植物中钾营养性状研究进展

陈佳广

摘要：详细论述我国土壤中的钾素分布状况，分析我国及世界钾肥的生产及供需现状，探讨植物中的钾营养性状及其相关评价指标的研究进展，为解决我国钾素缺乏问题及评价植物中的钾素提供参考。

关键词：钾；植物；营养性状；钾肥；养分效率；利用效率

中图分类号：S33 文献标识码：A 文章编号：1674-1161（2015）03-0019-02

1 我国土壤钾素状况

我国地域辽阔，各地土壤钾含量差异较大。南方热带、亚热带地区温湿度较高，矿物质风化严重，淋溶性较强，因而土壤钾含量较低。北方气候相对干燥，矿物质风化、淋溶都较弱，土壤含钾量相对较高。近年来，我国土壤钾素含量变化经历了由不缺乏到缺乏、由南方缺乏到北方缺乏、由经济作物缺乏到粮食作物缺乏、由高产田缺乏到中低产田缺乏的过程。

据统计，我国缺钾耕地面积已占耕地总面积的56%。土壤速效钾含量大于150 mg/kg的，以东北、西北地区所占百分比最大，达37%以上；其次是华北地区，为30%左右；以华中、华南地区较小，在14%以下。土壤速效钾含量小于50 mg/kg的，东北、西北地区所占百分比较小，低于3.5%；华南地区较大，高于50%，其中海南、广东、广西、江西等省有75%以上的耕地缺钾。

自20世纪80年代以来，我国北方地区农田钾素收支严重不平衡，钾肥供应不足，有机肥用量下降。秸秆还田比例太小以及高产新品种的推广使用，增加了作物对钾素的需要量和移出量。我国北方土壤中钾素耗竭日趋严重，土壤缺钾面积逐渐扩大，在部分地区已发展成为农业生产进一步发展的限制因素。但我国钾矿资源贫乏，钾肥生产远远不能满足生产的需要。

2 我国及世界钾肥生产情况

我国是一个钾盐资源匮乏的国家，几乎没有可利用的固体钾盐资源，液体盐湖资源不到世界钾盐资源的5%，现在已成为世界第二大钾肥消费国和钾肥进口国。同时我国钾盐资源还存在分布不均的现象，钾盐资源主要集中在西北（占我国储量的96.9%）和西南（占全国储量的2.6%）地区。目前，我国已发现的最大的钾盐资源是青海柴达木盆地和新疆罗布泊。

受资源的严重制约，我国70%以上的钾肥需要进口。目前，世界钾肥生产和出口主要集中在德国、白俄罗斯、俄罗斯、加拿大、以色列和约旦等少数几个有钾矿的国家。近年来，世界K2O的生产量的增加主要来自于俄罗斯、白俄罗斯、北，美和西欧。钾肥销售需求量的增加主要来自于亚洲和拉丁美洲，北美和西欧的需求量几乎保持不变，东欧和前苏联国家的需求量略有下降。

3 植物中钾营养性状研究进展

植物营养性状的基因型差异常用养分效率来表示，对于养分效率至今还没有统一的定义，有人把植物在一定量的养分供应条件下，获得高产或高养分的能力定义为养分效率；也有人把养分效率定义为某一基因型比其它基因型在受到养分胁迫时，获得更高产量的能力；还有人认为养分效率是指养分缺乏时获得高产的基因潜力。由此衍生出高效型与低效型、耐性品种与不耐品种、敏感型与不敏感型几种相互对应的表示植物营养型差异的叫法。

通常所讲的养分效率包括养分吸收效率和养分利用效率。吸收效率指植物在生长介质中根系吸收范围内单位养分产生的植物产量（经济产量或生物产量），强调植物对环境中养分的吸收利用本领，一般包括2个方面的含义：一是指生长介质中某种养分有效浓度较低时，植物维持正常生长的能力；二是指随着介质中养分浓度的增加，植物对该养分反应的大小。

利用效率是指植物吸收到体内的养分所产生的植物产量，侧重于植物对体内养分的利用、转化能力。Graham用相对产量来表示植物对养分的利用效率，即作物在瘦地上的产量占养分充足土地上产量的百分数。按照Graham的定义，养分利用效率不但随品种（系）不同而异，也随土壤而异。Cooke将养分利用效率定义为单位养分施用量所获得的作物经济产量的增加量。按照这一定义，第一次增施的肥料利用效率最高，而后施肥则利用效率下降。

明凤等研究了水稻对低磷反应的基因型差异，以平均每株吸磷量作为衡量磷吸收效率的指标，利用效率则为单位吸磷量所形成的干物质量，并以植株相对总干质量评价作物耐低磷胁迫的能力（即磷效率）。

邹春琴等认为，养分效率包括农学养分效率和养分响应度两方面。农学养分效率指在某一特定养分供应量下，植物产量或生物量的高低，表示为产量或生物量/养分供应量。养分响应度是指随着养分浓度的提高或下降，植物产量增加潜力或减小幅度，用（正常供钾下的产量-不施钾的产量）/施钾量的比值来表示。

胡泓等在金华对水稻钾素营养的长期定位试验中，根据Gerloff和Gabelman提出的模型计算不同品种及不同季节水稻对钾肥的吸收利用特点和效率，其公式为：NER=作物产量/养分吸收量，ANR=（单位面积施肥后的养分吸收量-单位面积未施肥的养分吸收量）/施肥量×100%。NER表示植物对某种养分的利用效率，反映作物将吸收的养分转化为经济产量的能力，ANR表示作物对施入的肥料养分的吸收能力，即肥料的回收利用率。

王为木等以植物吸收单位钾量所获得的生物产量，即植物干物重/吸钾量表示水稻的钾素利用效率，以植物相对钾积累量即缺钾与供钾充足时植株体内钾积累量的比值（K0/K1）评价水稻耐低钾胁迫的能力（即钾效率）。在相同供钾条件下，该值越大，说明耐低钾的能力越强，即在缺钾条件下水稻对土壤钾的吸收能力越强。

在玉米吸收利用磷素的研究中，王艳等将磷效率定义为磷吸收效率和利用效率之积，磷吸收效率为成熟期地上部累积的总磷量与土壤供磷水平之比，磷利用效率为籽粒产量与成熟期地上部累积的总磷量之比。此外，试验还定义磷响应度=（高磷水平下产量-低磷水平下产量）/（高磷施磷量-低磷施磷量）。

项虹艳等在筛选耐低钾水稻品种的试验中，采用钾利用指数（生物产量或经济产量/钾浓度）和钾经济效率比（稻谷产量/株体组织钾含量）作为评价钾效率的指标。

姜存仓等在不同基因型棉花苗期钾效率差异及其机制研究中，将钾利用效率用植物体内每毫克钾所能产生的干物质克数表示，并定义钾效率系数=缺钾干物质总重/适钾干物质总重；增长潜力=适钾干质 量-缺钾干质量。

韩燕来等在研究不同小麦品种钾素营养特性差异的试验中，以不施钾肥处理的小麦籽粒产量来表示钾效率，并定义施钾响应度=（施钾处理产量-不施钾处理产量）/不施钾处理产量×100%，钾素利用效率=经济产量/植株钾素积累量。

杨铁钊等研究不同基因型烤烟品种吸收钾差异的根系特性，将钾利用率定义为地上部干质量与钾积累量的比值。

4 结语

使植物适应环境是缓解我国钾肥资源短缺的对策之一。我国具有丰富的野生植物资源，充分利用植物对环境的遗传多样性，广泛开展钾高效植物基因型筛选，同时建立钾高效植物基因库，运用常规育种和现代育种技术、酶工程、基因工程等生物技术培育出新的钾高效优良品种，是解决我国钾素缺乏问题的有效途径，也是实现高产高效的生物学途径之一。

参考文献

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Abstract： The article expounds the situation of potassium distribution in our country in details， analyzes the production of potassium fertilizer and the status of supply and demand in our country and the world， discusses potassium nutrition property in plants and its related research of evaluation index， provides a reference for solving the problem of lacking potassium element in our country and evaluating potassium element in plants.

Key words： potassium； plant； nutrition property； potassium fertilizer； nutrient efficiency； utilization efficiency