低钾胁迫对玉米苗期光合特性和光系统Ⅱ性能的影响

为明确低钾胁迫对玉米光合特性和光系统Ⅱ(PSⅡ)性能的影响,本研究利用耐低钾玉米自交系90-21-3和钾敏感玉米自交系D937为试验材料,对低钾胁迫下的叶片光合参数、PSⅡ供体侧和受体侧以及PSⅡ反应中心的活性参数进行测定。结果表明,低钾胁迫降低了90-21-3和D937的叶片钾含量,引起叶面积、气孔导度(Gs)、净光合速率(Pn)显著下降,胞间CO2浓度(Ci)显著增加,表明光合速率的下降主要是由非气孔因素所致。在低钾胁迫下,90-21-3的QA初始还原速度(Mo)、J点可变荧光强度(Vj)和热耗散(DIo/ABS)分别显著增加64. 76%、18. 84%和37. 19%,D937分别显著增加117. 9%、283. 82%和99. 92%;而90-21-3的单位面积的反应中心数目(RC/CSm)、单位反应中心吸收能量(ABS/RC)和光化学性能指数(PIabs)分别显著降低30. 15%、70. 56%和62. 81%,D937分别显著降低51. 32%、164. 97%和97. 67%,表明低钾胁迫下90-21-3和D937的PSⅡ的供体侧和受体侧均受到抑制,PSⅡ反应中心数目减少、热耗散增加,导致PSⅡ整体性能下降,而供体侧的放氧复合体(OEC)的破坏是产生光抑制的主要原因。与D937相比,低钾胁迫下90-21-3的各参数变化幅度较小,PSⅡ受光抑制较轻,PSⅡ性能更优,能够保持较高的光合生产能力。本研究结果为进一步揭示玉米耐低钾光合生理机制提供了理论依据。     

低钾胁迫对玉米苗期光合特性和光系统Ⅱ性能的影响

为明确低钾胁迫对玉米光合特性和光系统Ⅱ(PSⅡ)性能的影响,本研究利用耐低钾玉米自交系90-21-3和钾敏感玉米自交系D937为试验材料,对低钾胁迫下的叶片光合参数、PSⅡ供体侧和受体侧以及PSⅡ反应中心的活性参数进行测定。结果表明,低钾胁迫降低了90-21-3和D937的叶片钾含量,引起叶面积、气孔导度(Gs)、净光合速率(Pn)显著下降,胞间CO₂浓度(Ci)显著增加,表明光合速率的下降主要是由非气孔因素所致。在低钾胁迫下,90-21-3的Q_A初始还原速度(M_o)、J点可变荧光强度(V_j)和热耗散(DI_o/ABS)分别显著增加 64.76%、18.84%和37.19%,D937分别显著增加117.9%、283.82%和99.92%;而90-21-3的单位面积的反应中心数目(RC/CS_m)、单位反应中心吸收能量(ABS/RC)和光化学性能指数(PI_abs)分别显著降低30.15%、70.56%和62.81%,D937分别显著降低51.32%、164.97%和97.67%,表明低钾胁迫下90-21-3和D937的PSⅡ的供体侧和受体侧均受到抑制,PSⅡ反应中心数目减少、热耗散增加,导致PSⅡ整体性能下降,而供体侧的放氧复合体(OEC)的破坏是产生光抑制的主要原因。与D937相比,低钾胁迫下90-21-3的各参数变化幅度较小,PSⅡ受光抑制较轻,PSⅡ性能更优,能够保持较高的光合生产能力。本研究结果为进一步揭示玉米耐低钾光合生理机制提供了理论依据。     

低氮胁迫下玉米幼苗氮素和蔗糖分配特性

  【目的】  明确玉米自交系幼苗氮素吸收、转运与利用特性，探究低氮胁迫下其不同表型和生理性状的变化规律。  【方法】  以玉米自交系XY4和PH4CV为供试材料，进行了水培试验。设置正常氮 (N 2 mmol/L，NN) 和低氮 (N 0.04 mmol/L，LN) 两个氮水平，从培养3 h起，每3天测定一次幼苗生物量、光合特性、根系性状及氮素和蔗糖含量，直至第12天。  【结果】  玉米幼苗根系对低氮胁迫的反应早于地上部，与NN处理相比，LN处理PH4CV和XY4的根干重分别在培养第3和第6天时增加了65.15%和84.63%，而从培养第9天开始，LN处理下两自交系幼苗地上部干重显著低于NN处理，由此导致根冠比增加；与NN处理相比，LN处理下除了胞间CO₂浓度 (Ci) 和水分利用效率 (WUE) 外，两自交系幼苗叶片的SPAD值、净光合速率 (Pn)、蒸腾速率 (Tr) 和气孔导度 (Gs) 等光合特性均显著降低，且XY4下降幅度均大于PH4CV；LN处理下两自交系幼苗根干重的变异来源并不一致，XY4根干重的增加与总根长、根表面积、根体积、侧根数和初生根长增加有关，而PH4CV主要与侧根数目增加有关；与NN处理相比，LN处理两自交系幼苗地上部的氮素积累量和蔗糖含量显著降低，且XY4老叶的氮素含量下降速率明显快于PH4CV，而根系的氮素积累量、单株氮素生理利用效率和根中蔗糖含量均显著增加，且XY4增加的幅度均大于PH4CV。  【结论】  低氮胁迫促使玉米幼苗分配给地上部的氮素和蔗糖相对较少，因此限制地上部生物量积累及叶片光合能力的发挥，而分配给根系的氮素和蔗糖相对较多，从而促进根系形态建成，以利于吸收更多的氮素。     

钙信号抑制剂加剧低钾胁迫对烟草幼苗光合特性及钾吸收的影响

  【目的】  研究低钾胁迫抑制钙信号传导对植株幼苗叶片光合特性及钾吸收的影响,为缓解作物的低钾胁迫提供理论依据。  【方法】  以烟草品种K326为试验材料进行了室内水培试验。烟草幼苗先在营养液正常钾(K+ 5 mmol/L)和缺钾(K+ 0.15 mmol/L)营养液中生长8 天,然后在营养液中分别施加钙通道有机阻断剂Vp、钙通道无机阻断剂LaCl₃和钙离子螯合剂(EGTA)钙信号抑制剂,继续生长4天后取样,测定植株干鲜重、电导率、活性氧含量、叶片抗氧化酶活性、叶片光合特性等指标和植株地上、地下部钾素浓度及钾离子吸收相关基因表达量。  【结果】  1)不添加钙通道抑制剂或螯合剂条件下,低钾胁迫的烟株地上部和根系干重较常钾水平显著降低了59.29%、39.82%,鲜重显著降低了51.58%、48.19%,除水汽压饱和亏外的其余5项光合特性指标显著降低,植株地上部和根系钾含量分别显著降低了39.31%和77.05%,而叶中可溶性蛋白、相对电导率、过氧化氢含量则显著增加,NKT2、NtKC1、NtHAK1、NtHAK5基因的相对表达量分别增加了2.09、3.32、3.23、12.34 倍。2)常钾水平下,3个钙抑制剂处理未明显影响地上部和根系干鲜重,而低钾水平下,钙抑制处理的地上部鲜重和干重显著高于无钙抑制剂对照。两个钾水平下,与各自对照相比,3个钙抑制剂处理的叶片相对电导率、活性氧积累量均显著增加,抗氧化酶SOD和POD活性、叶绿素含量显著减少,光合特性指标(除水汽压饱和亏外)明显降低。3)两个钾水平下,3个钙信号抑制剂处理的烟株地上部和根系钾含量均显著低于其对照,低钾胁迫下平均降低幅度分别达到25.54%和53.36%。低钾胁迫下,钾离子通道基因NKT2、NtKC1和转运蛋白基因NtHAK1、NtHAK5在根系中的相对表达量分别平均降低了60.60%、50.62%、38.61%、69.79%,钙通道相关基因NtCNGC1和NtCNGC11在根中的相对表达量分别平均降低了95.36%和87.04%。  【结论】  低钾胁迫明显影响烟株幼苗生长、光合作用及对钾素的吸收和积累。低钾水平下,外施钙通道抑制剂或螯合剂可进一步降低烟草叶片抗氧化酶活性,减弱烟株叶片光合作用,并抑制根中钾吸收相关基因的表达和烟株对钾素的吸收。     

低钾胁迫下外源生长素对烟草根系生长及钾吸收的影响

【目的】探明生长素参与低钾胁迫下植株根系的生长发育及吸钾机制,同时为提高植物体内钾素水平提供理论依据。【方法】采用室内水培法,以模式植物烟草为试验材料,通过设置2个钾浓度(5、0.15 mmol/L)和5个外源生长素(3–吲哚乙酸)浓度(0、5、10、20、40μmol/L),对植物根系生理特征、内源生长素浓度、钾素累积及钾吸收动力学和相关钾离子通道基因转录表达进行比较研究。【结果】1)与正常钾水平相比,在低钾胁迫条件下,植株地上部干重显著降低15.6%;根系扫描8项指标中,除根平均直径外,其余7项指标值均显著降低;ATPase活性显著降低43.3%;主根尖、侧根尖及叶片内源生长素浓度显著升高;钾吸收动力学参数Vmax、Km值分别显著降低了89.2%、99.6%;植株根系、叶片钾浓度分别显著降低了93.0%、62.2%;根系中内流型钾离子通道基因Ntkc1的表达量显著降低56%。2)添加外源生长素后,正常供钾植株的根系干物质重、根系活力、主根尖及侧根尖内源生长素浓度有增加的趋势,Vmax值和内流型钾离子通道基因NKT2、NtKC1的表达量明显增加;低钾条件下,植株表现出和正常供钾相似的规律,除此之外,低钾植株的根系生长得到明显改善,ATPase活性和地上地下部钾素浓度明显增加,外流型钾离子通道基因Ntork1的表达量明显降低。3)当添加生长素浓度为10μmol/L时,与未添加生长素相比,正常供钾植株的地上地下部干重显著增加了6.05%、8.54%;根体积及根系交叠数显著增加16.5%、23.2%;根系活力显著增加了298%;Vmax值显著增加了118%;低钾植株地上地下部干重与不添加相比显著提高了5.61%、28.6%;根系活力达到113μg/(g·h), FW,为无添加生长素时的3.3倍;根系ATPase活性相对增加了87.5%;根系钾浓度显著增加250%;钾离子通道基因NKT2在根系中表达量显著增加了7.04倍,Ntork1在根系及叶片中表达量显著降低了49.5%、72.5%。【结论】低钾胁迫影响烟草根系生长及植株对钾素的吸收累积,添加适当浓度外源生长素可改善植株根系生长发育状况,增加内流型钾离子通道基因NKT2、NtKC1的表达量,降低外流型钾离子通道基因Ntork1的表达量,且提高植株钾吸收动力学参数Vmax值、降低Km值,从而提高了植株对钾离子的吸收能力与亲和力,进而增加植株钾素浓度。     

不同铁效率玉米品种苗期适应低铁胁迫的根系特征与铁积累差异

  【目的】  石灰性土壤高pH和高重碳酸盐含量严重影响土壤中有效铁含量,导致作物缺铁黄化、减产,铁高效玉米品种的推广应用是实现石灰性土壤玉米高产稳产的重要途径。 本研究探讨不同铁效率玉米品种适应低铁胁迫的根系特征与铁积累差异,旨在为铁高效玉米品种的推广应用提供科学依据。  【方法】  试验以铁高效玉米品种正红2号 (ZH2)、正大619 (ZD619) 和铁低效玉米品种川单418 (CD418)、先玉508 (XY508) 为材料,设置极低铁处理 (Fe0,Fe浓度为0 μmol/L)、低铁处理 (Fe10,Fe浓度为10 μmol/L) 和正常供铁 (Fe100,Fe浓度为100 μmol/L) 3个处理,通过砂培试验,研究不同铁效率玉米品种适应低铁胁迫的根系形态特征、干物质重、铁积累及铁吸收利用差异。  【结果】  低铁胁迫下,玉米幼苗的根干重、单株干重、铁积累量、根系相对铁吸收效率均显著降低,而根冠比与铁素生理效率均显著升高,且随胁迫程度的增加变幅加大;总根长、根表面积、根体积和根直径则表现出明显的品种差异,与正常铁处理 (Fe100)相比,低铁处理下铁低效品种的总根长、根表面积和根体积显著降低,根直径显著增加,而铁高效品种的总根长和根表面积差异不显著,根体积显著增加,根直径在极低铁处理(Fe0)下显著降低,低铁处理 (Fe10)下差异不显著;铁高效品种总根长、根表面积、根体积、根干重、单株干物重、铁积累量和根系铁吸收效率的降幅及根冠比的增幅均明显低于铁低效品种,而铁生理效率的增幅高于铁低效品种。相关性分析结果表明,玉米幼苗铁积累量与总根长、根表面积、根体积和根干重均呈显著正相关,而与根冠比呈负相关,其中与总根长 (R2 = 0.8546) 和根表面积 (R2 = 0.8983) 相关性最强。  【结论】  与铁低效玉米品种相比,铁高效玉米品种低铁胁迫下具有较优的总根长、根表面积及较高的根系铁吸收效率与铁生理效率,促进了其对铁的高效吸收与利用,提高了其对低铁环境的适应能力。     

小麦根际解钾微生物与土壤钾含量、钾素利用率及根系活力的关系

  【目的】  探讨肥料施用方式和施钾量对土壤不同形态钾含量及小麦根系活力的影响,以期为提高土壤钾素利用效率提供技术支持。  【方法】  2018—2020年连续两年,采用裂裂区设计,主区为肥料 (A):设20%有机肥 (鸡粪)+80%氮肥 (A1),100%氮肥 (A2) 2个水平;副区为施钾量 (B):设不施钾 (B1)、减量施钾80 kg/hm2 (B2)、常规施钾120 kg/hm2 (B3)、增施钾肥160 kg/hm2 (B4) 4个水平;副副区为小麦品种 (C):西农979 (C1)、豫农202 (C2)。分别在冬前、返青、拔节、开花、灌浆、成熟时,调查分析根际解钾微生物数量、土壤不同形态钾含量、小麦根系活力、钾素利用效率。  【结果】  联合方差分析结果表明,有机肥、施钾量、品种及年份对根际解钾微生物数量、土壤速效钾含量、小麦根系活力、钾素利用效率和产量的影响均达5%或1%显著水平。在小麦全生育期内,与单施化肥相比,有机肥和化肥配施条件下根际解钾微生物数量、速效钾含量、根系活力显著提高,缓效钾和矿物钾含量降低;随施钾量提高,根际解钾微生物数量、速效钾含量、根系活力、钾素利用效率提高,而施钾量过大时则有所降低;有机肥和常规施钾量配施处理的根际解钾微生物数量、速效钾含量、根系活力较其他处理显著提高,而缓效钾和矿物钾含量降低幅度最大。有机肥和钾肥配施较单施化肥处理的钾素利用效率提高2.24%,与不施钾相比,在两年中常规施钾植株钾素利用效率提高幅度最高可达75.15%,且有机肥和常规施钾配施处理下钾素利用效率提高幅度最大达4.66%。相关分析结果表明,不同生育时期根际解钾微生物数量与小麦根系活力、土壤速效钾、缓效钾或矿物钾含量呈显著或极显著正相关。  【结论】  有机肥和化肥配施可增加土壤根际解钾微生物数量,提高土壤速效钾含量而降低缓效钾和矿物钾含量。钾肥减施条件下,采用有机无机肥配施模式有利于提高土壤钾素利用率,增强小麦根系活力,本研究条件下,黄淮平原典型麦田的施钾策略是有机无机肥配施,K₂O施用量以120 kg/hm2为宜。     

小麦耐低钾性状的全基因组关联分析

  【目的】  筛选与小麦耐低钾性状相关的标记，为揭示小麦耐低钾性状的遗传机理奠定基础。  【方法】  本研究以198份中国黄淮南片麦区的小麦品种 (系) 作为供试群体。小麦种子发芽后，幼苗在正常钾营养液中生长4天，然后在低钾 (0.01 mmol/L) 和正常钾 (2 mmol/L) 营养液中生长25天。调查生物量，分析地上部和根部钾含量，计算小麦7个性状的相对值，利用小麦35K SNP芯片结合Q + K混合线性模型 (mixed linear model，MLM) 对7个耐低钾性状进行全基因组关联 (genome-wide association study，GWAS) 分析，筛选位于显著关联位点上的候选基因并进行功能注释，对显著关联位点进行等位变异分析，发掘优异等位变异。  【结果】  低钾胁迫条件下，地上部、根部、全株钾累积量和钾累积量根冠比显著降低，地上部、根部、全株钾利用指数显著升高。群体结构分析和PCA分析均将供试群体分为2个亚群。通过GWAS分析，共检测到75个显著关联单核苷酸多态性 (single nucleotide polymorphism，SNP) 标记 (P < 0.001)，分布在除1A、3B、3D、4D和6A染色体外的16条染色体上。通过候选基因搜寻及注释，共筛选出13个可能与小麦耐低钾胁迫相关的候选基因。等位变异分析共挖掘了 14 个优异等位变异，其中 6 个优异等位变异在供试群体中出现的频率较大。  【结论】  7个耐低钾性状均具有明显的数量性状特征，变异系数范围为20.66%～30.44%。40%的SNP标记分布在2B、5B和6B染色体上，21个SNP位点与多个耐低钾性状显著关联，单个SNP标记解释的表型贡献率的变异范围为5.78%～11.22%。TraesCS4A02G335400、TraesCS2B02G306000、TraesCS5B02G260000可能参与物质转运过程，TraesCS1D02G350600和TraesCSU02G105300可能参与逆境胁迫响应等生理过程，TraesCS2A02G000200可能参与逆境胁迫下的信号转导过程。     

田间玉米和蚕豆对低磷胁迫响应的差异比较

【目的】植物在长期进化过程中形成了一系列适应机制,以应对低磷胁迫。本文提出玉米主要通过根系形态变化适应低磷胁迫的假设,并通过与蚕豆植株在根系形态与生理方面对低磷胁迫反应的比较试验加以验证。【方法】在中国农业大学上庄长期定位试验田进行两年田间实验,玉米和蚕豆分别单作,重复3次。在玉米抽雄前的拔节至大喇叭口期和蚕豆的初花至盛花期两次取样(两年的两次取样时间间隔10~12天),比较研究了不供磷和供磷100 kg/hm2下玉米和蚕豆生长和磷素吸收、根系在0—40 cm土层中分布、以及根际p H值和酸性磷酸酶活性的差异。【结果】1)玉米植株的生物量和含磷量远远高于蚕豆;第一次取样时蚕豆的根冠比高于玉米,而且两种植物低磷下的根冠比高于供磷充足处理。两次取样时玉米的总根长大于蚕豆,两种植物的大部分根系分布在0—20 cm表层土壤,玉米根系在0—10 cm土层的分布更多。2)蚕豆根系的比根长明显大于玉米,但单位根长吸磷量低于玉米,两种植物间的上述差异不受取样时间和供磷水平的影响。3)两次取样时,蚕豆根表的酸性磷酸酶活性均明显高于玉米。玉米根表的酸性磷酸酶活性在两个供磷水平下没有差异。第一次取样时,缺磷蚕豆根表的酸性磷酸酶活性高于供磷充足的蚕豆植株。4)缺磷蚕豆的根际土壤p H值明显低于供磷充足蚕豆;但玉米根际土壤p H值在缺磷和供磷充足条件下无显著差异。【结论】低磷条件下两种植物的根冠比均明显增加。玉米根系单位根长的吸磷量高于蚕豆,并且在含磷量丰富的表层土壤分布有更多根系,但缺磷条件下玉米没有增加根系的质子和酸性磷酸酶的分泌,主要以根系形态变化来适应低磷胁迫。结果支持本文提出的玉米主要通过根系形态变化适应低磷胁迫的假设。但蚕豆在低磷条件下除了增加根系生长外,还具有通过增加质子分泌和根表酸性磷酸酶活性提高根际土壤有效磷浓度的潜力。     

钾、镁交互作用对橡胶幼苗生长及养分吸收的影响

  【目的】  我国植胶区砖红壤钾、镁缺乏现象日益突出，研究钾、镁缺乏对橡胶幼苗根系形态和养分吸收的影响，可为橡胶平衡施肥和优质高产栽培提供理论依据。  【方法】  选用‘热研7-33-97’橡胶 (Hevea brasiliensis) 幼苗为研究材料，在人工气候箱内用营养液培养。采用二因素二水平的析因试验设计，设置4个处理:对照 (CK)、缺钾 (–K)、缺镁 (–Mg) 和缺钾镁 (–K-Mg)，培养3个月后，取样测定橡胶幼苗干物质量、根系构型参数、根系活力和养分含量等指标。  【结果】  1) 与CK相比，–K和–K-Mg处理显著降低了单株干物质量和根冠比，干物质量降幅分别为8.4%和27.5%，根冠比降幅分别为20.4%和26.9%，而–Mg处理对干物质量和根冠比均无显著影响；K、Mg交互作用对茎干、根和单株干物质量及根冠比均有显著影响 (P < 0.05)。2) 与CK相比，各缺素处理均显著降低了橡胶幼苗吸收根 (直径 < 2 mm) 的根长、根表面积、根体积、总根尖数及根系活力等根系构型参数，而不同程度增加了平均根粗。方差分析结果表明，K、Mg交互作用对吸收根的根长、根表面积、根体积及总根尖数有极显著影响 (P < 0.01)。3) 各处理下氮和镁、磷和钾以及钙分别在叶片、根系以及茎皮中的平均分配比例高于其他器官。各缺素处理下，地上部的养分占比呈增加趋势。4) 与CK相比，–K处理显著增加了橡胶幼苗单株氮、磷和镁的积累，–K-Mg处理则显著降低了单株氮积累，各缺素处理均显著增加了单株钙的积累；K、Mg交互作用对氮、磷、钙和镁的积累有显著或极显著影响。  【结论】  钾、镁营养显著影响橡胶幼苗对养分的吸收，缺钾、缺镁显著抑制橡胶幼苗特别是根系的生长发育，同时缺钾缺镁加重抑制效果。因此，橡胶生产上不仅要保证培养基质或土壤的矿质营养充足，还要重视钾、镁元素间平衡关系。     

东北春玉米滴灌施肥的适宜种植密度和施钾量研究

  【目的】  适宜的种植密度和施肥量是实现春玉米高产和高肥料利用效率的重要因素。研究东北半干旱区滴灌水肥一体化条件下种植密度和施钾量对春玉米产量、效益、养分转运及吸收利用的影响,为进一步挖掘东北玉米产量潜力提供科学依据。  【方法】  田间试验于2018—2019年在吉林省半干旱区乾安县赞字乡父字村进行,供试玉米品种为‘富民985’。试验采用完全区组设计,设置60000、75000、90000株/hm2 3个种植密度(分别记作D1、D2和D3)和0、60、90、120、150 kg/hm2 和5个施钾(K₂O)量(分别记作K0、K1、K2、K3和K4)。分析玉米氮磷钾积累、分配与转运特征及产量、效益和钾素利用率。  【结果】  同一施钾量下,玉米产量和效益均以D2密度下最高,该密度下两年的玉米平均产量较D1和D3密度下分别提高了8.1%和5.3%,效益分别提高了10.3%和9.4%。在这3个密度下,玉米产量均随施钾量的增加而增加。D1密度下,当K₂O量≥90 kg/hm2时,产量和效益的增幅不再明显;而D2和D3密度下,当K₂O量≥120 kg/hm2 时,产量和效益增幅不再明显。随施钾量的增加,不同种植密度下钾素吸收利用率、农学利用率和偏生产力均呈下降趋势,但同一钾量下的钾素利用率均以D2密度下的处理最高。种植密度和施钾量对玉米吐丝前后氮、磷、钾素累积量有显著的交互作用,D2K3处理促进了吐丝前氮、磷、钾养分的积累及向籽粒的转运,提高了吐丝后氮、磷、钾同化量及对籽粒的贡献率,进而提高了籽粒氮、磷、钾积累量。相关分析结果表明,玉米吐丝前后氮、磷、钾素积累量与籽粒产量均呈极显著正相关(r=0.636～0.971),其中吐丝后的相关性高于吐丝前。  【结论】  在东北半干旱区,滴灌水肥一体化条件下,密度和钾肥互作显著影响玉米产量、养分吸收、转运和钾素利用率。最佳密度和施钾量组合是75000 株/hm2配合K₂O 120 kg/hm2。     

干旱胁迫与正常供水钾肥影响甘薯光合特性及块根产量的差异

【目的】干旱胁迫影响甘薯叶片光合特性及块根产量,研究通过施肥缓解干旱胁迫机理可为甘薯抗旱高产栽培提供理论依据。【方法】选用食用型甘薯品种“泰中6号”为材料,以硫酸钾(K2SO4)为供试肥料,水分处理设为土壤最大持水量的60%~70%(正常供水W1)和30%~40%(干旱处理W0); 钾肥设K0、 K1、 K2、 K3四个水平,K2O用量分别为0、 12.0、 24.0和36.0 g/m2。分析不同钾肥用量对不同生长时期甘薯叶片相对含水量、 叶绿素荧光参数、 光合特性及收获期块根产量的影响。【结果】在干旱胁迫和正常灌水条件下,施钾处理均显著增加了甘薯叶面积和叶片叶绿素含量,提高净光合速率(Pn),增加光合产物的生产和积累,提高块根产量和收获指数。两种水分条件下,块根产量均以K2处理最高, 干旱胁迫下K2与K3处理差异显著,正常灌水处理不显著。两种水分条件下,甘薯叶片光合参数对钾肥的响应存在显著差异,干旱胁迫下施钾使叶片水分利用效率(WUE)增大,气孔导度(Gs)降低,气孔阻力增大,蒸腾速率(Tr)和胞间CO2浓度(Ci)降低,水分蒸腾量减少; 而正常灌水条件下上述指标对钾肥的响应趋势相反。两种水分条件下施钾均可以增大叶片相对含水量(RWC),提高实际光化学效率(ΦPSII)和最大光化学效率(Fv/Fm),但是干旱胁迫下施钾增幅较大。【结论】干旱胁迫下适量施钾可以提高甘薯的抗旱性,增加甘薯产量,过量施钾使甘薯产量显著降低,而正常水分供应时,稍多钾肥对产量影响不显著。干旱胁迫与正常灌水条件下施钾对叶片光合参数的调控效应存在显著差异。施用钾肥可增大叶面积,提高叶绿素含量和光合性能,调节叶片气孔关闭,增大叶片气孔阻力,减少水分蒸腾损失,增加叶片相对含水量,提高水分利用效率和净光合速率; 施钾还能提高叶片PSⅡ原初光能转换效率和实际光化学效率,减少过剩激发能对光合机构的破坏,提高甘薯叶片的光合能力。干旱条件下钾肥的调节功能优于正常水肥供应。     

川中丘陵春玉米适宜钾肥用量研究

【目的】采用两年田间定位试验,探讨施钾量对川中丘陵春玉米产量、 钾素吸收和利用特性的影响规律,以期为川中丘陵高产春玉米的钾肥管理提供科学依据。【方法】以正红505为试验材料,在施N 225 kg/hm2、 P2O5 90 kg/hm2的基础上,设置5个施钾量(K2O)处理,分别为0、 45、 90、 135、 180 kg/hm2,每个处理3次重复,完全随机区组设计。在玉米大喇叭口期、 吐丝期、 灌浆期(吐丝后21天)和成熟期采集植株样品,测定干物质积累量和器官含钾量,并计算植株钾积累量、 钾素利用和转运,在玉米成熟期测定玉米产量。【结果】随施钾量的增加春玉米产量、 钾素农学利用率先升高后逐渐降低,钾生理效率、 钾素利用效率和钾素当季回收率随施钾量的增加呈降低趋势,钾素吸收效率、 钾肥偏生产力随施钾量的增加显著降低,增施钾肥对钾素收获指数影响不显著。通过二次曲线模拟,在施钾量为K2O 96.1 kg/hm2时玉米产量最高,达到最高产量时,每生产100 kg玉米籽粒需吸收K2O 1.55 kg。玉米植株对钾素的吸收主要在吐丝之前,其吸收量占全生育期总量的72.7%~88.9%,灌浆初期也仍有较大量的吸收积累; 籽粒中的钾素大部分来源于营养器官的转移,施用钾肥促进了钾素向籽粒的转运。【结论】本试验条件下,川中丘陵春玉米施K2O为90 kg/hm2左右时,可获得较高钾肥利用率,并获得高产。     

干旱胁迫下施钾水平对油菜生长特性、籽粒品质和钾素利用的影响

  【目的】  探究长期干旱胁迫下不同施钾水平对油菜生长、籽粒品质、钾素利用的影响,旨在明确不同钾肥水平下油菜通过调节生长和营养分配应对干旱胁迫的机制,为油菜抗旱栽培提供科学依据。  【方法】  以抗旱油菜品种油研57和干旱敏感品种川油36为试验材料,采用盆栽土培试验,每盆装风干土10 kg,设置K₂O施用量0、80和160 mg/kg土3个水平,并于花期开始控制土壤水分保持45%～50%最大田间持水量直至油菜收获,分别记为DK0、DK80、DK160,以施K₂O 80 mg/kg土,全生育期保持65%最大田间持水量作为对照,记为CK,对比不同施钾水平下油菜生长、产量、籽粒品质和钾素利用特征的差异。  【结果】  干旱胁迫严重抑制油菜生长,与DK0处理相比,两个油菜品种在DK80和DK160处理下根干重、总根长、根表面积、干物重和籽粒产量均显著增加。干旱胁迫导致油菜品质降低,与DK0处理相比,DK80和DK160处理下油研57籽粒油酸含量显著增加且芥酸含量显著降低。干旱胁迫引起油菜叶片早衰,花期早衰落叶钾分配比例显著增加并呈DK160 > DK80 > DK0的趋势 (P < 0.05),角果皮和茎钾分配比例大幅降低并呈DK160 < DK80 < DK0 (P < 0.05) 的趋势,导致油菜钾素利用效率显著降低。与川油36相比,抗旱品种油研57根、茎和角果皮维持较高钾分配比例,表现出更高的钾素利用效率,在干旱缺钾条件下籽粒产量和油酸含量显著高于川油36。  【结论】  干旱胁迫导致油菜根系生长受抑制,叶片早衰,进而影响产量和菜籽油品质。增施钾肥可在一定程度上缓解干旱的不利影响,提高钾素在叶片中的分配率,提高油菜籽粒中油酸含量并降低芥酸含量,从而提高籽粒品质。由于干旱胁迫引起油菜叶片早衰,大量钾素随叶片脱落未被再利用导致钾素利用效率降低。     

长期施钾对双季玉米钾素吸收利用和土壤钾素平衡的影响

  【目的】  玉米 (Zea mays L.) 生产需要投入大量的钾素营养。研究长期大量投入钾素对玉米钾素吸收利用以及土壤钾素平衡的影响，旨在保障该地区双季玉米的高产高效和土壤钾库平衡。  【方法】  红壤钾肥长期定位试验位于江西省进贤县，始于1986年，种植制度为一年两季玉米。试验处理包括不施肥对照 (CK)，氮磷化肥 处理(NP)，氮磷钾化肥处理(NPK)，2倍量的氮磷钾化肥处理 (DNPK)，氮磷钾化肥+有机肥处理 (NPKM) 和单施有机肥处理 (OM)。每季收获后，调查分析玉米产量和钾素含量，以及耕层土壤有效钾含量，计算玉米钾素吸收量、钾肥利用率、钾肥收获指数、钾肥农学效率和土壤钾素表观平衡；并以每10年为一个阶段，分析玉米产量、钾素吸收利用等指标及耕层土壤速效钾含量、钾素表观平衡等的变化规律。  【结果】  在试验的33年（1986—2018）间，NPK、DNPK、NPKM和OM处理的玉米年均产量和年均吸钾量均显著高于NP处理。在试验的第一个10年 (1986—1995年) 间，各钾肥处理间玉米产量和吸钾量无显著差异；而在第3个10年 (2006—2015) 和后3年 (2016—2018年) 间，NPKM处理的玉米年产量和年吸钾量分别比NPK处理提高了129.9%～246.7%和55.2%～62.1%。33年玉米的年均钾肥利用率以OM处理最高，而DNPK处理显著低于其他处理。在2006—2015和2016—2018年，NPKM处理的钾肥利用率显著高于DNPK处理，在2016—2018年间分别比NPK和DNPK处理显著增加了56.0%和119.2%。与NPK处理相比，1996—2005、2006—2015和2016—2018年间NPKM处理的年钾肥收获指数分别提高了61.6%、53.5%和35.8%，年钾肥农学效率分别增加了23.3%、227.8%和445.5%。除了1986—1995年间OM处理土壤钾素为亏缺外，其他施钾处理的土壤钾素均为盈余，NPKM处理的钾盈余量比NPK处理增加了53.2%～211.6%。钾素盈余量与耕层土壤速效钾含量显著相关 (P < 0.001)，钾素盈余量每增加1 kg/hm2，2016—2018年间耕层土壤速效钾含量增加2.60 mg/kg，明显高于1996—2005和2006—2015年的1.40和1.18 mg/kg。  【结论】  除前10年的单施有机肥处理外，其他施用钾肥处理在试验期间土壤钾素均处于盈余状态，钾肥施用量和钾肥来源对玉米钾素的吸收量没有显著影响。试验20年之后，有机无机肥配施对玉米产量、吸钾量和钾肥利用率的提升优势逐渐凸显。同时，长期施用钾肥导致的钾素盈余量增加会进一步提升耕层土壤速效钾含量，且随着试验年限的延长，钾素盈余量对耕层土壤速效钾的提升作用逐渐增加。