不同品種優質小麥施鉀效果差異研究

張運紅 杜君 楊占平 和愛玲 姚健 黃紹敏 杜保池 駱曉聲

摘? ? 要：采用大田試驗，通過考察干物質、產量、鉀含量及其利用效率，研究3個不同品種優質小麥（鄭麥0943、鄭麥0856和鄭麥7698）施鉀效果差異，揭示優質小麥鉀素吸收利用特征。結果顯示，施鉀可不同程度提高3個優質小麥功能葉片SPAD值，從而促進小麥干物質積累和產量的增加。不同優質小麥品種比較，不施鉀條件下，鄭麥7698產量及各構成因子最高，施鉀后花后干物質轉移率及產量變化幅度均最小;且鉀素利用效率無論施鉀與否都維持較高水平，鉀素收獲指數和鉀肥生產效率也高于其它兩個小麥品種，說明鄭麥7698具有鉀高效利用特征。鄭麥0856施鉀后產量、穗數和穗粒數增加幅度均高于其他兩個小麥品種;其鉀素農學利用率也最高，說明鄭麥0856對鉀素較為敏感。

關鍵詞：鉀;優質小麥;干物質積累;產量;鉀素吸收利用

中圖分類號：S512.1? ? ? ? ?文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? DOI 編碼：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

小麥是我國主要糧食作物之一，占糧食總產量的22.5%和總消費量的25%左右，在我國農業生產及國民經濟中占有重要地位。當前我國小麥生產基本能滿足國內市場需求，然而品種結構性矛盾較為突出，專用小麥品種和優質小麥品種還相對缺乏[1-2]。黃淮海地區屬暖溫帶半濕潤季風性氣候，光照充足，是我國最重要的小麥生產基地，也是強筋、中筋優質小麥適宜生產地帶，故該區域優質小麥選育及安全生產對維護我國糧食安全意義重大[2-3]。河南小麥種植歷史悠久，且種質資源較為豐富，鄭麥0943、鄭麥0856和鄭麥7698是近些年選育的優質強筋小麥品種，抗性強，市場前景良好，但是目前配套生產技術還相對缺乏[4]。鉀素是小麥生長發育需要的必需營養元素之一，對小麥產量和品質形成具有顯著影響[5-6]。然而，黃淮海麥區砂質潮土面積較大，有203.1×104 hm2，且40%分布于河南省，該土壤質地輕、漏水漏肥嚴重、且速效鉀含量較低;特別是近十多年來，隨著氮磷肥用量的增加以及有機肥用量的減少，土壤鉀素虧缺日趨嚴重，這嚴重制約著優質小麥的安全生產[7-10]。譚金芳等[11]研究顯示，在潮土區超高產麥田，鉀素對小麥產量的影響已超過氮和磷。因此，施用鉀肥已成為該區小麥增產提質的一項重要技術措施。有研究表明，不同品種小麥施鉀響應度存在基因型差異[12-13]。因此，探明不同品種優質小麥對鉀素響應的差異，篩選出鉀素高效利用小麥品種，在世界鉀礦資源逐漸消耗的今天具有重要意義[14]。鑒于此，本研究在明確了3個優質小麥氮磷需求特征的基礎上[4，15-16]，又進一步研究3個優質小麥施鉀效果差異，旨在探明優質小麥鉀素利用特征，為其優質豐產和鉀肥優化管理提供依據。

1 材料和方法

1.1 研究區概況和供試材料

試驗于2015—2016年在長葛市農業科學研究所試驗田進行，供試土壤為潮土，有機質14.39 g·kg-1，速效氮75.25 mg·kg-1，速效磷6.3 mg·kg-1，速效鉀151.20 mg·kg-1，pH值8.01。供試鄭麥7698、鄭麥0856和鄭麥0943，由河南省農業科學院小麥研究所許為鋼研究員選育，田間播種量均為172.5 kg·hm-2。

1.2 試驗設計

鉀處理設2個水平，分別為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。肥料品種分別選用氯化鉀（K2O， 60%）、過磷酸鈣（P2O5， 10%）和普通尿素（N， 46%），且均購于當地農資市場。每個處理3次重復。

1.3 測定項目及方法

1.3.1 SPAD值 于不同生育期，選取代表性植株功能葉片（倒二葉），采用SPAD-502葉綠素儀測定其SPAD值。

1.3.2干物質積累特性 參照先前研究方法[4]，考察各處理小麥干物質積累特性。

1.3.3 產量及其構成因素 收獲前，調查各處理1 m2樣方小麥穗數，換算出單位面積穗數，并選取代表性植株50株，考察穗粒數;成熟后收獲全部小麥植株，計產，并獲取千粒質量。

1.3.4 全鉀含量及鉀素吸收利用指標 取烘干樣，粉碎后用火焰光度計法測定成熟期各器官全鉀含量，并參照先前的計算方法[4]，分別計算各器官鉀素累積量、鉀素利用效率、鉀素吸收效率、鉀素收獲指數、鉀素農學效率和鉀肥生產效率。

1.4 數據統計與分析

數據處理與作圖采用Excel 2007軟件，方差分析采用SPSS17.0軟件，差異顯著性檢驗采用多重比較（LSD）法。

2 結果與分析

2.1 施鉀對不同品種優質小麥功能葉片SPAD值的影響

圖1顯示，3個優質小麥品種葉片SPAD值在苗期最低，為39.8～41.8，返青期最高，為51.0～56.0，且除苗期外對鉀素的響應存在基因型差異，并與生育期有關。返青期，不施鉀處理，以鄭麥0943最高，鄭麥7698最低，施鉀處理，鄭麥0943顯著高于鄭麥0856和鄭麥7698，后兩者無顯著差異;拔節期，無論是施鉀處理還是不施鉀處理，均以鄭麥0943最高，鄭麥0856最低;開花期，施鉀和不施鉀處理，鄭麥0856的SPAD值均顯著低于其他兩個品種。對施鉀前后SPAD值的變化幅度進行比較，鄭麥0943拔節期增幅為4.9%，鄭麥0856苗期、拔節期和開花期增幅分別為3.3%，9.2%和3.0%，鄭麥7698苗期、返青期和拔節期增幅分別為4.0%，5.1%和6.0%。該結果說明，施鉀后3種優質小麥葉綠素含量均有所提高，這有利于光合產物的積累，鄭麥0856和鄭麥7698對鉀素的響應相對鄭麥0943更為敏感。

2.2 施鉀對不同品種優質小麥干物質積累及轉移的影響

表1顯示，越冬期，不施鉀處理，鄭麥0943的干物質積累量顯著低于其他兩個品種，后兩者無顯著差異;施鉀處理，則以鄭麥7698最高，鄭麥0943最低。返青期，無論施鉀處理還是不施鉀處理，均以鄭麥7698最高。拔節期，施鉀和不施鉀處理，鄭麥0856和鄭麥7698均高于鄭麥0943，前兩者無顯著差異。開花期和成熟期，施鉀和不施鉀處理，均以鄭麥0943最高;鄭麥7698最低。對施鉀前后干物質的變化幅度進行比較，鄭麥0943增幅為4.2%～10.7%，以拔節期增幅最大，越冬期增幅最小;鄭麥0856增幅為3.4%～25.7%，以返青期增幅最大，開花期增幅最小;鄭麥7698增幅為6.2%～10.3%，以越冬期增幅最大，成熟期增幅最小。該結果說明，施鉀可促進小麥干物質積累，尤其是生育前期。

我們又進一步研究了不同品種優質小麥干物質轉移對鉀素的響應情況。表2顯示，經濟系數不管是施鉀處理還是不施鉀處理，均以鄭麥7698最高。花后干物質轉移率，兩種施鉀情況下，則均以鄭麥0943最低。花后干物質轉移率對籽粒的貢獻率，不施鉀處理，鄭麥0856最高，為85.42%，鄭麥0943最低，為46.88%;施鉀處理，鄭麥0856和鄭麥0943顯著高于鄭麥7698，但兩者間無顯著差異。施鉀后干物質變化率，以鄭麥7698最高，為6.226%，鄭麥0943最低，為0.725%。該結果說明，3個優質小麥品種，鄭麥7698經濟系數和施鉀后干物質變化率均顯著高于其他兩個小麥品種，鄭麥0856花后干物質轉移量對籽粒的貢獻率最高。

2.3 施鉀對不同品種優質小麥產量及其構成因子的影響

表3顯示，穗數，不施鉀處理，鄭麥7698顯著高于鄭麥0856和鄭麥0943;施鉀處理，鄭麥0943顯著低于其余兩個品種。穗長，不施鉀處理，鄭麥7698顯著高于鄭麥0856和鄭麥0943;施鉀處理，鄭麥7698最高，鄭麥0943最低。穗粒數，不施鉀處理，鄭麥7698和鄭麥0943顯著高于鄭麥0856;施鉀處理，3個小麥品種間無顯著差異。千粒質量，施鉀處理，鄭麥7698和鄭麥0856顯著高于鄭麥0943。產量，不管施鉀還是不施鉀處理，鄭麥7698均顯著高于鄭麥0943和鄭麥0856。比較施鉀前后產量變化，可以看出鄭麥0856增產幅度最大，為13.5%，鄭麥7698增產幅度相對最小。該結果說明，不施鉀條件下，鄭麥0856減產幅度最大，其對鉀素更為敏感;鄭麥7698產量及各構成因子施鉀和不施鉀條件下均最高。

2.4 不同品種優質小麥鉀肥利用率差異

表4顯示，鉀素利用效率，不施鉀處理，鄭麥0943顯著低于鄭麥7698和鄭麥0856;施鉀處理，鄭麥7698最高，鄭麥0943最低。鉀素收獲指數，不施鉀處理，鄭麥0943和鄭麥7698顯著高于鄭麥0856;施鉀處理，鄭麥7698最高，鄭麥0943最低。對施鉀前后鉀肥利用效率和鉀素收獲指數的變化情況進行比較，施鉀后，鄭麥0943鉀素利用效率顯著增加10.76%，其余兩個品種有所下降;3個小麥品種的鉀素收獲指數施鉀后均顯著增加，其中鄭麥0856增幅最高，為207.4%，鄭麥0943增幅最小，為89.4%。此外，3個優質小麥品種中，鉀素吸收效率以鄭麥0943最高，為7.148 kg·kg-1;鉀素農學利用率以鄭麥0856最高，為13.517 kg·kg-1;鉀肥生產效率以鄭麥7698最高，為123.80 kg·kg-1。該結果說明，3個優質小麥中，鄭麥0943鉀素吸收效率較高，但鉀素利用效率較低，鄭麥7698正好相反，且鉀素收獲指數和鉀肥生產效率均高于其他兩個小麥品種，說明鄭麥7698具有鉀高效利用特征，鄭麥0856鉀素農學利用率最高，說明其對鉀素較為敏感。

3 討 論

前人研究表明，施鉀可加快小麥生長，促進同化物積累及運轉[17]。鉀營養缺乏時，不僅營養器官生長受影響，經濟系數及生物產量均有所降低[18]。本研究結果顯示，施鉀可不同程度提高3個優質小麥功能葉片SPAD值，從而有利于光合作用進行，促進小麥干物質積累和產量的增加，與上述研究結果基本相符。童貫和[19]研究表明，施用鉀肥后小麥旗葉氣孔導度和凈光合速率有所增加，由光合午休造成的CO2同化量損失有所降低，這有利于小麥增產。王旭東等[20]報道，施鉀可促進小麥灌漿期莖中果聚糖的積累，以及灌漿后期向籽粒淀粉的轉化，這有利于灌漿后期維持較高的籽粒灌漿速率，從而提高粒質量和產量。本試驗中，施鉀后鄭麥0943和鄭麥0856花后干物質轉移率、經濟系數和產量均顯著提高，可能是上述原因所致。

有研究報道，小麥在鉀效率方面存在顯著的基因型差異，包括鉀吸收和利用效率兩個方面[12-13]。鉀吸收效率高反映植株根系從土壤中吸收鉀素的能力較強;而鉀利用效率高則反映單位鉀素轉化為籽粒產量較多[21-23]。本試驗中，3個小麥品種比較，不施鉀條件下，鄭麥7698產量及各構成因子均最高，且施鉀后花后干物質變化率及產量變化幅度均小于其它兩個小麥品種，說明鄭麥7698對鉀素不太敏感。另外，鄭麥7698鉀素利用效率無論施鉀與否都維持較高水平，且鉀素收獲指數和鉀肥生產效率均高于其它兩個小麥品種，說明鄭麥7698具有鉀高效利用特征。鄭麥0856鉀素農學利用率最高，且不施鉀條件下產量降低最多，說明其對鉀素較為敏感。我們先前研究了3個優質小麥品種對氮、磷響應的差異，證實鄭麥7698不施氮、磷條件下仍具有較高的產量，而鄭麥0856產量對氮素和磷素則較為敏感，不施氮或不施磷條件下減產幅度較大[4，15-16]。由此可見，3個優質小麥品種中，鄭麥7698具有明顯的產量優勢，且養分利用效率較高。最近還有報道，鄭麥7698具有較好的耐強光特性，可通過提高抗氧化酶活性，降低強光下光合機構受損程度，從而維持較高的光合效率[24];除西部旱薄地以外，在河南省13個地市應用，其品質特性均達到國家優質強筋小麥標準[25]，因此，鄭麥7698在農業上具有良好的推廣優勢。

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