不同品种优质小麦施钾效果差异研究

张运红 杜君 杨占平 和爱玲 姚健 黄绍敏 杜保池 骆晓声

摘    要：采用大田试验，通过考察干物质、产量、钾含量及其利用效率，研究3个不同品种优质小麦（郑麦0943、郑麦0856和郑麦7698）施钾效果差异，揭示优质小麦钾素吸收利用特征。结果显示，施钾可不同程度提高3个优质小麦功能叶片SPAD值，从而促进小麦干物质积累和产量的增加。不同优质小麦品种比较，不施钾条件下，郑麦7698产量及各构成因子最高，施钾后花后干物质转移率及产量变化幅度均最小;且钾素利用效率无论施钾与否都维持较高水平，钾素收获指数和钾肥生产效率也高于其它两个小麦品种，说明郑麦7698具有钾高效利用特征。郑麦0856施钾后产量、穗数和穗粒数增加幅度均高于其他两个小麦品种;其钾素农学利用率也最高，说明郑麦0856对钾素较为敏感。

关键词：钾;优质小麦;干物质积累;产量;钾素吸收利用

中图分类号：S512.1         文献标识码：A            DOI 编码：10.3969/j.issn.1006-6500.2019.09.007

Abstract：  A field experiment was conducted to study the difference of the application effects of potassium in three high-quality wheat varieties （Zhengmai 0943， Zhengmai 0856 and Zhengmai 7598） though the investigation of dry matter accumulation， yield， potassium content and its utilization efficiency， in order to reveal the characteristics of potassium utilization of high-quality wheat. The results showed that potassium application raised SPAD value of functional leaves of three high-quality wheat varieties to different extent， thereby promoted dry matter accumulation and increased the yield. On the comparison among different genotypes of wheat varieties， Zhengmai 7698 had the highest yield and composition factors under the condition of no potassium application， and there was the least variation in dry matter transfer rate after flowering and yield after potassium application; moreover， Zhengmai 7698 had higher potassium use efficiency whether potassium application or not， and potassium harvest index and its production efficiency were also higher than the other two wheat varieties， indicating that Zhengmai 7608 showed the characteristics of potassium high-efficiency utilization. After potassium application， Zhengmai 0856 had the bigger increase than the other two wheat varieties in yield， numbers of ears and grains of single ear， and its potassium agronomic use efficiency was also the highest， indicating that Zhengmai 0856 was sensitive to potassium.

Key words： potassium; high-quality wheat; day matter accumulation; yield; potassium uptake and utilization

小麥是我国主要粮食作物之一，占粮食总产量的22.5%和总消费量的25%左右，在我国农业生产及国民经济中占有重要地位。当前我国小麦生产基本能满足国内市场需求，然而品种结构性矛盾较为突出，专用小麦品种和优质小麦品种还相对缺乏[1-2]。黄淮海地区属暖温带半湿润季风性气候，光照充足，是我国最重要的小麦生产基地，也是强筋、中筋优质小麦适宜生产地带，故该区域优质小麦选育及安全生产对维护我国粮食安全意义重大[2-3]。河南小麦种植历史悠久，且种质资源较为丰富，郑麦0943、郑麦0856和郑麦7698是近些年选育的优质强筋小麦品种，抗性强，市场前景良好，但是目前配套生产技术还相对缺乏[4]。钾素是小麦生长发育需要的必需营养元素之一，对小麦产量和品质形成具有显著影响[5-6]。然而，黄淮海麦区砂质潮土面积较大，有203.1×104 hm2，且40%分布于河南省，该土壤质地轻、漏水漏肥严重、且速效钾含量较低;特别是近十多年来，随着氮磷肥用量的增加以及有机肥用量的减少，土壤钾素亏缺日趋严重，这严重制约着优质小麦的安全生产[7-10]。谭金芳等[11]研究显示，在潮土区超高产麦田，钾素对小麦产量的影响已超过氮和磷。因此，施用钾肥已成为该区小麦增产提质的一项重要技术措施。有研究表明，不同品种小麦施钾响应度存在基因型差异[12-13]。因此，探明不同品种优质小麦对钾素响应的差异，筛选出钾素高效利用小麦品种，在世界钾矿资源逐渐消耗的今天具有重要意义[14]。鉴于此，本研究在明确了3个优质小麦氮磷需求特征的基础上[4，15-16]，又进一步研究3个优质小麦施钾效果差异，旨在探明优质小麦钾素利用特征，为其优质丰产和钾肥优化管理提供依据。

1 材料和方法

1.1 研究区概况和供试材料

试验于2015—2016年在长葛市农业科学研究所试验田进行，供试土壤为潮土，有机质14.39 g·kg-1，速效氮75.25 mg·kg-1，速效磷6.3 mg·kg-1，速效钾151.20 mg·kg-1，pH值8.01。供试郑麦7698、郑麦0856和郑麦0943，由河南省农业科学院小麦研究所许为钢研究员选育，田间播种量均为172.5 kg·hm-2。

1.2 试验设计

钾处理设2个水平，分别为0，90 kg·hm-2，磷肥150 kg·hm-2，二者全部基施。氮肥180 kg·hm-2，50%基施，50%追施。肥料品种分别选用氯化钾（K2O， 60%）、过磷酸钙（P2O5， 10%）和普通尿素（N， 46%），且均购于当地农资市场。每个处理3次重复。

1.3 测定项目及方法

1.3.1 SPAD值 于不同生育期，选取代表性植株功能叶片（倒二叶），采用SPAD-502叶绿素仪测定其SPAD值。

1.3.2干物质积累特性 参照先前研究方法[4]，考察各处理小麦干物质积累特性。

1.3.3 产量及其构成因素 收获前，调查各处理1 m2样方小麦穗数，换算出单位面积穗数，并选取代表性植株50株，考察穗粒数;成熟后收获全部小麦植株，计产，并获取千粒质量。

1.3.4 全钾含量及钾素吸收利用指标 取烘干样，粉碎后用火焰光度计法测定成熟期各器官全钾含量，并参照先前的计算方法[4]，分别计算各器官钾素累积量、钾素利用效率、钾素吸收效率、钾素收获指数、钾素农学效率和钾肥生产效率。

1.4 数据统计与分析

数据处理与作图采用Excel 2007软件，方差分析采用SPSS17.0软件，差异显著性检验采用多重比较（LSD）法。

2 结果与分析

2.1 施钾对不同品种优质小麦功能叶片SPAD值的影响

图1显示，3个优质小麦品种叶片SPAD值在苗期最低，为39.8～41.8，返青期最高，为51.0～56.0，且除苗期外对钾素的响应存在基因型差异，并与生育期有关。返青期，不施钾处理，以郑麦0943最高，郑麦7698最低，施钾处理，郑麦0943显著高于郑麦0856和郑麦7698，后两者无显著差异;拔节期，无论是施钾处理还是不施钾处理，均以郑麦0943最高，郑麦0856最低;开花期，施钾和不施钾处理，郑麦0856的SPAD值均显著低于其他两个品种。对施钾前后SPAD值的变化幅度进行比较，郑麦0943拔节期增幅为4.9%，郑麦0856苗期、拔节期和开花期增幅分别为3.3%，9.2%和3.0%，郑麦7698苗期、返青期和拔节期增幅分别为4.0%，5.1%和6.0%。该结果说明，施钾后3种优质小麦叶绿素含量均有所提高，这有利于光合产物的积累，郑麦0856和郑麦7698对钾素的响应相对郑麦0943更为敏感。

2.2 施钾对不同品种优质小麦干物质积累及转移的影响

表1显示，越冬期，不施钾处理，郑麦0943的干物质积累量显著低于其他两个品种，后两者无显著差异;施钾处理，则以郑麦7698最高，郑麦0943最低。返青期，无论施钾处理还是不施钾处理，均以郑麦7698最高。拔节期，施钾和不施钾处理，郑麦0856和郑麦7698均高于郑麦0943，前两者无显著差异。开花期和成熟期，施钾和不施钾处理，均以郑麦0943最高;郑麦7698最低。对施钾前后干物质的变化幅度进行比较，郑麦0943增幅为4.2%～10.7%，以拔节期增幅最大，越冬期增幅最小;郑麦0856增幅为3.4%～25.7%，以返青期增幅最大，开花期增幅最小;郑麦7698增幅为6.2%～10.3%，以越冬期增幅最大，成熟期增幅最小。该结果说明，施钾可促进小麦干物质积累，尤其是生育前期。

我们又进一步研究了不同品种优质小麦干物质转移对钾素的响应情况。表2显示，经济系数不管是施钾处理还是不施钾处理，均以郑麦7698最高。花后干物质转移率，两种施钾情况下，则均以郑麦0943最低。花后干物质转移率对籽粒的贡献率，不施鉀处理，郑麦0856最高，为85.42%，郑麦0943最低，为46.88%;施钾处理，郑麦0856和郑麦0943显著高于郑麦7698，但两者间无显著差异。施钾后干物质变化率，以郑麦7698最高，为6.226%，郑麦0943最低，为0.725%。该结果说明，3个优质小麦品种，郑麦7698经济系数和施钾后干物质变化率均显著高于其他两个小麦品种，郑麦0856花后干物质转移量对籽粒的贡献率最高。

2.3 施钾对不同品种优质小麦产量及其构成因子的影响

表3显示，穗数，不施钾处理，郑麦7698显著高于郑麦0856和郑麦0943;施钾处理，郑麦0943显著低于其余两个品种。穗长，不施钾处理，郑麦7698显著高于郑麦0856和郑麦0943;施钾处理，郑麦7698最高，郑麦0943最低。穗粒数，不施钾处理，郑麦7698和郑麦0943显著高于郑麦0856;施钾处理，3个小麦品种间无显著差异。千粒质量，施钾处理，郑麦7698和郑麦0856显著高于郑麦0943。产量，不管施钾还是不施钾处理，郑麦7698均显著高于郑麦0943和郑麦0856。比较施钾前后产量变化，可以看出郑麦0856增产幅度最大，为13.5%，郑麦7698增产幅度相对最小。该结果说明，不施钾条件下，郑麦0856减产幅度最大，其对钾素更为敏感;郑麦7698产量及各构成因子施钾和不施钾条件下均最高。

2.4 不同品种优质小麦钾肥利用率差异

表4显示，钾素利用效率，不施钾处理，郑麦0943显著低于郑麦7698和郑麦0856;施钾处理，郑麦7698最高，郑麦0943最低。钾素收获指数，不施钾处理，郑麦0943和郑麦7698显著高于郑麦0856;施钾处理，郑麦7698最高，郑麦0943最低。对施钾前后钾肥利用效率和钾素收获指数的变化情况进行比较，施钾后，郑麦0943钾素利用效率显著增加10.76%，其余两个品种有所下降;3个小麦品种的钾素收获指数施钾后均显著增加，其中郑麦0856增幅最高，为207.4%，郑麦0943增幅最小，为89.4%。此外，3个优质小麦品种中，钾素吸收效率以郑麦0943最高，为7.148 kg·kg-1;钾素农学利用率以郑麦0856最高，为13.517 kg·kg-1;钾肥生产效率以郑麦7698最高，为123.80 kg·kg-1。该结果说明，3个优质小麦中，郑麦0943钾素吸收效率较高，但钾素利用效率较低，郑麦7698正好相反，且钾素收获指数和钾肥生产效率均高于其他两个小麦品种，说明郑麦7698具有钾高效利用特征，郑麦0856钾素农学利用率最高，说明其对钾素较为敏感。

3 讨 论

前人研究表明，施钾可加快小麦生长，促进同化物积累及运转[17]。钾营养缺乏时，不仅营养器官生长受影响，经济系数及生物产量均有所降低[18]。本研究结果显示，施钾可不同程度提高3个优质小麦功能叶片SPAD值，从而有利于光合作用进行，促进小麦干物质积累和产量的增加，与上述研究结果基本相符。童贯和[19]研究表明，施用钾肥后小麦旗叶气孔导度和净光合速率有所增加，由光合午休造成的CO2同化量损失有所降低，这有利于小麦增产。王旭东等[20]报道，施钾可促进小麦灌浆期茎中果聚糖的积累，以及灌浆后期向籽粒淀粉的转化，这有利于灌浆后期维持较高的籽粒灌浆速率，从而提高粒质量和产量。本试验中，施钾后郑麦0943和郑麦0856花后干物质转移率、经济系数和产量均显著提高，可能是上述原因所致。

有研究报道，小麦在钾效率方面存在显著的基因型差异，包括钾吸收和利用效率两个方面[12-13]。钾吸收效率高反映植株根系从土壤中吸收钾素的能力较强;而钾利用效率高则反映单位钾素转化为籽粒产量较多[21-23]。本试验中，3个小麦品种比较，不施钾条件下，郑麦7698产量及各构成因子均最高，且施钾后花后干物质变化率及产量变化幅度均小于其它两个小麦品种，说明郑麦7698对钾素不太敏感。另外，郑麦7698钾素利用效率无论施钾与否都维持较高水平，且钾素收获指数和钾肥生产效率均高于其它两个小麦品种，说明郑麦7698具有钾高效利用特征。郑麦0856钾素农学利用率最高，且不施钾条件下产量降低最多，说明其对钾素较为敏感。我们先前研究了3个优质小麦品种对氮、磷响应的差异，证实郑麦7698不施氮、磷条件下仍具有较高的产量，而郑麦0856产量对氮素和磷素则较为敏感，不施氮或不施磷条件下减产幅度较大[4，15-16]。由此可见，3个优质小麦品种中，郑麦7698具有明显的产量优势，且养分利用效率较高。最近还有报道，郑麦7698具有较好的耐强光特性，可通过提高抗氧化酶活性，降低强光下光合机构受损程度，从而维持较高的光合效率[24];除西部旱薄地以外，在河南省13个地市应用，其品质特性均达到国家优质强筋小麦标准[25]，因此，郑麦7698在农业上具有良好的推广优势。

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