植物中鉀營養(yǎng)性狀研究進(jìn)展

陳佳廣

摘要：詳細(xì)論述我國土壤中的鉀素分布狀況，分析我國及世界鉀肥的生產(chǎn)及供需現(xiàn)狀，探討植物中的鉀營養(yǎng)性狀及其相關(guān)評價指標(biāo)的研究進(jìn)展，為解決我國鉀素缺乏問題及評價植物中的鉀素提供參考。

關(guān)鍵詞：鉀；植物；營養(yǎng)性狀；鉀肥；養(yǎng)分效率；利用效率

中圖分類號：S33 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1674-1161（2015）03-0019-02

1 我國土壤鉀素狀況

我國地域遼闊，各地土壤鉀含量差異較大。南方熱帶、亞熱帶地區(qū)溫濕度較高，礦物質(zhì)風(fēng)化嚴(yán)重，淋溶性較強(qiáng)，因而土壤鉀含量較低。北方氣候相對干燥，礦物質(zhì)風(fēng)化、淋溶都較弱，土壤含鉀量相對較高。近年來，我國土壤鉀素含量變化經(jīng)歷了由不缺乏到缺乏、由南方缺乏到北方缺乏、由經(jīng)濟(jì)作物缺乏到糧食作物缺乏、由高產(chǎn)田缺乏到中低產(chǎn)田缺乏的過程。

據(jù)統(tǒng)計，我國缺鉀耕地面積已占耕地總面積的56%。土壤速效鉀含量大于150 mg/kg的，以東北、西北地區(qū)所占百分比最大，達(dá)37%以上；其次是華北地區(qū)，為30%左右；以華中、華南地區(qū)較小，在14%以下。土壤速效鉀含量小于50 mg/kg的，東北、西北地區(qū)所占百分比較小，低于3.5%；華南地區(qū)較大，高于50%，其中海南、廣東、廣西、江西等省有75%以上的耕地缺鉀。

自20世紀(jì)80年代以來，我國北方地區(qū)農(nóng)田鉀素收支嚴(yán)重不平衡，鉀肥供應(yīng)不足，有機(jī)肥用量下降。秸稈還田比例太小以及高產(chǎn)新品種的推廣使用，增加了作物對鉀素的需要量和移出量。我國北方土壤中鉀素耗竭日趨嚴(yán)重，土壤缺鉀面積逐漸擴(kuò)大，在部分地區(qū)已發(fā)展成為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)進(jìn)一步發(fā)展的限制因素。但我國鉀礦資源貧乏，鉀肥生產(chǎn)遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足生產(chǎn)的需要。

2 我國及世界鉀肥生產(chǎn)情況

我國是一個鉀鹽資源匱乏的國家，幾乎沒有可利用的固體鉀鹽資源，液體鹽湖資源不到世界鉀鹽資源的5%，現(xiàn)在已成為世界第二大鉀肥消費(fèi)國和鉀肥進(jìn)口國。同時我國鉀鹽資源還存在分布不均的現(xiàn)象，鉀鹽資源主要集中在西北（占我國儲量的96.9%）和西南（占全國儲量的2.6%）地區(qū)。目前，我國已發(fā)現(xiàn)的最大的鉀鹽資源是青海柴達(dá)木盆地和新疆羅布泊。

受資源的嚴(yán)重制約，我國70%以上的鉀肥需要進(jìn)口。目前，世界鉀肥生產(chǎn)和出口主要集中在德國、白俄羅斯、俄羅斯、加拿大、以色列和約旦等少數(shù)幾個有鉀礦的國家。近年來，世界K2O的生產(chǎn)量的增加主要來自于俄羅斯、白俄羅斯、北，美和西歐。鉀肥銷售需求量的增加主要來自于亞洲和拉丁美洲，北美和西歐的需求量幾乎保持不變，東歐和前蘇聯(lián)國家的需求量略有下降。

3 植物中鉀營養(yǎng)性狀研究進(jìn)展

植物營養(yǎng)性狀的基因型差異常用養(yǎng)分效率來表示，對于養(yǎng)分效率至今還沒有統(tǒng)一的定義，有人把植物在一定量的養(yǎng)分供應(yīng)條件下，獲得高產(chǎn)或高養(yǎng)分的能力定義為養(yǎng)分效率；也有人把養(yǎng)分效率定義為某一基因型比其它基因型在受到養(yǎng)分脅迫時，獲得更高產(chǎn)量的能力；還有人認(rèn)為養(yǎng)分效率是指養(yǎng)分缺乏時獲得高產(chǎn)的基因潛力。由此衍生出高效型與低效型、耐性品種與不耐品種、敏感型與不敏感型幾種相互對應(yīng)的表示植物營養(yǎng)型差異的叫法。

通常所講的養(yǎng)分效率包括養(yǎng)分吸收效率和養(yǎng)分利用效率。吸收效率指植物在生長介質(zhì)中根系吸收范圍內(nèi)單位養(yǎng)分產(chǎn)生的植物產(chǎn)量（經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量或生物產(chǎn)量），強(qiáng)調(diào)植物對環(huán)境中養(yǎng)分的吸收利用本領(lǐng)，一般包括2個方面的含義：一是指生長介質(zhì)中某種養(yǎng)分有效濃度較低時，植物維持正常生長的能力；二是指隨著介質(zhì)中養(yǎng)分濃度的增加，植物對該養(yǎng)分反應(yīng)的大小。

利用效率是指植物吸收到體內(nèi)的養(yǎng)分所產(chǎn)生的植物產(chǎn)量，側(cè)重于植物對體內(nèi)養(yǎng)分的利用、轉(zhuǎn)化能力。Graham用相對產(chǎn)量來表示植物對養(yǎng)分的利用效率，即作物在瘦地上的產(chǎn)量占養(yǎng)分充足土地上產(chǎn)量的百分?jǐn)?shù)。按照Graham的定義，養(yǎng)分利用效率不但隨品種（系）不同而異，也隨土壤而異。Cooke將養(yǎng)分利用效率定義為單位養(yǎng)分施用量所獲得的作物經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量的增加量。按照這一定義，第一次增施的肥料利用效率最高，而后施肥則利用效率下降。

明鳳等研究了水稻對低磷反應(yīng)的基因型差異，以平均每株吸磷量作為衡量磷吸收效率的指標(biāo)，利用效率則為單位吸磷量所形成的干物質(zhì)量，并以植株相對總干質(zhì)量評價作物耐低磷脅迫的能力（即磷效率）。

鄒春琴等認(rèn)為，養(yǎng)分效率包括農(nóng)學(xué)養(yǎng)分效率和養(yǎng)分響應(yīng)度兩方面。農(nóng)學(xué)養(yǎng)分效率指在某一特定養(yǎng)分供應(yīng)量下，植物產(chǎn)量或生物量的高低，表示為產(chǎn)量或生物量/養(yǎng)分供應(yīng)量。養(yǎng)分響應(yīng)度是指隨著養(yǎng)分濃度的提高或下降，植物產(chǎn)量增加潛力或減小幅度，用（正常供鉀下的產(chǎn)量-不施鉀的產(chǎn)量）/施鉀量的比值來表示。

胡泓等在金華對水稻鉀素營養(yǎng)的長期定位試驗中，根據(jù)Gerloff和Gabelman提出的模型計算不同品種及不同季節(jié)水稻對鉀肥的吸收利用特點(diǎn)和效率，其公式為：NER=作物產(chǎn)量/養(yǎng)分吸收量，ANR=（單位面積施肥后的養(yǎng)分吸收量-單位面積未施肥的養(yǎng)分吸收量）/施肥量×100%。NER表示植物對某種養(yǎng)分的利用效率，反映作物將吸收的養(yǎng)分轉(zhuǎn)化為經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量的能力，ANR表示作物對施入的肥料養(yǎng)分的吸收能力，即肥料的回收利用率。

王為木等以植物吸收單位鉀量所獲得的生物產(chǎn)量，即植物干物重/吸鉀量表示水稻的鉀素利用效率，以植物相對鉀積累量即缺鉀與供鉀充足時植株體內(nèi)鉀積累量的比值（K0/K1）評價水稻耐低鉀脅迫的能力（即鉀效率）。在相同供鉀條件下，該值越大，說明耐低鉀的能力越強(qiáng)，即在缺鉀條件下水稻對土壤鉀的吸收能力越強(qiáng)。

在玉米吸收利用磷素的研究中，王艷等將磷效率定義為磷吸收效率和利用效率之積，磷吸收效率為成熟期地上部累積的總磷量與土壤供磷水平之比，磷利用效率為籽粒產(chǎn)量與成熟期地上部累積的總磷量之比。此外，試驗還定義磷響應(yīng)度=（高磷水平下產(chǎn)量-低磷水平下產(chǎn)量）/（高磷施磷量-低磷施磷量）。

項虹艷等在篩選耐低鉀水稻品種的試驗中，采用鉀利用指數(shù)（生物產(chǎn)量或經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量/鉀濃度）和鉀經(jīng)濟(jì)效率比（稻谷產(chǎn)量/株體組織鉀含量）作為評價鉀效率的指標(biāo)。

姜存?zhèn)}等在不同基因型棉花苗期鉀效率差異及其機(jī)制研究中，將鉀利用效率用植物體內(nèi)每毫克鉀所能產(chǎn)生的干物質(zhì)克數(shù)表示，并定義鉀效率系數(shù)=缺鉀干物質(zhì)總重/適鉀干物質(zhì)總重；增長潛力=適鉀干質(zhì) 量-缺鉀干質(zhì)量。

韓燕來等在研究不同小麥品種鉀素營養(yǎng)特性差異的試驗中，以不施鉀肥處理的小麥籽粒產(chǎn)量來表示鉀效率，并定義施鉀響應(yīng)度=（施鉀處理產(chǎn)量-不施鉀處理產(chǎn)量）/不施鉀處理產(chǎn)量×100%，鉀素利用效率=經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量/植株鉀素積累量。

楊鐵釗等研究不同基因型烤煙品種吸收鉀差異的根系特性，將鉀利用率定義為地上部干質(zhì)量與鉀積累量的比值。

4 結(jié)語

使植物適應(yīng)環(huán)境是緩解我國鉀肥資源短缺的對策之一。我國具有豐富的野生植物資源，充分利用植物對環(huán)境的遺傳多樣性，廣泛開展鉀高效植物基因型篩選，同時建立鉀高效植物基因庫，運(yùn)用常規(guī)育種和現(xiàn)代育種技術(shù)、酶工程、基因工程等生物技術(shù)培育出新的鉀高效優(yōu)良品種，是解決我國鉀素缺乏問題的有效途徑，也是實現(xiàn)高產(chǎn)高效的生物學(xué)途徑之一。

參考文獻(xiàn)

[1] 朱向東，王宏庭.土壤鉀素管理研究進(jìn)展山西農(nóng)業(yè)科學(xué)[J].2013（11）：154-156.

[2] 魏成廣.我國鉀肥生產(chǎn)發(fā)展現(xiàn)狀及消費(fèi)需求[J].新農(nóng)業(yè)，2010（4）：41-43.

[3] 黎玉國，劉光金.土壤中鉀的存在形態(tài)及緩效鉀的測定[J].云南農(nóng)業(yè)，2014（1）：45-46.

Abstract： The article expounds the situation of potassium distribution in our country in details， analyzes the production of potassium fertilizer and the status of supply and demand in our country and the world， discusses potassium nutrition property in plants and its related research of evaluation index， provides a reference for solving the problem of lacking potassium element in our country and evaluating potassium element in plants.

Key words： potassium； plant； nutrition property； potassium fertilizer； nutrient efficiency； utilization efficiency