新疆机采棉纤维品质影响因素及提质途径研究

发布时间：2020-04-06 01:17

【摘要】：棉花是重要的纺织工业原料,品质优劣直接关系到纺织企业的产品质量和生产效益。新疆具有发展棉花的自然条件和资源优势,至2016年棉花总产占全国总产的68%。发展机采棉有利于实现规模化经营、大幅降低植棉成本和提高劳动生产率,推动棉花生产向现代农业的转变。然而,机采棉在新疆棉区快速实施过程中,现有的原棉品质变劣问题日益突出,如何改善机采原棉品质,已成为新疆棉花产业迫切需要解决的问题。机采棉技术是一项涉及棉花品种选育、栽培管理、机械采收、清理加工和收购检测等多个环节,每个环节对纤维品质损伤程度如何,有待深入研究。因此,本研究针对机采棉存在的问题,从遗传品质、生产品质和产后品质3方面分析了新疆棉区纤维品质的变化规律及品质变劣的根本原因,在此基础上,以温度变化→脱叶催熟→机械采收→清理加工为主线,系统分析了纤维品质的损伤程度及损伤分布,探讨改善原棉品质的技术途径。主要研究结果如下:1.新疆棉花纤维品质现状及原棉品质损伤源分析纤维长度以新疆地方的最长,高出全国均值0.20 mm;断裂比强度则以新疆兵团和新疆地方的最低,仅为28 cN/tex。新疆棉花长度在27 mm级的比例虽有所降低,但29 mm级比例逐年降低且波动较大;断裂比强度的“强级”和“很强级”所占比例全国最低,仅占20%和3.0%左右,“差级”比例则是全国最高,约占10%。马克隆值以新疆最优,但近几年呈明显升高的趋势。因此,各指标差级棉纤维比例增加和强级比例降低是新疆原棉品质的基本状况,尤其是断裂比强度。田间生产和机械采收对纤维品质的损伤具有不稳定性,损伤变幅范围广;田间生产中比强度损伤量2 cN/tex的品种占35%、长度损伤量2 mm的品种占12%,机械采收中比强度损伤量2cN/tex的试点占17%。机采棉清理加工均会对纤维品质造成损伤,约有84%以上试点的长度和比强度降低了1~2个单位。分析其原因,造成纤维损伤的关键在于新疆棉区的机采棉含杂率过高。从品种审定、田间生产到加工成原棉的一系列环节中,纤维品质虽会有所损伤,但田间生产仍使27%品种的比强度表现增加,机械采收仍有47%试点的纤维长度和33%试点的比强度表现增加。2.新疆棉区温度变化对纤维强力形成的影响及调控棉纤维发育前期,高的夜间温度降低了纤维素的累积速率,明显阻碍了纤维素合成,不利于纤维比强度的形成。增加纤维素快速累积期的夜间温度显著延迟了纤维素快速累积期的起始时间,纤维素累积速率适宜,易形成高强纤维。棉纤维发育后期,增加夜间温度对纤维素累积特性和比强度无显著影响。因此,夜间温度对纤维比强度的差异性影响,主要由纤维素在开花至纤维素快速累积期起始期间的平均累积速率的差异所决定。棉纤维发育期≥15℃有效积温是影响纤维比强度的主要温度因子,二者的相关性在纤维不同发育阶段则表现出相反趋势。在棉花开花至纤维素快速累积期起始时间内,较多的有效积温使纤维素在开花至纤维素快速累积期起始时间的平均累积速率(V_1)直线降低,这并不利于增加纤维比强度。在纤维素快速累积期,≥15℃有效积温的增加显著提高了V_1,纤维素快速累积期的持续时间(T)随有效积温的增加而显著延长,纤维比强度亦呈增加趋势。因此,棉纤维不同发育阶段≥15℃有效积温对纤维比强度的影响存在差异性,主要由≥15℃有效积温对V_1的差异影响所决定,适宜的V_1则易形成高强纤维。3.脱叶催熟剂对机采棉花叶片脱落和纤维品质的影响在喷施脱叶催熟剂后7.0±1.0 d内,棉花叶片脱落率最高、达55%~79%,且与最高温度和≥15℃有效积温呈显著的线性关系。若要在喷施脱叶催熟剂后7.0±1.0 d内实现55%的叶片脱落率,则应满足最高温度大于27.2℃、≥15℃有效积温大于4.6℃/d。因此,喷施脱叶催熟剂后7.0±1.0 d内是实现良好脱叶效果的关键时间段,最高温度和≥15℃有效积温则是影响的关键因素。脱叶催熟剂对纤维长度的影响较小,其损伤量主要在-0.5 mm~0.0 mm,且有半数品种呈增加趋势。纤维比强度则受脱叶催熟剂的影响较为明显,其损伤量变幅更大、集中分布在-4 c N/tex~0 cN/tex,并随喷施时间提前损伤变幅显著扩大;但在铃龄37 d喷施时有61%的品种其比强度表现增加趋势,纤维比强度对脱叶催熟剂的反应更为敏感。纤维比强度与棉铃体积呈显著正相关关系,棉铃体积越大则需要较长的棉铃铃期,而纤维比强度损伤量随棉铃铃期延长而加剧。因此,可根据“脱叶催熟剂喷施时间/棉铃铃期”综合考虑棉铃铃期和比强度损伤量,以确定脱叶催熟剂的喷施时间。当生产31 cN/tex的纤维就需要棉铃体积31.8 cm~3,棉铃铃期60.0 d,确保“脱叶催熟剂喷施时间/棉铃铃期”0.68,在铃龄40.9 d后喷施脱叶催熟剂可控制纤维比强度损伤小于0.5 cN/tex。4.新疆棉花机械采收对纤维品质的影响棉花机械采收对纤维品质各指标的影响存在差异。纤维长度和马克隆值在机采棉和手采棉间无显著性变化,且在不同试验点和品种间差异较小;与手采棉相比,机采棉的纤维比强度、整齐度及纺纱一致性指数显著降低,其中比强度和纺纱一致性指数在不同试验点变化较大,最大降幅可达11%、26%,且有63%的品种呈显著降低趋势。多个纤维品质指标中以短纤维率的变化最为明显,机采棉的短纤维率较手采棉平均增加了51%,试验点和品种间的最大增幅分别达到90%、130%。5.新疆棉区机采棉清理加工工序对纤维品质的影响籽棉清理对纤维比强度的影响较为复杂,77%的试验点呈下降趋势,且有1/3的试验点达显著性差异水平、平均损伤量1.4 cN/tex;并以第2、3道工序的损伤最大,每道损伤0.65 cN/tex。籽棉清理后比强度的损伤量受籽棉叶杂含量的影响不显著,而与叶杂黏着性密切相关;但是,新疆棉区审定的棉花品种中,几乎没有无茸毛叶片的品种。因此,籽棉清理使比强度存在潜在损伤,损伤量的大小主要与叶杂黏着性有关,品种选择应注重叶片特性和苞叶性状,使机采籽棉叶杂手清率45%。与轧花前相比,皮棉清理后纤维比强度无显著性变化,纤维长度和短纤指数的变化最为明显,纤维长度损伤量1.0 mm的试验点占全部试验点的46%、短纤指数损伤率20%的试验点占全部试验点的85%。不同清理道数间,以第三道皮棉清理对纤维损伤较大,使纤维长度降低0.35 mm、短纤指数增加0.65%。因此,新疆棉花加工厂最多采用1道、或尝试不使用皮棉清理,坚决不能使用3道皮棉清理。
【图文】：

直辖市,自治区,棉花,新疆兵团

期为新疆棉花通过合理的栽培技术和品种选育改善原棉品质花公正检验质量数据来源于 2008~2016 年度新体制棉花公w.ccqsc.gov.cn/），包括安徽、湖北、湖南、江苏、江西、山西、陕西、天津、甘肃和新疆 14 个省、直辖市及自治区的锯齿细绒棉检测数据，，其中，新疆又分为新疆生产建设兵，简称“新疆兵团 XPCC”）、新疆维吾尔自治区（包括新疆地方 XUAR”）。纤维品质检测指标包括上半部平均长度（简称“比强度”）和马克隆值，按照国家标准 GB 1103.1-加工细绒棉》（中国纤维检验局，2012）划分品质指标等级看出，新疆兵团的棉花检验量居全国首位，占全国总检验量占 27%；山东占 10%，湖北和河北占 7.0%左右；其余各省占比例均＜2.0%。为此，选择湖北、河北和山东、新疆兵团域棉区、黄河流域棉区、西北内陆棉区。

均值差,棉纤维,棉区,均值

表 2-1 棉纤维上半部平均长度和断裂比强度的均值和与全国差值的方差分析表Table 2-1 Mean values for fiber upper half mean length and fiber strength. ANOVA P value indicate thesignificance of province and year on each variable纤维品质Fiber quality上半部平均长度(mm)Upper half mean length断裂比强度Strength (cN/tex)均值aAverage value与全国的差值bDifference value均值aAverage value与全国的差值bDifference value省份湖北 Hubei 28.64±0.37b -0.13±0.33b 29.14±0.62a 0.93±0.77aProvince 河北 Hebei 28.56±0.47b -0.21±0.40b 28.91±0.76a 0.69±0.85a山东 Shandong 28.48±0.34b -0.28±0.37b 29.03±0.73a 0.81±0.83a新疆地方 XUAR 28.96±0.34a 0.20±0.11a 28.08±0.43b -0.15±0.20b新疆兵团 XPCC 28.62±0.33b -0.14±0.11b 27.76±0.49b -0.48±0.38bP 值省份 Province 0.0222 - 0.0001 -P value 年份 Year 0.0042 - 0.0967 -注: 表中小写字母表示为差异水平 0.05.a, 均值是纤维长度和比强度在各省份的平均值.b, 与全国的差值是各省份的纤维长度和比强度的平均值与全国平均值的差值. Note: Minuscules indicate significance at the 0.05 levels of probability.a, Average values are the average of fiber length and strength among five provinces.b, difference values are the difference offiber length and strength between each province and the national average.
【学位授予单位】：石河子大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：S562

【参考文献】