新疆大学：《纺织材料学》课程教学资源（教案讲义）第3章植物纤维.doc

结合实验课学习，掌握主要性质的测试方法，熟悉有关国家标准。第一节种子纤维（棉、木棉）一、棉花的基本性状棉花原产热带、亚热带，本是一种多年生木本植物，当棉花逐渐地从热带传到温带以至北纬40~50°的地区时，由于气候的影响和人们长期的选择和培育，形成了今天我们常见的一年生半木本性小树，春季播种，当年开花结果，严寒来临，生命终止，完成生育周期。棉花喜温好光。棉花一生中，对温度要求较高，而且要适宜。发育期间最适宜的温度为25~30℃，低于20℃生长缓慢，高于36℃生长受抑制或停止。不同生育期对温度要求也不同：种子发芽需要10℃以上的气温，气温愈高这过程愈短：幼苗期形成真叶，要求气温达到15~20℃，花蕾期气温宜在25~ 30℃，低于20℃难以形成花蕾，同时日夜温差不宜过大：成熟期所需气温降低，日夜温差宜大，使生长缓和，养分集中于长桃，促进早熟。棉花耐肥耐早性较强。棉花需要一定的营养，对土壤中的各种元素反应很强。土壤中缺氮，会使叶片呈黄绿色，缺铁会使叶片几乎呈白色雾，缺钾叶片光泽不正常，海岛棉的叶片会卷缩。棉花对土质的反应也很明显，在贫瘦或粘性大的士壤上，一般生长不旺，产量不高。棉花比较能耐碱，耐盐，抗酸性不强，但碱性太重和盐渍度太大的土壤，也不适宜栽培棉花。棉花由于具有根深叶茂的特点，所以比较耐早，但也需要一定量的水分。棉花是可塑性很强的作物。棉花植株既纵向生长又横向生长，即主茎向上长，枝、叶、蕾、花、桃横向生长，并且是层列分布。因此，棉花的个体生长的空间和生长力的伸缩性是很大的。大田栽培的棉花，我们可以看到，即使同一品种，有的田块株高1.5米左右，果枝在20个以上，果节在70个以上：有的田块株高仅0.3米左右，果枝不到10个，果节仅20~30个。又如单株培育，植株长得像小树，结桃百余，而一般大田，每株平均有15个桃，己属丰产。由此可见，棉花具有很强的可塑性，栽培环境条件对棉花的生长影响很大。棉花是营养生长与生殖生长共进时间长的作物。棉花与禾本科作物不同，营养生长与生殖生长重叠时间较长，占全生育期三分之二以上。其间一方面不断地长根、茎、枝、叶，一方面又不断地现蕾、开花、结桃、吐絮。稳健的营养生长是生殖生长的物质基础，若营养生长衰弱或过旺，都会抑制生殖生长的正常进行，生殖生长的失常，又会影响营养生长，二者互相影响，互相制约，既矛盾又统一。由于营养生长和生殖生长对外界条件的要求和在体内水分、营养分配与累积均不

结合实验课学习，掌握主要性质的测试方法，熟悉有关国家标准。第一节种子纤维（棉、木棉）一、棉花的基本性状棉花原产热带、亚热带，本是一种多年生木本植物，当棉花逐渐地从热带传到温带以至北纬 40 ～ 50 °的地区时，由于气候的影响和人们长期的选择和培育，形成了今天我们常见的一年生半木本性小树，春季播种，当年开花结果，严寒来临，生命终止，完成生育周期。棉花喜温好光。棉花一生中，对温度要求较高，而且要适宜。发育期间最适宜的温度为 25 ～ 30 ℃，低于 20 ℃生长缓慢，高于 36 ℃生长受抑制或停止。不同生育期对温度要求也不同：种子发芽需要 10 ℃以上的气温，气温愈高这一过程愈短；幼苗期形成真叶，要求气温达到 15 ～ 20 ℃，花蕾期气温宜在 25 ～ 30 ℃，低于 20 ℃难以形成花蕾，同时日夜温差不宜过大；成熟期所需气温降低，日夜温差宜大，使生长缓和，养分集中于长桃，促进早熟。棉花耐肥耐旱性较强。棉花需要一定的营养，对土壤中的各种元素反应很强。土壤中缺氮，会使叶片呈黄绿色，缺铁会使叶片几乎呈白色雾，缺钾叶片光泽不正常，海岛棉的叶片会卷缩。棉花对土质的反应也很明显，在贫瘦或粘性大的土壤上，一般生长不旺，产量不高。棉花比较能耐碱，耐盐，抗酸性不强，但碱性太重和盐渍度太大的土壤，也不适宜栽培棉花。棉花由于具有根深叶茂的特点，所以比较耐旱，但也需要一定量的水分。棉花是可塑性很强的作物。棉花植株既纵向生长又横向生长，即主茎向上长，枝、叶、蕾、花、桃横向生长，并且是层列分布。因此，棉花的个体生长的空间和生长力的伸缩性是很大的。大田栽培的棉花，我们可以看到，即使同一品种，有的田块株高 1.5 米左右，果枝在 20 个以上，果节在 70 个以上；有的田块株高仅 0.3 米左右，果枝不到 10 个，果节仅 20 ～ 30 个。又如单株培育，植株长得像小树，结桃百余，而一般大田，每株平均有 15 个桃，已属丰产。由此可见，棉花具有很强的可塑性，栽培环境条件对棉花的生长影响很大。棉花是营养生长与生殖生长共进时间长的作物。棉花与禾本科作物不同，营养生长与生殖生长重叠时间较长，占全生育期三分之二以上。其间一方面不断地长根、茎、枝、叶，一方面又不断地现蕾、开花、结桃、吐絮。稳健的营养生长是生殖生长的物质基础，若营养生长衰弱或过旺，都会抑制生殖生长的正常进行，生殖生长的失常，又会影响营养生长，二者互相影响，互相制约，既矛盾又统一。由于营养生长和生殖生长对外界条件的要求和在体内水分、营养分配与累积均不

相同，给栽培技术带来了一定的复杂性，表现形式是多种多样的：有前期早发，后期疯长，蕾、桃脱落严重，贪青晚熟，产量低：有的前期旺长，后期早衰，结桃不多；有的前期迟发，后期早衰或贪青等等。所有这些现象，都是营养生长与生殖生长不协调造成的。只有做到前期稳长，早熟不早衰，才能获得优质高产。二、棉花的生长发育过程棉花大多是一年生植物。棉花的一生按生育周期，要经历种子发芽、出苗、主基和枝叶的生长、现蕾、开花、结铃、吐絮等几个时期。这些时期按其生长发育规律可分为五个不同而连续的生育阶段。第一阶段为播种到出苗：第二阶段为出苗到现蕾：第三阶段为现蕾到开花：第四阶段为开花到吐絮：第五阶段为吐絮成熟。棉花各生育期所需时间随品种、特性环境条件及栽培方法而长短不一。一般来讲，我国约在四，五月间开始播种，播种一、二星期后就发芽，以后生长发育很快，最后形成棉株。棉株上的花蕾约在七、八月间陆续开花，开花期可延续一个月以上。花朵受精后就萎谢，花瓣脱落，开始结铃。棉铃由小到大，约45一65天后成熟。这时棉铃外壳变硬，裂开后棉絮外露，称为叶絮。叶絮后就可开始收痛好棉。根据收摘时期的早识，有早期棉、中期棉和晚期棉之分。棉株生长到一定阶段，果枝上就长出花蕾。花蕾内部有一个子房，将来长成棉铃。子房内部有许多胚珠，将来长成种子。每个胚珠的表皮，有很多长条形的细胞，其上发生突起，这种突起的细胞以后成为棉纤维的初生胞壁。每一根棉纤维是一个植物单细胞（有一个细胞核），经过突起、延伸和发展而成。棉纤维是与棉铃、种子同时生长的。当花冠张开之后，胚珠受精之前，它的表皮细胞就发生突起。但胚珠一定要得到受精，才能长成种子，其突起的细胞，一部分长成棉纤维，另一部分成为绒毛即棉短绒（对种子起保护作用）。有些棉花的种子没有绒毛，即光籽，这可能与品种特性有关。未受精的胚珠，只能成为不孕籽，其突起的细胞可以长到10~20毫米，成为不孕籽纤维。一般陆地棉每粒种子上生长的棉纤维数量，大约为10000一15000根，每个棉铃内生长的种子和不孕籽，共约20~40粒，不孕籽的粒数，常占种子数的10~30%。棉纤维的发育是与棉铃的发育同时进行的。棉纤维的发育特点是先伸长，然后充实加厚细胞壁。整个棉纤维的形成过程，可以分为三个时期。 1.棉纤维伸长期棉花开花后，胚珠表皮细胞开始隆起伸长，胚珠受精后初生细胞继续伸长，同时细胞宽度加大，一直达到一定的长度。这一时期称为棉纤维的伸长期，约需25~30天。棉纤维一般在25天左右就可以伸长到应有的长度，见表1一1。表1-1 棉花开花后棉纤维平均长度的变化

相同，给栽培技术带来了一定的复杂性，表现形式是多种多样的：有前期早发，后期疯长，蕾、桃脱落严重，贪青晚熟，产量低；有的前期旺长，后期早衰，结桃不多；有的前期迟发，后期早衰或贪青等等。所有这些现象，都是营养生长与生殖生长不协调造成的。只有做到前期稳长，早熟不早衰，才能获得优质高产。二、棉花的生长发育过程棉花大多是一年生植物。棉花的一生按生育周期，要经历种子发芽、出苗、主基和枝叶的生长、现蕾、开花、结铃、吐絮等几个时期。这些时期按其生长发育规律可分为五个不同而连续的生育阶段。第一阶段为播种到出苗；第二阶段为出苗到现蕾；第三阶段为现蕾到开花；第四阶段为开花到吐絮；第五阶段为吐絮成熟。棉花各生育期所需时间随品种、特性、环境条件及栽培方法而长短不一。一般来讲，我国约在四，五月间开始播种，播种一、二星期后就发芽，以后生长发育很快，最后形成棉株。棉株上的花蕾约在七、八月间陆续开花，开花期可延续一个月以上。花朵受精后就萎谢，花瓣脱落，开始结铃。棉铃由小到大，约 45～65 天后成熟。这时棉铃外壳变硬，裂开后棉絮外露，称为吐絮。吐絮后就可开始收摘籽棉。根据收摘时期的早迟，有早期棉、中期棉和晚期棉之分。棉株生长到一定阶段，果枝上就长出花蕾。花蕾内部有一个子房，将来长成棉铃。子房内部有许多胚珠，将来长成种子。每个胚珠的表皮，有很多长条形的细胞，其上发生突起，这种突起的细胞以后成为棉纤维的初生胞壁。每一根棉纤维是一个植物单细胞(有一个细胞核)，经过突起、延伸和发展而成。棉纤维是与棉铃、种子同时生长的。当花冠张开之后，胚珠受精之前，它的表皮细胞就发生突起。但胚珠一定要得到受精，才能长成种子，其突起的细胞，一部分长成棉纤维，另一部分成为绒毛即棉短绒（对种子起保护作用）。有些棉花的种子没有绒毛，即光籽，这可能与品种特性有关。未受精的胚珠，只能成为不孕籽，其突起的细胞可以长到 10～20 毫米，成为不孕籽纤维。一般陆地棉每粒种子上生长的棉纤维数量，大约为 10000～15000 根，每个棉铃内生长的种子和不孕籽，共约 20～40 粒，不孕籽的粒数，常占种子数的 10～30％。棉纤维的发育是与棉铃的发育同时进行的。棉纤维的发育特点是先伸长，然后充实加厚细胞壁。整个棉纤维的形成过程，可以分为三个时期。 1．棉纤维伸长期棉花开花后，胚珠表皮细胞开始隆起伸长，胚珠受精后初生细胞继续伸长，同时细胞宽度加大，一直达到一定的长度。这一时期称为棉纤维的伸长期，约需 25～30 天。棉纤维一般在 25 天左右就可以伸长到应有的长度，见表 1－1。表 1－1 棉花开花后棉纤维平均长度的变化

开花后天数 691251822450天到成热☐ 米) ■29 棉纤维在伸长期，几乎不向横的方向发育，只在纵向延伸。由于生长条件不同，伸长速度不完全一致，所以，每粒种子上的纤维长度并不一样长。当纤维达到各自的最长限度时停止延伸，结束伸长期。但在构造上仍只有一层初生细胞壁，内部很少加厚，成为薄壁细管状，壁厚约0.3微米，中腔很大，充满着原生质：这种纤维，极少纤维素，毫无纺纱价值。在正常情况下，胚珠表皮细胞层中的细胞成为初生细胞，并不限于同一天内而是在开花受精后10天内陆续发生，早发生的初生细胞发育良好，长度较长，成为具有纺纱价值的棉纤维。开花第三天以后从胚珠表皮细胞层所发生的初生细胞，往往不久即停止发育，因此短而密集，附在种子表面，成为短纤维，或称棉短绒。如果这个胚珠内的卵细胞没有受精，纤维初生细胞就逐渐停止生长，胚珠死亡，成为不孕籽。原来在这个胚珠上开始伸长的表皮细胞，则成为附在不孕籽上的短纤维 2。棉纤维加厚期当纤维初生细胞伸长到一定长度时，就讲入加厚期。这时纤维长度很少再增加，外周长也没有多大变化，只是细胞壁由外向内逐日淀积一层纤维素而逐日增厚，最后形成一根两端较细，中间较粗的棉纤维。加厚期约为25-30天。纤维的加厚生长与环境温度关系较大。纤维素的沉积是在温度较高的时候进行的，在20一30℃的范围内，温度愈高，加厚愈快。如果夜间温度低于20℃，则纤维素沉积就会受到影响，15℃以下纤维加厚就会停止。由于白天和黑夜气温相差很大，纤维素沉积时快时慢，因此在胞壁内形成明显的层次，层次的数目与纤维细胞壁的加厚天数相当，从而形成棉纤维的生长日轮。可见，棉纤维次生胞壁形成时，纤维素沉积具有昼夜周期性。如果在棉纤维加厚时期保持不变的适宜温度，就不会形成生长日轮。棉纤维的成熟系数是指棉纤维中段截面回复圆形后相应于双层壁厚与外径之比。随着胞壁厚度的增加，纤维的中腔、阔度（外直径）差逐渐缩小，纤维的强力、断裂长度、单位长度重量则逐渐增加。因此，纤维的成熟系数和强度说明了棉花品质的好坏。纤维的成热系数高，标志着胞壁厚，中腔小，强力高，颜色亮而发光，品级就高：成热系数低，胞壁薄，中腔大，强力弱，颜色光亮不佳，品级就低。一般早、中期棉花2、3级较多，尾期棉花5,6,7级较多，产生这种差异的主要原因就是纤维的成熟度差异较大。棉纤维平均成熟系数可达2.2以上，单纤维平均强力可达50厘牛或更高些。纤维成熟系数的高低，或者说胞壁加厚的程度，依赖于植株各部分的营养供给（同一品种的大朵棉的纤维成熟度和强力较高）

开花后天数 3 6 9 12 15 18 2l 24 50 天到成熟棉纤维平均长度(毫米) 0.25 2 9 11 16 23 29 30 30 棉纤维在伸长期，几乎不向横的方向发育，只在纵向延伸。由于生长条件不同，伸长速度不完全一致，所以，每粒种子上的纤维长度并不一样长。当纤维达到各自的最长限度时停止延伸，结束伸长期。但在构造上仍只有一层初生细胞壁，内部很少加厚，成为薄壁细管状，壁厚约 0.3 微米，中腔很大，充满着原生质。这种纤维，极少纤维素，毫无纺纱价值。在正常情况下，胚珠表皮细胞层中的细胞成为初生细胞，并不限于同一天内，而是在开花受精后 l0 天内陆续发生，早发生的初生细胞发育良好，长度较长，成为具有纺纱价值的棉纤维。开花第三天以后从胚珠表皮细胞层所发生的初生细胞，往往不久即停止发育，因此短而密集，附在种子表面，成为短纤维，或称棉短绒。如果这个胚珠内的卵细胞没有受精，纤维初生细胞就逐渐停止生长，胚珠死亡，成为不孕籽。原来在这个胚珠上开始伸长的表皮细胞，则成为附在不孕籽上的短纤维。 2．棉纤维加厚期当纤维初生细胞伸长到一定长度时，就进入加厚期。这时纤维长度很少再增加，外周长也没有多大变化，只是细胞壁由外向内逐日淀积一层纤维素而逐日增厚，最后形成一根两端较细，中间较粗的棉纤维。加厚期约为 25-30 天。纤维的加厚生长与环境温度关系较大。纤维素的沉积是在温度较高的时候进行的，在 20～30℃的范围内，温度愈高，加厚愈快。如果夜间温度低于 20℃，则纤维素沉积就会受到影响，15℃以下纤维加厚就会停止。由于白天和黑夜气温相差很大，纤维素沉积时快时慢，因此在胞壁内形成明显的层次，层次的数目与纤维细胞壁的加厚天数相当，从而形成棉纤维的生长日轮。可见，棉纤维次生胞壁形成时，纤维素沉积具有昼夜周期性。如果在棉纤维加厚时期保持不变的适宜温度，就不会形成生长日轮。棉纤维的成熟系数是指棉纤维中段截面回复圆形后相应于双层壁厚与外径之比。随着胞壁厚度的增加，纤维的中腔、阔度(外直径)差逐渐缩小，纤维的强力、断裂长度、单位长度重量则逐渐增加。因此，纤维的成熟系数和强度说明了棉花品质的好坏。纤维的成熟系数高，标志着胞壁厚，中腔小，强力高，颜色亮而发光，品级就高；成热系数低，胞壁薄，中腔大，强力弱，颜色光亮不佳，品级就低。一般早、中期棉花 2、3 级较多，尾期棉花 5，6，7 级较多，产生这种差异的主要原因就是纤维的成熟度差异较大。棉纤维平均成熟系数可达 2.2 以上，单纤维平均强力可达 50 厘牛或更高一些。纤维成熟系数的高低，或者说胞壁加厚的程度，依赖于植株各部分的营养供给(同一品种的大朵棉的纤维成熟度和强力较高)

3.棉纤维转曲期（成熟期）转曲期：棉铃开裂吐絮，棉纤维纤维内水分蒸发棉纤维加厚期结束后，棉铃壳逐渐脱水干燥，成熟的棉纤维膨胀，使棉铃裂开吐絮，吐絮后纤维与空气接触，纤维内水分蒸发，由于纤维细胞壁沉积纤维素时是以螺旋状原纤形态层层分布的，并且螺旋方向时左时右，所以在纤维干涸收缩时胞壁发生扭转，形成不规则的天然转曲。这一时期约为15一20天。形成天然转曲的时期一般在棉铃开始呈现裂缝后的3~4天。未成熟的棉纤维细胞壁薄，几乎没有转曲：过成熟纤维虽然单纤维强力高，但天然转曲少，棉花品质并不好：棉铃吐絮前后纤维横截面见图1一1。棉铃充分开裂后，若棉朵长期挂在那里不收摘，会因日照氧化和风吹雨打降低质量，损失产量。棉铃充分开裂后，纤维发育成熟，种子也同时发育成熟。种子发育成熟的过程，就是质量改变的过程。种子重量的增加，初期速度较快，以后较慢。种子核仁所含油质，初期增加很少，开花后25天含1.5~2%，以后迅速增加，到完全成熟时，可达20%左右。一般陆地棉完全成熟的种子，不易刮掉棉短绒，籽壳呈黑色或棕色，浸入水中能很快下沉，可以做种用，不成熟的种子，容易刮掉棉短绒，籽壳呈黄褐色或嫩黄色，浸水下沉较慢或不沉入水底，不能做种用。这是选种方法之一。并可根据种子的这种特征，鉴别籽棉成熟度的高低，以确定品级高低棉铃合起来么 ⊙ 棉铃打开 C 死纤维没有成热的纤维普通纤维过成热奸维图1-1棉纤维的横截面 100粒籽棉的棉纤维重量（克）叫做衣指。100粒棉籽的重量（克）称为籽指。籽指和衣指都是考核品种优良与否的指标。衣指高，衣分高，单产高，标志品种优良；籽指高，生命力强，生活力强，标志种性好。三、棉纤维的结构与性能 (一)棉纤维的形态结构

3．棉纤维转曲期（成熟期）转曲期：棉铃开裂吐絮，棉纤维纤维内水分蒸发棉纤维加厚期结束后，棉铃壳逐渐脱水干燥，成熟的棉纤维膨胀，使棉铃裂开吐絮，吐絮后纤维与空气接触，纤维内水分蒸发，由于纤维细胞壁沉积纤维素时是以螺旋状原纤形态层层分布的，并且螺旋方向时左时右，所以在纤维干涸收缩时胞壁发生扭转，形成不规则的天然转曲。这一时期约为 15～20 天。形成天然转曲的时期一般在棉铃开始呈现裂缝后的 3～4 天。未成熟的棉纤维细胞壁薄，几乎没有转曲；过成熟纤维虽然单纤维强力高，但天然转曲少，棉花品质并不好。棉铃吐絮前后纤维横截面见图 1－1。棉铃充分开裂后，若棉朵长期挂在那里不收摘，会因日照氧化和风吹雨打，降低质量，损失产量。棉铃充分开裂后，纤维发育成熟，种子也同时发育成熟。种子发育成熟的过程，就是质量改变的过程。种子重量的增加，初期速度较快，以后较慢。种子核仁所含油质，初期增加很少，开花后 25 天含 1.5～2％，以后迅速增加，到完全成熟时，可达 20％左右。一般陆地棉完全成熟的种子，不易刮掉棉短绒，籽壳呈黑色或棕色，浸入水中能很快下沉，可以做种用，不成熟的种子，容易刮掉棉短绒，籽壳呈黄褐色或嫩黄色，浸水下沉较慢或不沉入水底，不能做种用。这是选种方法之一。并可根据种子的这种特征，鉴别籽棉成熟度的高低，以确定品级高低。 100 粒籽棉的棉纤维重量(克)叫做衣指。100 粒棉籽的重量(克)称为籽指。籽指和衣指都是考核品种优良与否的指标。衣指高，衣分高，单产高，标志品种优良；籽指高，生命力强，生活力强，标志种性好。三、棉纤维的结构与性能（一）棉纤维的形态结构图 1-1 棉纤维的横截面

新疆大学：《纺织材料学》课程教学资源（教案讲义）第3章 植物纤维

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