄.随后纤维细胞不断伸长增粗,细胞高度液泡化,中央大液泡已形成,细胞质被挤压到紧靠胞壁内侧,细胞初生壁纵向和横向一起进行延伸,胞壁表面积也随之扩张,但次生壁仍在发育,细胞壁很薄.在细胞胞壁加厚过程中,细胞基部胞壁发育大致完成,其表面积扩展已基本停止,但细胞纵向延伸仍在进行.细胞内的原生质体继续扩充.纤维素等物质首先在初生壁形态大致稳定的细胞基部敷着积累,形成次生壁,并随纤维伸长向其顶端延伸,最终扩展到整个胞壁内表面Lg].胞壁物质逐层积累,使得胞壁不断加厚,胞腔不断缩少.到了纤维细胞成熟阶段,细胞停止生长,单纤维长度,直径,腔径和壁厚基本稳定.原生质体逐渐消失,纤维发育完成.2.3遗传学基础苎麻当家品种是杂交种,它的遗传基础复杂.在纤维细度遗传上,既可分离显示出各自性状不同程度的优势,又可产生严重的分离变异.一方面,它与亲本遗传能力强弱和配合力高低有关.熊和平等[1认为,在杂优利用方面或杂交育种方面,选用纤维细度一般配合力高和特殊配合力效应方差大或方差小的亲本较为理想.另一方面,品种单纤维支数由多基因控制,而且每个基因的作用是微效的,效应是累积的,表现为数量遗传学特点.有研究表明,此特点在苎麻自交和杂交上的表现大致相同.喻春明L1研究表明,苎麻自交系纤维细度比原始亲本的细度有所提高.而据熊和平等口幻报道,杂交组合后代的纤维细度遗传,有的组合纤维支数高于双亲平均值,有的杂交组合后代纤维支数相差极大.赖占钧等[1.认为,在不同杂交组合中,如以单纤维支数低的亲本作母本,单纤维支数高的亲本作父本,杂种一代单纤维支数都超过了双亲平均值.毫无疑问,杂种一代单纤维支数主要根据父本,也就表明要获得高细度组合,亲本之一一定要有高细度性状.影响苎麻纤维细度的因素3.1栽培因素许多研究表明,影响苎麻纤维品质的生物学因素主要有品种,蔸龄,蔸形,根型,株高,茎粗,麻茎部位和繁殖方式等.纤维支数是苎麻品种的固有特性,不同品种纤维支数存在着显着差异.(1)品种.从《中国苎麻品种志》记载的品种来看,纤维支数因品种不同而有所差异,低的只有1000支左右,而高的则达2500上.据郑长清等L1报道,全国195个苎麻品种中,高产优质及中产优质品种只占3.6.以上说明,我国苎麻品种资源虽然十分丰富但能在生产上利用的高产优质品种还不多,一定要采用育种手段加以创造.(2)蔸龄.苎麻作为多年生作物,存在幼龄麻到壮龄麻的生长过程,也就存在纤维支数逐渐提高的过程.一般而言,新植苎麻第一,二年纤维支数较低,一般第三年才达正常发现,不同蔸型间苎麻品种纤维细度存在显着差异,其中以串生种和早熟种细度较高.另外,叶形,现蕾时期对纤维细度也有明显相关.冷鹃等L1研究认为,苎麻的单纤维细度与根型也有关系,深根型品种纤维细度低,浅根型相反,中根形则位于两者之间.(4)株高,茎粗,茎形与麻茎部位.郑长清等L1,刘飞虎[193 则认为麻株生长状况 对纤维细胞发育有影响,表现为同一品种内,麻株越高 大,麻茎越粗,纤维细胞越长越粗,纤维层越厚,胞壁也 加厚,但细度随之降低.李树节等[2..,周端阳[213 研究认 为茎形及麻茎不一样的部位的纤维支数也有差异,一般说 来,茎基部的纤维形成最早,纤维细胞发育时间长,纤 维素积累多,细胞壁加厚快,纤维变粗,最梢部的形成 最晚,纤维胞壁薄,纤维较细,故纤维支数一般根部最 低,中部次之,梢部最高.(5)繁殖方式.苎麻的繁殖方 式不同,纤维支数也存在一定的差异.一般而言,采用种根繁 殖等无性繁殖方式的纤维支数高于种子繁殖.据湖北 省农科院棉花研究所研究,苎麻是适于无性繁殖的作 物,一旦采用有性繁殖,它就会发生严重的分离变异, 纤维细度显着下降. 3.2 生化因素 利用生化指标测定,对于预测苎麻的纤维细度有 定的指导作用.苎麻过氧化物酶同工酶与纤维支数有着密切关系,有学者利用同工酶作为生化标记,对苎 麻纤维细度做多元化的分析.尹邦奇[2.]根据苎麻根中过氧化 物酶同工酶电泳图谱中主酶带SS 和FF 的表现特征, 把苎麻品种分为三种类型:类型I 的品种c 活性弱,纤维支数低;类型的品种c区酶带活性强; 纤维支数高.类型的品种纤维支数介于类型I 型之间,属中质品种.3.3 生态外因 海拔高度,遮荫状况,种植密度等生态外因对 纤维细度产生特别大的影响.苎麻单纤维支数高低与光照, 湿度,温度都有很大关系.一般而言,山高云雾多,空气 2007 年第2l 期作物研究湿度大,温度低,日照时数较少,光照强度较弱,使得太 阳辐射大大削弱,散射,漫射光线较多,此生态环境条 件有利于提高纤维细度.据刘淑梅等l_2,杨锦莲等] 研究,在一定海拔高度范围内栽培苎麻和通过遮荫处 理都减弱了光照强度,降低了温度,提高了湿度,从而 延迟了纤维成熟,导致次生壁加厚不充分,提高了纤维 支数.同理,头麻期间雨水多,温度低,气温变化大,二 麻期间温度高,光照足,湿度前期充足,后期偏少;三麻 期间.温度下降快,湿度条件差,故头麻纤维支数高, 二,三麻纤维支数低.另据何嵩山l_2,严文淦等报 道,适当密植,麻株中下部叶片所受的光照强度相应的 减弱,单位叶面积同化的于物质减少,抑制了麻株及纤 维细胞的过分伸长.促进了细度的提高. 3.4 土壤结构及养分因素 土壤结构及养分影响着土壤理化性能进而影响到 纤维细胞发育.欧阳铎声等[27 研究表明,纤维细胞的 发育因土壤质地不同,特别是土壤中钾含量不同而有 差异,同时钾对纤维细胞直径影响不大,但可起到改善 纤维细胞发育,明显降低胞壁厚度的功用.严文淦 等[2.]研究表明,板页岩,紫色土以及含缓效钾的土壤 苎麻纤维支数高,而黄壤土和扁沙土生长的苎麻纤维 支数低.王春桃等认为,施足肥料,能提高产量,但 施肥过早,特别是氮肥,会导致纤维细度的严重下降. 但适施有机肥,钾肥,微肥(硼肥)能改善土壤理化性 能,促进纤维发育,提高纤维品质鲫].任小松等则认 为,在偏酸性土壤中补充一定的磷肥,可以在保持纤维 细度的稳定不致因氮肥而降低的同时有效地提高苎麻 产量.此外,植物激素如赤霉素等对苎麻有一定的增产 作用但不利于纤维品质的改善.由此可见,土壤结 构及养分是通过苎麻的根系的吸收能力而对纤维细胞 产生重要影响的,可栽培浅根系的苎麻品种来提高纤 3.5收获因素 苎麻生长受季节影响,在长江中下游地区,一般年 收三次,收获时期及收获次数不同影响纤维细度.其主 要原因为,随着生育期的延长,韧皮纤维层不断增厚, 麻株横截面纤维细胞数持续不断的增加,初生纤维细胞长度 增长面积增大,并在细胞基端开始沉积加厚形成厚的 次生壁,从而导致纤维细度的降低.钟安华等.研究 表明,适当提前收割可使纤维支数显着提高,并且苎麻 纤维结晶度,木质化程度均随之降低,可显著改善苎麻 织物的柔软性,减少刺痒感,而且在以后的生产的全部过程中 纤维不易脆裂,极大地提高了苎麻产品的品质. 3.6 剥制加工因素 量的高低又影响纤维支数.林华如l_3]贝0认为剥制不干 净,原麻含胶量高,脱胶困难或脱胶不彻底,精于麻残 胶偏高,产生硬条,并丝等;纤维切割过长,测定长而粗 的纤维都能降低纤维支数,都极度影响纺织质量.此 外,脱胶方法的改进能提高纤维细度.中国农业科学院 麻类研究所刘正初等发明的苎麻生物脱胶技术,将 高效菌株纯培养5～7h 后接种到生苎麻上发酵6～8 h,通过胶养菌一菌产酶～酶脱胶的螺旋式生化反