氯化鉀對(duì)冬小麥生長(zhǎng)及葉銹病的影響

張篤軍，王宏庭，原宗英，于志勇，趙萍萍

（1.山西大學(xué)生物工程學(xué)院，山西太原030006；2.山西省農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)環(huán)境與資源研究所，山西太原030031；3.山西省農(nóng)業(yè)科學(xué)院植物保護(hù)研究所，山西太原030031）

氯化鉀對(duì)冬小麥生長(zhǎng)及葉銹病的影響

張篤軍1，王宏庭2，原宗英3，于志勇2，趙萍萍2

（1.山西大學(xué)生物工程學(xué)院，山西太原030006；2.山西省農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)環(huán)境與資源研究所，山西太原030031；3.山西省農(nóng)業(yè)科學(xué)院植物保護(hù)研究所，山西太原030031）

采用盆栽、接菌的方法，研究了不同施鉀量（0，75，150，300 kg/hm2）對(duì)2個(gè)小麥品種（濟(jì)麥22、銘賢169）生長(zhǎng)及葉銹病的影響。結(jié)果表明，隨著施鉀量的增加，小麥葉銹病發(fā)生的普遍率和嚴(yán)重度呈降低的趨勢(shì)，濟(jì)麥22葉銹病發(fā)生的普遍率和嚴(yán)重度明顯低于銘賢169；隨著施鉀量的增加，小麥生物量（鮮質(zhì)量、干質(zhì)量）和吸鉀量均呈增加的趨勢(shì)，說(shuō)明施鉀可以促進(jìn)小麥生長(zhǎng)和鉀養(yǎng)分吸收，從而提高小麥對(duì)葉銹病的抗性。但是2個(gè)小麥品種的施鉀抗性表現(xiàn)略有不同，與不施鉀處理相比，濟(jì)麥22施鉀（300 kg/hm2）的小麥鮮質(zhì)量、干質(zhì)量、鉀含量、吸鉀量分別提高20%，14%，37%和56%，普遍率和嚴(yán)重度分別降低60%和67%。

施鉀量；接種；小麥葉銹病；抗性

小麥?zhǔn)潜Ｕ衔覈?guó)糧食安全的最重要農(nóng)作物之一，2014年小麥的播種面積和總產(chǎn)量均占糧食作物播種面積和總產(chǎn)量的1/5[1]。植物病害往往是造成作物減產(chǎn)的重要因子，如小麥葉銹?。≒uccinia recondita f.sp.tritici）一般情況下會(huì)導(dǎo)致小麥減產(chǎn)5%～15%[2]。預(yù)防或防治植物病害多采用化學(xué)藥劑，而大量噴施農(nóng)藥及施藥利用率低下往往導(dǎo)致生態(tài)環(huán)境的惡化[3]。植物病害的發(fā)生是病原菌、寄主植物和環(huán)境相互作用的綜合表現(xiàn)[4-5]。鉀既是植物需要的營(yíng)養(yǎng)元素，同時(shí)在抗病性方面還具有強(qiáng)大的功能。據(jù)報(bào)道，施鉀對(duì)病原菌的抑制、增強(qiáng)寄主的抗性、調(diào)節(jié)環(huán)境因子均有顯著作用[6-10]，因此，加強(qiáng)鉀素抗病性方面的研究，可一定程度上減少化學(xué)藥劑的施用，對(duì)保障糧食安全和生態(tài)安全均具有非常重要的意義。

鑒于施用氯化鉀對(duì)褐土上小麥葉銹病的抗性研究嚴(yán)重不足的現(xiàn)狀，本研究采用盆栽試驗(yàn)和室內(nèi)接種的方法，探索施鉀對(duì)褐土上小麥生長(zhǎng)及葉銹病的抗性影響，以期為小麥育種及提高小麥抗病性提供理論依據(jù)。

1 材料和方法

1.1 試驗(yàn)材料

所用肥料為尿素、氯化鉀、磷酸二銨，每盆氮、磷肥按N225 kg/hm2，P2O5113 kg/hm2普施，鉀則按試驗(yàn)設(shè)計(jì)施用。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

盆栽試驗(yàn)采用隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)，包括2個(gè)因子（小麥品種、施鉀量），其中，小麥品種選用濟(jì)麥22和銘賢169；施鉀量設(shè)4個(gè)水平，分別為K0.K2O為0 kg/hm2；K1.K2O為75 kg/hm2；K2.K2O為150 kg/hm2；K3.K2O為300 kg/hm2，7次重復(fù)，隨機(jī)排列，共56個(gè)盆，每盆裝土2 kg。盆的規(guī)格：呈圓柱形，上底半徑7 cm，下底半徑5.5 cm，高18 cm，底孔徑0.6 cm。供試土壤類型為褐土（0～20 cm），采自山西省農(nóng)科院農(nóng)業(yè)環(huán)境與資源研究所臨汾試驗(yàn)基地（36.08°N，111.52°E），土壤質(zhì)地為黏壤，理化性質(zhì)為：pH值8.51（pH計(jì)），有機(jī)質(zhì)含量12.92 g/kg（重鉻酸鉀容量法），速效鉀141 mg/kg（醋酸銨浸提，火焰光度法），緩效鉀810 mg/kg（硝酸浸提，火焰光度法），土壤容重為1.45 g/cm3（環(huán)刀法）。

1.3 盆栽管理

試驗(yàn)在山西省農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)環(huán)境與資源研究所溫室進(jìn)行。將供試土壤風(fēng)干過(guò)3 mm篩后，稱量2 kg裝一個(gè)袋子，并將計(jì)量好的肥料用水溶解后與袋里的土充分混勻，共裝56個(gè)袋子。2015年5月8日將每袋土壤4/5的量一一對(duì)應(yīng)裝入已編號(hào)的盆中，均勻平鋪播種已催過(guò)芽且大小均勻的種子24粒，供水至土壤田間持水量的70%水平，之后將剩余的1/5土量均勻覆蓋在種子上方，輕輕壓實(shí)后用塑料薄膜封口待出苗。5月12日出苗，之后每盆定苗20株。每天采用稱重法根據(jù)蒸發(fā)量給小麥澆水，同時(shí)記錄室內(nèi)的溫度和濕度，定期松土。試驗(yàn)于7月10日收獲，用電子秤（型號(hào)：SE602F，感量0.01 g，最大稱量質(zhì)量500 g）稱量每盆植株鮮質(zhì)量。之后在105℃下殺青30 min，75℃烘干至恒質(zhì)量，稱量植株干物質(zhì)量。

1.4 接菌

接種所用病原菌為銹菌夏孢子粉，由山西省農(nóng)業(yè)科學(xué)院植物保護(hù)研究所提供。于5月14日16：00，在陰涼處開始采用撒粉法接菌（小麥第一葉完全展開）。即將銹菌夏孢子粉與滑石粉以1∶40比例混合均勻，裝入試管內(nèi)，用紗布覆蓋管口，橡皮圈捆扎。接菌前先用水清洗麥葉，隨后把盆全部放入保濕桶內(nèi)，再將試管倒置于麥株上方，輕敲管壁，使孢子粉降落在麥葉上，然后用塑料布覆蓋保濕桶保濕24 h。于7 d后（5月22日）觀察發(fā)病情況。

1.5 測(cè)定項(xiàng)目及方法

發(fā)病率的調(diào)查：于2015年5月25日（接菌后10 d）對(duì)葉銹病進(jìn)行調(diào)查。葉片上長(zhǎng)有銹菌孢子即為發(fā)病，普遍率為感病葉片數(shù)占總調(diào)查葉片數(shù)的百分比。嚴(yán)重度為發(fā)病葉片的面積占總?cè)~片面積的百分比。

植株鉀含量的測(cè)定：用硝酸-高氯酸浸提，火焰光度計(jì)測(cè)定[11]，在山西省土壤環(huán)境與養(yǎng)分資源重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行測(cè)定。

1.6 數(shù)據(jù)分析

用Minitab 15軟件對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 氯化鉀對(duì)小麥苗期葉銹病的普遍率和嚴(yán)重度的影響

病害是影響植物生長(zhǎng)的重要因子，病害發(fā)生的普遍率和嚴(yán)重度均是衡量植株感染的指標(biāo)。普遍率是衡量植株感染比率的指標(biāo)；嚴(yán)重度用來(lái)衡量植株染病的嚴(yán)重程度。

表1 不同施鉀量對(duì)小麥苗期普遍率和嚴(yán)重度的影響%

由表1可知，小麥接種銹菌夏孢子粉后，2個(gè)小麥品種及不同施鉀處理的小麥均可觀察到不同程度的感病情況，但表現(xiàn)不一。從2個(gè)品種的平均效果看，銘賢169品種葉銹病發(fā)生的普遍率和嚴(yán)重度均表現(xiàn)較高，分別為63.48%和45.08%；而濟(jì)麥22葉銹病發(fā)生的普遍率和嚴(yán)重度則明顯低于銘賢169，分別是46.4%和23.5%，表明濟(jì)麥22對(duì)葉銹病的抗性相對(duì)較強(qiáng)。就不同的施鉀水平而言，無(wú)論是濟(jì)麥22還是銘賢169，K0處理的小麥葉銹病的普遍率和嚴(yán)重度均表現(xiàn)最高，濟(jì)麥22、銘賢169的葉銹病普遍率分別為68.09%和72.61%；濟(jì)麥22、銘賢169的葉銹病嚴(yán)重度分別為34.67%和53.33%。而其他施鉀處理的葉銹病普遍率和嚴(yán)重度均顯著低于不施鉀處理K0（P＜0.05），且小麥葉銹病的普遍率和嚴(yán)重度隨著施鉀量的增加呈減輕趨勢(shì)。

2.2 氯化鉀對(duì)小麥苗期鮮質(zhì)量、干質(zhì)量的影響

小麥的鮮質(zhì)量和干質(zhì)量是表征小麥生長(zhǎng)狀況的重要指標(biāo)，也可以用來(lái)表征小麥抗葉銹病的能力。從表2可以看出，小麥品種和不同的施鉀量均顯著影響小麥的鮮質(zhì)量、干質(zhì)量。從2個(gè)品種的平均效果看，濟(jì)麥22的鮮質(zhì)量和干質(zhì)量分別是28.46，6.34 g/盆，明顯高于銘賢169的鮮質(zhì)量（22.25 g/盆）和干質(zhì)量（6.03 g/盆）；從鉀肥不同處理看，K0處理的小麥生物量（鮮質(zhì)量、干質(zhì)量）均表現(xiàn)較低，而各施鉀處理均高于不施鉀處理，且有隨施鉀量的增加呈增加的趨勢(shì)。無(wú)論是濟(jì)麥22還是銘賢169，K3處理的鮮質(zhì)量和干質(zhì)量均最高，濟(jì)麥22、銘賢169的鮮質(zhì)量分別為31.56，23.49g/盆；濟(jì)麥22、銘賢169的干質(zhì)量分別為6.87，6.28 g/盆。但2個(gè)品種的施鉀表現(xiàn)略有不同，對(duì)濟(jì)麥22來(lái)說(shuō)，K3，K2處理的鮮質(zhì)量顯著高于K0和K1處理，K3處理的干質(zhì)量顯著高于K0，K1，K2處理；而對(duì)銘賢169而言，K2，K3處理的鮮質(zhì)量顯著高于K0處理，K3處理的干質(zhì)量顯著高于K0處理。

表2 不同施鉀量對(duì)小麥苗期鮮質(zhì)量、干質(zhì)量的影響g/盆

2.3 氯化鉀對(duì)苗期小麥鉀含量和植物吸鉀量影響

鉀不僅是植物必需的營(yíng)養(yǎng)元素，在促進(jìn)植物生長(zhǎng)的同時(shí)，也提高了植物的抗病性，植物抵御病害能力的強(qiáng)弱和植物體內(nèi)的鉀含量有關(guān)[12-14]。

表3 不同施鉀量對(duì)小麥苗期鉀含量、植株吸鉀量的影響

由表3可知，小麥品種和施鉀量都顯著影響小麥鉀含量及植株吸鉀量。從2個(gè)品種鉀含量和每盆的吸鉀量的平均效果看，濟(jì)麥22的鉀含量和植物每盆的吸鉀量分別是3.36%和21.43 g，顯著高于銘賢169的鉀含量（2.53%）和植物每盆的吸鉀量（15.34 g）。就不同施鉀處理的小麥鉀含量和每盆植株吸鉀量平均值而言，無(wú)論是濟(jì)麥22還是銘賢169，K0處理均表現(xiàn)為最低，而施鉀處理的小麥植株鉀含量和植株吸鉀量均高于K0處理，并且均隨著施鉀量的增加而顯著增加（P＜0.05）。2個(gè)品種植株的鉀含量，施鉀處理的顯著性表現(xiàn)略有不同，濟(jì)麥22的K3，K2處理的鉀含量顯著高于K0和K1處理，而銘賢169的K3處理的鉀含量顯著高于K0，K1，K2處理（P＜0.05）。

3 討論與結(jié)論

植物病害不僅降低了農(nóng)產(chǎn)品的產(chǎn)量和品質(zhì)，而且會(huì)對(duì)生態(tài)環(huán)境造成危害。對(duì)于植物保護(hù)而言，一方面通過(guò)育種[15-17]提高植物的抗病性，另一方面施用農(nóng)藥和殺菌劑[18-19]。但大量農(nóng)藥的盲目施用，對(duì)生態(tài)環(huán)境造成了負(fù)面影響。鉀是植物必需的重要元素之一，具有較強(qiáng)的抗逆性，在當(dāng)前條件下，在充分了解和掌握植物病害發(fā)生受病原菌、寄主植物和環(huán)境因子影響的三角理論的基礎(chǔ)上，大力加強(qiáng)鉀在植物抗性方面的研究就顯得尤為重要。因?yàn)殁浀氖┯貌粌H能極大地促進(jìn)植物的生長(zhǎng)發(fā)育和產(chǎn)量形成[20-21]，也不會(huì)對(duì)環(huán)境造成負(fù)面的影響。當(dāng)然，有關(guān)鉀施用在不同地區(qū)對(duì)不同作物病害的抗病性研究，已經(jīng)引發(fā)了眾多學(xué)者的廣泛關(guān)注。如胡瑋[14]利用山東的連作番茄發(fā)病土壤，在北京做了土培試驗(yàn)，結(jié)果表明，不同的施鉀量（0，300，600 kg/hm2）對(duì)番茄的平均單果質(zhì)量、最大單果質(zhì)量、單株坐果數(shù)、單株產(chǎn)量都有影響，均隨著施鉀量的增加而增加，比不施鉀分別增加40%，107%，101%，182%；番茄根結(jié)線蟲病的發(fā)病率也隨著施鉀量的增加而降低，K3（600 kg/hm2）比K0（0 kg/hm2）的發(fā)病嚴(yán)重程度降低27.6%。劉曉燕[10]研究了鉀施用對(duì)吉林玉米莖腐病的影響，結(jié)果顯示，隨著施鉀量（0，113，225 kg/hm2）的增加，玉米的根、莖、葉的鉀含量也隨著增加，玉米莖腐病的發(fā)病率隨之減輕等等。單就鉀對(duì)小麥病害的影響而言，同樣引起了一些學(xué)者的注意。如段榕琦等[22]采用水培的方法研究不同濃度鉀離子（0，2.55，30.6 mmol/L）對(duì)小麥葉銹病的抗病影響，結(jié)果表明，施鉀充足的處理（30.6 mmol/L）孢子堆數(shù)目明顯少于供鉀不足的處理（2.55 mmol/L）和完全缺鉀的處理（0 mmol/L），各處理間差異達(dá)到1%極顯著水平。黃瑾等[23]采用盆栽方法研究苗期噴施不同濃度的鉀離子（1.75，3.5，5.25，7 mmol/L）對(duì)小麥條銹病的影響，結(jié)果表明，在接菌后24 h，施鉀0～1.75 mmol/L時(shí)，對(duì)小麥條銹病無(wú)抑制作用；鉀肥用量為3.5～7.0 mmol/L時(shí)，其濃度越高，對(duì)小麥條銹病的抑制效果越好。接菌后3，7 d，1.75～5.25 mmol/L鉀離子對(duì)小麥條銹病的抑制作用較明顯，小麥幼苗的病情指數(shù)明顯低于對(duì)照。孫斌[24]采用大田試驗(yàn)的方法，在速效鉀含量為56.3 mg/kg的輕壤上進(jìn)行不同鉀素水平下小麥紋枯病發(fā)生與小麥產(chǎn)量形成因素關(guān)系的研究，結(jié)果表明，施K2O量與病情指數(shù)呈顯著負(fù)相關(guān)。再如Kovanci等[13]采用水培的方法研究了不同施鉀量對(duì)小麥條銹病的影響，結(jié)果表明，不同鉀濃度（0.2，0.4，1.2 mg/L）對(duì)小麥的2個(gè)高感品種（墨西哥品種Cumhuriyet-75和地方品種Super-X）的地上部鮮質(zhì)量、地上部干質(zhì)量、根干質(zhì)量、總干物質(zhì)量、分蘗數(shù)、植株高度、地上部鉀含量均隨著施鉀量的增加而增加，對(duì)小麥條銹病的感染率隨著施鉀量的提高而降低。本試驗(yàn)利用山西褐土研究施鉀對(duì)小麥生長(zhǎng)及葉銹病的影響，結(jié)果表明，隨著施鉀量的增加，小麥的鮮質(zhì)量、干質(zhì)量、鉀含量、吸鉀量均隨之增加，與不施鉀處理相比，濟(jì)麥22施鉀（300 kg/hm2）的小麥鮮質(zhì)量、干質(zhì)量、鉀含量、吸鉀量分別提高20%，14%，37%和56%，銘賢169的鮮質(zhì)量、干質(zhì)量、鉀含量、吸鉀量分別提高12%，10%，53%，68%。而小麥葉銹病的普遍率和嚴(yán)重度則隨著施鉀量的增加而減輕。同樣與不施鉀處理相比，濟(jì)麥22的普遍率和嚴(yán)重度分別降低60%和67%，銘賢169的普遍率和嚴(yán)重度分別降低28%和32%?？梢?jiàn)，施鉀在促進(jìn)作物生長(zhǎng)的同時(shí)，也增強(qiáng)了小麥的抗病性，這與已有的小麥研究結(jié)論一致。

綜上所述，施鉀不僅能促進(jìn)植物的生長(zhǎng)發(fā)育，而且還能增強(qiáng)植物抵御病害的能力；合理施用養(yǎng)分資源對(duì)國(guó)家的糧食安全、生態(tài)安全戰(zhàn)略也有非常重要的意義。“十三五”明確提出了農(nóng)藥、化肥零增長(zhǎng)，生態(tài)可持續(xù)發(fā)展的目標(biāo)。通過(guò)施肥途徑來(lái)解決植物病害的問(wèn)題，已經(jīng)成為植物病害防治的重要手段和方法。本研究表明，隨著施鉀量的增加，顯著促進(jìn)小麥的生長(zhǎng)發(fā)育，提高小麥植株含鉀量和吸鉀量，顯著降低了葉銹病發(fā)生的普遍率和嚴(yán)重度。這一結(jié)論對(duì)當(dāng)前的小麥生產(chǎn)、小麥育種及抗病性均有重要的指導(dǎo)意義。

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Influence of Potassium Chloride on Winter Wheat Growth and Leaf Rust Disease

ZHANGDu-jun1，WANGHong-ting2，YUANZong-ying3，YUZhi-yong2，ZHAOPing-ping2
（1.College ofBiological Engineering，Shanxi University，Taiyuan 030006，China；2.Institute ofAgricultural Environment &Resources，Shanxi AcademyofAgricultural Sciences，Taiyuan 030031，China；3.Institute ofPlant Protection，Shanxi AcademyofAgricultural Sciences，Taiyuan 030031，China）

Pot experiment was designed in a randomized complete block with four potassium treatments（0，75，150，300 kg/hm2）and seven replications and conducted to study the effect ofpotassium chloride applied on the growth oftwo wheat cultivars（Jimai 22 and Mingxian 169）and the resistance to leaf rust disease by inoculation.The results indicated that incidence and severity of wheat leaf rust disease from twowheat cultivars both had a declined tendency with the rate ofpotassium application increase.The incidence and severity of wheat leaf rust from Jimai 22 cultivars were significantly lower than that from Mingxian 169 cultivars.At the same time,the biomass（fresh weight,dry weight）and potassium uptake from two wheat cultivars increased with the increased rate of potassium application. These showed that potassium application could help to promote not only wheat growth and uptake K,but also improve wheat leaf rust resistance.However there was some resistance difference between two wheat cultivars.Compared with the treatment of without potassium application（K0）,fresh weight,dry weight and K uptake from Jimai 22 cultivars increased by 20%,14%and 56%,respectively,and the incidence and severityofwheat leafrust disease decreased by60%and 67%,respectively.

potassiumapplication rate;inoculation;wheat leafrust;resistance

S435.121.4＋3

A

1002-2481（2016）03-0378-05

10.3969/j.issn.1002-2481.2016.03.26

2016-01-25

中加合作項(xiàng)目（IPNI-Shanxi-2015）

張篤軍（1990-），男，山西長(zhǎng)治人，在讀碩士，研究方向：農(nóng)田水土保持與水土資源高效利用。王宏庭為通信作者。