水肥一体化下钾肥用量对春玉米光合荧光参数的影响

摘要： 【目的】研究水肥一体化下不同施钾量对玉米光合荧光特性、生理特性及产量的影响，为宁夏地区玉米钾肥高效施用提供理论依据和技术支撑。【方法】采用随机区组试验设计，共设6 个施钾（K2O） 量： 0、60、120、180、240、300 kg/hm2，依次记为K0、K1、K2、K3、K4、K5 处理。监测不同处理春玉米叶片相对叶绿素含量（SPAD）、叶面积指数（LAI）、光合势（LAD）、光合荧光参数，测定了玉米产量，并分析了光合指标与产量之间的相关性。【结果】施钾量对春玉米叶片LAI 具有显著影响。两年结果表明，春玉米花前期（V6—R1）、花后期（R1—R6） LAD 分别占全生育期的20%、80%，因此，春玉米干物质积累主要在花后进行。SPAD 值均在R3 期附近达到峰值。两年中，玉米各生育时期的Pn （净光合速率）、Tr （蒸腾速率）、Gs （气孔导度）、Ci （胞间二氧化碳浓度） 均随着钾肥用量的增加呈先增后降的趋势。与K0 相比，K3 处理下的Pn 峰值显著提高了16.14%，K3 处理的Ci 最大峰值平均增加了4.42% （Plt;0.05）。在R1 期，K3 处理下的Fv/Fm 平均较K0 提高了23.54%。产量也随着施钾量的增加先增后减，最高产量出现在K3 处理，2022 和2023 年分别为15179 和14964 kg/hm2。相关分析表明，光合势与玉米产量相关极显著。K3 处理对玉米产量的优化效果综合得分最高。【结论】合理施钾可保障较高的SPAD 值和PSII 反应中心的活性，提高春玉米对光能的捕获、吸收、转化及最大光化学效率，降低热耗散，促进春玉米光合作用，促进干物质的转化，从而提高春玉米的产量。总施钾量（K2O） 为180 kg/hm2 （K3） 时，春玉米光合荧光特性表现较优，光合势较强。在宁夏滴灌水肥一体化条件下，玉米产量达15000 kg/hm2 时，最佳施钾（K2O） 量为155～202 kg/hm2。

关键词： 春玉米； 施钾量； 光合参数； 荧光参数； 目标产量

钾是植物生长发育必需的大量营养元素，参与作物许多基本生理过程，在提高作物水分利用效率和逆境胁迫抗性中至关重要[1−2]。钾也是叶绿体的重要组成元素，叶绿体作为作物光合作用的主要场所，钾的供应影响着作物叶片叶绿体的数量及功能，对作物的生长、发育、产量等极其重要[3]。玉米推广水肥一体化技术极大地提高了玉米产量，增加了对养分的吸收量和吸收强度，研究玉米光合及生理特性对施钾量的响应对养分高效利用有重要的理论意义[4−5]。

适宜的施钾量可以显著提高玉米叶片的叶绿素含量、光合速率和产量[6−7]。植物叶片表皮细胞层中的气孔是二氧化碳从大气进入叶肉细胞进行光合作用的主要途径，作物还通过气孔关闭减少蒸腾所引起的水分流失适应环境的水分胁迫，K+浓度是作物调节气孔开度，促进作物水分利用效率和光合效率的重要途径[8]。施钾量直接影响着叶片的光合效率，当钾肥施用量从0 增加到324 kg/hm2 时，不同品种玉米的净光合速率（Pn）、气孔导度（Gs） 以及蒸腾速率（Tr） 均随钾肥施用量的增加而增大，而胞间二氧化碳浓度（Ci） 呈下降趋势[9]。

在作物光合生理研究中，叶绿素荧光参数是评估作物光合生理状态的重要指标之一[ 1 0 − 1 1 ]。其中，F0 为初始荧光，是PSII 反应中心全部开放时的荧光水平，F0 数值升高表明植物遭受逆境或失去活性。Fv/Fo 表示PSII 潜在活性，植物遭受外界环境胁迫时会降低。Fv/Fm 表示PSII 最大光化学量子产量，反映PSII 反应中心内部光能转换效率或称最大PSII光能转换效率。有研究表明，低钾胁迫下，玉米叶片Fv/Fm、PSII、光化学猝灭系数（qP） 及PSII 非循环光合电子传递速率（ETR） 开始增加，非光化学猝灭系数（NPQ） 减小，说明低钾会对PSII 造成损伤[12]。本研究结合宁夏当地环境和生产条件，研究滴灌水肥一体化条件下，不同施钾量对玉米光合荧光特性、生理特性及产量的影响，提出适应宁夏地区春玉米高产高效栽培的最佳施钾量。

1 材料与方法

1.1 试验区概况

试验地位于宁夏银川市平吉堡农场（106°01′E，38°24′N），平均海拔1170 m，年平均气温8.5℃，年平均降水量200 mm 左右，年平均蒸发量2000 mm以上，属于干旱气候区，降水主要集中在7—9 月。春玉米试验期间气象数据如图1 所示。土壤类型为淡灰钙土，质地为轻壤土，前茬收获后进行了深翻灭茬。采用滴灌水肥一体化技术进行施肥灌溉。试验地耕层土壤（0—20 cm） 基本理化性状见表1。

1.2 试验材料

供试品种：先玉1225 （市售），该品种属中晚熟普通玉米品种，出苗至成熟期一般为137 天左右。

1.3 试验设计

本试验共设6 个不同施钾（K2O） 量处理，分别为0 （K0）、60 （K1）、120 （K2）、180 （K3）、240 （K4）、300 kg/hm2 （K5）。采用随机区组设计，3 次重复，共18 个小区。采取宽窄行种植，宽行70 cm，窄行40 cm，各小区种植8 行玉米，小区面积88 m2 （20 m×4.4 m），平均行距为55 cm，株距为20 cm；区组之间设置1 m走道，每个小区均为独立的滴灌区。每2 行铺设1条滴灌带，滴灌带铺设在窄行内，种植密度控制在90000 株/hm2。

各处理氮（N）、磷（P2O5） 肥用量一致，分别为300 kg/hm2 和138 kg/hm2，试验不施基肥，肥料均随水施入。钾肥和磷肥的施肥比例为苗期30% （1 次性施入）、拔节期40% （分两次施入） 和大喇叭口期30%（分两次施入）。氮肥的施肥比例为苗期10% （1 次性施入）、拔节期30% （分两次施入）、大喇叭口期30%（分两次施入）、抽雄期20% （1 次性施入）、灌浆期10% （1 次性施入）。供试氮肥为尿素 （N 46%），磷肥为磷酸一铵 （P2O5 61%，N 12%），钾肥为硫酸钾 （K2O52%）。玉米种植日期分别为2022−04−24 和2023−04−25，收获日期分别为2022−10−03 和2023−09−27。

1.4 测定项目与方法

1.4.1 叶面积和光合势测定方法

在玉米拔节期（V6）、大喇叭口期（V12）、抽雄期（R1）、灌浆期（R3）、成熟期（R6），选择全展叶片，用长宽系数法测定叶面积，叶面积指数LAI 计算公式：

LAI = 0.75×P×Σ（ai ×bi）

式中，0.75 为校正系数，P 为密度，a、b 为叶片的长、宽，i 为叶片个数[13]。

光合势（LAD） 为作物生长期内进行光合生产的叶面积与生长天数的乘积，计算公式：

LAD = [（LAI1 +LAI2）／2]×（t2 -t1）

式中，t1 和t2 为相邻两生育期的生长天数，LAI1 和LAI2 为t1、t2 生育时期叶面积指数[14]。

1.4.2 叶绿素相对含量（SPAD）、光合和荧光参数测定

于春玉米V6、V12、R1、R3、R6 期，在定株玉米中选定5 株玉米，其中V6、V12 期选玉米全展叶片，R1 期及以后选棒三叶，于上午9：00—11：00 在田间分别使用SPAD-502plus 测定SPAD，用TPS-2 光合测定仪测定Ci、Pn、Gs、Tr，用FMS-2荧光测定仪测定Fv/Fm、Fv/Fo、PI。

V12、R1 期春玉米叶片水分利用效率（WUE） 计算公式为：

WUE = Pn／Tr

1.4.3 玉米产量及产量构成

在春玉米成熟期，取每试验小区中间两行玉米测产，取20 穗玉米风干后在室内考种，测定穗粒数、穗重、百粒重等产量构成指标。测定含水量后，折合14% 含水量计算单位面积产量。

1.5 数据处理及分析

用Microsoft Excel 2016 进行数据统计、整理，SPSS 23.0、DPS 7.05 进行数据分析，并用LSD 法进行处理间多重比较，Origin 2021 进行相关分析和主成分分析（PCA） 作图，最后参照李开钰等[15]方法评价不同钾肥水平下玉米产量优化效果。主成分综合评价计算公式如下：

式中，Fi 为各主成分得分；ai 为各指标得分；Xi 为第i 个指标的特征值的算术平方根，i=1， 2， 3， ···，n；FC 为综合得分，Vi 为第i 个主成分特征值对应的贡献率。

2 结果与分析

2.1 施钾量对春玉米生长发育的影响

2.1.1 施钾量对叶面积指数（LAI） 的影响

随着春玉米生育期的推进，2022、2023 年的叶面积指数变化趋势一致，均表现V6—R1 期上升幅度较大，R1—R3 期变化不明显（图2）。2022 年相较于K0，R1、R3期K3 处理LAI 分别显著提高7.37%、11.20%，但K3、K4、K5 处理间无显著差异；2023 年R1 期，K3 处理LAI 较K0 显著提高4.07%，说明该施钾量提高叶面积指数的效果最好。

2.1.2 施钾量对叶片光合势（LAD） 的影响

由表2可知，由于苗期—拔节期光合势较低，没有单独列出数据。两年春玉米叶片LAD 随着施钾量的增加先升后降。2022 年除V6—V12 期外，K3 处理叶片其他生育期LAD 与K4 无显著差异，全生育期平均较K0 提升8.56%；2023 年，K3 处理全生育期平均LAD 较其他处理显著提升1.67%～4.54% （Plt;0.05）。综合两年结果，在春玉米花前（V6—R1） LAD 占全生育期的20%，花后（R1—R6） LAD 约占全生育期的80%，可见春玉米物质积累主要发生在开花后，因此，花后保持较高的光合势有利于玉米增产。

2.2 施钾量对春玉米叶片SPAD 值的影响

由图3 可知，两年春玉米叶片SPAD 值均随生育期的推进先增后降，最低值出现在V6 期，且各处理间无显著差异，最高值出现在R1—R3 期。K3 处理SPAD 在各时期中都最高，2022、2023 年R3 期的SPAD 值较K0 分别显著提高了3.59%、5.25%。2023 年，K3 和K4 处理R6 期的SPAD 值分别较K0高6.42% 和7.42% （Plt;0.05），说明K3、K4 处理有利于提高玉米全生育期叶片的叶绿素含量，特别是在R6 期，依然保持显著高于对照的SPAD 值，而增施过多钾肥会降低R6 期的SPAD 值。

2.3 施钾量对春玉米叶片光合特性的影响

2.3.1 施钾量对叶片净光合速率（Pn） 的影响

由图4 可知，春玉米叶片Pn 两年均随着春玉米生育期推进先升后降，峰值均出现在R1 期，各处理峰值表现为K3gt;K4gt;K1gt;K2gt;K5gt;K0。除2022 年R6 期外，K3 处理两年各生育期的春玉米叶片Pn 值均最高，2022、2023 年K3 处理的Pn 峰值较K0 分别显著高21.41%、14.58%，两年平均增加16.14%，显示了最高的叶片净光合速率。

2.3.2 施钾量对叶片胞间CO2 浓度（Ci） 的影响

由图5 可知，春玉米叶片Ci 值均随着春玉米生育期的推进先增后降，峰值出现在R3 期。两年K3 处理各生育期Ci 值均最高，2022、2023 年峰值较K0 分别显著提升了4.98%、3.87%，两年平均增加4.42%。

2.3.3 施钾量对叶片气孔导度（Gs） 的影响

由图6可知，春玉米叶片Gs 随着春玉米生育期的推进先增后降，在R1 期达到峰值。在V6 期，K3 处理显著高于其它处理8.05%～20.42%；在V12 期，K3、K4和K5 处理间Gs 值无显著差异，均显著高于K2、K0、K1 处理。K3 处理的Gs 峰值（R1 期） 与K4 无显著差异，但显著高于其它处理5.99%～12.31%。

2.3.4 施钾量对春玉米叶片蒸腾速率（Tr） 的影响

如图7 所示，春玉米叶片Tr 随着春玉米生育期的推进先升后降，在抽雄期（R1） 达到峰值。2022 年，各生育时期中K3 处理都呈最大值，且显著高于K0，峰值较K0 提高8.50%；2023 年，各生育期K4 处理Tr 显著高于其它处理，峰值较K0 增高5.18%。

2.3.5 施钾量对春玉米叶片水分利用效率（WUE） 的影响

如图8 所示，V12 和R1 期叶片WUE 均随施钾量的增加先增后降，最高值均出现在K3 处理，且均显著高于K0。2022 年K3 处理的WUE 值在V12和R1 期与其他施钾量处理间的差异未达到显著水平；2023 年K3 处理与其他钾肥处理间V12 期的WUE 值差异不显著，但R1 期显著高于其它处理7.40%～12.31%。综合两年来看，K3 处理获得的水分利用效率最高，叶片蒸腾速率也较高，而钾肥施用不足或过量不利于叶片水分利用。

2.4 施钾量对春玉米叶片荧光参数的影响

2.4.1 施钾量对Fv/Fm 的影响

Fv/Fm 代表PSⅡ最大光化学效率，能够反映PSⅡ的原初光化学反应和光合状态的变化[16]。随着施钾量的增加，各生育期Fv/Fm 均先增后降，峰值在K3，最低值在K5 处理（图9）。R1 期K3 处理的Fv/Fm 平均较K0 提高了23.54%。V6 期，K3 处理的Fv/Fm 值均显著高于其它处理。总的来看，K5 处理各生育期的Fv/Fm 值显著低于其他处理，说明适宜的施钾量有利于提高Fv/Fm，以K3 处理效果最好。

2.4.2 施钾量对春玉米叶片Fv/Fo 的影响

由图10可知，2022 年，随着玉米生育期的推进，Fv/Fo 呈现先增加后下降的趋势，在R3 达到最大，而在2023年，这一趋势不明显。同一生育期，随着施钾量的增加，Fv/Fo 呈现先增加后下降的趋势，除在R3 期K4 处理高于K3 外，其余时期K3 处理均最高，且大多时期显著高于K0；K5 处理的Fv/Fo 值与其他处理相比变化较大，有时甚至低于K0。说明适当增施钾肥有利于春玉米叶片Fv/Fo 提升，有利于增加春玉米的光能捕获，并降低能量的耗散，从而有利于产量的提升。

2.4.3 施钾量对春玉米叶片ABS/RC 的影响

ABS/RC 表示单位反应中心吸收的光能。由图11 可知，随着春玉米生育期的推进，叶片ABS/RC 呈现出先上升后下降的趋势，峰值出现在R1 期。2022 年，随着施肥量的增加，ABS/RC 呈现先上升后下降的趋势，各生育期均以K3 处理的ABS/RC 最高，V6、V12、R1、R3、R6 期分别比K0 高40.81%、34.62%、22.58%、25.72%、20.88%；2023 年，ABS/RC 峰值也出现在R1 期，K3 处理显著高于K0 处理，但与K1、K2 处理无显著差异。说明，随着施钾量的增加玉米叶片单位反应中心吸收的光能提高，促进捕获的能量用于还原电子受率（QA） 和电子传递链，并降低反应中心所耗散的能量。

2.4.4 施钾量对春玉米叶片PI 值的影响

由图12可知，随着生育时期的推进，春玉米叶片PI 先升后降，峰值出现在R1 期。2022 年，除R6 期K1 处理的PI 值最高外，其余生育期最高值均为K3 处理。在R1 期，K3 处理的PI 值（峰值） 比其它处理高7.88%～20.05%。在2023 年各生育时期K3 处理PI 值均较高，V6、V12、R1、R3、R6 期K3 处理PI 值分别比K0 处理高43.45%、60.70%、30.08%、11.80%、61.03%。

2.5 荧光参数与净光合速率的通径分析

通径系数的绝对值大小代表荧光参数对叶片净光合速率的影响。在春玉米R1 期将2 年春玉米荧光参数和净光合速率平均值进行通径分析。由表3 可知，荧光参数与净光合速率密切相关。荧光参数与Pn （净光合速率） 的相关系数表现为ABS/RCgt;PIgt;Fv/Fmgt;Fv/Fo，直接影响表现为ABS/RC （0.341）gt;Fv/Fm（0.295）gt;PI （0.284）gt;Fv/Fo （0.159）。叶片荧光参数对Pn 的直接贡献均为正效应，ABS/RC 对Pn 的间接作用最大。

2.6 施钾量对春玉米产量及产量构成因素的影响

根据表4 可知，2 年试验结果均表明，施钾量、施钾与年份两者交互作用对玉米籽粒产量的影响达到了极显著水平。施钾量对产量及产量构成因素均有显著或极显著的影响。年份对籽粒产量、百粒重无显著影响。年份与施钾量两者交互作用除对穗粒数和穗粒重无显著影响外，对其它指标均产生极显著影响。

随着施钾量的增加，2022—2023 年玉米产量均呈先增后降趋势，产量表现为K3gt;K2gt;K5gt;K4gt;K1gt;K0 （2022 年） 和K3gt;K4gt;K5gt;K2gt;K1gt;K0 （2023 年），2023 年K3 与K4 处理无显著差异，2022 和2023 年最高产量分别达15179 和14944 kg/hm2。K3 处理相较K0、K1、K2、K4 和K5 处理，两年产量平均分别增产23.16%、12.36%、7.10%、5.01% 和5.07%。从产量构成因素来看，施钾可以显著增加穗数、穗粒数和百粒重，随施钾量升高，3 个指标呈先升后降趋势。百粒重是决定玉米产量最主要的因素，两年中以K3 处理下的百粒重表现较好。K3 处理百粒重较K0 处理两年平均增加了12.23%。本研究基于不同施钾水平对产量进行回归拟合，得方程y=−0.08x2+32.392x+11901，R2 =0.9945，求得极值x=202.45kg/hm2，所以当施钾量为K2O 202.45 kg/hm2 时，产量最大y=15179.88 kg/hm2。综合得出，宁夏滴灌水肥一体化条件下，玉米产量达15000 kg/hm2 时，最佳施钾量为K2O 155～202 kg/hm2。

2.7 相关分析与主成分分析

将玉米V12 期和R3 期的产量及光合作用指标分别进行相关性分析（图13），在V12、R3 期，Pn 与春玉米产量均无显著相关性。V12 期，LAD 和PI 与产量呈极显著正相关关系，LAI 除与Fv/Fm 无显著相关性外，与其他荧光参数均存在显著相关关系；R3期，LAD、ABS/RC 和Tr 均与产量呈极显著相关关系，LAI 与产量呈显著相关关系，PI 与Pn 呈极显著相关关系。

进一步对春玉米产量、光合参数、LAI、LAD做主成分分析，将11 个相关的单项指标降维分析（图14），选取前两个主成分。2022 年，第一、二主成分方差贡献率分别为84.70% 和11.40%，累计贡献率达到96.10%。且各钾素处理综合得分表现为K3gt;K4gt;K2gt;K5gt;K1gt;K0；而2023 年，第一主成分方差贡献率为86.80%，第二主成分方差贡献率则为8.50%，累计贡献率达到95.30%，各处理综合得分表现为K3gt;K4gt;K2gt;K1gt;K5gt;K0。两年结果基本一致，即合理施钾可以改善春玉米光合特性及产量，同时，该效果在2022 年表现的更为明显，有利于促进春玉米光合能力及产量的提升。

3 讨论

3.1 施钾量对春玉米LAI 及SPAD 的影响

钾素作为玉米生长发育所必需的元素，在玉米的生长发育、产量及产量构成因素形成方面有着其它养分不可替代的作用。叶面积指数和光合势是反映作物冠层结构性能的关键指标[17]。有研究表明，作物叶面积指数和光合势的提高也是作物高产的有效途径之一，可以直接反映植株叶片的生长发育、营养状况和潜在的光合面积[18]。前人研究表明，不施氮或施氮过多，生育后期LAI 下降较为迅速，而适宜的施氮量（N 90～180 kg/hm2），LAI 发展动态较为合理[19]。刘举[20]研究表明，施用钾肥显著提高夏玉米各个时期功能叶片SPAD 值，施钾（K2O 180 kg/hm2） 显著提高吐丝期夏玉米功能叶片SPAD 值。合理施肥有利于提高作物LAI，促进作物光合生产能力[21−22]。本研究结果表明，不同钾肥处理下春玉米LAI 随着生育进程的推进，呈先增后减的变化趋势，这与前人的研究结果一致。春玉米叶片SPAD 值随着施钾量的增加呈先增后减的趋势，适当的钾素可以保证春玉米叶片稳定的SPAD 值。

3.2 施钾量对春玉米叶片光合、荧光特性的影响

光合作用是植物利用光能将CO2 和H2O 转化为有机物的过程。作物叶片的Pn、Gs、Ci 及Tr 等光合参数，反映了作物进行光合作用时对光能的利用及转化效率[23]。相关研究表明，钾肥对春玉米穗位叶的净光合速率存在显著影响，在一定范围内，净光合速率随施钾量的增加而增加，而钾肥过量时光合速率反而减少[24]。在低钾胁迫下，不同品种的玉米净光合速率、蒸腾速率都会不同程度的降低[25]。李艳芬等[26]发现，低钾胁迫下两个谷子品种幼苗叶片净光合速率均显著降低，最终抑制幼苗生长发育。施钾后叶片钾含量提高有利于卡尔文循环限速酶Rubisco 的合成，较高K+浓度则保证了Rubisco 酶羧化活性，加速了光合作用的暗反应，从而影响光合作用[27]。结合本研究发现，在不同施钾量处理下春玉米叶片的净光合速率随生育期的推进呈先增后降的趋势，两年中都是在抽雄吐丝期净光合速率达到最大值，且各时期中均以K3 （K2O 180 kg/hm2） 处理效果最佳。过少或过量施钾均会导致叶片净光合速率下降。玉米叶片胞间CO2 浓度也会随着施钾量的增加而增加，但是过多施用钾肥又会导致Ci 降低，这与Hussain等[28]和黄春燕等[29]研究结果一致。玉米叶片气孔导度、蒸腾速率均随玉米生育期的推进呈现先增后降的趋势，且在不同时期中，K3 处理均表现较好，这与前人的研究结果[30]一致。钾在玉米植株内呈离子状态，一般集中在植株最活跃的部分，叶片钾浓度增加，可以减少叶肉细胞对CO2 的阻抗，提高植株对CO2 的同化能力促进光合作用[31]。K+的存在还有利于保持光照下叶绿体及类囊体的跨膜质子梯度，并使叶绿体基质保持CO2 同化所匹配的pH 值，促进了光合磷酸化[32]。同时，适宜的施钾量促进叶片水分利用效率，这有利于叶片与外界气体交换。综上所述，合理施肥有利于提高春玉米叶片净光合速率，提高叶片胞间CO2 浓度，促进气体交换速率，从而促进春玉米光合作用，促进干物质转化，最终促进增产。

Fv/Fo、Fv/Fm、PI 和ABS/RC 是光系统中光化学效率的重要指标，反映PSII 活性中心对光能吸收、传递、转化和热耗散效率，直接决定了叶片的光合能力[33]。坚天才等[34]的研究结果表明，在一定范围内，随着施氮量增加，春小麦Fv/Fo、Fv/Fm、PI和ABS/RC 均呈先增后降的变化趋势，Fv/Fo、Fv/Fm和PI 可以反映作物光合作用。杨青青等[ 3 5 ]研究表明，钾肥显著提高了剑麻叶片将吸收的光能转化为化学能的效率，提高了剑麻叶片对强光的耐受性，施钾可以显著增加作物叶片Fv/Fm，促进了光能的转化。说明适量施用肥料有利于作物进行光合，从而提高作物产量。本研究结果与前人研究结果一致，随着施钾量的增加，春玉米Fv/Fo、Fv/Fm、PI 和ABS/RC 均呈先增后降的趋势，施用过多或过少钾肥，Fv/Fo、Fv/Fm、PI 和ABS/RC 都会出现不同程度的下降，不利于反应中心的开放。因此合理施钾有利于促进春玉米光合速率的提高。

3.3 施钾量对春玉米产量的影响

钾素是玉米生长发育的最重要元素之一，玉米籽粒产量与施钾量密切相关。适量的钾肥供应和有效利用决定了作物的产量及品质，促进了作物对生物和非生物胁迫的耐受性[36， 37- 38]。钾肥施用过多作物未能充分吸收，会造成环境污染，影响土壤健康，最终也导致作物减产。宋杰等[39]研究表明，适量施钾有利于提高玉米籽粒产量，但施钾量与产量之间并不是完全呈正比关系。当施钾量超过225 kg/hm2后，产量增幅会呈下降趋势。肖万欣等[40]研究表明，增施钾肥提高玉米杂交种的百粒重和穗粒数，进而提高产量，但钾肥施用过多产量会显著下降。孔丽丽等[41]研究表明，适量施用钾肥，保障作物在适宜种植密度下充分发挥群体优势进行光合作用，生产营养物质，并促进更多养分从源器官向籽粒转运。本研究结果表明，春玉米产量及产量构成因素均随施钾量增加呈先增后降的趋势，施钾处理玉米产量显著高于不施钾处理。其中，K3 处理春玉米产量在两年中均为最大值，表现较好。同时，根据相关性分析可以看出，在V12 期，调节春玉米胞间二氧化碳浓度可以促进产量的增加，而在R3 期，适当提高蒸腾速率也有利于产量的增加。在玉米生育期中，玉米对钾肥需求较强，能够显著提高玉米产量。本研究中玉米光合速率与产量之间无显著相关性，可能是由于作物种类、品种等区别，作物叶面积、光合功能期的长短、作物经济系数存在一定差异，最终导致作物光合速率与产量之间无显著相关性，这与许大全[42]的结论保持一致。此外，荆家海[43]对小麦的研究也表明，净光合速率与产量呈负相关，与叶面积和光合势呈正相关。同时，本研究发现LAI 与产量呈显著相关性，LAD 与产量存在极显著相关性，与前人研究结果一致。本研究基于施钾水平对产量回归拟合表明，当施钾量为K2O 202.45 kg/hm2，产量达到最大值y=15179.88 kg/hm2。当施钾量过高时，产量有所下降，原因可能是钾肥施用过多，导致作物对钾的奢侈吸收；钾肥施用过多导致光合荧光参数有所下降，而光合参数是反映作物对光能及营养物质吸收、积累及物质能量转化的指标，最终导致春玉米产量降低。此外钾肥施用过多会导致土壤中交换性K+含量增加，可能会使土壤中K+/（Ca2++Mg2+） 的值失衡，导致植株对K+、Ca2+、Mg2+的吸收比例失调，影响作物籽粒产量[44]。因此，通过合理的施用钾肥，对提高玉米产量具有重要意义。主成分分析表明，K3 处理下的玉米光合特性和产量参数综合评价得分最高。即合理施钾（K3 处理） 可显著提高光合源，改善光合参数，进而对玉米群体生长特性和光合产物积累特性的优化效果显著，为后期产量形成奠定坚实基础。

宁夏地区气候特点、玉米品种、滴灌水肥一体化条件影响有其独特性，不同地区玉米养分需求特点也存在一定差异，在其他地区施用钾肥对玉米生长发育的影响还需进一步研究，而且本试验只设置一种肥料因素，局限性较大，因此，在今后的试验中还应该研究多因素（水分、施钾时期等） 对玉米生长动态的影响。在不同的试验地点，应综合考虑产量、经济效益和环境效应来确定最适施钾量。

4 结论

在本试验条件下，合理增施钾肥可改善玉米的光合和荧光特性，并在一定程度上提高玉米产量。在最适宜的施钾（K2O） 量180 kg/hm2 下，春玉米光合、荧光等特性较优，光合势尤其是花后期光合势等参数较强，有利于光合作用以及产量形成。采用滴灌施肥一体化技术，玉米目标产量达15000 kg/hm2时的最佳施钾量为K2O 155～202 kg/hm2。

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基金项目：宁夏高质量发展与生态保护科技创新示范项目（NGSB-2021-3-02）；宁夏自然科学基金项目（2021AAC03072） ；宁夏区重点研发项目（2019BBF02003）；宁夏粮食作物种质创制与生长调控科技创新团队项目（2022BSB03109）。