全 文 ：南京农业大学学报 2015，38(3):439－445 http:/ /nauxb．njau．edu．cn
Journal of Nanjing Agricultural University doi:10．7685 / j．issn．1000－2030．2015．03．013
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收稿日期:2014－07－22
基金项目:国家甘蔗产业技术体系项目(CAＲS－20－3－1);“云南省农业科学院甘蔗研究所、云南省甘蔗遗传与改良重点实验室”开放课题基
金项目;科技部科研院所技术开发研究专项(2010EG111024)
作者简介:卢颖林，博士，主要从事甘蔗营养与栽培技术研究，E-mail:luyinglinbox@ 126．com。* 通信作者:李奇伟，研究员，主要从事甘蔗育种
与栽培研究，E-mail:liqiwei66@ 163．com。
卢颖林，曾巧英，陈迪文，等． 钾水平对不同基因型斑茅生长和钾营养特性的影响［J］． 南京农业大学学报，2015，38(3) :439－445
钾水平对不同基因型斑茅生长和钾营养特性的影响
卢颖林，曾巧英，陈迪文，周文灵，黄莹，敖俊华，黄振瑞，江永，李奇伟*
(广州甘蔗糖业研究所广东省甘蔗改良与生物炼制重点实验室，广东 广州 510316)
摘要:［目的］探讨不同钾水平下 3个基因型斑茅根系形态和钾营养特性的差异，为培育钾高效甘蔗品种提供优异种质和理论
依据。［方法］以钾钝感斑茅材料云南 82－85和钾敏感斑茅材料海南 92－109、广西 87－3为供试材料，采用高钾(3 mmol·L－1，
HK)和低钾(0．1 mmol·L－1，LK)2个营养液培养方法，研究钾素对不同基因型斑茅生长、根系形态、钾素累积和利用效率的影
响。［结果］在低钾处理下，云南 82－85地上部和根系干质量均低于高钾处理;海南 92－109和广西 87－3则不同，地上部干质
量均低于高钾处理，分别为高钾处理的 69．20%和 76．76%，而根系干质量则高于高钾处理，分别为高钾处理的 1．22和 1．06倍。
云南 82－85在低钾和高钾处理下根系形态参数和根冠比均无显著差异，而海南 92－109和广西 87－3在低钾处理下根系总长、
表面积、体积和根冠比均显著高于高钾处理。表明低钾胁迫促进了钾敏感材料海南 92－109和广西 87－3根系生长，增大了吸
收面积。此外，广西 87－3和海南 92－109在低钾和高钾处理下，其根系钾含量均低于云南 82－85，而地上部钾含量在高钾处理
下显著高于云南 82－85，分别高出 1．2和 1．3倍，达显著水平;在高钾和低钾处理下，这两个材料地上部和植株钾累积量均显著
高于云南 82－85。与钾敏感斑茅材料海南 92－109和广西 87－3相比，钾钝感斑茅材料云南 82－85的钾素吸收、转运和利用效
率均较低。［结论］在低钾胁迫条件下，钾敏感斑茅材料以较为发达的根系和更高效的钾素转运能力适应低钾胁迫。
关键词:斑茅;基因型;钾;根系形态;营养效率
中图分类号:S566．1;Q945 文献标志码:A 文章编号:1000－2030(2015)03－0439－07
Effects of potassium levels on plant growth and potassium
nutrition characteristics of Erianthus arundinaceum
LU Yinglin，ZENG Qiaoying，CHEN Diwen，ZHOU Wenling，HUANG Ying，AO Junhua，
HUANG Zhenrui，JIANG Yong，LI Qiwei*
(Guangdong Key Laboratory of Sugarcane Improvement and Biorefinery，Guangzhou Sugarcane Industry
Ｒesearch Institute，Guangzhou 510316，China)
Abstract:［Objectives］The aim of this study was to investigate the differences in the root morphology and potassium nutrition charac-
teristics of different genotypes of Erianthus arundinaceum under the different potassium levels，and to apply the superior sugarcane
germplasm resources and offer a theoretical basis for breeding potassium high efficient sugarcane varieties． ［Methods］One low-K
tolerant E. arundinaceum genotype named Yunnan82-85 and two low-K sensitive E. arundinaceum genotypes named Hainan92-109 and
Guangxi87-3 were used as the testing materials． Two potassium levels，high(3．0 mmol·L－1 K+，HK)and low(0．1 mmol·L－1 K+，LK)
were set up under the nutrient culture． Plant height，dry weight，potassium content and accumulation in each part of E. arundinaceum，
root morphological traits and potassium use efficiency were studied．［Ｒesults］The low K+ stress led to significantly decreasing shoot
and root dry weight of Yunnan82-85 compared with high K+ level． Shoot dry weight of Hainan92-109 and Guangxi87-3 grown in low K+
solution were 69．20% and 76．76% of those grown in high K+ solution，whereas root dry weight were 1．22 and 1．06 times more than those
in high K+ solution，respectively． There was no change in the morphological traits and the ratio of root / shoot of Yunnan82-85 under low
and high K+ level． Ｒoot total length，surface area，volume and the ratio of root / shoot of Hainan92-109 and Guangxi87-3 grown in low K+
solution were higher than those grown in high K+ solution． Low K+ condition increased the root development of the genotypes
Hainan92-109 and Guangxi87-3 sensitive to potassium． In addition，the K contents in root of Hainan92-109 and Guangxi87-3 were lower
than those of Yunnan82-85 under both low and high K+ level，but the K contents in shoot of Hainan92-109 and Guangxi87-3 were 1．2
and 1．3 times higher than those of Yunnan82-85 under high K+ solution，respectively． Additionally，the potassium accumulations in
shoot and whole plant of Hainan92-109 and Guangxi87-3 were significantly higher than those of Yunnan82-85． The low-K tolerant
南 京 农 业 大 学 学 报 第 38卷
E. arundinaceum genotype Yunnan82-85 were lower in the potassium absorption，transport and utilization efficiencywhen compared with
the low-K sensitive genotypes(e. g. Hainan92-109 and Guangxi87-3)． ［Conclusions］Our results suggested that the low-K sensitive
E. arundinaceum genotypes had the bigger root dry weight and the better ability of potassium transportation to adapt the low K+ stress．
Keywords:Erianthus arundinaceum;genotype;potassium;root morphology;potassium nutrition characteristics
甘蔗(Saccharum officinarum L．)是我国乃至世界上最主要的糖料作物，我国 95%以上的食糖来自甘蔗
糖。对于甘蔗来讲，钾不仅对甘蔗的营养器官和生殖器官的干物质积累有促进作用，更重要的是其能提高
转化酶的活性，从而直接促进蔗糖分的合成，促进甘蔗的成熟，提高糖分和品质［1］。我国甘蔗主要分布于
广西、云南和广东等南方省区的砖红壤及赤红壤地区，该区域也是我国最早发现的缺钾土带［2］。近年来，
由于偏施化肥、少施有机肥等因素，蔗区钾素支出大于投入，土壤速效钾含量逐年下降，已不能满足甘蔗正
常生长，土壤缺钾已成为制约我国原料蔗生产的关键因素之一，迫切需要选育耐贫瘠性强、钾素利用效率
高的甘蔗新品种。
斑茅(Erianthus arundinaceum(Ｒetz)Jeswiet．)是甘蔗的近缘属野生植物，属禾本科(Poaceae)蜀黍族
(高梁族) (Andropogoneae)蔗茅属(Erianthus) ，具有高大粗壮、生长直立、抗旱耐瘠、抗病性强、宿根性好、
分蘖多、生长快、有较强的生态竞争能力和适应性广等优良性状，即使在割手密难以生长的瘠瘦山坡地或
干燥的石崖缝也能发现斑茅群落［3］，因此，斑茅越来越受到世界各地甘蔗育种者的青睐，已成为各国育种
者重点研究对象。国内外已报道了斑茅与甘蔗远缘杂交［4］、生理性状［5］、抗旱性［6］、抗寒性［7］、耐盐性［8］
等方面的研究，然而，对于斑茅耐低钾胁迫的根系形态学特征、钾营养特性等方面的研究未见报道。为了
提高甘蔗营养高效育种的准确性、有效性，为甘蔗营养高效育种提供优异种质资源，在前期对甘蔗种质资
源进行养分效率筛选、评价研究的基础上［9］，本文通过分析不同斑茅材料在不同钾水平处理下的根系形
态、钾营养响应机制，进一步明确钾营养高效斑茅材料的形态、营养等特征，丰富甘蔗优异种质资源的理论
基础，为培育钾营养高效甘蔗新品种提供依据。
1 材料与方法
1．1 试验材料
试验选用本课题组前期筛选的 3个钾效率不同的斑茅材料，分别是钾敏感型斑茅材料海南 92－109和
广西 87－3以及钾钝感型斑茅材料云南 82－85［9］。
1．2 材料培养与试验设计
试验在广州甘蔗糖业研究所温室内进行，采用自然光照。挑选长势一致的健康种茎，斩成长短一致的
单芽苗，用 300 ～ 400 倍多菌灵稀释液浸泡 5 ～ 7 min 后，摆放于装有河沙的育苗盘内，待幼苗的苗根长到
5 cm左右时移入装有营养液的周转箱(体积为 10 L)中进行培养，每箱移入 3 株苗。培养期间隔天用
0．1 mol·L－1 NaOH或 0．1 mol·L－1HCl调节所有处理的营养液，pH计(Orion 86801)测定使 pH值保持在 5．8
左右。试验前 15 d每 5 d更换 1次营养液，以后每 3 d更换 1次营养液。营养液用通气泵间歇性通气(通
气 30 min，停 2 h)。所有处理营养液除钾水平不同外，其他成分含量均采用改进的 1 /2 浓度 Hoagland 营
养液，配方:7．5 mmol·L－1 KNO3、NH4NO3 或 Ca(NO3)2，0．5 mmol·L
－1 KH2PO4，2．5 mmol·L
－1 Ca(NO3)2 或
CaCl2，1．0 mmol·L
－1 MgSO4;微量营养元素分别为 46． 26 μmol·L
－1 H3BO3、20． 06 μmol·L
－1 EDTA-Fe、
9．15 μmol·L－1 MnCl2·4H2O、0．77 μmol·L
－1 ZnSO4·7H2O、0．32 μmol·L
－1 CuSO4·5H2O 和 0．39 μmol·L
－1
H2MoO4·4H2O。
试验设 2个钾水平:0．1 mmol·L－1(低钾水平，LK)和 3 mmol·L－1(高钾水平，HK)KNO3。每个处理重
复 3次。移栽后 64 d收获，并对相关指标测定与分析。
1．3 测定项目与方法
1)株高:株高为基部到植株最高可见肥厚带的距离，采用直尺测量。
2)生物量:收获时将地上部和根分开采样，叶片用湿纱布轻轻擦拭，根用去离子水洗净后用吸水纸吸
干，经杀青(105 ℃，30 min)后 75 ℃烘至恒质量，分别称样品的干质量。
3)根系形态参数:用日本 EPSON expression 10000XL 型扫描仪扫描根系，再用根系图像分析软件
WinＲHIZO Pro 2012a(Ｒegent Instruments Canada Inc．，Canada)对各处理根系的体积、表面积、总长和平均
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第 3期 卢颖林，等:钾水平对不同基因型斑茅生长和钾营养特性的影响
直径进行定量测定。
4)钾含量:采用浓 H2SO4-H2O2 湿灰化法消煮样品
［10］，用火焰分光光度计(M425，Sherwood，UK)测定
样品中的 K含量。钾累积量的表示方法［11］:钾积累量 =钾含量×干质量;钾利用效率 =全株干质量 /全株
钾累积量。
1．4 数据分析
所有数据均采用 Microsoft Excel 2010 和 SAS9． 0 软件进行数据整理与统计分析，方差分析采用
LSD法。
2 结果与分析
2．1 不同钾水平对斑茅株高、地上部和根干质量以及根冠比的影响
由表 1可以看出:云南 82－85和海南 92－109 株高在不同钾水平处理下无显著差异，但广西 87－3 株
高在低钾处理下显著低于高钾处理，是高钾处理的 77．63%。在相同钾水平处理下，3 个供试斑茅材料间
株高无显著差异。这说明 3 个斑茅材料株高在相同钾水平下响应相同，但同一材料对不同钾水平响应
不同。
在低钾处理下，云南 82－85、海南 92－109和广西 87－3 三个斑茅材料地上部干质量均低于高钾处理，
分别是高钾处理的 70．53%、69．20%和 76．76%，但只有海南 92－109 达显著水平。同时，在低钾处理下，海
南 92－109和广西 87－3的地上部干质量无显著差异，广西 87－3地上部干质量是云南 82－85的 1．78倍，达
显著水平;在高钾处理下，海南 92－109和广西 87－3的地上部干质量也无显著差异，但二者显著高于云南
82－85，分别是云南 82－85的 1．55和 1．63 倍。这说明低钾胁迫抑制了斑茅材料的正常生长，且增加介质
中钾浓度可显著提高钾敏感材料海南 92－109和广西 87－3地上部生物量，但对钾钝感材料云南 82－85 地
上部生物量提高不显著。
另外，从根系干质量来看，同一斑茅材料在不同钾水平间均差异不显著，但在相同钾水平处理下，3 个
供试斑茅材料间差异显著(表 1)。云南 82－85低钾处理下的根系干质量是高钾处理下的 70．38%，但是海
南 92－109和广西 87－3低钾处理下的根系干质量分别是高钾处理的 1．22 和 1．06 倍。在高钾处理下，海
南 92－109 和广西 87－3 的根系干质量无显著差异，但二者显著高于云南 82－85;在低钾处理下，海南
92－109根系干质量显著高于广西 87－3，广西 87－3显著高于云南 82－85。这说明低钾胁迫对钾敏感材料
海南 92－109和广西 87－3根系生长有一定的促进作用，而抑制了钾钝感材料海南 82－85根系生长。
表 1 钾水平对不同基因型斑茅株高、地上部和根干质量以及根冠比的影响
Table 1 Effects of different K levels on the plant height，shoot and root dry weight，
the ratio of root to shoot of Erianthus arundinaceum
材料
Material
处理
Treatments
株高 / cm
Plant height
干质量 / g Dry weight
地上部 Shoot 根系 Ｒoot
根冠比
The ratio of root to shoot
云南 82－85 HK 30．00±3．04ab 5．85±0．84bc 0．44±0．08c 0．07±0．00c
Yunnan82-85 LK 29．67±1．15b 4．12±0．29c 0．31±0．05c 0．07±0．01c
海南 92－109 HK 35．67±2．08ab 9．05±2．01a 0．77±0．10b 0．09±0．01bc
Hainan92-109 LK 31．67±6．11ab 6．26±1．04bc 0．94±0．05a 0．15±0．02a
广西 87－3 HK 38．00±3．46a 9．56±1．95a 0．71±0．11ab 0．07±0．01c
Guangxi87-3 LK 29．50±8．05b 7．34±1．40ab 0．75±0．17b 0．10±0．01b
注:1)HK:高钾处理;LK:低钾处理。2)以上数据均表示平均值±标准偏差，n = 3;同列数字后的不同字母表示处理间差异显著性(P＜
0．05，LSD)。
Note:1)HK:The treatment of 3 mmol·L－1 KNO3;LK:The treatment of 0．1 mmol·L
－1 KNO3 ．2)The data were reported as mean±SD，n= 3;values
followed by different letters in the same column mean significant difference between treatments at 0．05 level by Fisher s-test(LSD)． The
same as follows．
由表 1还可以看出:云南 82－85在低钾和高钾处理下的根冠比无显著差异，但是海南 92－109 和广西
87－3在低钾处理下，根冠比显著高于高钾处理，分别是高钾处理的 1．67 和 1．42 倍。在低钾处理下，海南
92－109根冠比显著高于广西 87－3，广西 87－3显著高于云南 82－85，但是在高钾处理下，3 个材料根冠比
无显著差异。这说明当介质中钾浓度高(3 mmol·L－1)时，材料对钾敏感程度的不同对于碳水化合物在地
上部和根部之间的分配影响不显著，但是当介质中钾浓度低(0． 1 mmol·L－1)时，钾敏感材料(海南
92－109和广西 87－3)促进了碳水化合物向根系的运输和根系生长，而钾钝感材料云南 82－85无响应。
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南 京 农 业 大 学 学 报 第 38卷
2．2 不同钾水平对斑茅根系形态的影响
不同斑茅材料根系形态对钾水平的响应不同(表 2)。云南 82－85 根系总长、根系表面积和根系体积
在不同钾水平处理间无显著差异;但是海南 92－109 和广西 87－3 根系总长、根系表面积和根系体积在低
钾处理下均显著高于高钾处理。对于根系平均直径来说，云南 82－85 和广西 87－3 在低钾处理下显著小
于高钾处理，但是不同钾水平对海南 92－109 的根系平均直径无显著影响。这说明不同钾水平对钾钝感
材料云南 82－85的根系形态影响不明显。
在低钾处理下，广西 87－3根系总长分别是海南 92－109和云南 82－85的 1．13和 2．27 倍，均达显著水
平，且海南 92－109 显著大于云南 82－85，是云南 82－85 的 2．00 倍;在高钾处理下，海南 92－109 和广西
87－3的根系总长无显著差异，但均显著高于云南 82－85，分别是云南 82－85的 1．43和 1．59 倍。在根系表
面积、体积、平均直径方面，在不同钾水平处理下海南 92－109 和广西 87－3 之间均无显著差异，但二者均
显著高于云南 82－85。尤其在低钾处理下，广西 87－3 的根系表面积和体积分别是云南 82－85 的 2．62 和
3．00倍。这说明低钾处理促进了钾敏感材料海南 92－109和广西 87－3根系生长，增大了吸收面积。
表 2 不同钾水平对不同基因型斑茅根系形态的影响
Table 2 Effects of K levels on roots morphology of E. arundinaceum
材料
Material
处理
Treatments
根系总长 / cm
Ｒoot total length
根系表面积 / cm2
Ｒoot surface area
根系体积 / cm3
Ｒoot volume
根系平均直径 /mm
Average diameter of root
云南 82－85 HK 4 820±620d 372．61±55．17c 2．29±0．40c 0．253 3±0．004c
Yunnan82-85 LK 4 321±719d 308．88±47．29c 1．76±0．27c 0．227 9±0．009d
海南 92－109 HK 6 901±659c 591．26±54．93b 4．03±0．39b 0．272 8±0．007ab
Hainan92-109 LK 8 669±708b 742．86±58．43a 5．07±0．38a 0．273 0±0．001ab
广西 87－3 HK 7 669±397bc 627．26±59．36b 4．10±0．61b 0．278 9±0．008a
Guangxi87-3 LK 9 830±624a 808．46±42．07a 5．29±0．28a 0．262 0±0．007bc
2．3 不同钾水平对斑茅钾含量、钾累积量和钾素利用效率的影响
从表 3可以看出:在低钾处理下，云南 82－85、海南 92－109 和广西 87－3 的地上部和根系钾含量均显
著低于高钾处理，地上部钾含量分别是高钾处理的 37．99%、31．29%和 27．42%，根系钾含量分别是高钾处
理的 24．91%、15．78%和 12．20%。这说明增加介质中钾浓度，可显著提高斑茅地上部和根系钾含量。
从表 3还可以看出:在低钾处理下，云南 82－85、海南 92－109 和广西 87－3 的地上部钾含量无显著差
异，但云南 82－85根系钾含量显著高于海南 92－109和广西 87－3，且海南 92－109 和广西 87－3 间无显著
差异。在高钾处理下，广西 87－3地上部钾含量显著高于云南 82－85 和海南92－109，且海南 92－109 显著
高于云南 82－85;海南 92－109根系钾含量显著低于云南 82－85 和广西 87－3，且云南 82－85 和广西 87－3
间无显著差异。这说明在不同钾水平处理下，钾钝感斑茅材料云南 82－85 从根部到地上部的钾素转运效
率低于钾敏感斑茅材料海南 92－109和广西 87－3。
表 3 不同钾水平处理下斑茅钾含量、钾累积量和钾利用效率
Table 3 K contents，K accumulation in shoot and root and K use efficiency of
E. arundinaceum under different K levels
材料
Material
处理
Treatments
钾含量 /% K content
地上部 Shoot 根系 Ｒoot
钾累积量 /mg K accumulation
地上部 Shoot 根系 Ｒoot 植株 Plant
钾素利用效率
K use efficiency
云南 82－85 HK 3．79±0．26c 3．01±0．18a 220．35±17．95b 13．16±2．23b 233．51±19．64b 26．81±1．74c
Yunnan82-85 LK 1．44±0．03d 0．75±0．10c 59．40±3．78c 2．29±0．40c 61．70±3．73c 71．78±1．54b
海南 92－109 HK 4．41±0．10b 2．47±0．11b 398．00±78．33a 18．88±1．74a 416．87±79．36a 23．49±0．49cd
Hainan92-109 LK 1．38±0．06d 0．39±0．03d 86．95±17．67c 3．63±0．41c 90．58±17．63c 80．04±4．42a
广西 87－3 HK 4．85±0．10a 2．95±0．03a 462．03±86．30a 20．79±2．98a 482．81±88．52a 21．22±0．40d
Guangxi87-3 LK 1．33±0．02d 0．36±0．10d 97．13±17．55c 2．57±0．24c 99．70±17．45c 80．92±1．85a
在低钾处理下，云南 82－85、海南 92－109 和广西 87－3 的地上部、根系和植株钾累积量均显著低于高
钾处理(表 3)。云南 82－85低钾处理地上部、根系和植株钾累积量分别是高钾处理的 26．96%、17．40%和
26．42%;海南 92 － 109 低钾处理地上部、根系和植株钾累积量分别是高钾处理的 21． 85%、19． 22%和
21．74%;广西 87－3低钾处理地上部、根系和植株钾累积量分别是高钾处理的 21．02%、12．36%和 20．56%。
在低钾处理下，云南 82－85地上部、根系和植株钾累积量均低于海南 92－109 和广西 87－3，但 3 个供
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第 3期 卢颖林，等:钾水平对不同基因型斑茅生长和钾营养特性的影响
试材料间差异不显著。同时，在高钾处理下，海南 92－109和广西 87－3 地上部、根系和植株钾累积量均显
著高于云南 82－85，且海南 92－109和广西 87－3之间无显著差异。这说明钾敏感材料海南 92－109和广西
87－3较钾钝感材料云南 82－85能在富钾介质中积累更多钾。
从表 3还可以看出:云南 82－85、海南 92－109和广西 87－3在低钾处理下的钾素利用效率均高于高钾
处理，分别是高钾处理的 2．7、3．4 和 3．8 倍。在低钾水平下，云南 82－85 钾素利用效率显著低于海南
92－109和广西 87－3;但是在高钾处理下，云南 82－85 钾素利用效率高于海南 92－109 并显著高于广西
87－3。这说明同一斑茅材料在不同钾水平处理下，钾素利用效率不同。
3 结论与讨论
3．1 钾水平对不同斑茅材料生长的影响
土壤中有效养分含量显著影响植物根系的生长发育和形态结构［12－14］。已有研究结果表明，与高钾处
理相比，低钾胁迫下常规稻 81394 的平均株高降低了 12．8%，地上部干物质量降低了 25．0%，根系干物质
量降幅达 42．8%［15］;低钾处理降低豫玉 23和兴农 998各器官干质量净增量，整株干质量净增量分别降低
19．3%和 63．6%［16］。本试验结果也表明，3个供试斑茅材料地上部生物量在低钾水平处理下均低于高钾
水平处理，只有高钾处理的 69．2%～76．8%。说明低钾胁迫导致斑茅、水稻［17］、玉米［16］、棉花［18］等作物生
物量减少，植株生长缓慢，分蘖能力差，根系生长受到抑制。
同一植物不同基因型生长和形态特征在同一供钾水平和不同供钾水平间均存在着明显差异，这些差
异可能是由基因型和环境因素共同决定的，且已有证据证明这些差异是受遗传基因控制的［19］。例如，作
物总根长和根表面积的遗传率较高，其狭义遗传力分别为 63．05%和 44．47%，总根长和根表面积两性状均
为多基因控制的数量性状，存在主效基因作用［20］。在低钾胁迫下，辽棉 18 的干物质量为新棉 99B 的 2．7
倍，表现出较强的耐低钾能力［21］。缺钾和施钾时钾高效高增产潜力基因型棉花根系干质量是钾低效低增
产潜力基因型棉花的 1．07和 1．26倍，棉桃干质量分别是 2．58 和 1．90 倍［22］。本试验结果表明，在任何钾
水平下钾敏感材料海南 92－109 和广西 87－3 地上部和根系干质量均高于钾钝感材料海南 82－85;低钾处
理下，钾钝感材料云南 82－85根系干质量是高钾处理下的 70．38%，钾敏感材料海南 92－109 和广西 87－3
根系干质量分别是高钾处理下的 1．22和 1．06倍。此外，低钾胁迫显著提高了钾敏感材料海南 92－109 和
广西 87－3 的根系总长、根系表面积、根系体积和根冠比，但对钾钝感材料海南 82－85 无显著影响。根系
的生长状况不仅直接控制着植物吸收水分和养分，而且制约着植株地上部生长的好坏和产量的高低［23］。
缺钾植株钾营养状况受到的影响较根系生长更为严重［18］，导致作物根冠比增加［24］，主要是因为缺钾对作
物叶片的光合能力［25］和光合产物的运转具有显著的抑制作用［26－28］，根系生长受到抑制可能是同化产物
供应不足的结果［18］。
3．2 不同斑茅材料钾素利用效率差异
不同植物种类或同种类植物的不同品种对钾素吸收、转运及利用效率存在显著差异［19］。一些学者对
水稻［17］、大豆［29］、棉花［22］等作物在不同钾水平处理下钾素吸收、利用效率差异及其机制上作了一些探
索。在不同钾水平处理下，钾高效基因型棉花的钾效率高于钾低效基因型棉花，主要是因为钾高效基因型
棉花能将更多的钾转移至叶片中，低钾时转移率更大，调节体内钾稳态的能力较强，表现出较强的耐低钾
胁迫能力［11］。本试验结果也表明，在低钾和高钾处理下，钾钝感斑茅材料云南 82－85 根系钾含量高于钾
敏感斑茅材料海南 92－109和广西 87－3;在高钾处理下，钾敏感斑茅材料海南 92－109和广西 87－3地上部
钾含量显著高于云南 82－85，说明钾敏感斑茅材料能将根系吸收的钾素高效地转运到地上部。在不同钾
水平处理下，云南 82－85 地上部、根系和植株钾累积量以及钾素利用效率均低于海南 92－109 和广西
87－3。由此可见，在不同钾水平处理下，钾钝感斑茅材料云南 82－85在钾素吸收、转运(从根部到地上部)
和利用效率均低于钾敏感斑茅材料海南 92－109和广西 87－3。对于作物的耐低钾性状来说，刘国栋等［30］
认为吸钾速率高的基因型耐低钾的能力一般也都较强，而且钾素利用效率可能较吸钾速率更为重要，因为
钾素利用效率越高的基因型合成的生物量也越高。作物体内钾素利用能力的不同不在于钾的生物物理功
能(调节膨压和渗透势)的高低，而可能主要与钾的生物化学功能(促进光合作用、韧皮部的装载和蛋白质
的合成等)有关［21］，这是因为钾素利用效率高的基因型细胞质中有关酶的活化及蛋白质和淀粉生物合成
所需的临界钾浓度可能都较低［30］。
344
南 京 农 业 大 学 学 报 第 38卷
大量研究发现，钾营养效率具有一定的复杂性，其差异一般体现在吸收、转运、分配和利用。钾效率高
的基因型，其吸收、运输、分配和利用等能力较强，钾效率的高低是这几个因素共同作用的结果［22］。高效
吸收钾素的基因型具有根系长、吸收面积大等特性［11］;同时，作物的耐低钾能力主要由发达的根系和较高
的体内钾利用能力决定［21］。因此，钾敏感材料海南 92－109和广西 87－3通过促进根系总长和吸收面积以
及提高钾素利用效率来增强耐低钾能力，可作为培育钾营养高效甘蔗的优异种质资源来利用。
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