全 文 ：植物营养与肥料学报 ２０１５，２１（４）：９６２－９６８ ｄｏｉ牶１０１１６７４／ｚｗｙｆ．２０１５０４１５
ＪｏｕｒｎａｌｏｆＰｌａｎｔＮｕｔｒｉｔｉｏｎａｎｄＦｅｒｔｉｌｉｚｅｒ ｈｔｐ：／／ｗｗｗ．ｐｌａｎｔｎｕｔｒｉｆｅｒｔ．ｏｒｇ
收稿日期：２０１４－０５－２２ 接受日期：２０１４－１０－２５
基金项目：国家自然科学基金（４０８０１１１２）；公益性行业（农业）科研专项（２０１２０３０１３）资助。
作者简介：雷晶 （１９８９—），女，湖北武汉人，硕士研究生，主要从事植物养分资源高效机理研究。Ｅｍａｉｌ：ｌｊ７２０２＠１２６ｃｏｍ
通信作者 Ｅｍａｉｌ：ｊｃｃ２０００＠ｍａｉｌ．ｈｚａｕ．ｅｄｕ．ｃｎ
钠钾替代对不同基因型棉花钾利用效率的影响
雷 晶，郝艳淑，王 典，吴秀文，姜存仓
（华中农业大学资源与环境学院，农业部长江中下游耕地保育重点实验室，武汉 ４３００７０）
摘要：【目的】钾是植物生长发育所必需的营养元素之一，缺钾影响棉花的生长。钠与钾有一些相同的生理功能，钠
钾替代和协同作用是提高作物钾效率有效途径之一。研究钠钾替代对不同基因型棉花钾效率的影响，旨在为生产
中科学高效利用钾肥提供依据。【方法】于２０１３ ２０１４年在华中农业大学利用盆栽试验，筛选并获得了钾高效高
增产潜力棉花基因型１０３和钾低效低增产潜力棉花基因型１２２为试验材料，采用营养液培养对不同Ｋ＋、Ｎａ＋浓度
处理条件下棉花苗期农艺性状（株高、根长和叶片数）、干物质积累与分配、各部位（根、茎、叶和柄）钾钠含量和钾
钠积累量等进行了研究，探讨了钠钾替代作用对其钾素利用效率的影响。【结果】缺钾的条件下，施钠增加了两个
基因型的根长，且１０３增加的幅度大于１２２；增加了１０３和１２２各部位干重和根冠比，而减少了根和茎的钾含量，对
各部位钾积累量影响不明显，施钠还能显著提高基因型棉花１０３的钾利用效率，其为不施钠时的１３７倍。另外，适
钾的条件下施钠，两个基因型的根长都有所增加，且１０３增加的幅度大于１２２；１０３和１２２各部位干重和总干重都显
著增加，但二者根和叶钾含量显著降低，除了叶和柄其他各个部位的钾积累量都不同程度的提高；同时，１０３和１２２
的钾利用效率均增加，１０３增加了２８％，大于１２２的１９％。此外，钾钠交互作用对根长和株高的相对生长速率，各
部位干物重和根、叶中钾、钠含量和积累量以及全株钾利用效率都有显著影响。【结论】无论是否施钾、施钠均能
增加两个基因型棉花的根长，通过促进根系的伸长来提高棉花对钾的吸收和生物量的积累。缺钾时施钠显著增加
了１０３的钾效率，且适钾时施钠高效基因型１０３的钾效率增加幅度大于低效基因型１２２，表明钠钾替代和协同效应
对钾高效基因型１０３比低效基因型１２２更显著。
关键词：棉花；基因型；钠钾替代；钾利用效率
中图分类号：Ｓ５６２０６２ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００８－５０５Ｘ（２０１５）０４－０９６２－０７
Ｓｕｂｓｔｉｔｕｔｉｏｎｅｆｆｅｃｔｏｆｓｏｄｉｕｍａｎｄｐｏｔａｓｓｉｕｍ
ｏｎｐｏｔａｓｓｉｕｍｕｓｅｅｆｉｃｉｅｎｃｙｏｆｄｉｆｆｅｒｅｎｔｃｏｔｏｎｇｅｎｏｔｙｐｅｓ
ＬＥＩＪｉｎｇ，ＨＡＯＹａｎｓｈｕ，ＷＡＮＧＤｉａｎ，ＷＵＸｉｕｗｅｎ，ＪＩＡＮＧＣｕｎｃａｎｇ
［ＣｏｌｅｇｅｏｆＲｅｓｏｕｒｃｅｓａｎｄＥｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌＳｃｉｅｎｃｅ，ＨｕａｚｈｏｎｇＡｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ／ＫｅｙＬａｂｏｒａｔｏｒｙｏｆＡｒａｂｌｅ
ＬａｎｄＣｏｎｓｅｒｖａｔｉｏｎ（ＭｉｄｄｌｅａｎｄＬｏｗｅｒＲｅａｃｈｅｓｏｆＹａｎｇｔｓｅＲｉｖｅｒ），ＭｉｎｉｓｔｒｙｏｆＡｇｒｉｃｕｌｔｕｒｅ，Ｗｕｈａｎ４３００７０，Ｃｈｉｎａ］
Ａｂｓｔｒａｃｔ：【Ｏｂｊｅｃｔｉｖｅｓ】Ｐｏｔａｓｓｉｕｍ（Ｋ）ｉｓｏｎｅｏｆｔｈｅｉｍｐｏｒｔａｎｔｎｕｔｒｉｔｉｏｎａｌｅｌｅｍｅｎｔｓ，ａｎｄｉｓｎｅｃｅｓｓａｒｙｆｏｒｐｌａｎｔ
ｇｒｏｗｔｈａｎｄｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ．ＷｈｉｌｅｐｒｏｐｏｒｔｉｏｎｏｆｂｉｏａｖａｉｌａｂｅＫｉｎｓｏｉｌＫｐｏｏｌｉｓｒｅｌａｔｉｖｅｌｙｌｏｗａｎｄｉｔｉｓｄｉｆｉｃｕｌｔｆｏｒｃｒｏｐ
ｔｏｅｆｅｃｔｉｖｅｌｙｕｓｅ，ａｎｄｓｈｏｒｔａｇｅｏｆＫｒｅｓｏｕｒｃｅｓｉｓａｐｒｏｂｌｅｍｔｈａｔｔｈｅｗｏｒｌｄｎｅｅｄｓｔｏｓｏｌｖｅ．Ｋｄｅｆｉｃｉｅｎｃｙｃａｎａｆｅｃｔ
ｃｏｔｏｎｇｒｏｗｔｈｂｕｔｓｏｄｉｕｍ（Ｎａ）ｃａｎｓｈａｒｅｓｏｍｅｐｈｙｓｉｏｌｏｇｉｃａｌｆｕｎｃｔｉｏｎｓｗｉｔｈＫ，ｓｏｓｔｕｄｙｉｎｇｓｙｎｅｒｇｉｓｔｉｃａｎｄ
ｓｕｂｓｔｉｔｕｔｉｏｎｅｆｅｃｔｓｏｆＮａａｎｄＫｉｓａｎｅｆｅｃｔｉｖｅｗａｙｔｏｉｍｐｒｏｖｅｔｈｅｃｒｏｐＫｅｆｉｃｉｅｎｃｙ．Ｉｎｔｈｉｓｒｅｓｅａｒｃｈ，ａｓｏｌｕｔｉｏｎ
ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｗａｓｃｏｎｄｕｃｔｅｄｔｏｓｔｕｄｙｔｈｅｓｕｂｓｔｉｔｕｔｉｏｎｅｆｅｃｔｓｏｆＮａａｎｄＫｏｎＫｕｓｅｅｆｉｃｉｅｎｃｙｏｆｔｗｏｔｙｐｉｃａｌＫ
ｅｆｉｃｉｅｎｃｙｃｏｔｏｎｇｅｎｏｔｙｐｅｓ，ａｎｄｔｏｐｒｏｖｉｄｅｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃａｎｄｒａｔｉｏｎａｌｕｓｅｏｆｐｏｔａｓｈｉｎｔｈｅｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎｐｒｏｃｅｓｓ．
【Ｍｅｔｈｏｄｓ】Ｔｏｓｔｕｄｙｔｈｅａｇｒｏｎｏｍｉｃｔｒａｉｔｓ（ｒｏｏｔｌｅｎｇｔｈ，ｓｔｅｍｌｅｎｇｔｈａｎｄｌｅａｆｎｕｍｂｅｒｓ），ｄｒｙｗｅｉｇｈｔｓ，ＫａｎｄＮａ
ｃｏｎｔｅｎｔｓ，ＫａｎｄＮａａｃｃｕｍｕｌａｔｉｏｎａｎｄｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｉｎｐｌａｎｔｏｒｇａｎｓｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙａｎｄｔｏｅｘｐｌｏｒｅｔｈｅｓｕｂｓｔｉｔｕｔｉｏｎｅｆｅｃｔｓ
ｏｆＮａａｎｄＫｏｎＫｕｓｅｅｆｉｃｉｅｎｃｙｏｆｔｗｏｔｙｐｉｃａｌＫｅｆｉｃｉｅｎｃｙｃｏｔｏｎｇｅｎｏｔｙｐｅｓ，ａｈｙｄｒｏｐｏｎｉｃｓｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｗａｓ
ｃｏｎｄｕｃｔｅｄｗｉｔｈｄｉｆｅｒｅｎｔＫａｎｄＮａｔｒｅａｔｍｅｎｔｓｉｎＨｕａｚｈｏｎｇＡｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ．【Ｒｅｓｕｌｔｓ】ＩｎｄｅｆｉｃｉｅｎｔＫ，Ｎａ
ｃａｎｉｎｃｒｅａｓｅｔｈｅｒｏｏｔｌｅｎｇｔｈｓｏｆｂｏｔｈｇｅｎｏｔｙｐｅｓ，ａｎｄｔｈｅｉｎｃｒｅａｓｅａｍｐｌｉｔｕｄｅｉｎｃｕｌｔｉｖａｒ１０３ｉｓｈｉｇｈｅｒｔｈａｎｉｎｃｕｌｔｉｖａｒ
４期 雷晶，等：钠钾替代对不同基因型棉花钾利用效率的影响
１２２Ｔｈｅｄｒｙｗｅｉｇｈｔｓｏｆｅａｃｈｐａｒｔｏｆ１０３ａｎｄ１２２ａｒｅｉｎｃｒｅａｓｅｄｂｙｔｈｅＮａａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ．ＴｈｅＫｃｏｎｔｅｎｔｓｉｎｂｏｔｈｔｈｅ
ｒｏｏｔｓａｎｄｓｔｅｍｓｏｆ１０３ａｎｄ１２２ａｒｅａｌｓｏｒｅｄｕｃｅｄ，ｂｕｔｔｈｅｄｉｆｅｒｅｎｃｅｉｎｔｈｅＫａｃｃｕｍｕｌａｔｉｏｎｂｅｔｗｅｅｎｔｈｅｔｗｏｃｕｌｔｉｖａｒｓ
ｉｓｎｏｔｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔ．ＮａａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｌｙｉｍｐｒｏｖｅｓｔｈｅｗｈｏｌｅｐｌａｎｔＫｕｓｅｅｆｉｃｉｅｎｃｙｏｆ１０３，ｗｈｉｃｈｉｓａｂｏｕｔ
１３７ｔｉｍｅｓｏｆｔｈａｔｕｎｄｅｒｔｈｅｌａｃｋｏｆｓｏｄｉｕｍ．ＩｎａｄｅｑｕａｔｅＫｃｏｎｄｉｔｉｏｎ，Ｎａｃｏｕｌｄａｌｓｏｉｎｃｒｅａｓｅｔｈｅｒｏｏｔｌｅｎｇｔｈｓｏｆ
ｂｏｔｈｇｅｎｏｔｙｐｅｓ，ａｎｄｔｈｅｄｒｙｗｅｉｇｈｔｓｏｆｅａｃｈｐａｒｔｏｆｂｏｔｈｇｅｎｏｔｙｐｅｓａｒｅｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｌｙｉｎｃｒｅａｓｅｄ．Ｍｅａｎｗｈｉｌｅ，ｔｈｅＫ
ｃｏｎｔｅｎｔｉｎｒｏｏｔｓａｎｄｌｅａｖｅｓｉｓｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｌｙｒｅｄｕｃｅｄ，ｔｈｅＫａｃｃｕｍｕｌａｔｉｏｎａｍｏｕｎｔｓｉｎａｌｔｈｅｐａｒｔｓｅｘｃｅｐｔｆｏｒｌｅａｖｅｓ
ａｎｄｓｔａｌｋｓａｒｅｉｎｃｒｅａｓｅｄｉｎｄｉｆｅｒｅｎｔｄｅｇｒｅｅｓ．ＷｈｅｎＫｉｓａｄｅｑｕａｔｅ，ＮａｉｓｂｅｎｅｆｉｃｉａｌｔｏｔｈｅｉｎｃｒｅａｓｅｏｆＫｕｓｅ
ｅｆｉｃｉｅｎｃｙｉｎ１０３ａｎｄ１２２，ａｎｄｔｈｅｉｎｃｒｅａｓｅｉｎ１０３ｉｓ２８％，ｗｈｉｃｈｉｓｈｉｇｈｅｒｔｈａｎｔｈａｔｉｎ１２２（１９％）．Ｍｅａｎｗｈｉｌｅ，
ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔａｎｄｐｏｓｉｔｉｖｅｉｎｔｅｒａｃｔｉｏｎｂｅｔｗｅｅｎＫａｎｄＮａｉｓｓｈｏｗｅｄｏｎｔｈｅｒｅｌａｔｉｖｅｇｒｏｗｔｈｒａｔｅｓｏｆｒｏｏｔｓａｎｄｓｔｅｍｓ，ｔｈｅ
ｄｒｙｗｅｉｇｈｔｓｏｆａｌｔｈｅｐａｒｔｓ，ｔｈｅＫａｎｄＮａｃｏｎｔｅｎｔｓａｎｄｔｈｅａｃｃｕｍｕｌａｔｉｏｎｓｉｎｒｏｏｔｓａｎｄｌｅａｖｅｓａｎｄｔｈｅｗｈｏｌｅｐｌａｎｔＫ
ｕｓｅｅｆｉｃｉｅｎｃｙ．【Ｃｏｎｃｌｕｓｉｏｎｓ】ＴｈｅｒｏｏｔｌｅｎｇｔｈｓｕｎｄｅｒｔｈｅａｄｄｉｔｉｏｎｏｆＮａｉｎｄｅｆｉｃｉｅｎｔｏｒａｄｅｑｕａｔｅＫａｒｅｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｌｙ
ｅｎｈａｎｃｅｄｂｙｐｒｏｍｏｔｉｎｇｒｏｏｔｅｌｏｎｇａｔｉｏｎｔｏｒａｉｓｅｔｈｅａｂｓｏｒｐｔｉｏｎｏｆＫａｎｄｂｉｏｍａｓｓａｃｃｕｍｕｌａｔｉｏｎ．ＩｎｄｅｆｉｃｉｅｎｔＫ，Ｎａ
ｃｏｕｌｄｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｌｙｉｍｐｒｏｖｅＫｕｓｅｅｆｉｃｉｅｎｃｙｏｆ１０３，ｗｈｉｌｅｗｉｔｈｔｈｅａｄｄｉｔｉｏｎｏｆＮａｉｎａｄｅｑｕａｔｅＫ，ｔｈｅｉｎｃｒｅａｓｅ
ａｍｐｌｉｔｕｄｅｏｆＫｕｓｅｅｆｉｃｉｅｎｃｙｏｆ１０３ｉｓｈｉｇｈｅｒｔｈａｎｔｈａｔｏｆ１２２Ｔｈｅｓｅｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｔｈａｔ１０３ｈａｓｂｅｔｅｒＫａｎｄＮａ
ｒｅｐｌａｃｅｍｅｎｔａｎｄｓｙｎｅｒｇｉｓｔｉｃｅｆｅｃｔ．
Ｋｅｙｗｏｒｄｓ牶ｃｏｔｏｎ牷ｇｅｎｏｔｙｐｅ牷ｓｏｄｉｕｍａｎｄｐｏｔａｓｓｉｕｍｒｅｐｌａｃｅｍｅｎｔ牷Ｋｕｓｅｅｆｉｃｉｅｎｃｙ
钾对植物的生长发育有重要的生理功能：促进
光合作用及其产物的运输，促进蛋白质的合成，参与
细胞渗透调节作用，调控气孔运动，激活酶的活性，
促进有机酸代谢，增强植物的抗逆性［１］。而钾资源
的短缺是我国乃至世界农业生产领域必须面临和解
决的问题。土壤中钾资源潜力巨大，但生物有效性
低，作物不能很好的吸收利用［２］。为缓解我国钾资
源短缺的问题，刘国栋和刘更另提出了使用钾的替
代物［３］。钠作为钾最大优势的替补阳离子，在缺钾
情况下，加钠可以维持液泡的正常膨压，减少了缺钾
造成渗透势变化的不利影响［４］。Ｃｏｏｐｅｒ等［５］和
Ｌａｎｃａｓｔｅｒ等［６］试验结果表明，缺钾条件下施钠，能
显著增加棉花茎叶和棉铃的干重，从而提高棉花产
量。张彦才等［７］的研究结果表明，在土壤速效钾偏
低的情况下，钠可以替代部分钾的作用，从而促进棉
花的生长，提高棉花产量。因此，了解 Ｋ＋与 Ｎａ＋之
间的替代作用和对植物的生理效应，对缓解钾肥资
源短缺、提高钾效率有着重要的意义。当前，有关钠
对于不同基因型棉花钾素替代作用的差异，以及钠
是否有助于提高钾素的利用效率还需要进一步探
讨。本研究主要通过营养液培养试验，研究钠钾替
代作用对不同基因型棉花钾效率的影响，旨在为生
产中科学利用钾肥提供依据。
１ 材料与方法
１１ 试验材料和设计
试验在华中农业大学盆栽场进行。供试棉花为
钾高效基因型１０３和钾低效基因型１２２，由本实验
室在２００１ ２００５间通过“两步筛选法”从８６个棉
花种质资源中筛选获得［８－９］，种子由中国农业科学
院棉花所和华中农业大学作物遗传育种研究室
提供。
采 用 Ｊｏｈａｍ［１０］ 改 良 水 培 配 方， 含
Ｃａ（ＮＯ３）２·４Ｈ２Ｏ０５９０ｇ／Ｌ、ＭｇＳＯ４·７Ｈ２Ｏ０５００
ｇ／Ｌ、ＮＨ４Ｈ２ＰＯ４０１００ｇ／Ｌ和 ＥＤＴＡ－Ｆｅ００２５ｇ／Ｌ
（为了避免 ＥＤＴＡ－Ｆｅ中 Ｎａ２－ＥＤＴＡ引入钠，用
ＥＤＴＡ代替，并用氨水调节 ｐＨ，使其溶解），微量元
素用阿农配方。设 Ｋ０Ｎａ０、Ｋ０Ｎａ１、Ｋ１Ｎａ０、Ｋ１Ｎａ１４
个处理，每处理３次重复，其中 Ｋ１，ＫＣｌ２０ｍｇ／Ｌ；
Ｎａ１，ＮａＣｌ８０ｍｇ／Ｌ［１１］。选取均匀饱满的种子，在
５０ ６０℃水中浸泡，露白后在湿润纱布上催芽，后
转入３Ｌ的塑料桶中营养液培养，塑料桶黑漆避光
并定植１株，脱脂棉固定。开始用１／４浓度的营养
液进行预培养，１周后换用１／２浓度的营养液，继而
用全量营养液，每隔 ４ｈ通一次气，每次通气 ２０
ｍｉｎ。培养过程中，注意病虫害的防治。
１２ 取样及测定方法
培养 ３０ｄ后将幼苗分根、茎、叶、柄取样，经
１０５℃杀青３０ｍｉｎ，７０℃下烘干称重。样品粉碎后用
马弗炉在５００℃下进行干灰化，然后用０１ｍｏｌ／Ｌ的
ＨＣｌ浸提，火焰分光光度计测定钾和钠含量［１２］。株
高、根长采用直尺测量法；叶片数以完全展开的真叶
数为准。
１３ 数据分析
相对生长速率（ＲＧＲ）＝（ｌｎＬ２－ｌｎＬ１）／（Ｔ２－Ｔ１）
式中：Ｌ２、Ｌ１分别代表第二次和第一次测量时的根
３６９
植 物 营 养 与 肥 料 学 报 ２１卷
长和株高（间隔２周）；Ｔ２、Ｔ１分别代表测量时间；
ｌｎ为自然对数［１３］；
根冠比＝根生物量／地上部生物量；
钾积累量＝钾含量×干重［１１］；
钾利用效率＝全株干重／全株钾积累量［１１］。
用ＭｉｃｒｏｓｏｆｔＥｘｃｅｌ和Ｏｒｉｇｉｎ工具作图、表分析，
用ＳＡＳ９１３数据处理系统进行统计分析。
２ 结果分析
２１ 不同钾水平下钠对不同钾效率基因型棉花农
艺性状的影响
由表１可知，缺钾的条件下，施钠增加了１０３和
１２２的根长和根长相对生长速率，其中１０３的根长
和根长相对生长速率分别增加了１１％和６００％，１２２
的分别增加了５％和５５％，并且１０３和１２２的株高
有所增加，但是株高的相对生长速率减少了。此外，
显著增加了１２２的叶片数，而对１０３没有显著影响。
适钾条件下施钠，１０３和１２２的根长有所增加，分别
增加了１６％和１％，但是根长的相对生长速率减少
了。施钠显著增加了１０３株高和株高相对生长速
率，１２２的则显著减少。因此，无论是否施钾、施钠
都能增加两个基因型的根长，且１０３增加的幅度大
于１２２的。缺钾时施钠，两个基因型的根长相对生
长速率显著增加；而适钾时施钠，则显著降低。方差
分析结果表明（表１），基因型间、钾处理间和钠处理
间差异均是极显著的；钾钠交互作用对根长和株高
的相对增长速率有极显著的影响。
表１ 钠对不同钾效率基因型棉花农艺性状的影响
Ｔａｂｌｅ１ Ｅｆｅｃｔｏｆｓｏｄｉｕｍｏｎａｇｒｏｎｏｍｉｃｔｒａｉｔｓｏｆｄｉｆｅｒｅｎｔｃｏｔｏｎｇｅｎｏｔｙｐｅｓ
处理
Ｔｒｅａｔｍｅｎｔ
根长
Ｒｏｏｔｌｅｎｇｔｈ
（ｃｍ／ｐｌａｎｔ）
根长相对
生长速率
ＲｏｏｔＲＧＲ
株高
Ｓｔｅｍｌｅｎｇｔｈ
（ｃｍ／ｐｌａｎｔ）
株高相对
生长速率
ＳｔｅｍＲＧＲ
叶片数
Ｌｅａｆ
（Ｎｏ．／ｐｌａｎｔ）
１０３Ｋ０ Ｎａ０ ４８．５２ｂｃ ０．００４ｆ １６．５９ｄ ０．０３０ｅ １０ｃ
Ｎａ１ ５３．７６ｂ ０．０２８ｂ １６．７８ｄ ０．０２１ｆ １０ｃ
１２２Ｋ０ Ｎａ０ ４１．８８ｄ ０．０１１ｅ ５．７１ｆ ０．０１９ｆ ６ｅ
Ｎａ１ ４４．１３ｃｄ ０．０１７ｄ １０．０２ｅ ０．０１１ｇ ８ｄ
１０３Ｋ１ Ｎａ０ ５１．９６ｂ ０．０２９ｂ ３３．２６ｂ ０．０６０ｂ １２ｂ
Ｎａ１ ６０．２４ａ ０．０２４ｃ ４０．７１ａ ０．０６７ａ １３ａ
１２２Ｋ１ Ｎａ０ ５２．９４ｂ ０．０３１ａ ３２．００ｂ ０．０５１ｃ １２ｂ
Ｎａ１ ５３．５０ｂ ０．０１１ｅ ２７．９５ｃ ０．０４５ｄ １２ｂ
方差分析 Ａｎａｌｙｓｉｓｏｆｖａｒｉａｎｃｅ
Ｇ（ｄｆ＝１） １５６３ １１４６５ ５８２２８ １４３６９ ４４１０
Ｋ（ｄｆ＝１） ２９６５ ６０２１６ ４１８０５７ １０５１３７ ２２０９０
Ｎａ（ｄｆ＝１） ８５９ １４８１ ３６３５ １４８４ １２１０
Ｇ×Ｋ（ｄｆ＝１） ３５６ １６７９ ７６６ ４２７ １２１０
Ｇ×Ｎａ（ｄｆ＝１） ３６８ ５６９９９ ３１７３ ７２２ ０９０
Ｋ×Ｎａ（ｄｆ＝１） ００６ １６３１７８ ０７２ １５９５ ２５０
Ｇ×Ｋ×Ｎａ（ｄｆ＝１） ０７２ ０３３ １４１８２ １０３４ ８１０
注（Ｎｏｔｅ）：Ｇ—基因型Ｇｅｎｏｔｙｐｅ；数据后不同字母表示处理间差异达到５％显著水平Ｄｉｆｅｒｅｎｔｌｅｔｅｒｓｍｅａｎｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔａｔｔｈｅ５％ ｌｅｖｅｌ．，
分别表示显著性概率达到１％和５％（ｎ＝２４）Ｉｎｄｉｃａｔｅｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔａｔｔｈｅ１％ ａｎｄ５％ ｌｅｖｅｌｓ（ｎ＝２４）．
２２ 不同钾水平下钠对不同钾效率基因型棉花各
部位干重的影响
由表２可以看出，缺钾条件的施钠，１０３的根、
茎、柄、总干重和根冠比都略有增加，但是没达到显
著性水平，而１２２的地上部和总干重以及根冠比显
著性增加了，分别增加了５８％、６５％和２６％，其主要
是由于叶干重显著增加４５％。适钾的条件下，施钠
能显著增加１０３和１２２的各部位干重和总干重。其
中，１０３的根、地上部和总的干重分别增加了４２％、
２５％和２９％，１２２的分别增加了３５％、２５％和２８％。
１０３和１２２的根冠比也分别显著增加了１６％和９％。
因而，适钾的条件下施钠能显著增加两个基因型各
部位及总干重，且 １０３的根冠比增加的幅度大于
１２２的，主要是由于１０３的根干重的增加幅度大于
４６９
４期 雷晶，等：钠钾替代对不同基因型棉花钾利用效率的影响
１２２的。方差分析结果显示（表２），除了基因型对
根冠比的影响不显著外，基因型、钾处理和钠处理对
各部位干重、总干重和根冠比的影响均是极显著的；
钾钠交互作用极显著的影响影响了各部位的干重和
总的干重。
表２ 钠对不同基因型棉花各部位干重的影响（ｇ）
Ｔａｂｌｅ２ Ｅｆｅｃｔｏｆｓｏｄｉｕｍｏｎｄｒｙｗｅｉｇｈｔｓｏｆｄｉｆｅｒｅｎｔｃｏｔｏｎｇｅｎｏｔｙｐｅｓ
处理
Ｔｒｅａｔｍｅｎｔ
根 Ｒｏｏｔ 茎 Ｓｔｅｍ 叶 Ｌｅａｆ 柄 Ｓｔａｌｋ 地上部Ｓｈｏｏｔ 总量 Ｔｏｔａｌ
根冠比
Ｒｏｏｔ／ｓｈｏｏｔ
１０３Ｋ０ Ｎａ０ ０．２９ｄ ０．１７ｄｅ １．０７ｅ ０．０６ｄｅ １．３０ｄ １．５９ｅ ０．２２ｃｄ
Ｎａ１ ０．３４ｄ ０．２２ｄ １．０３ｅ ０．０７ｄ １．３３ｄ １．６６ｅ ０．２５ｃ
１２２Ｋ０ Ｎａ０ ０．１２ｅ ０．０４ｆ ０．５７ｆ ０．０２ｅ ０．６３ｆ ０．７５ｇ ０．１９ｄ
Ｎａ１ ０．２４ｄｅ ０．１２ｅｆ ０．８３ｅ ０．０６ｄｅ １．００ｅ １．２４ｆ ０．２４ｃ
１０３Ｋ１ Ｎａ０ １．２２ｃ １．１３ｂ ２．３１ｃ ０．４７ｂ ３．９０ｂ ５．１２ｃ ０．３１ｂ
Ｎａ１ １．７３ａ １．３９ａ ２．８９ａ ０．５９ａ ４．８７ａ ６．６０ａ ０．３６ａ
１２２Ｋ１ Ｎａ０ １．０９ｃ １．０２ｃ １．８９ｄ ０．３６ｃ ３．２７ｃ ４．３５ｄ ０．３３ａｂ
Ｎａ１ １．４７ｂ １．０９ｂｃ ２．５６ｂ ０．４５ｂ ４．１０ｂ ５．５７ｂ ０．３６ａ
方差分析 Ａｎａｌｙｓｉｓｏｆｖａｒｉａｎｃｅ
Ｇ（ｄｆ＝１） ２５３１ ５２７１ ４２０５ ５１３０ ８７４８ ９２７２ ０３０
Ｋ（ｄｆ＝１） １２１１２９ ２０９１４３ ７６０８２ １４９１０１ ２５３０４３ ２２７１８８ １５８７０
Ｎａ（ｄｆ＝１） ６８３０ ２７４５ ４３６２ ３６８７ １００１５ ７７９１ １９２０
Ｇ×Ｋ（ｄｆ＝１） ０８５ ３５０ ００４ ２０３９ ２７１ ２６６ ３３３
Ｇ×Ｎａ（ｄｆ＝１） ０１３ ３２３ ２９０ ０１０ ０２５ ０６９ ００３
Ｋ×Ｎａ（ｄｆ＝１） ３１．３１ ５．０４ ２１．４６ １６．３９ ４２．９３ ３１．８５ ０．３０
Ｇ×Ｋ×Ｎａ（ｄｆ＝１） ２．５３ ５．７４ ０．８６ １．９６ ４．３９ ３．７１ １．２０
注（Ｎｏｔｅ）：Ｇ—基因型Ｇｅｎｏｔｙｐｅ；数值后不同字母表示处理间差异达到５％显著水平 Ｖａｌｕｅｓｆｏｌｏｗｅｄｂｙｄｉｆｅｒｅｎｔｌｅｔｅｒｓｍｅａｎｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔａｔ
ｔｈｅ５％ ｌｅｖｅｌ．，分别表示显著性概率达到１％和５％（ｎ＝２４）Ｉｎｄｉｃａｔｅｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔａｔｔｈｅ１％ ａｎｄ５％ ｌｅｖｅｌｓ（ｎ＝２４）．
２３ 不同钾水平下钠对不同钾效率基因型棉花各
部位钾钠含量的影响
由表３可知，缺钾时，施钠显著降低了 １０３和
１２２根和茎的钾含量，其中１０３的分别降低了３５％
和４３％，而１２２的降低了２５％和４５％，施钠对两个
基因型叶柄中钾含量没有显著影响，各个部位钠含
量都有大幅度显著增加。适钾时，施钠显著降低了
１０３和１２２根和叶的钾含量，其中１０３的分别降低
了１４％和３３％，１２２的则降低了１９％和２９％，各个
部位钠含量也都有大幅度显著增加。因此，无论是
否有钾，施钠后１０３和１２２两个基因型根的钠含量
都显著增加，而钾含量都显著减少。且两个基因型
钠含量增加的幅度和钾含量减小的幅度大致相同。
方差分析表明（表３），除了基因型对叶中钾含量和
钠处理对柄中钾含量没有显著影响外，基因型钾处
理和钠处理对各部位钾钠含量的影响均是极显著
的；钾钠交互作用对根、叶中的钾含量和各部位的钠
含量有极显著的影响。
２４ 不同钾水平下钠对不同钾效率基因型棉花各
部位钾钠积累量的影响
由表４可知，缺钾的条件下施钠，各部位和全株
的钠积累量都显著增加，而对钾积累量没有显著影
响。适钾的条件下施钠，各部位和全株的钠积累量
都显著增加，除了叶片和柄中钾积累量稍微减少，其
他各个部位的钾积累量都有不同程度的增加，说明
钠能促进对钾的吸收。其中，１０３根中钾积累量显
著增加了２２％，而１２２的增加了１０％，说明施钠能
明显促进根系对钾的吸收，且对１０３的促进效果优
于１２２。方差分析结果表明（表４），基因型对茎和
叶中钾钠积累量，根和全株钠积累量有极显著的影
响，钾处理对各部位和全株的钾钠积累量均有极显
著影响，钠处理显著影响根、叶、柄中钾积累量和各
部位的钠积累量；除了对茎和全株的钾积累量没有
显著影响外，钾钠交互作用对其他各部位钾钠积累
５６９
植 物 营 养 与 肥 料 学 报 ２１卷
表３ 钠对不同基因型棉花各部位钾钠含量的影响（％）
Ｔａｂｌｅ３ ＥｆｅｃｔｏｆｓｏｄｉｕｍｏｎＫａｎｄＮａｃｏｎｔｅｎｔｓｏｆｄｉｆｅｒｅｎｔｃｏｔｏｎｇｅｎｏｔｙｐｅｓ
处理
Ｔｒｅａｔｍｅｎｔ
根 Ｒｏｏｔ
Ｋ Ｎａ
茎 Ｓｔｅｍ
Ｋ Ｎａ
叶 Ｌｅａｆ
Ｋ Ｎａ
柄 Ｓｔａｌｋ
Ｋ Ｎａ
１０３Ｋ０ Ｎａ０ ０３１ｅ ０１０ｄ ０２３ｄｅ ００４ｅ ０２３ｅ ００２ｅ ０１７ｄ ００３ｅ
Ｎａ１ ０２０ｆ ０８２ａ ０１３ｆ ０６４ｂ ０１７ｆ ０３３ａ ０１７ｄ ０７３ｂ
１２２Ｋ０ Ｎａ０ ０２８ｅ ００８ｄ ０２９ｄ ００９ｄ ０１８ｆ ００２ｅ ０２４ｄ ００８ｄ
Ｎａ１ ０２１ｆ ０８３ａ ０１６ｅｆ ０７０ａ ０２４ｅ ０３０ｂ ０２５ｄ ０７７ａ
１０３Ｋ１ Ｎａ０ １５７ｂ ００３ｅ １３５ｂ ００２ｅ １７６ａ ００２ｅ ３０５ｂ ００２ｅ
Ｎａ１ １３５ｄ ０２７ｃ １１６ｃ ０２８ｃ １１７ｄ ０２１ｃ ２８１ｃ ０１１ｄ
１２２Ｋ１ Ｎａ０ １８２ａ ００１ｅ １９４ａ ００２ｅ １７１ｂ ００２ｅ ３９１ａ ００３ｅ
Ｎａ１ １４８ｃ ０４９ｂ ２００ａ ０２９ｃ １２２ｃ ０１３ｄ ３９８ａ ０１５ｃ
方差分析 Ａｎａｌｙｓｉｓｏｆｖａｒｉａｎｃｅ
Ｇ（ｄｆ＝１） ６１６３ ２４１１ ２５９８３ １０３８ ０５０ ３４１１ ５４４４３ １４９８
Ｋ（ｄｆ＝１） １２７２２００ ６７９９３ ３６２９７２ ４８６８７ ２４２７９９０ １９７６４ １８７６３６０ １２９５９６
Ｎａ（ｄｆ＝１） ２５６９６ ３１７８７６ １５３８ １９７３４８ １０９０４５ １８９８６７ ３１５ １９２０４０
Ｇ×Ｋ（ｄｆ＝１） ７７０７ ３２５８ ２０６９７ ５９４ ０９４ ３１１ ３９９９２ １５１
Ｇ×Ｎａ（ｄｆ＝１） ２９０ ４７４４ ５６９ ０１８ ３９９７ ２２７９ １０６８ ０７４
Ｋ×Ｎａ（ｄｆ＝１） ６６３８ ３６２６３ １０８ ３０２７３ １１３０２２ ２１０９２ ３８０ １０５３４３
注（Ｎｏｔｅ）：Ｇ—基因型Ｇｅｎｏｔｙｐｅ；数据后不同字母表示处理间差异达到５％显著水平 Ｖａｌｕｅｓｆｏｌｏｗｅｄｂｙｄｉｆｅｒｅｎｔｌｅｔｅｒｓｍｅａｎｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔａｔ
ｔｈｅ５％ ｌｅｖｅｌ．，分别表示显著性概率达到１％和５％（ｎ＝２４）Ｉｎｄｉｃａｔｅｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔａｔｔｈｅ１％ ａｎｄ５％ ｌｅｖｅｌｓ（ｎ＝２４）．
表４ 钠对不同基因型棉花各部位钾钠积累量的影响（ｍｇ／ｐｌａｎｔ）
Ｔａｂｌｅ４ ＥｆｅｃｔｏｆｓｏｄｉｕｍｏｎＫａｎｄＮａａｃｃｕｍｕｌａｔｉｏｎｓｏｆｄｉｆｅｒｅｎｔｃｏｔｏｎｇｅｎｏｔｙｐｅｓ
处理
Ｔｒｅａｔｍｅｎｔ
根 Ｒｏｏｔ 茎 Ｓｔｅｍ 叶 Ｌｅａｆ 柄 Ｓｔａｌｋ 总量 Ｔｏｔａｌ
Ｋ Ｎａ Ｋ Ｎａ Ｋ Ｎａ Ｋ Ｎａ Ｋ Ｎａ
１０３Ｋ０ Ｎａ０ ０９０ｃ ０２９ｅ ０４０ｄ ００７ｆ ２４１ｃ ０２５ｄ ２４１ｃ ０２５ｄ ３８０ｃ ０６３ｄ
Ｎａ１ ０６８ｃ ２７５ｃ ０２９ｄ １４２ｃ １７９ｃ ３４４ｂ １７９ｃ ３４４ｂ ２８８ｃ ８１４ｂ
１２２Ｋ０ Ｎａ０ ０３３ｃ ００９ｅ ０１１ｄ ００３ｆ １０４ｃ ００９ｄ １０４ｃ ００９ｄ １５３ｃ ０２３ｄ
Ｎａ１ ０５１ｃ １９９ｄ ０１８ｄ ０８１ｄ ２０１ｃ ２４９ｃ ２０１ｃ ２４９ｃ ２８４ｃ ５７２ｃ
１０３Ｋ１ Ｎａ０ １９０８ｂ ０３５ｅ １５２６ｃ ０１９ｅｆ４０６１ａ ０５４ｄ ４０６１ａ ０５４ｄ ８９１７ａｂ １１９ｄ
Ｎａ１ ２３２９ａ ４６９ｂ １６１０ｃ ３８６ａ ３３９４ｂ ６０３ａ ３３９４ｂ ６０３ａ ８９９５ａｂ １５２２ａ
１２２Ｋ１ Ｎａ０ １９．８０ｂ ０．１３ｅ １９．６９ｂ ０．２４ｅ ３２．３２ｂ ０．３８ｄ ３２．３２ｂ ０．３８ｄ ８５．９０ｂ ０．８６ｄ
Ｎａ１ ２１．８６ａ ７．３０ａ ２１．８３ａ ３．１３ｂ ３１．２０ｂ ３．４２ｂ ３１．２０ｂ ３．４２ｂ ９２．７９ａ １４．５３ａ
方差分析 Ａｎａｌｙｓｉｓｏｆｖａｒｉａｎｃｅ
Ｇ（ｄｆ＝１） ０６３ １３３２ ４１０２ ７４９５ ２２４４ ３６７４ ０７５ ０８ ０３６ １５４７
Ｋ（ｄｆ＝１） １９８５９６ ３４８３８ ２２３３６４ １０９７４８ ２５９３８０ ４１２７ ２２３１８２ ４２６２ ５７６４０３ ３０４８２
Ｎａ（ｄｆ＝１） １１６０１６２０３７ ３７９ ３１８２２２ ８４０ ４８５７９ ２２８６ ６９９１５ ３１２ １７３２５６
Ｇ×Ｋ（ｄｆ＝１） ０ ７２５７ ４８０３ ００７ １４７８ ６６９ ０８２ ３００ ０１７ ３３６
Ｇ×Ｎａ（ｄｆ＝１） ０９２ ３２９４ ０９５ ７７７３ ７７４ ２５６１ １２３ ０４６ ３３３ ５９７
Ｋ×Ｎａ（ｄｆ＝１） １１９３ ３２８５４ ３９３ ８２９１２ １００６ ２１１０ ２１３０ ５１０ ２５５ ２２５７２
Ｇ×Ｋ×Ｎａ（ｄｆ＝１） １９４ ７４０７ ０５４ ２０４ ２３９ ６５９ １０３ ３３８ ０７２ ２９１
注（Ｎｏｔｅ）：Ｇ—基因型Ｇｅｎｏｔｙｐｅ；数值后不同字母表示处理间差异达到５％显著水平Ｖａｌｕｅｓｆｏｌｏｗｄｂｙｄｉｆｅｒｅｎｔｌｅｔｅｒｓｍｅａｎｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔａｔｔｈｅ
５％ ｌｅｖｅｌ．， 分别表示显著性概率达到１％和５％（ｎ＝２４）Ｉｎｄｉｃａｔｅｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔａｔｔｈｅ１％ ａｎｄ５％ ｌｅｖｅｌｓ（ｎ＝２４）．
６６９
４期 雷晶，等：钠钾替代对不同基因型棉花钾利用效率的影响
量均有显著的影响。
２５ 不同钾水平下钠对不同钾效率基因型棉花钾
效率的影响
由图１可以看出，缺钾的条件下，施钠显著提高
了１０３的钾利用效率，为缺钠条件下的１３７倍，而
显著减少了１２２的钾利用效率。适钾条件下，施钠
均有利于１０３和１２２的钾利用效率的增加，其中，高
效基因型１０３的钾利用效率增加幅度为２８％，而低
效基因型１２２的增加幅度是１９％。钾钠交互作用
对钾利用效率有显著影响（ＦＫ×Ｎａ＝６５２），基因
型、钾和钠间的交互作用也极显著地影响钾利用效
率（ＦＧ×Ｋ×Ｎａ＝４１５０）。
图１ 钠对不同基因型棉花钾利用效率的影响
Ｆｉｇ．１ ＥｆｅｃｔｏｆｓｏｄｉｕｍｏｎＫｕｓｅｅｆｉｃｉｅｎｃｙ
ｏｆｄｉｆｅｒｅｎｔｃｏｔｏｎｇｅｎｏｔｙｐｅｓ
３ 讨论
本试验结果表明，缺钾的条件下施钠，１０３和
１２２两个基因型的根和茎干重都没有显著增加，但
是各部位钾的含量显著减少，钠含量显著增加，说明
钠能部分而不能完全替代钾的功能。Ｚｈａｎｇ等［１４］
对棉花进行的盆栽试验结果表明，缺钾时施钠对棉
花的总干重没有显著影响，陈国安［１５］的试验结果也
表明，低钾时加钠，茎叶中总钾量有所降低，而相应
的由于钠的施用，钠则增加，与本试验结果一致。适
钾的条件下，施钠能显著增加１０３和１２２各部位和
总的干物重，同时各部位钾的含量有所减少，钠含量
显著增加，说明钠可能部分替代钾行使钾非专性生
理功能，使植物正常生长的需钾量减少［１６］。刘国栋
等［１７］对不同基因型水稻钠对钾的部分替代作用的
研究，也得到了相似的结论。彭春雪等的试验结果
也表明，施钠能提高甜菜幼苗体内钠含量，增加干
重，对其生长有促进作用［１８］。吴春红等对小麦的研
究结果表明适钾时施钠增加根系干重和根冠比［１９］，
与本试验的结果相同。此外，适钾的情况下施钠，
１０３根长增加的幅度（１６％）大于１２２（１％）的，根干
重增加幅度（４２％）大于１２２（３５％）的，根中钾积累
量显著增加了２２％，大于１２２的１０％，说明施钠能
明显促进根系的伸长、根系对钾的吸收，且对钾高效
基因型１０３的促进效果优于钾低效基因型１２２。
施用钾肥能够降低盐碱地棉花地上部的钠含
量，从而维持较高的 Ｋ＋／Ｎａ＋来实现耐盐性［２０］。施
用钾肥可以促进体内盐分的排泄，增强植物耐盐胁
迫的能力［２１］。本研究也表明，适钠条件下施钾能显
著降低各部位的钠含量，增加钾含量，从而提高
Ｋ＋／Ｎａ＋。说明钾钠间的替代作用对减轻盐害和增
强耐盐性有着重要的意义。
钾利用效率是指植物体内单位钾积累量所产生
的干物质［２２］，其大小在一定程度上反映植株钾吸收
利用能力的高低。本试验在缺钾的条件下施钠，１０３
的钾利用效率显著提高。Ａｌｉ等［２３］的研究也表明，
低钾时施钠能提高钾利用效率。适钾的条件下施
钠，钾利用效率增加的幅度为１０３（２８％）的大于１２２
（１９％）的，表明１０３对钾的吸收利用能力更强，因
此可以认为１０３的钠钾替代作用更强，这也可能是
１０３钾高效的机制之一［９］。
４ 结论
无论是否施钾，施钠均能增加钾高效基因型
１０３和钾低效基因型１２２棉花的根长，通过促进根
系的伸长来提高棉花对钾的吸收和生物量的积累。
在缺钾的条件下施钠，高效基因型１０３的钾利用效
率显著提高，为缺钠条件的１３７倍。钾钠交互作用
对钾效率的影响达到显著水平，基因型、钾和钠间的
交互作用对钾效率的影响也达到极显著水平。适钾
的条件下施钠，钾利用效率增加的幅度为 １０３
（２８％）的大于１２２（１９％）的，因此，高效基因型１０３
的钠钾替代作用更强，这也可能是１０３钾高效的机
制之一。
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