苎麻产量和品质影响因素研究进展

刘立军，王 辉，彭定祥

（华中农业大学植物科技学院，武汉 430070）

苎麻是我国的古纤维作物，其栽培历史在4000年以上，是我国劳动人民最先开发利用的天然纤维作物之一（熊和平，2008）。苎麻是我国特有的一种韧皮纤维作物，在西方俗称“中国草”。

苎麻纤维细长，洁白有光泽，拉力和耐热力强，结晶度和晶体取向度高，是纺织工业的重要原料。用它织成高支轻薄的麻布，是理想的夏秋季的衣料，一直受到世界各国人民的青睐（肖之平等，2000；欧阳西荣等；2008）。苎麻应用广泛，其纤维除家用纺织品、服装外，可用于生产建材、汽车内饰及室内装饰用品等（刘涛等，2004；成雄伟，2007）。另外苎麻的叶是蛋白质含量高、营养丰富的畜禽饲料（喻春明等，2007），苎麻的根和叶可以入药（李宗道等，1980）。

我国苎麻的产量约占世界总产量的90%，纺织加工能力约占80%。近十年来，我国苎麻生产摆脱了大起大落的怪圈，苎麻原料市场供求基本平衡，苎麻种植面积从1999年的7.7万hm2增至2005年的13.2 hm2，总产量也从1999年的12.4万t增加到25.0万t，单产从1996年的平均1510kg/hm2提高至2005年的1910kg/hm2（汪波和彭定祥，2007；彭定祥，2009；黎宇等，2008）。2009年2月，在以中国农科院麻类研究所熊和平研究员为首席科学家的领导下，我国麻类作物研究专家共同努力，苎麻作为六大麻类作物之一成功入选国家产业体系建设项目，从而使苎麻及其他麻类作物的应用及基础研究得到了极大的进步。随着经济和生活水平的提高，天然纤维织物作为绿色消费品越来越受到人们的喜爱，尤其苎麻纤维具有其他纤维植物不可替代的优点，更是具有了广阔的发展前景。但由于苎麻纤维本身纤维素聚合度大，结晶度和结晶取向度高，使得纤维刚性突出而弹性不足，这样纺制的织物易皱折，织物有刺痒感，适穿性差等问题。以上种种缺陷制约了苎麻的生产和发展，面对国际市场竞争压力，改善纤维品质及提高原料质量，成为急需解决的问题。本文就影响中国苎麻产量和品质的影响因素展开综述，并探讨了我国苎麻生产的主要问题，以期为苎麻育种及栽培专家提供参考依据。

1 国内外研究动态

科学研究表明，作物在不同的生态环境下，具有不同的品质表现，是内因（基因型、生理生化过程）和外因（生态环境、农艺措施）共同作用的结果，是品种在一定生态条件和栽培技术下的最终表现（熊和平，2008）。品种、生态因子、栽培技术的综合作用是作物在不同的生态因子影响下，通过作物体内的遗传表达，生理生化过程来实现的（胡立勇等，2008）。因此，要提高苎麻产量和品质，一方面要选育优质、高产、抗病虫害的优良品种和研究主要生态因子对苎麻产量、品质的影响，寻找出在当地生态环境下不同类型高产、优质苎麻品种的产量和品质表现特点及其高产、优质农艺栽培措施；另一方面要积极推广苎麻优良品种，运用科学的栽培技术指导苎麻生产。在国外，菲律宾RodolfoP.博士于1983-1987年开展了5个品种、3种施肥水平和3种栽植密度试验研究，筛选到Kogai和Tatsutayama两个对肥料反应敏感适宜密植的优良品种（私人通讯，1989）。

在苎麻高产的栽培中，目前国内研究栽培因素对群体产量和品质形成的影响较多（liu et al.，2003），这些研究对指导苎麻栽培技术的推广起重要的作用。

1.1 苎麻纤维品质性状研究

1.1.1 苎麻纤维品质物理特性研究

苎麻纤维的物理特性是影响纤维可纺性和织物使用性能的重要因素，包括纤维细度、细度均匀度、单纤维强力、断裂伸长率等指标（熊和平，2008）。

纤维细度主要受到本身遗传因素的控制，不同品种纤维细度差异较大（揭雨成等，2007）。纤维细胞壁厚随倍性增加而增大（晏春耕，2003），但同一品种纤维细度还受到外界环境条件如气候、水分、土壤等的影响。

纤维细度就是苎麻单纤维粗细而言的，一般用公制支数表示，即纤维单位重量的长度，单位是m/g，也有用纤维截面直径表示的，单位是μm，苎麻纤维细度对纤维品质的影响最为直接，因此细度在苎麻品质指标评价中占有重要的地位。纤维愈细，在一定粗细的纱线截面中含有纤维的根数愈多，纤维彼此抱合面积增大，因而增强成纱的强力，尤其在高支纱中，纱线的强力增加率更为显著（朱婕，2007）。另外纤维愈细的纱线，其截面中纤维根数愈多，纱线的粗细不匀率也愈小；纤维愈细，捻度角也比较小，反射出来的光线强，织物也富有光泽。所以纤维支数愈高，织物平整细致，质量愈高。

印度Maiti R KA建议应用纤维解剖学角度来评价某些质量指标，例如由纤维的横切面积来估测纤维细度等（Maiti R.K.A，1977）。对于纤维细度前人应用了不同的测量方法进行研究，取得了重要的成果。目前研究中主要应用中断切割称重法测定纤维支数，罗素玉等（罗素玉等，1983）、孙林（孙林，2004）应用该方法测定，苎麻茎梢部纤维最细，中部次之，根部最粗，苎麻单纤维头麻最细，二麻最粗。肖爱平用OFDA细度仪测定苎麻纤维细度，并建立了纤维细度与直径的相关回归方程（肖爱平，1999；2001）。王卫华等（1998）应用显微镜切片技术研究，发现亚麻单纤维的平均直径为13.2 μm-16.5μm，苎麻单纤维的平均直径28.3μm-40.1μm。

提出了自适应单相重合闸的可变间歇时间控制方案，所提出的算法分析了测量点电压波形的特征，准确地区分了故障本质上是瞬态型还是永久型。在瞬态型的情况下，还确定了精确的次级灭弧时间。利用EMTP中的MODELS对750 kV的架空高压输电线路系统进行了仿真研究。结果表明，所开发的算法在各种故障位置下都具有准确的有效性，可变间歇时间控制算法实现简单，只需借助线路末端的电压瞬变信息。因此，它可以被编码到现有的数字重合闸硬件中使用。

苎麻断裂强力是指纤维抵抗拉断的能力大小，用厘牛顿（cN）表示，强力的大小对纤维织物的品质有重要影响，苎麻纤维的强力在各种麻类纤维中是最大的（熊和平，2008），它的单纤维断裂强力是棉纤维的 6-10 倍（刘飞虎等，1999；Caulfield.D.A.，1985）。

对苎麻纤维超微结构的研究表明，纤维素聚合度大，结晶度和结晶取向度高的纤维，纤维素大分子间、基原纤间的结合力就相对来说强一些，同时承受拉伸力的分子和基原纤的根数多，所以苎麻纤维的强力就强，但是这样将不利于纤维的伸长，使得苎麻纤维弹性较小。苎麻纤维的单纤维强力因品种和环境条件不同差异较大，即使同一品种，不同的部位纤维的强力、弹性、断裂功等性质也是有差异的。一般麻茎梢部的纤维强力最高，中部次之，根部最差（孙林，2004）。苎麻纤维强力深根型品种要比中、浅根型品种大；早熟型品种强力则不及中、晚熟型品种，相差37.5cN左右；单纤维细度、强力与麻骨颜色、雌蕾色均有一定的关系。骨色中以绿白类型的单纤维细度较高、强力较低，分别为1988支和34.8cN；白色类型为1655支和36.2 cN，雌蕾色呈红色、黄白色和黄绿色品种的单纤维细度依次降低，分别为1828支、1708支和1760支，但黄白类型的单纤维强力明显高于红色类型，前者达43.22 cN，后者仅及前者的81.4%。（冷鹃等，2003；2004；2007）。单纤维强力、断裂功和纤维支数，品种之间差异较大，可以通过农艺改良来获得优良品质（崔国贤等，2003）。

1.1.2 苎麻纤维结晶度研究

苎麻纤维素大分子是由α-葡萄糖酐经β-1，4葡萄糖苷键结合而成的，依据大分子的排列状态，可以分为结晶态和非结晶态，在结晶区内大分子排列较整齐、稳定，每一个链节甚至每一个基团或原子都处在三维空间的一定相对位置上；而非结晶区大分子排列混乱，堆砌比较疏松，其中有较多的缝隙和孔洞，密度较低。苎麻纤维由于在非结晶区大分子具有较大的运动，故其吸湿性能较大。在潮湿状态下，苎麻纤维的强力较干燥时增加，主要是由于苎麻纤维的纤维素分子链较长，而且几乎平行排列，整齐度较好，当水分子进入无定型区后，使分子间距离增大，纤维素纵向排列膨胀，同时少数分子间的结合点被拆开后，使各分子能平衡负担纤维上所承受的外力，所以苎麻纤维在吸湿后不但强力增大，柔软度也有所增加。

影响纤维结晶度的因素，有本身基因型遗传因素，也有生长环境条件的影响。不同品种纤维结晶度差异较大，赵文榜等（1985）对“芦竹青”、“黑皮蔸”、“黄壳早”超纤维结构进行测定，纤维素结晶度以“芦竹青”较高，“黄壳早”次之，“黑皮蔸”较低；非晶区取向因素以“芦竹青”较低，“黑皮蔸”居中，“黄壳早”较高。据钟安华等（2005a；2005b）研究，随着苎麻生育期的推迟，结晶度在不断增大，要想获得低结晶度的优良品种，除了选择优良亲本外，还要注意生育期内适时收获。张彦红（2009）分析了55个苎麻品种的纤维结晶度，其平均值变幅在69%-73%之间，变异系数为0.9769，纤维结晶度最低是川苎2号，其值为69.03%，最高是印尼麻，其值为72.31%。不同品种及同一品种的不同季别的苎麻纤维结晶度有一定的差异。

1.1.3 苎麻纤维品质化学特性研究

苎麻纤维和其他麻类纤维一样，主要化学成分是纤维素，一般占65%左右，此外还含有一些伴生物质，大约占25%～35%，主要包括有半纤维素、木质素、果胶、蜡脂质、水溶物、灰分、蛋白质和矿物质等（李宗道，1980），为非纯净的纤维素纤维，这是和棉花纤维不同的一个显著特征。人们一般认为，纤维素含量高，胶质含量低的纤维品质较好。半纤维素含量越高，纤维品质越低，尤其是纤维的强力受影响较大。但半纤维素对于纤维的吸湿性有较大的影响，它的存在可以增强纤维的吸湿性能。木质素可以增加纤维的强度，但若木质素含量过高，纤维脆硬、弹性不足，并且易氧化，发生分子结构的转变，因此纤维优质的标准对于木质素含量的要求是必不可少。果胶含量高，纤维手感粗硬，色泽差，但纤维强力高。蜡脂质含量多，纤维柔软，光泽好，在纺织过程中可以减少纤维与机件的摩擦，其润滑作用，并使纤维布缠绕抱团，但是纤维的强力差，也不利于纤维染色和吸湿。所以在原麻脱胶时，要尽量脱尽木质素、半纤维素，但同时要保持果胶、蜡脂质不被完全除去。

不同季别化学成分含量有较大的差异，同一品种含胶量三季之间存在显著差异，以头麻最高，二麻次之，三麻与二麻持平或略低（郑长清，1995）。应赛丹等（1998）用红外光谱分析法研究表明，三麻果胶含量高，木质素含量低，其他化学成分与总含胶量三麻较低，提前收获则相反。

不同生育期苎麻化学成分含量不同，随着生育期的延长，木质素含量增加，其它化学成分含量降低，总含胶量降低（钟安华，2005a）。适当缩短苎麻生长期，有可能得到具有优良纺织服用性能的苎麻纤维。王成国等（2008）研究表明，随着苎麻生长期的延长，原麻的脂蜡质、半纤维素含量逐渐下降，果胶、木质素和纤维素含量增加。到了生长后期，延迟收割不仅不能提高纤维素含量，反而造成果胶，尤其是顽固性果胶含量增加，使脱胶变得困难；木质素含量的增加严重影响精干麻的光泽和手感。

1.2 气象生态因素对苎麻产量和品质的影响

不同气象生态对苎麻纤维品质存在较大的影响。何嵩山、杨锦莲等通过遮荫对苎麻生长、发育及纤维产量、质量影响进行研究，认为适度适时遮荫能延缓麻茎衰老，因而遮荫能提高苎麻纤维细度、可纺纤维的平均长度和纤维柔软度（杨锦莲等，1988；何嵩山，1981）。刘淑梅等对苎麻优质高产的气象生态条件进行了研究，发现苎麻纤维细度与日照时数，光强均呈负相关（刘淑梅等，1991）。刘飞虎等还发现苎麻不同基因型品种间净光合强度Pn存在极显著差异，净光合强度与纤维产量呈显著正相关，但净光合强度与纤维细度之间相关不稳定，所以净光合强度高的苎麻品种可以既高产又优质（刘飞虎等，1994）。据刘飞虎等（1998）研究，高温、强光和高蒸发能增加株高却减少有效株数，不利高产优质；生长中后期总日照时数较多则利于茎粗、皮厚、鲜皮出麻率和产量提高并降低原麻含胶率。雨量及其分布是决定苎麻生长好坏和纤维产量高低的重要因素之一。刘飞虎等（1999）研究指出：原麻总含胶率与生长中后期总日照时数呈极显著负相关，与总降雨量和相对湿度也有一定相关性，与其它气象要素无密切关系。

1.3 主要营养元素与苎麻产量和品质的关系

苎麻的产量和农艺性状受若干栽培和管理措施的影响，其中包括施肥和栽植密度。氮是植物细胞的生命物质，在氮肥研究中，结果基本一致：施用氮肥可以增加产量，但会降低品质，使得纤维细胞壁薄，出麻率和纤维品质较低，尤其纤维支数降低（欧阳铎声等，1984；任小松等，2006）。余德谦和彭定祥也报道：增施氮肥纤维支数降低3.47%～8.14%，高氮处理又略有提高（余德谦，彭定祥等，1996）。但李元沅等报道，土壤中有机质、全氮、水解氮、速效钾、有效硼和锌、阳离子交换量、代换性钙、镁离子与苎麻纤维细度呈显著或极显著正相关（李元沅等，1989；王春桃等，1982），可能与土壤肥力水平及研究材料不同所致。

对磷素的研究，不同的研究者其研究结果分歧较大。田仁坤和施继为（1992）通过1989-1990两年各季原麻纤维品质测定结果，磷肥品种间，施用钙镁磷肥比施用过磷酸钙能使原麻单纤维支数提高100多公支，单纤维强力，两年表现不稳定，差异也不大；钾肥品种间，施用氯化钾比施用硫酸钾单纤维支数提高200多公支，单纤维强力下降5g，表明在磷钾肥品种配合中，钙镁磷肥与钾肥各品种配合施用比过磷酸钙与钾肥品种配合施用具有提高原麻品质的效果。不同磷钾肥品种对原麻含胶量的影响差异很小。严文淦等（1991）在低氮、低磷、中钾或高钾供肥状况的冲积土和扁砂土上，增施氮磷钾肥均有提高纤维产量与品质的作用。磷对新植麻的影响不大，而对成年麻产量、品质的影响逐渐加大，磷的增产的作用日益明显，而纤维支数随之下降。在氮磷钾配合施条件下，增施氮肥，磷肥或钾肥，大多数都有使纤维细度下降趋势，但下降不大其相关程度（r≤0.3）较小（任小松等，2006）。据刘飞虎等（1998）研究，土壤钾含量与原麻总含胶率存在一定的正相关关系；有机质、全氮及磷的含量与原麻总含胶量的关系因品种不同而呈不规律的相关变化。

钾能够提高新植麻的产量，而对成年麻的增产的作用降低（崔国贤等，1994）。刘桃菊等（1995）研究钾对苎麻养分吸收及产量品质影响指出：钾能够明显提高苎麻的产量，增加原麻的纤维素含量，降低含胶量，增加单纤维支数，提高苎麻纤维品质。且钾对纤维支数的影响与氮产生互作，在高水平的氮下施用钾肥，纤维支数不受影响，而在低水平的氮下，随施钾量的增加，纤维支数显著增加，这是因为施钾影响了纤维细胞壁厚度的增加，使纤维细胞直径降低，支数升高（王春桃等，1994；1996）。

程乐根等（2008）对洞庭湖区苎麻进行了配方施肥技术的研究。施用生物肥不仅可以使苎麻株高、茎粗、分株力等经济性状的增长，而且对于纤维细度的提高也有促进作用（郭斌等，2003）。王辉（2009）采用四元二次回归正交旋转组合设计，研究了密度、氮肥、磷肥和钾肥对苎麻品种“华苎4号”新栽麻的产量效应，由于试验地含磷量偏低，磷肥是主要影响产量的最主要因素，其次是氮肥和密度，钾肥对产量的影响较小。

1.4 微量元素与苎麻产量和品质的关系

据王朝云等（1991）研究，发现土壤中微量元素硼、锌含量对纤维支数有负效应，钙含量对纤维支数有正效应，铜对纤维支数的影响较小。刘飞虎等（1998）研究指出：土壤中锰、锌含量与原麻总含胶量呈正相关，硼含量与含胶量呈负相关关系。万强（1999）研究镁对苎麻产量品质影响，指出土壤中Mg含量在0.98～1.72cmol/kg时，随着Mg的含量的增加，苎麻纤维支数显著增加。如果施用镁肥后，尤其以二、三麻纤维支数增加效果明显。认为增产机理是镁能协调K2O/Mg比，N/Mg比，促进叶绿素的形成，增加光合产物，苎麻株高、茎粗增加，产量增加。（任小松等，2006）对两年五季所测原麻的纤维细度未施用微肥（对照）＞Mg＞Cu＞B＞Mn＞Zn，对照平均为1974支，最低的锌肥处理为1847支都在优质麻范围内。经方差分析，其处理间差异不显著，各季麻的纤维细度处理间也都不显著。

在苎麻纤维化学成分研究上，据胡时友等（1991）研究施用硼、锰及其配合可以改善原麻的化学成分，提高纤维素的含量，降低蜡质、水溶物、果胶和木质素含量，并对纤维细胞形态结构产生良好的影响，硼的作用比锰的作用明显，硼、锰配合对纤维素的提高更为明显。

不同的学者研究结果差异较大，有的认为使用微肥能增加纤维细度，有的则认为降低纤维细度，笔者认为可能与选用的实验材料不同，土壤中微量元素含量不同引起的。

1.5 种植密度对苎麻产量和品质的影响

不同种植密度水平对苎麻产量和纤维支数均有较大的影响，采取合理的密植，可比稀植麻园提早一年以上进入盛产期，第三年的产量达到3000kg/hm2，比稀植麻园增产40%（张龙云等，2005）。增加种植密度，纤维细胞加速增长，促进纤维细胞的伸长生长，单纤维细度增加（冷鹃等，2004）。严文淦等（1982）研究，单纤维支数在种植密度较小时可提高100-200支以上，对二、三麻的作用尤其明显，余德谦等（余德谦和彭定祥，1996）也报道增加种植密度，可以提高苎麻产量品质。王辉（2009）采用四元二次回归正交旋转组合设计，研究了密度、氮肥、磷肥和钾肥对苎麻品种“华苎4号”新栽麻的产量效应，获得高产（新栽麻单季原麻产量≥225 kg/hm2），种植密度25425～29100株/hm2。笔者认为，适宜的密度要根据当地的气候条件、土壤肥力状况等进行合理的调整，新麻园适当增加种植密度可以增加产量，但在成龄麻增产作用则不显著。因此，适宜的种植密度、合理的肥料施用量、适宜的土壤含水量和积温等都是夺取高产的重要因素。

2 我国苎麻生产存在的问题探讨

2.1 优质苎麻品种质量需进一步提高

尽管我国通过苎麻育种工作者辛勤工作选育出不少高产、优质苎麻品种，但是随着市场和时代的发展，生产上对苎麻新品种的要求也越来越高，苎麻新品种的选育工作难度逐渐加大。前阶段我国苎麻育种目标主要集中在产量、纤维细度和含胶率上，忽略了断裂伸长率、取向度、结晶度和纤维化学成分等其他重要纤维品质指标。

2.2 栽培方向研究滞后，致使良种与良法不配套

随着苎麻生产水平的提高和新品种的育成，原有的栽培技术已不能满足苎麻生产高产优质的需求，而目前我国对优质苎麻高产高效栽培研究还不够，对优质苎麻新型品种的营养施肥问题缺乏系统研究，没有形成较好的规范化栽培模式，导致生产水平不平衡，高、中、低产差距大；养分供应不平衡，如盲目加大肥料的投入，则养分利用率低，土壤氮磷钾比例失调，甚至加重环境污染，造成资源浪费、成本上升、效益下降，优质品种未能发挥出其应有的水平。

2.3 原麻的剥制成为苎麻生产发展的主要问题

目前苎麻的收获方法大多数采用人工收获，其效率低、劳动强度大、成本高，并且会导致苎麻产量和品质下降，这是当前苎麻生产环节中存在的主要问题。剥麻机械不能迅速推广的原因是多方面的，首先，机械的性能不稳定，剥麻效率有待进一步提高。其次，机剥原麻的价格比手工打麻低1元左右，影响了农民种植苎麻的积极性。

2.4 苎麻脱胶污染环境，治理成本高

近年来环境问题日益严重，环境保护也越来越受到人们的关注。目前，几乎所有的厂家都采用化学脱胶方法，而苎麻的化学脱胶对环境会造成大量的污染，迫切需要进行治理。为了解决脱胶废水对环境的污染问题，广大科技工作者对苎麻脱胶后产生的废水处理进行了深入研究，并取得了很大进展。但是目前污水的治理成本太高，工厂一般不愿意进行治理。

综上所述，苎麻产业发展的技术瓶颈，需要科技工作者前仆后继的不懈努力与开拓创新，需要政府的政策资金的支持，更需要业界同仁的良好的协作攻关与发展环境和谐。相信有苎麻科学发展与业界的和谐共进，将使我国苎麻研究取得突破，为世界麻类产业的发展作出新的贡献。

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