Тема 1. ХЛОПЧАТНИК• Ботаническая характеристика хлопчатника • Цветение хлопчатника и образование волокна • Технологические свойства хлопкового волокна • Классификация хлопчатника • Характеристика видов хлопчатника Хлопчатник относится к плодоволокнистым культурам, которые формируют волокно в генеративных органах. Основной продукт, ради которого его выращивают - волокно. Выход волокна из хлопка-сырца (семена с волокном) составляет около 35%. В семенах хлопчатника содержится до 27% масла. Хлопчатник (Cossypium L.) - многолетнее древовидное тропическое растение. семейство Мальвовые (Malvaceae). В культуре возделывается как однолетнее. БОТАНИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА Корень у хлопчатника стержневой. В фазе семядолей главный корень проникает на глубину до 20 см, а к концу вегетации - до 2, 5-3, 0 м. От главного корня с глубины 3-5 см от поверхности почвы отходят боковые корни. Они распространяются в радиусе 70-100 см. Стебель прямой, от 70 до 300 см высоты, прочный, в нижней части одревесневающий, ветвящийся, покрыт волосками. Окраска стебля бывает зеленой и красной с оттенком от почти черно-красного и красно-фиолетового до малинового. На главном стебле хлопчатника из почек пазух листьев появляются ветви двух видов: моноподиальные (или ростовые) и симподиальные (или плодовые). Ветви различаются между собой как по способу образования, так и по морфологическому строению. Моноподиальная ветвь развивается в нижней части стебля из одной пазушной почки, поэтому она прямая, расположена под прямым углом и несет на себе только листья. Симподиальные ветви образуются выше ростовых, они образуют тупой угол со стеблем, растут коленчато и несут на себе цветочные почки и листья. В зависимости от количества моноподиальных ветвей, образовавшихся на главном стебле до первого симподия у всех форм хлопчатника различают три типа ветвления: 1. Моноподиальный. 2. Симподиальный. 3. Промежуточный. Если до первого симподия на главном стебле появляется более 15-ти моноподиальных ветвей, то такой хлопчатник относится к моноподиальному типу. Если же моноподиальных ветвей совсем не образуется, или их образуется очень мало, например, 1-4 шт., то такое растение относится к симподиальному типу. К промежуточному типу ветвления относится хлопчатник, у которого на главном стебле до первого симподия число моноподиальных ветвей меньше, чем у моноподиального, но больше, чем у симподиального, то есть меньше 15-ти, но больше 3-5. 1. Нулевой. На главном стебле симподиальные ветви совсем не образуются, вместо них из пазух листьев появляются бутоны на цветоножках. 2. Предельный. Симподиальная ветвь имеет одно междоузлие из-за того, что почка в пазухе листа первого междоузлия не продолжает рост, а превращается в бутон. Имеющиеся в пазухе последнего листа другие 1-2 почки тоже формируют плодовые органы. 3. Непредельный. Ветвь образует несколько междоузлий. Плодовые, или симподиальные, ветви различных сортов хлопчатника отличаются друг от друга числом междоузлий, а также их длиной. В зависимости от числа образуемых ими междоузлий различают три типа ветвей: нулевые, предельные, непредельные, на таких ветвях закладываются 8-10 и более цветков. Куст с непредельным типом симподиальных ветвей имеет пирамидальную форму. В зависимости от длины междоузлий непредельные симподиальные ветви разделяют на 4 подтипа: 1 - с укороченными междоузлиями (3-5 см); 2 -со средней длиной междоузлий (6-10 см); 3- с длинными междоузлиями (11-15 см); 4 - с очень длинными междоузлиями (до 20-25 см и более) Лист черешковый, расположение очередное, по величине и форме неодинаковый на одном растении. Первые 2-3 листа цельнокрайние, сердцевидной формы последующие -лопастные (с количеством лопастей 3-5-7). Форма лопастей треугольная, куполовидная, яйцевидная или ланцетовидная. Пластинка листа опушенная. У основания черешка располагаются прилистники ланцетовидной формы. Листья на главном стебле и ростовых ветвях закладываются на каждом узле, а на плодовых -против каждого бутона. Цветок крупный, одиночный, обоеполый, состоит из пяти лепестков, сросшихся основаниями. Окраска листьев белая, желтая, кремовая, оранжевая, розовая, красная и пурпурная разных оттенков. У основания лепестков некоторых видов хлопчатника образуется антоциановое (малиново-красное) пятно. Тычинки (более 100) срастаются в тычиночную колонку. Пыльники и пыльца желтого, кремового или оранжевого цвета. Пестик (женская часть цветка) состоит из завязи, столбика и рыльца. Завязь представляет собой сросшиеся плодолистики, верхние концы которых образуют столбик и рыльце.
1 - цветоножка; 2 - прицветник; 3 - чашечка; 4 - лепестки венчика; 5 - завязь; 6 - рыльце
Хлопчатник - самоопыляющееся растение, ноиногда наблюдается и перекрестное опыление. Различные виды хлопчатника отличаютсяпо: размеру цветка, степени раскрытия венчика, окраске лепестков и наличию антоцианового пятна, по размеру и характеру зазубренности прицветника. Плод - 3-5 гнездная коробочка, которая у большинства видов хлопчатника при созревании раскрывается. Форма вполне развившейся, но еще не раскрывшейся коробочки может быть яйцевидной, яйцевидно-конической, округло-овальной, шаровидной. Диаметр коробочки варьирует от 1 до 5-6 см и более. Поверхность створок коробочки может быть гладкой, мелкоямчатой или морщинистой. Окраска коробочки - от зеленой до красной. В каждой коробочке - от 25-ти до 50-ти семян. Масса сырца одной зрелой коробочки колеблется от 5-6-ти до 10 г и более. У хорошо развитого хлопчатника на 1 растении образуется 20-50 коробочек. ЦВЕТЕНИЕ ХЛОПЧАТНИКА И ОБРАЗОВАНИЕ ВОЛОКНА Бутоны в пределах куста раскрываются постепенно снизу вверх от ветви к ветви и в стороны, вдоль ветвей, от стебля к периферии куста. Цветение распространяется вверх от ветви к ветви быстрее, чем в стороны вдоль ветвей, поэтому пространство, которое охвачено цветением в пределах куста, имеет форму конуса. Первым распускается цветок, расположенный на самой нижней плодовой ветви (на первом ее узле). Через 2 дня раскрывается первый цветок, расположенный на второй симподиальной ветви, а через два дня - первый цветок на третьей ветви (короткая очередь цветения). Эти три цветка составляют первый конус цветения. По истечении следующих двух дней зацветает второй цветок на первой симподиальной ветви. Промежуток времени между распусканием первого и второго цветка на первой симподиальной ветви составляет 6 дней (длинная очередь цветения). Одновременно с этим цветком наступает цветение первого цветка на четвертой симподиальной ветви. Через два дня после цветения первого цветка на четвертой симподиальной ветви открывается первый цветок на пятом симподии и одновременно с ним - второй цветок на второй плодовой ветви. По истечении двух дней раскрывается первый цветок на шестой симподлиальной ветви и одновременно с ним - второй на третьей ветви. Все эти цветки составляют второй конус цветения. В дальнейшем раскрытие идет в такой же закономерности.
Схема роста волокна Рост волокна и отложение клетчатки 1, 2 – образование волоконцев; 3, 4 - удлинение волоконцев; 5 - созревание волоконцев; 6 - образование линтера Волокно хлопчатника представляет собой разросшуюся отдельную клетку наружного эпидермиса кожуры семени. Развитие основного волокна начинается в день цветения. В развитии волокна отмечается два этапа продолжительностью каждого в среднем по 25-30 дней. В течение первого периода происходит быстрый рост в длину и увеличение диаметра волоконцев. К концу этого периода они достигают длины, характерной для данного вида. Стенки клетки остаются тонкими, состоящими из клетчатки и покрыты кутикулой. В течение второго этапа происходит утолщение стенок волоконцев за счет отложения к стенкам кутикулы слоев клетчатки (целлюлозы). В результате они приобретают слоистую структуру. Всего до созревания коробочек и высыхания волоконцев образуется 25-30 слоев целлюлозы. Семена яйцевидной или грушевидной формы длиной 0, 5 – 1, 4 см, диаметром 0, 3-0, 8 см. Кожура зрелых семян имеет коричневую или темно-вишневую окраску. Ее наружная поверхность покрыта волоконцами, представляющими собой разросшиеся в длину клетки наружного слоя эпидермиса. У различных видов хлопчатника волоконца имеют разную длину - от 18 до 42 мм и более. У некоторых кроме волокна имеется подпушек (линтер), состоящий из коротких волоконцев. Окраска волокна культурных видов бывает белой или кремовой, линтера - серой, бурой, зеленой. Выход волокна - 30-40%, подпушка - 3-4%. Подплотной кожурой находится тонкая семенная оболочка и собственно семя, состоящее из двух семядолей, корешка и зачатка ростка. Масса 1000 семян - от 50 до 200 г. Каждое отдельное семя с волоконцем называется летучкой
Створки, дольки, семена и летучки: 1 - G. hirsutum L. (обыкновенный); 2 - G. barbadense L. (тонковолокнистый; 3 - G. herbaceum L. (травянистый)
ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ХЛОПКОВОГО ВОЛОКНА
Выход волокна - процентное отношение массы волокна к массе хлопка-сырца, из которого получено волокно. Выход волокна до 30% считается низким, 30-33% - средним, выше 33% -высоким. Длина волокна - расстояние между его концами в распрямленном состоянии. Она колеблется от 20 до 40 мм (максимум - 55-60 мм). С увеличением длины на 1 мм прочность пряжи повышается на 3%. Тонина волокна определяется диаметром (шириной) высохших волоконцев и выражается в микрометрах (мкм). Диаметр волоконцев бывает от 7-10 тонковолокнистые виды до 30 мкм. Метрический номер (или линейная плотность) - суммарная длина (в метрах) всех волоконец одного грамма волокна. Чем выше метрический номер - тем тоньше волокно. У сортов этот показатель колеблется от 2500 до 8200 м. Крепость волокна (или разрывная нагрузка) - усилие, затраченное на разрыв одного волоконца при его растягивании. Выражается в граммах или ньютонах и изменяется у видов от 4 до 7 г. Разрывная длина волокна - комплексный показатель, равный произведению крепости волокна на его метрический номер. Разрывная длина волокна выражает ту теоретическую длину его, при которой оно, будучи подвешено за один конец, разорвется под действием собственной тяжести. Чем больше этот показатель, тем более крепка пряжа, получаемая из волокна. Он изменяется от 25 до 35 км. Извитость - число витков на 1 мм длины волоконец (от 6 до 12 витков). Этот показатель определяет качество прядения и крепость ткани при скручивании. Зрелость характеризуется степенью отложения целлюлозы в стенках волоконец и уменьшения канала между ними, условно выражается величиной коэффициента зрелости.
КЛАССИФИКАЦИЯ ХЛОПЧАТНИКА Хлопчатник относится к семейству Malvaceae Juss, роду Gossypium L. Согласно классификации Ф.М. Мауера, этот род включает 35 видов, из них 30 диких и 5 культурных. Возделываемые виды делят на следующие две группы: 1. Тетраплоидные виды Нового Света: G.hirsutum L. - хлопчатник обыкновенный (мексиканский), G. barbadense L. - хлопчатник тонковолокнистый (перуанский. 2. Диплоидные виды Старого Света: G.herbaceum L, - хлопчатник травянистый, G.arboreum L. - хлопчатник древовидный (египетский) и G. tricuspidatum Zam. - хлопчатник трехзаостренный. Виды Нового и Старого света, кроме генетических показателей, отличаются по морфологическим признакам. Основными из них являются: 1) высота растений; 2) опушенность стебля и побегов; 3) тип ветвления; 4) форма долей листа и их основания, форма прилистников; 5) величина цветка, окраска и наличие пятна у основания прилистников; 6) величина прицветников, их строение, наличие и форма рубцов; 7) величина коробочек, их форма, число створок и их раскрытие; 8) длина волокна; 9) опушенность семени.
|
Строение цветка:
Цветки хлопчатника раскрываются утром. В это время лепестки имеют светло-желтую окраску. Во второй половине дня венчик начинает краснеть и к вечеру, увядая, закрывается. На следующий день венчик становится фиолетовым и опадает. Созревание коробочек происходит в такой же последовательности, что и цветение.
