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钾素是植物吸收的大量元素之一。我国长江以北地区土壤具有很大的供钾潜力,但植物对钾素吸收往往受阻。研究表明根系特性尤其是根系分泌有机酸能力与植物钾营养有很大关系,但研究植物根系与土壤钾营养关系的方法易受其它因素干扰,影响烟草根际营养学进一步研究。本研究选用对11个不同基因型烟草进行初步筛选,对不同供钾水平下烟草钾吸收特性及其吸收机理进行了初步探讨,分析了基因型间根系特性及其对矿物钾活化能力的差异,并通过土壤钾素活化试验和田间试验对研究结果进行了补充验证,以期为营养施肥、富钾品种选育提供理论基础。主要研究结果如下:在缺钾条件下对11个供试材料进行沙培试验,初步筛选出具有发达根系及较高钾积累量的ND202、根系活化矿物钾能力较强的NC628两个典型基因型,并选用二者杂交产生的F1杂交种NC628×ND202以及表现较优的G28为对照进一步做研究。采用沙培试验研究无钾(-K)、有钾(+K)条件下4个烤烟基因型的钾吸收特性差异及对胁迫反应的结果表明:两种钾营养水平下,不同基因型烤烟在钾积累量、体外钾素吸收效率、钾响应度以及耐低钾能力,均存在显著基因型差异。ND202钾素吸收速率最高,吸钾能力最强,但该基因型不耐低钾,在无钾条件下出现缺钾反应,受胁迫伤害大,对钾素反应比较敏感;NC628能够显著提高基质的钾有效性,即使不供钾也能够正常生长,但吸收效率不高;NC628×ND202有较强的耐低钾能力,但吸收能力不如亲本ND202,对逆境有较强的耐性;G28表现一般。采用沙培试验研究无钾(-K)、有钾(+K)条件下4个烤烟基因型的根系形态学、根系生理学、根系矿物钾活化能力基因型差异的结果表明:ND202根系发达,富钾能力强,但受环境中钾含量影响较大;NC628根系矿钾活化能力很强,能够显著提高根际土壤钾有效性,但富钾能力较弱。杂交种NC628×ND202较母本具有较高的矿钾活化能力及耐低钾能力,较父本有较高的干物质积累量及富钾能力,因此利用杂交培育高钾品种是有效的;G28表现一般。采用土壤连续培养法,研究氢离子与有机配体对褐土钾素的活化能力及有机酸活化土壤钾素的化学机理的试验结果表明,用不同试剂连续培养土壤25天,各处理速效钾含量表现为OA 157.65mg/kg最高,CA-Na 98.49mg/kg最低,处理间差异极显著。在溶液浓度相同时,氢离子的酸化作用与有机配体的络合作用之间没有作用顺序差异。研究认为,土壤钾素活化过程是先由有机酸络合溶解后酸性水解的循环过程,有机酸浓度高时,土壤钾活化主要取决于溶液酸度;有机酸浓度低时,土壤主要依赖有机物的络合作用释放钾。对沙培试验结果进行田间验证的试验结果表明:叶片钾含量整体上均呈现下降趋势,苗期最高成熟期最低,最大降幅发生在旺长期至打顶前后;干物质积累量符合logistic曲线,旺长期积累较快,进入工艺成熟期后发生小幅度下降;烤后烟钾含量趋势与沙培试验研究结果基本一致,且钾含量越高,化学成分协调性越好。NC628×ND202在生长势,烟叶产量,内在品质等方面均优于双亲或对照。