不同钾效率基因型棉花对不同钾水平反应的差异表 1 土壤基本本理化性状有机质碱解氮全氮速效磷速效钾缓效钾有效硼 ph ( 克 / 公斤 ) ( 毫克 / 公斤 ) ( 克 / 公斤 ) ( 毫克 / 公斤 )

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志喻
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国际植物营养研究所系列期刊 BETTER CROPS 中文版专刊高效施肥 2011 年第 1 期总第 26 期不同钾效率基因型棉花对不同钾水平反应的差异[1] 王晓丽姜存仓 * 郝艳淑鲁剑巍华中农业大学资环学院植物营养实验室武汉 430070 摘要为了研究不同钾水平对不同钾效率基因型棉花生长发育的影响在湖北省洪湖市大同湖试验基地进行了田间试验结果表明高效基因型棉花 103

1 国际植物营养研究所系列期刊 BETTER CROPS 中文版专刊高效施肥 2011 年第 1 期总第 26 期不同钾效率基因型棉花对不同钾水平反应的差异[1] 王晓丽姜存仓 * 郝艳淑鲁剑巍华中农业大学资环学院植物营养实验室武汉摘要为了研究不同钾水平对不同钾效率基因型棉花生长发育的影响在湖北省洪湖市大同湖试验基地进行了田间试验结果表明高效基因型棉花 103 在营养生长转为生殖生长时进度较快较早进入生殖生长阶段有利于产量的形成而低效基因型棉花 122 营养生长时期较长营养器官生长较旺盛 103 结桃数较多伏桃比例较大而 122 形成较多的秋桃不利于高产 103 的功能叶中钾含量均高于 122 说明 103 吸钾效率较高从肥料的产量效应施肥的经济效益施肥养分的利用效率三大方面分析 103 各处理比 122 相应处理经济效益高钾肥农学利用率也较高关键词棉花基因型生长发育钾含量经济效率钾是植物必需的营养元素之一在植物生长发育和代谢过程中具有重要的作用 [1] 近几十年来由于多方面的原因作物对钾的需求量明显增加我国大部分地区土壤含钾量偏低供钾能力不足施用钾肥后往往有显著的增产效果 [2] 世界各国也甚为重视土壤钾素的研究和钾肥在农业上的应用近年来为获得钾营养高效的种质资源国内外学者们进行了营养基因型差异的研究 [3-4] 这不仅能为选育钾高效基因型提供遗传材料而且对提高土壤中钾素和钾肥的利用率具有重要意义棉花是重要的经济作物对钾需求较高钾的缺乏已经成为限制棉花提高产量和品质的最关键的营养元素 [5] 本试验以钾高效高增产潜力基因型棉花 103 和钾低效低增产潜力基因型棉花 122 为材料通过大田试验探讨不同基因型棉花在不同钾营养水平下生长发育和钾含量的差异并计算经济效率以期为选育钾高效基因型棉花提供材料也为棉农增产增收提供依据 1 材料与方法 1.1 试验材料与设计供试材料供试材料为华中农业大学微量元素研究中心在间通过两步筛选法从 86 个棉花种质资源中筛选出来的两个棉花品种 [6] 分别是钾双高钾高效和高增产潜力基因型 103 和钾双低钾低效和低增产潜力基因型 122 种子由华中农业大学作物遗传育种研究所和中国农业科学院棉花研究所种质资源室提供供试土壤采自湖北省洪湖市大同湖农场为花岗片麻岩发育而成的黄褐土基本理化性状见表 1 * 国际植物营养研究所基金项目 (IPNI-HB-37) 资助作者简介王晓丽, 女,1987 年生, 硕士研究生, Wangxiao.ying.1987@163.com 通讯作者姜存仓男博士副教授主要从事植物营养机理与施肥研究 jcc2000@mail.hzau. edu.cn 34

2 不同钾效率基因型棉花对不同钾水平反应的差异表 1 土壤基本本理化性状有机质碱解氮全氮速效磷速效钾缓效钾有效硼 ph ( 克 / 公斤 ) ( 毫克 / 公斤 ) ( 克 / 公斤 ) ( 毫克 / 公斤 ) 试验设计该试验为 2 个棉花品种和 3 个施钾水平的组合, 共设 6 个处理, 分别为 :103K0 :103 品种不施钾 ;103K1 :103 品种低钾处理, 施 9 公斤 K 2 O/ 亩 ;103K2 :103 品种高钾处理, 施 18 公斤 K 2 O/ 亩 ; 122K0 :122 品种不施钾 ;122K1 :122 品种低钾处理, 施 9 公斤 K 2 O/ 亩 ;122K2 :122 品种高钾处理, 施 18 公斤 K 2 O/ 亩每个处理有 4 次重复, 共 24 个小区, 小区面积为 20 平方米小区排列如表 2 : 表 2 小区排列分布图重复 Ⅰ 重复 Ⅱ 重复 Ⅲ 重复 Ⅳ 小区株数 103K1 103K2 103K0 103K K0 103K1 103K2 103K K2 103K0 103K1 103K K0 122K1 122K2 122K K1 122K2 122K0 122K K2 122K0 122K1 122K0 42 所施肥料为尿素 (46% N), 磷酸二铵 ( ), 氯化钾 (60% K 2 O), 硼砂各处理施用相同的氮磷和硼肥, 每平方米施 N 30 克,P 2 O 5 9 克氮肥基施 45%, 提苗肥 10%, 花铃肥 30%, 补桃肥 15% ; 磷肥全部基施 ; 钾肥 60% 基施,40% 作花铃肥 1.2 试验方法种植与管理试验于 4 月 6 日播种,4 月 12 日齐苗 ;4 月 19 日大田施底肥 (1 厢 2 行棉花中间开一条底肥沟 ) ;4 月 27 日 (1 叶 1 心期 ) 移栽 ;6 月 5 日进入现蕾期 ;7 月 4 日施花铃肥 ;8 月 1 日施盖顶肥, 打顶心 ;10 月 20 日前累计计产统计分析种植过程中要注意水肥管理, 防虫治病, 定期记录考察棉株生长动态项目测定与数据处理记录考察棉株的株高叶片数桃数等生长动态变化以及棉花产量, 株高用直尺直接测量, 叶片数以完全展开的真叶数为准叶片中的钾含量采用 1mol/L 盐酸浸提, 火焰光度计法测定 1 肥料的产量效应例如 : 处理 1 NP :Y1 处理 2 NPK :Y2 ⑴ 增产量 :Y=Y2 Y1 ; ⑵ 增产率 :(Y2 Y1) 100% /Y1 ; 2 施肥的经济效益 ⑴ 增加收入 : 增产量 * 产品价格 ⑵ 净收益 ( 利润 ) : 增加收入增加成本 35

3 国际植物营养研究所系列期刊 BETTER CROPS 中文版专刊 ⑶ 产投比 (VCR) : 增加收入 / 增加成本 3 施肥养分的利用效率 ⑵ 肥料的农学利用率 ( 公斤 / 公斤 ):( 施肥区产量不施肥区产量 )/ 增施纯养分量 ⑵ 肥料贡献率 (%):( 施肥区产量不施肥区产量 )/ 施肥区产量 100% 2 结果与分析 2.1 不同钾处理对不同基因型棉花生长发育的影响不同钾处理对不同基因型棉花叶片数的影响图 1 不同钾处理对不同基因型棉花叶片数的影响从 6 月 5 日叶片生长状况调查结果可以看出 ( 图 1), 棉花进入现蕾期,122 各处理的叶片数均多于 103 各处理说明在此阶段 122 营养生长仍较旺盛, 而 103 逐渐由营养生长为主转入营养生长和生殖生长并进的阶段,103 营养生长逐渐放缓, 营养物质更多的向生殖器官转移, 有利于坐蕾坐桃, 为后期桃铃的形成奠定物质基础, 这也许就是 103 之所以高产的机制之一不同钾处理对不同基因型棉花桃数的影响 7 月 15 日之前为伏前桃, 由图 2 可以看出,103 和 122 伏前桃数均随钾肥用量增加而增多, 两种基因型差异不大 7 月 16 日 8 月 15 日所结的桃为伏桃,103 在此阶段桃数大幅增加, 且随施钾量增加桃数相应增加, 而 122 则没有明显变化, 这说明 103 能很好的吸收和利用钾素, 较快较好的进入生殖生长, 保证足够多的伏桃数目, 而 122 伏桃数目较少, 钾素的增加对伏桃的形成影响不显著 8 月 16 日以后所结的桃为秋桃,103 在此阶段桃数先增加后减少, 在 8 月 19 日左右达到峰值, 在 9 月 21 日以后,103 缺钾处理晚秋桃极少, 仅 1.2 个 / 株, 随钾肥用量增加晚秋桃增多, 最多达 8.4 个 / 株 122 晚秋桃比例较大, 且随时间推移桃数逐渐增加,9 月 21 日左右,122 在 K1 水平桃数就可达 11.4 个 / 株,K2 与 K1 相近但总体上看,103 所结桃数大于 122, 且 103 桃数主要集中于伏桃, 有利于棉花的优质高产 36

4 不同钾效率基因型棉花对不同钾水平反应的差异图 2 不同钾处理对不同基因型棉花桃数的影响 2.2 不同钾处理对不同基因型棉花叶片钾含量的影响图 3 不同钾处理对不同基因型棉花功能叶钾含量的影响由图 3 可以看出, 在花铃期两种基因型棉花叶片钾含量均随施钾量的增加而升高但是, 在相同的钾处理水平下, 高效基因型棉花 103 的叶片钾含量均高于低效基因型棉花 122 的, 由此可推断 103 对钾素的吸收效率较高, 即使在低钾胁迫下, 也能吸收较多的钾, 保证了功能叶钾素的供应, 促进叶片光合作用, 为棉花的生长提供了物质基础这意味着高效基因型棉花 103 之所以能够构建自身较大的生物量, 达到较多的物质积累, 是因为其能够以较低的土壤钾含量维持其正常的生理功能因此, 钾含量的差异能间接反映高效和低效基因型棉花吸收土壤钾素能力的高低 37

5 国际植物营养研究所系列期刊 BETTER CROPS 中文版专刊 2.3 不同钾处理对不同基因型棉花产量及经济效益的影响表 3 不同钾水平对不同基因型棉花产量的影响 ( 公斤 ) 处理 Ⅰ Ⅱ Ⅲ Ⅳ 小区平均产量平均亩产 ( 公斤 ) ( 公斤 ) 103K b 103K a 103K a 122K c 122K c 122K c 从表 3 可以看出,103 利用钾的能力较强, 随着钾肥用量增加, 其平均产量随之升高 122 随钾肥施用量的增加产量变化也较明显, 但是各处理平均产量远低于 103, 不论在缺钾还是在高钾条件下,103 的平均产量几乎是 122 的 3 倍从平均产量差异也可以说明 103 是钾高效高潜力基因型, 而 122 为钾低效低潜力基因型表 4 不同钾处理对不同基因型棉花经济效益的影响处理钾肥农学钾肥平均产量增产增产率增加收入增加成本净收益利用率贡献率 (%) ( 公斤 / 公 ( 公斤 / 亩 ) ( 元 / 亩 ) (%) 斤 ) 103K KI K K K K 注 : 籽棉的市场价为 :7 元 / 公斤, 含 60%K 2 O 的氯化钾肥价格 :2.6 元 / 公斤由表 4 可知, 从肥料的产量效应分析,103 和 122 的 K2 处理均比 K1 处理增产量高, 说明在一定范围内增施钾肥有利于提高棉花的产量,103 各处理增产量分别为公斤 / 亩和公斤 / 亩, 显著高于 122 的相应处理, 此结果也可说明 103 品种比 122 品种对钾的利用效率高 ;103K1 和 103K2 处理相对于 103K0 处理的增产率分别为 11% 和 13%, 显著高于对应的 122 各处理按目前棉花的市场价格 7 元 / 公斤以及含 60%K 2 O 的钾肥价格 2.6 元 / 公斤, 从施肥的经济效益分析, 每亩地 103K1 处理和 103K2 处理比 103K0 处理增加的收入分别为元和元, 远高于 122 对应处理的 35.0 元和 52.5 元, 而 103K1 和 103K2 的净收益分别为元和 99.8 元, 而 122K1 和 122K2 的净收益为负值从产投比来看,103 各处理产投比均大于 2, 因此可用于生产实践, 但 122 各处理产投比小于 1, 呈现入不敷出的态势从施肥养分的利用效果分析,103K1 和 103K2 的肥料农学利用率为分别为 2.5 和 1.4 公斤 / 公斤, 肥料的贡献率为 9.9% 和 11.2%, 比 122K1 和 122K2 都要高, 这更直接的反映了 103 品种对钾的高效利用 38

6 不同钾效率基因型棉花对不同钾水平反应的差异 3 讨论在刚刚现蕾的时期,103 的营养生长逐渐放缓, 较早的转向营养生长和生殖生长并进的阶段, 有利于把较多的营养物质转向生殖器官, 从而促进棉株生殖生长, 提高坐蕾坐桃数, 为高产稳产奠定基础低效基因型棉花 122 营养生长时期较长, 同一时期 122 营养器官生长较旺盛因而, 两种基因型在养分的调节分配方面存在差异, 营养物质在营养器官和生殖器官的积累和分配明显不同另外, 两种基因型棉花在形成三桃时也有明显差异,103 总的结桃数多于 122 伏前桃是棉花早发稳产的标志, 但桃轻品质差 ; 伏桃在三桃中比例最大, 一般占总桃数的 40%-60%, 伏桃大而重, 纤维品质较好, 是棉花夺取优质高产的关键 103 所结桃中伏桃比重较大, 施钾量增加伏桃数随之增加, 说明 103 对钾较敏感, 钾肥的施用有利于高效基因型棉花高产稳产 122 伏桃数较少, 即使施用了足量的钾肥, 也不能使产量达到一个相当水平, 虽然后期秋桃数增加较明显, 但秋桃桃小品质差, 不能达到理想产量在花铃期, 不同的基因型棉花叶片钾含量均随钾水平的升高而升高但是, 不同钾处理条件下, 103 叶片钾含量均高于 122, 说明 103 对钾素的吸收效率较高, 这也是 103 高增产潜力的原因之一从肥料的产量效应施肥的经济效益施肥养分的利用效果三大方面分析, 以及通过增产量增产率增加收益净收益产投比肥料农学利用率和肥料的贡献率 7 个指标的分析, 均得出 103 各处理比 122 相应处理经济效益高, 增施钾肥有利于高效基因型棉花产量的形成, 为农民增产增收提供了可行性方案目前, 关于棉花钾素营养研究已有大量的报道 [7-9], 但是关于钾素对不同基因型棉花生理方面的影响机理还有待进一步研究参考文献 [1] 姜存仓, 高祥照, 王运华, 等. 不同基因型棉花苗期钾效率差异及其机制的研究 [J]. 植物营养与肥料学报,2005,11(6) : [2] 高祥照, 马文奇, 崔勇, 等. 我国耕地土壤养分变化与肥料投入状况 [J]. 植物营养与肥料学报, 2000, 6(4) : [3] 刘国栋, 刘更另. 籼型杂交稻耐低钾基因型的筛选 [J]. 中国农业科学,2002,35(9) : [4] George M S, Lu G Q, Zhou J. Genotypic variation for potassium uptake and utilization efficiency in sweet potato (Ipomoea batayas L) [J]. Field Crops Research, 2002, 77(1): 7-15 [5] 马健, 周桃华. 钾对棉花生育及光合生理特性的影响研究进展综述 [J]. 安徽农学通报,2009, 15(12) :47-49 [6] 姜存仓, 高祥照, 王运华, 等. 不同钾效率棉花基因型对低钾胁迫的反应 [J]. 棉花学报, 2006, 18(2) : [7] 刘燕, 王进友, 张祥, 等. 钾营养对高品质棉不同部位棉铃发育及内源激素影响的研究 [J]. 棉花学报,2006,18(4) : [8] 张志勇, 王刚卫, 田晓莉, 等. 棉花品种间苗期钾吸收效率的差异研究 [J]. 棉花学报,2007, 19 (1) : [9] 张炎, 高媛, 胡伟, 等. 施钾对长绒棉干物质积累分配和产量品质的影响 [J]. 高效施肥, 2010,24(1) :

Ⅰ Ⅱ1 2 Ⅲ Ⅳ

Ⅰ Ⅱ1 2 Ⅲ Ⅳ 1 1 2 3 2 3 4 5 6 7 8 9 10 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 ~ 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 ~ 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 ~ 46 47 ~ ~ 48 49 50 51 52 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63

不同钾效率基因型棉花对不同钾水平反应的差异 表 1 土壤基本本理化性状 有机质碱解氮全氮速效磷速效钾缓效钾有效硼 ph ( 克 / 公斤 ) ( 毫克 / 公斤 ) ( 克 / 公斤 ) ( 毫克 / 公斤 )

不同钾效率基因型棉花对不同钾水平反应的差异表 1 土壤基本本理化性状有机质碱解氮全氮速效磷速效钾缓效钾有效硼 ph ( 克 / 公斤 ) ( 毫克 / 公斤 ) ( 克 / 公斤 ) ( 毫克 / 公斤 )