范雅芳，高聚林，孫繼穎，劉 劍，蘇治軍，王志剛，于曉芳，胡樹平

(1.內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué) 農(nóng)學(xué)院，內(nèi)蒙古 呼和浩特 010019；2.內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué) 職業(yè)技術(shù)學(xué)院，內(nèi)蒙古 包頭 014109)

玉米是中國產(chǎn)量最高的糧食作物，近年來對中國糧食產(chǎn)量的貢獻(xiàn)率超過80%，是糧食增產(chǎn)的主力軍，玉米的優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)對保障中國糧食安全和糧食穩(wěn)定增產(chǎn)具有重要意義[1-2]。鉀素是玉米正常生長發(fā)育過程中必需的營養(yǎng)元素，能夠增強(qiáng)莖稈的抗倒特性，在提高玉米產(chǎn)量的同時改善籽粒品質(zhì)[3-4]。鉀素對玉米生長發(fā)育的影響存在基因型差異[5-6]。玉米的株高和莖粗等性狀隨著施鉀量的增加呈上升趨勢，缺鉀降低了株高和莖粗[7-9]。莖稈抗倒力學(xué)性狀是衡量玉米莖稈抗倒特性的重要指標(biāo)，莖稈表型性狀影響莖稈抗倒力學(xué)性狀，抗倒力學(xué)性狀影響植株的抗倒伏能力[10-12]。低鉀脅迫影響玉米的莖稈形態(tài)及力學(xué)指標(biāo)，降低玉米抗倒伏能力，限制了植株的生長發(fā)育，從而影響玉米產(chǎn)量[13]。鉀肥對莖稈穿刺強(qiáng)度、抗壓強(qiáng)度和彎折強(qiáng)度均表現(xiàn)出極顯著正相關(guān)，施用鉀肥可以有效提高玉米抵抗不良環(huán)境侵蝕的能力，增強(qiáng)抗逆性，促進(jìn)玉米植株的生長發(fā)育[14-17]，同時鉀肥通過提高玉米的千粒質(zhì)量、穗粒質(zhì)量和穗長等相關(guān)參數(shù)來增加玉米產(chǎn)量[18]。研究發(fā)現(xiàn)，不同基因型玉米自交系的籽粒品質(zhì)存在差異[19]。籽粒品質(zhì)不僅受到自身遺傳因素的影響，施肥措施也顯著影響玉米的籽粒品質(zhì)[20-21]。施用鉀肥以后，充足的鉀素對玉米籽粒中蛋白質(zhì)含量、淀粉含量和粗脂肪含量的合成均有不同程度的促進(jìn)作用[22-24]，可能是由于鉀素能夠緩解過量氮素對籽粒品質(zhì)造成的不利影響[25-27]。

綜上所述，前人有涉及鉀肥對玉米生長發(fā)育、產(chǎn)量及籽粒品質(zhì)的研究，但是結(jié)合不同產(chǎn)量類型玉米自交系的分析較少。鑒于此，本研究以鉀肥處理的長期定位試驗為基礎(chǔ)，探討施用鉀肥對不同產(chǎn)量類型玉米自交系莖稈抗倒特性、穗部性狀、產(chǎn)量及籽粒品質(zhì)的影響，明確上述指標(biāo)在不同產(chǎn)量類型玉米自交系間的變化規(guī)律，篩選出優(yōu)良玉米自交系材料，為實現(xiàn)玉米產(chǎn)量和品質(zhì)的協(xié)同提高以保障鉀肥資源優(yōu)化管理提供理論依據(jù)。

1 材料和方法

1.1 試驗地概況

試驗于2016-2018年在內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué)科技園區(qū)(40°33′N，110°31′E)進(jìn)行。試驗地前茬為玉米，土質(zhì)為沙壤土。播種前0～20 cm耕層土壤的基礎(chǔ)肥力見表1。

表1 2016-2018年試驗地土壤基礎(chǔ)肥力Tab.1 Basic soil fertility of the test site from 2016 to 2018

1.2 試驗材料

供試材料選用21份不同玉米自交系。國內(nèi)系：K12、沈5003、鄭58、PH6WC、PH4CV、黃C、浚92-8、自330、P2、吉63、M3401、L269、DH382；美國系：LP5、LH51、FAPW、PHG39、7810、IB014、IRF233、IRF236。

1.3 試驗設(shè)計

采用3次重復(fù)的裂區(qū)設(shè)計，主區(qū)為施鉀量，副區(qū)為品種。設(shè)置施鉀和不施鉀2個處理，分別以45K和0K表示。雙行區(qū)，小區(qū)行長5 m，行距0.6 m，種植密度為67 500 株/hm2。施鉀處理的基肥包括鉀肥和磷肥，鉀肥為K2O 45 kg/hm2，磷肥為P2O590.16 kg/hm2；不施鉀處理的基肥為磷肥，磷肥為P2O590.16 kg/hm2。在施鉀和不施鉀處理下，氮肥均為N 300 kg/hm2，拔節(jié)期和大喇叭口期分別以3∶7的比例施用尿素(N 46%)。全生育期灌水4次。其他管理措施如噴灑藥物和除草，與大田栽培相同。

1.4 測定指標(biāo)及方法

1.4.1 莖稈形態(tài)指標(biāo)和抗倒力學(xué)指標(biāo) 于玉米吐絲期，在每個小區(qū)選取3株長勢一致的代表性植株，分別測定以下指標(biāo)[28-29]：株高(cm)：用鋼尺測雄穗頂端到壟面的距離；穗位高(cm)：用鋼尺測第1穗節(jié)間著生處到壟面的距離；莖粗(mm)：用游標(biāo)卡尺測量第3節(jié)間中部扁圓處；用YYD-1植物莖稈強(qiáng)度測定儀測玉米莖基部第3莖節(jié)的莖稈穿刺強(qiáng)度、莖稈抗壓強(qiáng)度和莖稈彎折強(qiáng)度。

1.4.2 產(chǎn)量性狀及穗部性狀 于成熟期將測產(chǎn)區(qū)中部除邊株的4行玉米果穗全部收獲，記錄實收穗數(shù)。選取10穗長勢均勻的玉米，測定其穗粒數(shù)、千粒質(zhì)量，用PM-8188-A型谷物水分測定儀測量玉米籽粒含水量，并計算產(chǎn)量[30]。同時測量玉米穗部性狀：穗長(cm)：用鋼尺測量玉米雌穗長度；穗粗(cm)：用游標(biāo)卡尺測量雌穗中部粗度；禿尖(cm)：用鋼尺測量玉米禿尖長度。

1.4.3 籽粒品質(zhì) 成熟時采用型號為Infratee TM 1241的近紅外FOSS谷物品質(zhì)分析儀測定玉米籽粒的淀粉含量、粗脂肪含量和蛋白質(zhì)含量[31]。

1.5 數(shù)據(jù)分析

采用 Microsoft Excel 2010進(jìn)行數(shù)據(jù)的錄入和整理，用數(shù)據(jù)分析軟件SPSS 22.0 對不同玉米自交系進(jìn)行系統(tǒng)聚類分析，用SPSS 22.0進(jìn)行方差分析(ANOVA)和相關(guān)性分析，處理間差異顯著性用 LSD 法分析，用SigmaPlot 12.5作圖。圖表所用數(shù)據(jù)均為2016，2017，2018年的平均值。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同施鉀處理下玉米自交系的聚類分析

在0K和45K 2個施鉀處理下分別對21份玉米自交系產(chǎn)量進(jìn)行系統(tǒng)聚類分析(圖1，2)，當(dāng)閾值設(shè)置為5時，供試玉米自交系在2個施鉀處理下均可分為3類：第1類為高產(chǎn)類型玉米自交系共8份，包括K12、LP5、LH51、沈5003、FAPW、鄭58、PH6WC、PH4CV；第2類為中產(chǎn)類型玉米自交系共6份，包括黃C、PHG39、浚92-8、自330、P2、吉63；第3類為低產(chǎn)類型玉米自交系共7份，包括7810、M3401、L269、DH382、IB014、IRF233、IRF236。

45K處理下，高產(chǎn)類型玉米自交系的產(chǎn)量為6 110.29～6 675.20 kg/hm2，均值為6 360.71 kg/hm2；中產(chǎn)類型玉米自交系的產(chǎn)量為4 722.27～5 085.26 kg/hm2，均值為4 898.44 kg/hm2；低產(chǎn)類型玉米自交系的產(chǎn)量為3 296.05～3 554.94 kg/hm2，均值為3 400.97 kg/hm2。0K處理下，高產(chǎn)類型玉米自交系的產(chǎn)量為5 670.00～6 276.39 kg/hm2，均值為5 917.06 kg/hm2；中產(chǎn)類型玉米自交系的產(chǎn)量為4 478.22～4 826.63 kg/hm2，均值為4 639.82 kg/hm2；低產(chǎn)類型玉米自交系的產(chǎn)量為3 160.25～3 399.49 kg/hm2，均值為3 255.92 kg/hm2。

1-21分別為K12，LP5，LH51，沈5003，F(xiàn)APW，鄭58，PH6WC，PH4CV，黃C，PHG39，浚92-8，自330，P2，吉63，7810，M3401，L269，DH382，IB014，IRF233，IRF236。圖2同。

圖2 0K處理下玉米自交系的聚類分析Fig.2 Cluster analysis of maize inbred lines under 0K treatment

2.2 施用鉀肥對玉米產(chǎn)量的影響

不同施鉀處理、不同產(chǎn)量類型玉米自交系與穗粒數(shù)、千粒質(zhì)量、含水量和產(chǎn)量的方差均達(dá)到極顯著水平(表2)，不同施鉀處理與不同產(chǎn)量類型玉米自交系互作對千粒質(zhì)量和產(chǎn)量的方差均達(dá)到極顯著水平，對穗粒數(shù)和含水量的方差未達(dá)到顯著水平。

表2 玉米產(chǎn)量及其相關(guān)因素的方差分析Tab.2 ANOVA results for maize yield and its related factors

由表3可知，在2個施鉀處理下，玉米穗粒數(shù)、千粒質(zhì)量、含水量和產(chǎn)量在不同產(chǎn)量類型玉米自交系間均差異顯著。在0K處理下，高產(chǎn)類型玉米自交系的穗粒數(shù)較中產(chǎn)類型和低產(chǎn)類型分別提高12.76%，33.09%；45K處理下，高產(chǎn)類型玉米自交系的穗粒數(shù)較中產(chǎn)類型、低產(chǎn)類型分別提高14.24%，37.18%。施用鉀肥以后，高產(chǎn)類型玉米自交系穗粒數(shù)較中、低產(chǎn)類型玉米自交系提高的百分比分別增加了1.48，4.09百分點。說明施用鉀肥能夠增加高產(chǎn)類型玉米自交系對中、低產(chǎn)類型玉米自交系穗粒數(shù)的增幅，且低產(chǎn)類型玉米自交系的增幅大于中產(chǎn)類型玉米自交系的增幅。

表3 施鉀對不同產(chǎn)量類型玉米自交系產(chǎn)量及其相關(guān)因素的影響Tab.3 Effects of potassium application on yield and related factors of maize inbred lines with different yield types

在0K處理下，高產(chǎn)類型玉米自交系的千粒質(zhì)量較中產(chǎn)類型和低產(chǎn)類型分別提高11.61%，33.22%；45K處理下，高產(chǎn)類型玉米自交系的千粒質(zhì)量較中產(chǎn)類型和低產(chǎn)類型分別提高13.14%，36.79%。施用鉀肥以后，高產(chǎn)類型玉米自交系千粒質(zhì)量較中、低產(chǎn)類型玉米自交系提高的百分比分別增加了1.53,3.57百分點。說明施用鉀肥可以增加高產(chǎn)類型玉米自交系對中、低產(chǎn)類型玉米自交系千粒質(zhì)量的增幅，且低產(chǎn)類型玉米自交系的增幅大于中產(chǎn)類型玉米自交系的增幅。

在0K處理下，高產(chǎn)類型玉米自交系的產(chǎn)量較中產(chǎn)類型和低產(chǎn)類型分別提高27.53%，81.73%；45K處理下，高產(chǎn)類型玉米自交系的產(chǎn)量較中產(chǎn)類型和低產(chǎn)類型分別提高29.85%，87.03%。施用鉀肥以后，高產(chǎn)類型玉米自交系產(chǎn)量較中、低產(chǎn)類型玉米自交系提高的百分比分別增加了2.32，5.29百分點。說明施用鉀肥能夠增加高產(chǎn)類型玉米自交系對中、低產(chǎn)類型玉米自交系產(chǎn)量的增幅，且低產(chǎn)類型玉米自交系的增幅大于中產(chǎn)類型玉米自交系的增幅。

與0K相比較，45K處理下高產(chǎn)類型、中產(chǎn)類型和低產(chǎn)類型玉米自交系的穗粒數(shù)分別提高4.63%，3.28%，1.52%；千粒質(zhì)量分別提高4.97%，3.55%，2.23%；產(chǎn)量分別提高7.50%，5.57%，4.45%。說明施用鉀肥能夠增加穗粒數(shù)、千粒質(zhì)量和產(chǎn)量，其中不同產(chǎn)量類型玉米自交系的穗粒數(shù)、千粒質(zhì)量和產(chǎn)量在45K下的增幅均表現(xiàn)為高產(chǎn)類型>中產(chǎn)類型>低產(chǎn)類型。

2.3 施用鉀肥對玉米穗部性狀的影響

由表4可知，不同施鉀處理與穗長和穗粗的方差均達(dá)極顯著水平，不同產(chǎn)量類型玉米自交系與穗長、穗粗和禿尖的方差均達(dá)極顯著水平，不同施鉀處理與不同產(chǎn)量類型玉米自交系互作對穗長的方差達(dá)到顯著水平。

表4 玉米穗部性狀的方差分析Tab.4 ANOVA results for ear characters in maize

由圖3可知，在2個施鉀處理下，玉米穗長、穗粗和禿尖在不同產(chǎn)量類型玉米自交系間均差異顯著。在0K處理下，高產(chǎn)類型玉米自交系的穗長較中產(chǎn)類型和低產(chǎn)類型分別提高7.88%,27.20%；45K處理下，高產(chǎn)類型玉米自交系的穗長較中產(chǎn)類型和低產(chǎn)類型分別提高9.47%，31.45%。施用鉀肥以后，高產(chǎn)類型玉米自交系穗長較中、低產(chǎn)類型玉米自交系提高的百分比分別增加了1.59，4.25百分點。說明施用鉀肥能夠增加高產(chǎn)類型玉米自交系對中、低產(chǎn)類型玉米自交系穗長的增幅，且低產(chǎn)類型玉米自交系的增幅大于中產(chǎn)類型玉米自交系的增幅。

Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ分別代表高產(chǎn)類型、中產(chǎn)類型和低產(chǎn)類型玉米自交系。相同產(chǎn)量類型玉米自交系對應(yīng)的不同字母表示施鉀處理之間的差異顯著性。圖4-6同。

在0K處理下，高產(chǎn)類型玉米自交系的穗粗較中產(chǎn)類型和低產(chǎn)類型分別提高4.16%，13.12%；45K處理下，高產(chǎn)類型玉米自交系的穗粗較中產(chǎn)類型和低產(chǎn)類型分別提高5.21%，15.22%。施用鉀肥以后，高產(chǎn)類型玉米自交系穗粗較中、低產(chǎn)類型玉米自交系提高的百分比分別增加了1.05，2.10百分點。說明施用鉀肥可以增加高產(chǎn)類型玉米自交系對中、低產(chǎn)類型玉米自交系穗粗的增幅，且低產(chǎn)類型玉米自交系的增幅大于中產(chǎn)類型玉米自交系的增幅。

在0K處理下，高產(chǎn)類型玉米自交系的禿尖較中產(chǎn)類型和低產(chǎn)類型分別降低42.86%，60.00%；45K處理下，高產(chǎn)類型玉米自交系的禿尖較中產(chǎn)類型和低產(chǎn)類型分別降低44.57%，62.26%。施用鉀肥以后，高產(chǎn)類型玉米自交系禿尖較中、低產(chǎn)類型玉米自交系降低的百分比分別增加了1.71，2.26百分點。說明施用鉀肥能夠增加高產(chǎn)類型玉米自交系對中、低產(chǎn)類型玉米自交系禿尖的降幅，且低產(chǎn)類型玉米自交系的降幅大于中產(chǎn)類型玉米自交系的降幅。

與0K相比較，45K處理下高產(chǎn)類型、中產(chǎn)類型和低產(chǎn)類型玉米自交系的穗長分別提高7.30%，5.74%，3.83%；穗粗分別提高3.61%，2.57%，1.72%；禿尖分別降低10.19%，7.41%，4.81%。說明施用鉀肥能夠增加穗長和穗粗，降低禿尖，其中不同產(chǎn)量類型玉米自交系的穗長和穗粗在45K下的增幅以及禿尖的降幅均表現(xiàn)為高產(chǎn)類型>中產(chǎn)類型>低產(chǎn)類型。

2.4 施用鉀肥對玉米莖稈表型性狀的影響

不同施鉀處理、不同產(chǎn)量類型玉米自交系與莖稈表型性狀的方差均達(dá)極顯著水平(表5)，不同施鉀處理與不同產(chǎn)量類型玉米自交系互作對株高、穗位高和莖稈粗的方差均達(dá)顯著或極顯著水平。

表5 玉米莖稈表型性狀的方差分析Tab.5 ANOVA results for phenotypic traits in maize stem

由圖4可知，在2個施鉀處理下，玉米株高、穗位高和莖稈粗在不同產(chǎn)量類型玉米自交系間均差異顯著。在0K處理下，高產(chǎn)類型玉米自交系的株高較中產(chǎn)類型和低產(chǎn)類型分別提高9.97%，20.71%；45K處理下，高產(chǎn)類型玉米自交系的株高較中產(chǎn)類型和低產(chǎn)類型分別提高10.78%，22.35%。施用鉀肥以后，高產(chǎn)類型玉米自交系株高較中、低產(chǎn)類型玉米自交系提高的百分比分別增加了0.81，1.63百分點。說明施用鉀肥能夠增加高產(chǎn)類型玉米自交系對中、低產(chǎn)類型玉米自交系株高的增幅，且低產(chǎn)類型玉米自交系的增幅大于中產(chǎn)類型玉米自交系的增幅。

圖4 施鉀對不同產(chǎn)量類型玉米自交系莖稈表型性狀的影響Fig.4 Effects of potassium application on stem phenotypic traits of maize inbred lines with different yield types

在0K處理下，高產(chǎn)類型玉米自交系的穗位高較中產(chǎn)類型和低產(chǎn)類型分別提高13.71%，35.46%；45K處理下，高產(chǎn)類型玉米自交系的穗位高較中產(chǎn)類型和低產(chǎn)類型分別提高14.33%，36.47%。施用鉀肥以后，高產(chǎn)類型玉米自交系穗位高較中、低產(chǎn)類型玉米自交系提高的百分比分別增加了0.63,1.01百分點。說明施用鉀肥可以增加高產(chǎn)類型玉米自交系對中、低產(chǎn)類型玉米自交系穗位高的增幅，且低產(chǎn)類型玉米自交系的增幅大于中產(chǎn)類型玉米自交系的增幅。

在0K處理下，高產(chǎn)類型玉米自交系的莖稈粗較中產(chǎn)類型和低產(chǎn)類型分別提高15.74%和39.18%；45K處理下，高產(chǎn)類型玉米自交系的莖稈粗較中產(chǎn)類型和低產(chǎn)類型分別提高18.44%和46.62%。施用鉀肥以后，高產(chǎn)類型玉米自交系莖稈粗較中、低產(chǎn)類型玉米自交系提高的百分比分別增加了2.70,7.44百分點。說明施用鉀肥能夠增加高產(chǎn)類型玉米自交系對中、低產(chǎn)類型玉米自交系莖稈粗的增幅，且低產(chǎn)類型玉米自交系的增幅大于中產(chǎn)類型玉米自交系的增幅。

與0K相比較，45K處理下高產(chǎn)類型、中產(chǎn)類型和低產(chǎn)類型玉米自交系的株高分別提高3.07%,2.31%和1.69%；穗位高分別提高2.35%，1.79%，1.59%；莖稈粗分別提高14.21%,11.60%，8.41%。說明施用鉀肥能夠增加株高、穗位高和莖稈粗，其中不同產(chǎn)量類型玉米自交系的株高、穗位高和莖稈粗在45K下的增幅均表現(xiàn)為高產(chǎn)類型>中產(chǎn)類型>低產(chǎn)類型。

2.5 施用鉀肥對玉米莖稈抗倒力學(xué)性狀的影響

由表6可知，不同施鉀處理、不同產(chǎn)量類型玉米自交系與莖稈抗倒力學(xué)性狀的方差均達(dá)到極顯著水平，不同施鉀處理與不同產(chǎn)量類型玉米自交系互作對莖稈穿刺強(qiáng)度、抗壓強(qiáng)度和彎折強(qiáng)度的方差均達(dá)到極顯著水平。

表6 玉米莖稈抗倒力學(xué)性狀的方差分析Tab.6 ANOVA results for maize stalk resistance to inverted mechanics

由圖5可知，在2個施鉀處理下，玉米莖稈穿刺強(qiáng)度、莖稈抗壓強(qiáng)度和莖稈彎折強(qiáng)度在不同產(chǎn)量類型玉米自交系間均差異顯著。在0K處理下，高產(chǎn)類型玉米自交系的莖稈穿刺強(qiáng)度較中產(chǎn)類型和低產(chǎn)類型分別提高14.57%，38.29%；45K處理下，高產(chǎn)類型玉米自交系的莖稈穿刺強(qiáng)度較中產(chǎn)類型和低產(chǎn)類型分別提高17.96%，47.80%。施用鉀肥以后，高產(chǎn)類型玉米自交系莖稈穿刺強(qiáng)度較中、低產(chǎn)類型玉米自交系提高的百分比分別增加了3.39，9.51百分點。說明施用鉀肥能夠增加高產(chǎn)類型玉米自交系對中、低產(chǎn)類型玉米自交系莖稈穿刺強(qiáng)度的增幅，且低產(chǎn)類型玉米自交系的增幅大于中產(chǎn)類型玉米自交系的增幅。

保護(hù)區(qū)建設(shè)要從流域的整體性和系統(tǒng)性出發(fā)，充分論證生境和物種保護(hù)必要性。目前，已在長江流域分批建設(shè)了眾多的水產(chǎn)種質(zhì)資源保護(hù)區(qū)和濕地保護(hù)區(qū)，一些保護(hù)區(qū)的保護(hù)目標(biāo)和對象針對性不強(qiáng)，或涉及范圍過大，效果不明顯。一旦列為保護(hù)區(qū)范圍，任何涉水的社會經(jīng)濟(jì)活動都將受到嚴(yán)格限制。因此，需開展現(xiàn)有保護(hù)區(qū)的保護(hù)需求與效果的科學(xué)評估，以促進(jìn)重要保護(hù)區(qū)的保護(hù)管理，確保其發(fā)揮作用，并有必要調(diào)整、清退一些作用不大的保護(hù)區(qū)。

圖5 施鉀對不同產(chǎn)量類型玉米自交系莖稈抗倒力學(xué)性狀的影響Fig.5 Effects of potassium application on stem resistance of maize inbred lines with different yield types

在0K處理下，高產(chǎn)類型玉米自交系的莖稈抗壓強(qiáng)度較中產(chǎn)類型和低產(chǎn)類型分別提高12.31%，21.86%；45K處理下，高產(chǎn)類型玉米自交系的莖稈抗壓強(qiáng)度較中產(chǎn)類型和低產(chǎn)類型分別提高15.74%，30.62%。施用鉀肥以后，高產(chǎn)類型玉米自交系莖稈抗壓強(qiáng)度較中、低產(chǎn)類型玉米自交系提高的百分比分別增加了3.43，8.77百分點。說明施用鉀肥可以增加高產(chǎn)類型玉米自交系對中、低產(chǎn)類型玉米自交系莖稈抗壓強(qiáng)度的增幅，且低產(chǎn)類型玉米自交系的增幅大于中產(chǎn)類型玉米自交系的增幅。

在0K處理下，高產(chǎn)類型玉米自交系的莖稈彎折強(qiáng)度較中產(chǎn)類型和低產(chǎn)類型分別提高16.12%，41.81%；45K處理下，高產(chǎn)類型玉米自交系的莖稈彎折強(qiáng)度較中產(chǎn)類型和低產(chǎn)類型分別提高18.91%，48.63%。施用鉀肥以后，高產(chǎn)類型玉米自交系莖稈彎折強(qiáng)度較中、低產(chǎn)類型玉米自交系提高的百分比分別增加了2.79，6.82百分點。說明施用鉀肥能夠增加高產(chǎn)類型玉米自交系對中、低產(chǎn)類型玉米自交系莖稈彎折強(qiáng)度的增幅，且低產(chǎn)類型玉米自交系的增幅大于中產(chǎn)類型玉米自交系的增幅。

與0K相比較，45K處理下高產(chǎn)類型、中產(chǎn)類型和低產(chǎn)類型玉米自交系的莖稈穿刺強(qiáng)度分別提高29.34%，25.62%，21.02%；莖稈抗壓強(qiáng)度分別提高28.97%，25.15%，20.31%；莖稈彎折強(qiáng)度分別提高30.58%，27.52%，24.59%。說明施用鉀肥能夠增加莖稈穿刺強(qiáng)度、抗壓強(qiáng)度和彎折強(qiáng)度，其中不同產(chǎn)量類型玉米自交系的莖稈穿刺強(qiáng)度、抗壓強(qiáng)度和彎折強(qiáng)度在45K下的增幅均表現(xiàn)為高產(chǎn)類型>中產(chǎn)類型>低產(chǎn)類型。

2.6 施用鉀肥對玉米籽粒品質(zhì)的影響

由表7可知，不同施鉀處理、不同產(chǎn)量類型玉米自交系與籽粒品質(zhì)的方差均達(dá)極顯著水平，不同施鉀處理與不同產(chǎn)量類型玉米自交系互作對籽粒蛋白質(zhì)含量、淀粉含量和粗脂肪含量的方差均達(dá)極顯著水平。

表7 玉米籽粒品質(zhì)的方差分析Tab.7 ANOVA results for maize grain quality

由圖6可知，在2個施鉀處理下，玉米籽粒蛋白質(zhì)含量、淀粉含量和粗脂肪含量在不同產(chǎn)量類型玉米自交系間均差異顯著。在0K處理下，高產(chǎn)類型玉米自交系的籽粒蛋白質(zhì)含量較中產(chǎn)類型和低產(chǎn)類型分別提高0.50,1.26百分點；45K處理下，高產(chǎn)類型玉米自交系的籽粒蛋白質(zhì)含量較中產(chǎn)類型和低產(chǎn)類型分別提高0.70，1.68百分點。施用鉀肥以后，高產(chǎn)類型玉米自交系籽粒蛋白質(zhì)含量較中、低產(chǎn)類型玉米自交系提高的百分比分別增加了0.20，0.42百分點。說明施用鉀肥能夠增加高產(chǎn)類型玉米自交系對中、低產(chǎn)類型玉米自交系籽粒蛋白質(zhì)含量的增幅，且低產(chǎn)類型玉米自交系的增幅大于中產(chǎn)類型玉米自交系的增幅。

圖6 施鉀對不同產(chǎn)量類型玉米自交系籽粒品質(zhì)的影響Fig.6 Effects of potassium application on grain quality of maize inbred lines with different yield types

在0K處理下，高產(chǎn)類型玉米自交系的籽粒淀粉含量較中產(chǎn)類型和低產(chǎn)類型分別提高1.15，2.65百分點；45K處理下，高產(chǎn)類型玉米自交系的籽粒淀粉含量較中產(chǎn)類型和低產(chǎn)類型分別提高1.78，4.41百分點。施用鉀肥以后，高產(chǎn)類型玉米自交系籽粒淀粉含量較中、低產(chǎn)類型玉米自交系提高的百分比分別增加了0.63，1.76百分點。說明施用鉀肥可以增加高產(chǎn)類型玉米自交系對中、低產(chǎn)類型玉米自交系籽粒淀粉含量的增幅，且低產(chǎn)類型玉米自交系的增幅大于中產(chǎn)類型玉米自交系的增幅。

在0K處理下，高產(chǎn)類型玉米自交系的籽粒粗脂肪含量較中產(chǎn)類型和低產(chǎn)類型分別提高0.13，0.51百分點；45K處理下，高產(chǎn)類型玉米自交系的籽粒粗脂肪含量較中產(chǎn)類型和低產(chǎn)類型分別提高0.35，0.93百分點。施用鉀肥以后，高產(chǎn)類型玉米自交系籽粒粗脂肪含量較中、低產(chǎn)類型玉米自交系提高的百分比分別增加了0.22，0.42百分點。說明施用鉀肥能夠增加高產(chǎn)類型玉米自交系對中、低產(chǎn)類型玉米自交系籽粒粗脂肪含量的增幅，且低產(chǎn)類型玉米自交系的增幅大于中產(chǎn)類型玉米自交系的增幅。

與0K相比較，45K處理下高產(chǎn)類型、中產(chǎn)類型和低產(chǎn)類型玉米自交系的籽粒蛋白質(zhì)含量分別提高0.62，0.40，0.20百分點；籽粒淀粉含量分別提高6.87，6.25,5.11百分點；籽粒粗脂肪含量分別提高0.82，0.60，0.40百分點。說明施用鉀肥能夠增加籽粒蛋白質(zhì)含量、淀粉含量和粗脂肪含量，其中不同產(chǎn)量類型玉米自交系的籽粒蛋白質(zhì)含量、淀粉含量和粗脂肪含量在45K下的增幅均表現(xiàn)為高產(chǎn)類型>中產(chǎn)類型>低產(chǎn)類型。

2.7 產(chǎn)量與各指標(biāo)的相關(guān)性分析

表8 產(chǎn)量與莖稈抗倒性狀的相關(guān)性分析Tab.8 Correlation analysis of yield and lodging resistance of stem

由表9可知，在45K和0K 2個施鉀處理下，玉米穗長、穗粗、穗粒數(shù)和千粒質(zhì)量與產(chǎn)量均呈正相關(guān)；禿尖和含水量與產(chǎn)量呈負(fù)相關(guān)。穗長、穗粗與禿尖的相關(guān)系數(shù)在0K水平下均為-0.984，在45K水平下分別為-0.990和-0.992；禿尖與穗粒數(shù)的相關(guān)系數(shù)在0K和45K水平下分別為-0.995和-1.000；穗粒數(shù)與產(chǎn)量的相關(guān)系數(shù)在0K和45K水平下分別為0.991和0.992；穗粗與千粒質(zhì)量的相關(guān)系數(shù)在0K和45K水平下分別為0.970,0.976；穗粒數(shù)、含水量與產(chǎn)量的相關(guān)系數(shù)在0K水平下分別為0.991和-0.945，在45K水平下分別為0.992和-0.999。說明穗長和穗粗的增加能夠減少禿尖，增加穗粒數(shù)，從而提高玉米產(chǎn)量；籽粒含水量的降低以及千粒質(zhì)量的增加對玉米增產(chǎn)也發(fā)揮重要作用。同時，施用鉀肥可以有效提高上述指標(biāo)間的相關(guān)性，有助于玉米增產(chǎn)。

表9 產(chǎn)量與穗部性狀的相關(guān)性分析Tab.9 Correlation analysis of yield and panicle characters

由表10可知，在45K和0K 2個施鉀處理下，玉米籽粒蛋白質(zhì)含量、淀粉含量、粗脂肪含量與產(chǎn)量均呈正相關(guān)。蛋白質(zhì)含量和淀粉含量與粗脂肪含量的相關(guān)系數(shù)在0K水平下分別為0.988和0.979，在45K水平下分別為0.999和1.000；粗脂肪含量與產(chǎn)量的相關(guān)系數(shù)在0K和45K水平下分別為0.952和0.968。說明籽粒蛋白質(zhì)含量和淀粉含量的增加能夠增加粗脂肪含量，有助于玉米增產(chǎn)。

表10 產(chǎn)量與籽粒品質(zhì)的相關(guān)性分析Tab.10 Correlation analysis of yield and grain quality

3 討論與結(jié)論

鉀素是玉米生長發(fā)育必需的營養(yǎng)元素。前人研究表明，施用鉀肥能夠顯著提高玉米莖稈的表型性狀，促進(jìn)植株的生長發(fā)育，提高莖稈穿刺強(qiáng)度、抗壓強(qiáng)度和彎折強(qiáng)度等抗倒力學(xué)性狀，從而增強(qiáng)玉米的抗倒伏能力，提高玉米的高產(chǎn)潛力[32]。本研究中，施用鉀肥顯著提高了玉米的株高、穗位高、莖稈粗、莖稈穿刺強(qiáng)度、莖稈抗壓強(qiáng)度和莖稈彎折強(qiáng)度。與0K相比較，45K處理下高產(chǎn)類型、中產(chǎn)類型和低產(chǎn)類型玉米自交系的株高分別提高3.07%，2.31%，1.69%；穗位高分別提高2.35%，1.79%,1.59%；莖稈粗分別提高14.21%，11.60%,8.41%；莖稈穿刺強(qiáng)度分別提高29.34%，25.62%和21.02%；莖稈抗壓強(qiáng)度分別提高28.97%，25.15%和20.31%；莖稈彎折強(qiáng)度分別提高30.58%，27.52%和24.59%。這可能是由于充足的鉀素可提高玉米莖稈的質(zhì)量，防止出現(xiàn)倒伏，有助于植株的健碩生長。施用鉀肥對玉米的產(chǎn)量及相關(guān)參數(shù)有促進(jìn)作用，能夠使果穗禿尖長度變短，使玉米的穗行數(shù)、行粒數(shù)、穗粒數(shù)和千粒質(zhì)量顯著增加，提高玉米的產(chǎn)量[33-35]。本研究中，鉀肥對提高玉米產(chǎn)量發(fā)揮重要作用。與0K相比較，45K處理下高產(chǎn)類型、中產(chǎn)類型和低產(chǎn)類型玉米自交系的穗粒數(shù)分別提高4.63%，3.28%,1.52%；千粒質(zhì)量分別提高4.97%，3.55%,2.23%；產(chǎn)量分別提高7.50%，5.57%,4.45%；穗長分別提高7.30%，5.74%,3.83%；穗粗分別提高3.61%，2.57%,1.72%；禿尖分別降低10.19%，7.41%,4.81%。這與譚德水等[36]的研究結(jié)果基本一致。同時，鉀肥的施用能夠提高玉米籽粒蛋白質(zhì)含量、淀粉含量和粗脂肪含量，有效改善玉米籽粒品質(zhì)[37]。本研究中，與0K相比較，45K處理下高產(chǎn)類型、中產(chǎn)類型和低產(chǎn)類型玉米自交系的籽粒蛋白質(zhì)含量分別提高0.62，0.40，0.20百分點；籽粒淀粉含量分別提高6.87，6.25，5.11百分點；籽粒粗脂肪含量分別提高0.82，0.60，0.40百分點。這可能是由于鉀是影響作物的“品質(zhì)因子”，鉀素能夠促進(jìn)光合作用、碳水化合物的代謝及運(yùn)輸，從而促進(jìn)蛋白質(zhì)和淀粉等合成。

值得注意的是，在今后的育種實踐中，應(yīng)在注重產(chǎn)量性狀的同時加大對不同優(yōu)質(zhì)類型玉米材料的選擇力度。在栽培方面，合適的施肥管理措施也會對玉米生長發(fā)育和產(chǎn)量造成影響，可以通過選擇合適的優(yōu)質(zhì)品種并且結(jié)合適宜的施肥管理措施來促進(jìn)玉米植株的生長發(fā)育，實現(xiàn)玉米產(chǎn)量和籽粒品質(zhì)的協(xié)同提高。

在2個施鉀處理下將21份不同玉米自交系分為3類：第1類為高產(chǎn)類型玉米自交系，包括K12、LP5、LH51、沈5003、FAPW、鄭58、PH6WC、PH4CV；第2類為中產(chǎn)類型玉米自交系，包括黃C、PHG39、浚92-8、自330、P2、吉63；第3類為高產(chǎn)類型玉米自交系，包括7810、M3401、L269、DH382、IB014、IRF233、IRF236。這為下一步研究不同產(chǎn)量類型玉米自交系的生理特性提供基礎(chǔ)材料。

玉米自交系株高、穗位高、莖粗、莖稈穿刺強(qiáng)度、莖稈抗壓強(qiáng)度、莖稈彎折強(qiáng)度、穗粒數(shù)和千粒質(zhì)量的升高、以及禿尖的降低可以顯著提高玉米產(chǎn)量，能夠作為施用鉀肥處理下玉米自交系產(chǎn)量的篩選指標(biāo)。玉米莖稈表型性狀、莖稈抗倒力學(xué)性狀、穗部性狀、產(chǎn)量和籽粒品質(zhì)等相關(guān)指標(biāo)在不同產(chǎn)量類型玉米自交系間均表現(xiàn)為高產(chǎn)類型>中產(chǎn)類型>低產(chǎn)類型。施用鉀肥通過改善玉米莖稈形態(tài)及抗倒力學(xué)指標(biāo)，提高玉米植株的抗倒伏能力，促進(jìn)植株的生長發(fā)育，從而提高玉米的產(chǎn)量和品質(zhì)。這對指導(dǎo)選育高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)的玉米材料具有重要意義，為今后中國玉米高產(chǎn)高效育種以及鉀肥的合理利用提供了參考依據(jù)。