在不同速效钾含量的土壤上,从植株-土壤钾素循环的角度研究了不同施钾量和施钾时期对土壤中不同形态钾素含量和小麦钾素吸收、分配的影响,探讨了小麦氮钾代谢的关系及施钾对小麦产量和品质影响的生理基础。根据不同小麦品种的耐低钾能力和施钾效应的差异对小麦品种进行分类,分析了不同类型小麦钾氮代谢的动态变化及其与小麦耐低钾能力和施钾效应的关系。主要研究结果如下:1 施钾量和施钾时期对冬小麦植株-土壤钾素循环的影响冬小麦钾素积累量在开花期达到最大值,开花后钾素积累量下降。拔节至开花期的钾素积累量占全生育期最大积累量的 60%左右,是小麦对钾素需求量最大的生育阶段。分期施钾处理在拔节期追施钾肥,符合小麦对钾素的需求规律,比一次性施钾提高了小麦拔节至开花期的钾素积累量和全生育期钾素总积累量。施钾量增加时,小麦钾素积累量随之增加。高钾地上济麦 20 品种钾素积累速率高峰出现的时间早于中钾地,土壤钾素含量水平的提高有利于小麦较早较快地进入钾素快速积累期。冬前至起身期土壤对钾素的固定量显著高于起身至成熟期土壤对钾素的固定量。且钾肥基施量越大,冬前至起身期被土壤固定的量也越大。基施钾肥量增加时,冬前土壤速效钾含量随之提高。但由于越冬期土壤对钾素的固定,起身期不同施钾处理间速效钾含量的差异比冬前显著减小。在挑旗期,分期施钾处理土壤速效钾含量显著高于一次性施钾处理。分期施钾处理比一次性施钾处理降低了冬前至起身期土壤对钾素的固定,显著提高了挑旗期土壤速效钾含量,提高了小麦快速生长期土壤速效钾的供应强度,有利于小麦对钾素的吸收。2 施钾量和施钾时期对小麦氮素积累和土壤中不同形态氮素含量的影响一次性施钾处理小麦吸氮量与对照处理无显著差异。分期施钾处理随施钾量增加,小麦吸氮量增加。小麦吸收的氮素有 70%以上来自土壤氮,分期施钾处理小麦吸收肥料氮和土壤氮的量均高于一次性施钾处理,但分期施钾吸收的肥料氮占总吸氮量的比例高 1<WP=10>冬小麦植株-土壤钾素循环及其与产量和品质关系的研究于一次性施钾,吸收土壤氮的比例低于一次性施钾,降低了小麦对土壤氮的依存率。分期施钾比一次性施钾,提高了肥料氮在 0-25cm 土壤中的存留率,提高了氮肥总回收率,降低了氮肥损失。不同施钾量处理间,施钾量 90kgK2O·hm-2的处理肥料氮在 0-25cm 土壤中的存留率和总回收率最高,损失率最低。分期施钾对追肥氮的影响大于对基肥氮的影响。在成熟期,施钾处理小麦茎秆中的氮素含量低于对照,籽粒中的氮素含量高于对照。施钾促进了小麦茎秆中的氮素向籽粒中运转。 分期施钾提高了 0-20cm 土层土壤的碱解氮含量、铵态氮含量和全氮含量,加强了小麦生育后期氮素的供应。施钾降低了土壤中硝态氮含量。对照土壤中的硝态氮含量在60-80cm 土层出现峰值,而施钾处理土壤剖面中硝态氮含量分布较均匀。分期施钾比一次性施钾提高了成熟期 0-40cm 土层土壤硝态氮含量,降低了 60-100cm 土层土壤硝态氮含量,减少了硝态氮向下层土壤的运移。3 施钾量和施钾时期对小麦产量和品质的影响及其生理基础 分期施钾对小麦旗叶光合系统Ⅱ最大光化学效率无显著影响,提高了小麦旗叶光合系统Ⅱ实际光化学效率和光合速率,从而提高了小麦的物质生产能力。高钾地分期施钾显著提高了小麦的千粒重,对穗粒数和亩穗数无显著影响。中钾地施钾显著提高了千粒重,对穗粒数略有提高,对亩穗数无显著影响。 高钾地上施钾对烟农 15 品种无增产作用;分期施钾对济麦 20 增产作用显著。中钾地一次性施钾对烟农 15 无增产作用,分期施钾增产作用显著。中钾地上济麦 20 各施钾处理均比对照增产,分期施钾比一次性施钾显著增产,当施钾量达到 90kgK2O·hm-2,继续增加施钾量小麦产量不再相应增加。 一次性施钾和分期施钾均提高了小麦旗叶和籽粒中可溶性蛋白含量和谷氨酰胺合成酶活性,提高了小麦蛋白质合成能力;在灌浆前期提高了旗叶和籽粒中游离氨基酸含量,加强了蛋白质合成底物的供应;在灌浆后期促进了旗叶中的游离氨基酸向籽粒中的转运。施钾降低了小麦清蛋白和球蛋白含量,分期施钾处理低于一次性施钾处理;提高了小麦醇溶蛋白和麦谷蛋白含量,分期施钾处理高于一次性施钾处理。施钾提高了小麦的蛋白质含量、湿面筋含量和沉降值,分期施钾处理的显著高于一次性施钾处理。 不同施钾量处理间,随施钾量提高,小麦籽粒蛋白质含量、湿面筋含量和沉降值亦提高。但当施钾量达到 90kgK2O·hm-2时,再增加施钾量对小麦品质的进一步改善无益。 烟农 15 在中钾地上、济麦 20 在高钾地和中钾地上均以 K4 处理获得了最高产量和最优的品质。因此在小麦玉米两季秸秆还田的条件下,推荐高钾地和中钾地适宜施钾量 2<WP=11>山东农业大学博士学位论文为 90 kgK2O·hm-2,施钾方式采用 1/2 基施,1/2 追施。高钾地上施钾对烟农 15 无增产效应,因此高钾地上种植烟农 15 当季可以不施钾肥。4 施钾时期对小麦籽粒淀粉代谢特性和产量、品质的影响 分期施钾比一次性施钾提高了小麦开花后旗叶的光合速?