冬小麦作为我国主要粮食作物,在农业生产和国家粮食安全方面具有重要意义。钾素作为植物生长发育所必须的营养元素之一,在冬小麦生长、产量和品质等方面发挥着不可替代的作用。但是我国耕地土壤中缺钾现象日益严重,钾肥资源也远不能满足农业生产的需要,且钾肥利用率低,因此探明钾素影响作物产量、品质形成的代谢机制具有重要意义。本文首先选用了河北省生产上适用的49份冬小麦品种(资源)为供试材料,测定了成熟期冬小麦土壤、植株钾素含量及钾吸收量,产量和品质相关性状,采用主成分分析方法,计算综合指标评价值(D值),以D值为指标,通过聚类分析方法明确冬小麦耐低钾性。根据聚类结果,选用耐低钾型(科农9204)和低钾敏感型(石新828)的2个冬小麦品种,进一步研究产量、品质形成的碳氮代谢机制,最终为揭示冬小麦耐低钾的调控机理提供依据。主要研究结果如下:(1)土壤缺钾处理下,不同冬小麦品种(资源)土壤缓效钾、速效钾含量、茎叶、籽粒、地上部植株钾含量及钾吸收量与正常钾相比分别降低7.03%～64.08%、5.50%～113.22%、14.02%～240.61%、0.21%～50.89%、14.82%～166.77%、16.47%～284.99%。(2)土壤缺钾处理下,不同冬小麦品种(资源)株高、叶长、叶宽、叶面积、地上部生物量、籽粒产量、千粒重、穗粒数、穗长与正常钾相比分别降低0.01%～69.00%、17.92%～147.50%、5.88%～111.54%、29.74%～405.57%、0.63%～62.68%、4.43%～80.11%、1.51%～69.60%、0.03%～99.90%、0.02%～58.40%。(3)土壤缺钾处理下,不同冬小麦品种(资源)籽粒蛋白质含量、淀粉含量、湿面筋含量、沉降值、吸水性、拉伸面积、延展性与正常钾相比分别降低0.07%～23.83%、0.38%～24.58%、1.42%～40.65%、0.17%～6.15%、0.19%～76.91%、0.72%～24.43%,淀粉含量却高于正常钾处理的0.03%～13.67%。(4)依据不同冬小麦品种(资源)各指标的耐低钾系数,采用主成分分析方法,计算综合指标评价值(D值),以D值为指标,通过聚类分析方法明确不同品种(资源)冬小麦耐低钾性。耐低钾性强(D>0.700):科农9204、沧麦119、冀麦38、河农826;耐低钾性弱(0.300<D<0.400):D08-6、山农 20、石新 828。(5)土壤缺钾处理下,耐低钾型(科农9204)冬小麦旗叶叶绿素含量、碳代谢物含量和籽粒氮代谢物含量整体差异不显著。低钾敏感型(石新828)冬小麦旗叶叶绿素、碳含量差异显著,降幅分别为3.29%～10.85%、3.29%～10.85%;旗叶可溶性总糖、蔗糖、葡萄糖、果糖含量呈增加趋势,总体差异显著,增幅分别为14.37%～119.08%、16.63%～68.00%、16.63%～68.00%、23.41%～80.37%,蔗糖合成酶和蔗糖磷酸合成酶活性降幅分别为32.28%～538.67%、48.51%～421.48%;敏感型冬小麦籽粒氮含量和粗蛋白质含量差异显著,降幅分别为29.87%～90.33%、15.56%～66.12%,耐低钾型冬小麦籽粒蛋白组分和硝酸还原酶活性总体差异不显著,而敏感型冬小麦总体差异显著,籽粒清蛋白、醇溶蛋白、麦谷蛋白和硝酸还原酶活性降幅分别为3.73%～26.02%、17.92%～38.81%、6.33%～35.81%和 13.89%～33.89%,球蛋白增幅为 2.57%～64.15%。土壤缺钾导致冬小麦光合作用减弱,光合同化产物减少,抑制了蔗糖酶和硝酸还原酶活性,造成旗叶糖分累积和碳含量降低,籽粒氮、粗蛋白质含量降低,蛋白质组分发生变化,导致碳氮代谢失衡。综上,土壤缺钾导致不同品种冬小麦钾素吸收量下降,进而影响其生长和产量的形成,品质下降,碳氮代谢失衡,为揭示冬小麦耐低钾性的调控机理奠定了理论基础。