全 文 ：植物营养与肥料学报 ２０１５，２１（２）：４９２－４９９ ｄｏｉ牶１０１１６７４／ｚｗｙｆ．２０１５０２２５
ＪｏｕｒｎａｌｏｆＰｌａｎｔＮｕｔｒｉｔｉｏｎａｎｄＦｅｒｔｉｌｉｚｅｒ ｈｔｐ：／／ｗｗｗ．ｐｌａｎｔｎｕｔｒｉｆｅｒｔ．ｏｒｇ
收稿日期：２０１４－０１－０２　　　　　 接受日期：２０１４－０５－０４
基金项目：公益性行业（农业）科研专项 （２０１２０３０１３）；中央高校基本科研业务费专项（２０１３ＰＹ１１３）；长江学者和创新团队发展计划项目
（ＩＲＴ１２４７）资助。
作者简介：薛欣欣（１９８６—），男，陕西咸阳人，博士研究生，主要研究作物养分管理方面的研究。Ｅｍａｉｌ：ｘｕｅｘｉｎｘｉｎ．２０１０＠ｗｅｂｍａｉｌ．ｈｚａｕ．ｅｄｕ．ｃｎ
 通信作者 Ｔｅｌ：０２７－６１３７９２７６，Ｅｍａｉｌ：ｌｕｎｍ＠ｍａｉｌ．ｈｚａｕ．ｅｄｕ．ｃｎ
利用功能叶片钾含量作为水稻钾营养诊断指标
的可行性研究
薛欣欣，李岚涛，鲁剑巍，李小坤，任 涛，丛日环，周 鹂
（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】植株组织分析是广泛应用的营养状况评价方法。水稻主茎从上往下的第二功能样品采集方便，对水
稻植株损伤较小；叶片以全展开叶的状态存在于整个生育期。本文探讨了利用第二功能叶钾含量作为水稻钾营养
诊断指标的可行性，为水稻种植提供一种操作性强且准确性高的钾营养诊断方法及指标。【方法】采用田间试验，
设置施钾量（Ｋ２Ｏ）０、６０、１２０、１８０、２４０、３００和３６０ｋｇ／ｈｍ
２７个处理，测定各生育期第二功能叶的钾含量和成熟期收
获的稻谷产量，对各处理的产量进行显著性检验及肥效模型的拟合，并根据肥效模型对水稻产量进行分级；结合产
量分级指标与钾含量和产量的回归方程，最终计算出水稻不同生育期的钾营养诊断指标值。【结果】施用钾肥显著
增加稻谷产量，施钾量和稻谷产量适合用二次加平台模型拟合，满足营养诊断的要求。第二功能叶钾含量随施钾
量的增加而显著增加，随生育进程先上升后下降，在拔节期达到最大；从分蘖初期到齐穗期，第二功能叶钾含量变
化范围为０８５％ ２７２％。各生育期第二功能叶钾含量与稻谷产量和施钾量具有极显著的相关性，可以作为诊断
指标来预测稻谷产量及反映钾肥施用水平。按小于最佳产量的８５％、８５％ ９０％、９０％ ９５％、９５％ １００％将产
量分为５个等级，和大于１００％，根据钾含量与产量回归方程计算出各时期的不同产量等级对应的钾含量分级指
标，当临界产量为最佳产量的９５％时，各时期对应的第二功能叶钾含量分别为１３４％、１５８％、１９８％、２０９％、
１３３％和１２７％。【结论】第二功能叶钾含量与施钾量和水稻产量相关极显著，其关系可用二次加平方程模拟，故
可作为水稻不同生育期的钾营养诊断指标；以最佳产量的９５％作为产量临界值标准，当第二功能叶钾含量在分蘖
初期、分蘖盛期、有效分蘖临界期、拔节期、孕穗期和齐穗期分别低于１３４％，１５８％，１９８％，２０９％，１３３％和
１２７％，则水稻植株处于钾素缺乏水平，需要补充钾肥以维持其正常的钾素需求。
关键词：水稻；功能叶；钾素营养；诊断指标
中图分类号：Ｓ１５８３；Ｓ５１１０１　　　文献标识码：Ａ　　　文章编号：１００８－５０５Ｘ（２０１５）０２－０４９２－０８
Ｆｅａｓｉｂｉｌｉｔｙｓｔｕｄｙｏｆｕｓｉｎｇｐｏｔａｓｓｉｕｍｃｏｎｔｅｎｔｏｆｆｕｎｃｔｉｏｎａｌ
ｌｅａｖｅｓｏｆｒｉｃｅａｓｐｏｔａｓｓｉｕｍｄｉａｇｎｏｓｔｉｃｉｎｄｅｘ
ＸＵＥＸｉｎｘｉｎ，ＬＩＬａｎｔａｏ，ＬＵＪｉａｎｗｅｉ，ＬＩＸｉａｏｋｕｎ，ＲＥＮＴａｏ，ＣＯＮＧＲｉｈｕａｎ，ＺＨＯＵＬｉ
（ＣｏｌｅｇｅｏｆＲｅｓｏｕｒｃｅｓａｎｄＥｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ，ＨｕａｚｈｏｎｇＡｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ／ＫｅｙＬａｂｏｒａｔｏｒｙｏｆＡｒａｂｌｅ
ＬａｎｄＣｏｎｓｅｒｖａｔｉｏｎｏｆＭｉｄｄｌｅａｎｄＬｏｗｅｒＲｅａｃｈｅｓｏｆＹａｎｇｔｚｅＲｉｖｅｒ，ＭｉｎｉｓｔｒｙｏｆＡｇｒｉｃｕｌｔｕｒｅ，Ｗｕｈａｎ４３００７０，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：【Ｏｂｊｅｃｔｉｖｅｓ】Ｐｌａｎｔｔｉｓｓｕｅｉｓｗｉｄｅｌｙｕｓｅｄｆｏｒｔｈｅｄｉａｇｎｏｓｅｏｆｐｌａｎｔｎｕｔｒｉｅｎｔｓｔａｔｕｓ．Ｔｈｅｓｅｃｏｎｄｆｕｎｃｔｉｏｎａｌ
ｌｅａｆｆｒｏｍｔｈｅｔｏｐｏｆｒｉｃｅｉｓｅａｓｙｓａｍｐｌｅｄ，ｗｉｔｈｎｅｇｌｉｇｉｂｌｅｉｎｊｕｒｙｔｏｒｉｃｅｇｒｏｗｔｈ，ａｎｄｗｉｌｎｏｔａｂｓｃｉｓｓｄｕｒｉｎｇｔｈｅｗｈｏｌｅ
ｇｒｏｗｔｈｓｔａｇｅｓ．Ｔｈｅｆｅａｓｉｂｉｌｉｔｙｏｆｕｓｉｎｇｔｈｅｐｏｔａｓｓｉｕｍｃｏｎｔｅｎｔｉｎｔｈｅ２ｎｄｆｕｎｃｔｉｏｎａｌｌｅａｆａｓｒｉｃｅｎｕｔｒｉｔｉｏｎｄｉａｇｎｏｓｉｓ
ｍｅｔｈｏｄｗａｓｓｔｕｄｉｅｄ．【Ｍｅｔｈｏｄｓ】ＡｆｉｅｌｄｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｗａｓｃｏｎｄｕｃｔｅｄｗｉｔｈｄｉｆｅｒｅｎｔＫ２Ｏａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｒａｔｅｓｏｆ０，６０，
１２０，１８０，２４０，３００ａｎｄ３６０ｋｇ／ｈａ．Ｔｈｅｐｏｔａｓｓｉｕｍｃｏｎｔｅｎｔｓｉｎｔｈｅ２ｎｄｆｕｎｃｔｉｏｎａｌｌｅａｆｗｅｒｅｔｅｓｔｅｄａｔｄｉｆｅｒｅｎｔ
ｇｒｏｗｔｈｐｅｒｉｏｄｓａｎｄｔｈｅｇｒａｉｎｙｉｅｌｄｓｗｅｒｅｗｅｉｇｈｅｄ．Ｒｅｇｒｅｓｓｉｏｎａｎａｌｙｓｉｓｗａｓｐｅｒｆｏｒｍｅｄｔｏｅｖａｌｕａｔｅｔｈｅｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐ
ｂｅｔｗｅｅｎｔｈｅｐｏｔａｓｓｉｕｍｃｏｎｔｅｎｔｓｉｎｔｈｅ２ｎｄｆｕｎｃｔｉｏｎａｌｌｅａｆａｎｄｔｈｅｇｒａｉｎｙｉｅｌｄｓａｎｄＫａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｒａｔｅｓ．【Ｒｅｓｕｌｔｓ】
２期　　　 薛欣欣，等：利用功能叶片钾含量作为水稻钾营养诊断指标的可行性研究
ＴｈｅｇｒａｉｎｙｉｅｌｄｓａｒｅｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｌｙｄｉｆｅｒｅｎｔｕｎｄｅｒｄｉｆｅｒｅｎｔＫａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｒａｔｅｓ．Ａｑｕａｄｒａｔｉｃｐｌｕｓｐｌａｔｅａｕｍｏｄｅｌｗｅｌ
ｄｅｓｃｒｉｐｅｄｔｈｅｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐｂｅｔｗｅｅｎＫａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｒａｔｅｓａｎｄｔｈｅｇｒａｉｎｙｉｅｌｄ，ｓａｔｉｓｆｉｅｓｔｈｅｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｏｆ
ｐｏｔａｓｓｉｕｍｓｔａｔｕｓｄｉａｇｎｏｓｉｓ．Ｔｈｅｐｏｔａｓｓｉｕｍｃｏｎｔｅｎｔｓｏｆｔｈｅ２ｎｄｆｕｎｃｔｉｏｎａｌｌｅａｖｅｓｗａｓｉｎｃｒｅａｓｅｄｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｌｙｗｉｔｈｔｈｅ
ｉｎｃｒｅａｓｅｏｆｔｈｅＫａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｒａｔｅｓ．ＴｈｅＫｃｏｎｔａｎｔｓｏｆｔｈｅ２ｎｄｆｕｎｃｔｉｏｎａｌｌｅａｖｅｓｗａｓｉｎｒａｎｇｅｏｆ０８５％－２７２％
ｆｒｏｍｔｈｅｂｅｇｉｎｎｉｎｇｏｆｔｈｅｔｉｌｅｒｉｎｇｓｔａｇｅｔｏｔｈｅｆｕｌｈｅａｄｉｎｇｓｔａｇｅａｎｄｒｅａｃｈｔｈｅｈｉｇｈｅｓｔｖａｌｕｅｓａｔｔｈｅｊｏｉｎｔｉｎｇｓｔａｇｅ．
Ｔｈｅｃｏｒｅｌａｔｉｏｎａｎａｌｙｓｉｓｓｈｏｗｓｔｈａｔｔｈｅｐｏｔａｓｓｉｕｍｃｏｎｔｅｎｔｏｆｔｈｅ２ｎｄｆｕｎｃｔｉｏｎａｌｌｅａｖｅｓｗｅｒｅｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｌｙｃｏｒｅｌａｔｅｄ
ｗｉｔｈｔｈｅｇｒａｉｎｙｉｅｌｄａｎｄｐｏｔａｓｓｉｕｍａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｒａｔｅｓ（Ｐ＜００５）．Ｔｈｅｙｉｅｌｄｓａｒｅｃｌａｓｓｉｆｉｅｄａｓｆｉｖｅｒａｎｋｓ，ｉ．ｅ．，＜
８５％，８５％－９０％，９０％－９５％，９５％－１００％ ａｎｄ＞１００％ ｏｆｔｈｅｍａｘｉｍｕｍｙｉｅｌｄ．ＴｈｅｃｏｒｅｓｐｏｎｄｉｎｇＫｃｏｎｔｅｎｔｓｏｆ
ｔｈｅ２ｎｄｆｕｎｃｔｉｏｎａｌｌｅａｖｅｓｗｅｒｅｃａｌｃｕｌａｔｅｄａｃｃｏｒｄｉｎｇｔｏｔｈｅｒｅｇｒｅｓｓｉｏｎｅｑｕａｔｉｏｎ．Ｗｈｅｎｔｈｅ９５％ ｏｆｏｐｔｉｍａｌｙｉｅｌｄｗａｓ
ｓｅｔａｓｔｈｅｃｒｉｔｉｃａｌｙｉｅｌｄ，ｔｈｅｃａｌｃｕｌａｔｅｄＫｃｏｎｔｅｎｔｓｗｅｒｅ１３４％，１５８％，１９８％，２０９％，１３３％ ａｎｄ１２７％ ａｔ
ｉｎｉｔｉａｌｔｉｌｅｒｉｎｇ，ａｃｔｉｖｅｔｉｌｅｒｉｎｇ，ｅｆｅｃｔｉｖｅｔｉｌｅｒｉｎｇ，ｊｏｉｎｔｉｎｇ，ｂｏｏｔｉｎｇａｎｄｆｕｌｈｅａｄｉｎｇｓｔａｇｅｓ，ｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ．
【Ｃｏｎｃｌｕｓｉｏｎｓ】Ｔｈｅｐｏｔａｓｓｉｕｍｃｏｎｔｅｎｔｏｆｔｈｅ２ｎｄｆｕｎｃｔｉｏｎａｌｌｅａｖｅｓａｒｅｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｌｙｒｅｌａｔｅｄｔｏｔｈｅＫ２Ｏａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ
ｒａｔｅｓａｎｄｙｉｅｌｄｓ，ｓｏ，ｉｓｓｕｉｔａｂｌｅｔｏｂｅｕｓｅｄａｓｔｈｅｐｏｔａｓｓｉｕｍｓｔａｔｕｓｄｉａｇｎｏｓｉｓｉｎｄｅｘａｔｔｈｅｄｉｆｅｒｅｎｔｒｉｃｅｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ
ｐｅｒｉｏｄｓ．Ｉｆｔｈｅ９５％ ｏｆｏｐｔｉｍｕｍｙｉｅｌｄｉｓｓｅｔａｓｔｈｅｃｒｉｔｉｃａｌｙｉｅｌｄｌｅｖｅｌ，ｒｉｃｅｗｏｕｌｄｂｅｆｏｕｎｄｐｏｔａｓｓｉｕｍｄｅｆｉｃｉｅｎｃｙ
ｗｈｅｎｔｈｅ２ｎｄｆｕｎｃｔｉｏｎａｌｌｅａｆｃｏｎｔｅｎｔｓａｒｅｂｅｌｏｗ１３４％，１５８％，１９８％，２０９％，１３３％ ａｎｄ１２７％ ａｔｔｈｅ
ｔｉｌｅｒｉｎｇｓｔａｇｅ，ａｃｔｉｖｅｔｉｌｅｒｉｎｇｓｔａｇｅ，ｅｆｅｃｔｉｖｅｔｉｌｅｒｉｎｇｃｒｉｔｉｃａｌｓｔａｇｅ，ｊｏｉｎｔｉｎｇｓｔａｇｅ，ｂｏｏｔｉｎｇｓｔａｇｅａｎｄｆｕｌｈｅａｄｉｎｇ
ｓｔａｇｅ，ｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ．
Ｋｅｙｗｏｒｄｓ牶ｒｉｃｅ牷ｆｕｎｃｔｉｏｎａｌｌｅａｆ牷ｐｏｔａｓｓｉｕｍｓｔａｔｕｓ牷ｄｉａｇｎｏｓｔｉｃｉｎｄｅｘ
　　作物化学分析诊断是一种传统且最为常用的营
养诊断方法，与土壤诊断、无损诊断等方法相比，能
够更直观、精确地反映作物营养状况，并且在较长一
段时间内仍将是作物营养诊断的主要手段［１－２］。有
学者指出作物出现缺乏症状时的养分含量较稳定，
受养分来源的影响较小，因此作物化学分析诊断具
有普遍意义［３］。
化学分析诊断通常用最佳诊断部位的养分含量
来评价作物自身的养分状况，水稻钾营养诊断通常
以测定不同叶位的叶片或叶鞘来了解钾素营养状
况。郭彬等［４］认为，水稻主茎上部叶片适合作为孕
穗期钾素诊断的叶位；陈智慧、朱维和等［５－６］研究表
明，下位叶与上位叶的钾素含量可以用来评价水稻
钾素营养状况；王强盛等［７］认为，顶２叶鞘钾含量适
合作为水稻分蘖期钾素营养的诊断指标。关于氮的
研究有较多学者认为以顶１叶或第二功能叶等固定
叶位作为营养诊断部位［８－１０］；而 Ｌｉｎ等［１１］则认为，
上部叶片和下部叶片的比值作为水稻氮素诊断的最
可靠指标。由于受水稻品种及诊断时期等因素的影
响，造成了各研究结果存在较大差异；且多数研究将
侧重点放在了精准性方面，而对可操作性考虑较少，
从而增加了诊断的难度。确定诊断部位是建立养分
临界诊断指标的前提。通常用诊断部位的养分含量
与产量或相对产量建立相关方程，来确定临界值指
标［２－３，１２－１４］。Ｂａｔｅｓ等［１５］认为，生育时期、测试部位、
养分组分、作物品种、养分之间相互的影响以及环境
等因素都会对植株养分临界值产生影响。有关钾素
临界值的研究在水稻、烤烟、柑橘等作物上已有报
道：朱维和等［６］指出水稻幼穗分化期下部叶鞘钾含
量低于１２０％时需要施用钾肥；张晓海等［１６］认为，
烤烟在打顶期的钾含量小于２００％时会影响烟叶
品质；Ｒａｖｅｈ等［１２］最新研究表明，甜橙叶片钾素适
宜含量为０８０％ １００％，其与Ｒａｂｅｒ等［１７］早期认
为的０４５％ １００％有所不同。然而关于水稻各
生育期钾素诊断丰缺指标的研究报道较少，且尚停
留在２０世纪８０年代。随水稻品种、产量水平、气候
环境、经营措施以及土壤钾素状况等因素的变
化［１８］，水稻钾素临界值可能亦随之发生了较大的改
变。因此针对目前的水稻种植现状亟需建立一套操
作性强且准确性高的水稻钾素营养诊断指标。
本研究在前人成果的基础上，选择了水稻主茎
从上往下的第二功能叶作为全生育期钾素营养的诊
断部位。一方面考虑到该叶位的叶片样品采集方
便，对水稻植株损伤较小；另一方面则考虑到该叶位
的叶片以全展开叶的状态存在于整个生育期。本研
究在田间试验的基础上，探讨利用水稻功能叶片作
为水稻钾素营养诊断指标的可行性，旨在为水稻钾
肥的合理施用提供科学依据。
３９４
植 物 营 养 与 肥 料 学 报 ２１卷
１　材料与方法
１１　试验设计
田间试验于２０１２年５月至９月在湖北省蕲春
县向桥乡进行。供试水稻品种为两优６３２６，土壤为
花岗片麻岩母质发育的砂壤性水稻土。土壤基础理
化性状：ｐＨ５０，有机质含量 ３６１ｇ／ｋｇ，全氮 ２０
ｇ／ｋｇ，速效磷２１ｍｇ／ｋｇ，速效钾 ３６０ｍｇ／ｋｇ，缓效
钾１１４２ｍｇ／ｋｇ。试验设 Ｋ２Ｏ０、６０、１２０、１８０、２４０、
３００和 ３６０ｋｇ／ｈｍ２７个钾肥处理，分别用 Ｋ０、Ｋ６０、
Ｋ１２０、Ｋ１８０、Ｋ２４０、Ｋ３００和Ｋ３６０表示。为避免生育期间追
施钾肥对水稻植株钾含量变化曲线的影响，因此钾
肥作基肥一次性施入；氮肥按Ｎ１８０ｋｇ／ｈｍ２分３次
施用，分别为基肥５０％、分蘖肥２５％和穗肥２５％；
磷肥按Ｐ２Ｏ５９０ｋｇ／ｈｍ
２作基肥一次性施入。水稻种
植采用大田育秧、移栽的方式，秧田肥料用量按 Ｎ
５７ｋｇ／ｈｍ２，Ｐ２Ｏ５２６ｋｇ／ｈｍ
２和Ｋ２Ｏ３０ｋｇ／ｈｍ
２施用；
移栽密度为２５５×１０４／ｈｍ２，单株／穴，秧苗生长良
好。试验采用随机区组排列，小区面积 ４ｍ×７５
ｍ，３次重复。其他栽培管理措施同常规大田。
１２　样品采集及分析
第二功能叶的采集　于水稻分蘖初期（移栽后
１０ｄ）、分蘖盛期（移栽后 ２０ｄ）、有效分蘖临界期
（移栽后３１天）、拔节期（移栽后４４ｄ）、孕穗期（移
栽后５８ｄ）、齐穗期（移栽后６８ｄ）分别在各小区采
集代表性植株６株，将主茎从上到下的第二功能叶
进行收集，１０５℃杀青３０ｍｉｎ，７０℃烘干至恒重，记录
各时期的干重，磨碎、过筛后测钾。成熟期取未采样
的１／２小区进行测产，单打单收记录各小区稻谷
产量。
植物样品钾含量用１ｍｏｌ／Ｌ的 ＨＣｌ振荡浸提２
ｈ，过滤、稀释、火焰光度计测定［１９］。
１３　相关计算公式及方法
１）二次加平台（ｑｕａｄｒａｔｉｃｐｌｕｓｐｌａｔｅａｕ）钾肥肥效
模型［２０］：
ｙ＝ａ＋ｂｘ＋ｃｘ２（ｘ＜ｍ）
ｙ＝ｐ（ｘ≥ ｍ）
式中：ｙ为稻谷产量（ｋｇ／ｈｍ２），ｘ为钾肥用量
（Ｋ２Ｏｋｇ／ｈｍ
２），ａ为截距，ｂ为直线回归系数，ｃ为二
次回归系数，ｍ为二次型曲线与平台的交点，ｐ为平
台产量（ｋｇ／ｈｍ２）。
２）钾含量诊断指标的建立方法（图１）：首先拟
合施钾量和稻谷产量的肥效方程，按最佳产量的
１００％、９５％、９０％、８５％等进行分级；拟合第二功能
叶钾含量与产量的回归方程；将各级临界产量值代
入回归方程中求出对应的第二功能叶钾含量临界
值，最终建立钾素营养诊断指标。
图１　功能叶钾含量诊断指标建立方法
Ｆｉｇ．１　Ｍｅｔｈｏｄｏｆｅｓｔａｂｌｉｓｈｉｎｇｔｈｅｄｉａｇｎｏｓｉｓｉｎｄｅｘｏｆｔｈｅｆｕｎｃｔｉｏｎａｌｌｅａｆｐｏｔａｓｓｉｕｍｃｏｎｔｅｎｔ
１４　数据处理
数据分析和绘图运用 ＭｉｃｒｏｓｏｆｔＥｘｃｅｌ、Ｏｒｉｇｉｎ
８０、ＳＰＳＳ１７０和ＳＡＳ统计软件进行。
２　结果与分析
２１　钾肥用量对稻谷产量的影响
施钾肥显著增加了稻谷产量，各施钾处理的增
产率 分 别 为 １５０％、１８４％、２５２％、２４４％、
２３６％和２３６％（图２）。钾肥用量在 Ｋ２Ｏ０ １８０
ｋｇ／ｈｍ２之间，稻谷产量随钾肥用量增加而明显增
加，Ｋ１８０处理的稻谷产量显著高于 Ｋ０和 Ｋ６０处理；钾
肥用量在Ｋ２Ｏ１８０ ３６０ｋｇ／ｈｍ
２之间，稻谷产量随
钾肥用量增加而无增加现象。钾肥用量和产量的关
系适合二次加平台模型，肥效方程为 ｙ＝５３３４＋
４９４
２期　　　 薛欣欣，等：利用功能叶片钾含量作为水稻钾营养诊断指标的可行性研究
１２８ｘ－００３３ｘ２，ｘ＜１５０２；ｙ＝６５７１，ｘ≥１５０２；相关
系数极显著（Ｒ２＝０９７５２，Ｐ＜０００１）。由以上分析
可知，本研究所设置的钾肥用量梯度满足钾肥缺乏、
适宜和过量的需求，为本试验所用数据可为水稻植
株钾营养诊断提供了可行性。
图２　钾肥用量对水稻产量的影响及钾肥肥效模型
Ｆｉｇ．２　Ｅｆｅｃｔｏｆｐｏｔａｓｓｉｕｍａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｒａｔｅｓｏｎｔｈｅｇｒａｉｎ
ｙｉｅｌｄａｎｄｔｈｅｐｏｔａｓｓｉｕｍｆｅｒｔｉｌｉｚｅｒｅｆｉｃｉｅｎｃｙｍｏｄｅｌ
［注（Ｎｏｔｅ）：图中不同字母表示施肥处理间差异达到５％显著水平
Ｄｉｆｅｒｅｎｔｌｅｔｅｒｓｉｎｄｉｃａｔｅｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔａｔ５％ ｌｅｖｅｌｂｅｔｗｅｅｎｔｒｅａｔｍｅｎｔｓ．］
２２　钾肥用量对第二功能叶钾含量的影响
由图３可知，第二功能叶钾含量随钾肥用量的
增加而增加，Ｋ０处理显著低于各施钾处理。在有效
分蘖临界期和拔节期钾含量梯度差异最大，而 Ｋ３００
和Ｋ３６０在各时期的差异较小。第二功能叶钾含量随
生育进程先增加后降低，Ｋ０ Ｋ６０处理从分蘖初期
的 ０８５％ １３３％增加至拔节期的 １３０％
１９１％，而后下降至齐穗期的 ０８６％ １１０％；而
Ｋ１２０ Ｋ３６０处理从分蘖初期的１３６％ １６３％增加
至有效分蘖临界期的２０１％ ２７２％，而后至拔节
期变幅较小，之后下降至齐穗期的 １３２％
１５１％。分蘖盛期到有效分蘖临界期，第二功能叶
钾含量的增加速率随钾肥用量的增加而增加；拔节
期到孕穗期，第二功能叶钾含量的下降速率随钾肥
用量的增加而增加。
图３　水稻第二功能叶钾含量的变化特征
Ｆｉｇ．３　ＴｅｍｐｏｒａｌｖａｒｉａｔｉｏｎｓｏｆｔｈｅＫｃｏｎｔｅｎｔｓｏｆｔｈｅ２ｎｄ
ｆｕｎｃｔｉｏｎａｌｌｅａｖｅｓｏｆｒｉｃｅａｔｄｉｆｅｒｅｎｔｇｒｏｗｔｈｓｔａｇｅｓ
ｕｎｄｅｒｄｉｆｅｒｅｎｔＫａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｒａｔｅｓ
［注（Ｎｏｔｅ）：ＩＴ—分蘖初期Ｉｎｉｔｉａｔｉｏｎｏｆｔｈｅｔｉｌｅｒｉｎｇｓｔａｇｅ；ＡＴ—分蘖
盛期Ａｃｔｉｖｅｔｉｌｅｒｉｎｇｓｔａｇｅ；ＥＴ—有效分蘖临界期 Ｅｆｅｃｔｉｖｅｔｉｌｅｒｉｎｇ
ｃｒｉｔｉｃａｌｓｔａｇｅ；Ｊ—拔节期 Ｊｏｉｎｔｉｎｇｓｔａｇｅ；Ｂ—孕穗期 Ｂｏｏｔｉｎｇｓｔａｇｅ；
Ｆ—齐穗期Ｆｕｌｈｅａｄｉｎｇｓｔａｇｅ．］
２３　第二功能叶钾含量与稻谷产量和钾肥用量的
相关性分析
第二功能叶钾含量与稻谷产量和钾肥用量相关
分析结果（表１）表明，第二功能叶钾含量与稻谷产
量的关系适合用对数方程拟合，各时期的相关系数
表１　第二功能叶钾含量与稻谷产量和钾肥用量的相关系数（Ｒ２）
Ｔａｂｌｅ１　Ｃｏｒｒｅｌａｔｉｏｎｃｏｅｆｉｃｉｅｎｔｓｏｆｔｈｅｇｒａｉｎｙｉｅｌｄｏｒｐｏｔａｓｓｉｕｍａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｗｉｔｈｐｏｔａｓｓｉｕｍｃｏｎｔｅｎｔｏｆｔｏｐ
２ｎｄｌｅａｖｅｓａｔｄｉｆｅｒｅｎｔｇｒｏｗｔｈｓｔａｇｅｓ
生育时期
Ｇｒｏｗｔｈｓｔａｇｅ
移栽后天数 （ｄ）
ＤＡＴ
稻谷产量
Ｇｒａｉｎｙｉｅｌｄ
钾肥用量
Ｋａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｒａｔｅ
分蘖初期Ｉｎｉｔｉａｔｉｏｎｏｆｔｈｅｔｉｌｅｒｉｎｇｓｔａｇｅ １０ ０９５３ ０９１８
分蘖盛期 Ａｃｔｉｖｅｔｉｌｅｒｉｎｇｓｔａｇｅ ２０ ０９３２ ０８８５
有效分蘖临界期Ｅｆｅｃｔｉｖｅｔｉｌｅｒｉｎｇｃｒｉｔｉｃａｌｓｔａｇｅ ３１ ０９４０ ０９８３
拔节期 Ｊｏｉｎｔｉｎｇｓｔａｇｅ ４４ ０９０３ ０９６９
孕穗期 Ｂｏｏｔｉｎｇｓｔａｇｅ ５８ ０９６０ ０９８５
齐穗期Ｆｕｌｈｅａｄｉｎｇｓｔａｇｅ ６８ ０９５７ ０９９６
　　注（Ｎｏｔｅ）： 和 分别表示相关系数达５％和１％显著水平 Ｉｎｄｉｃａｔｅｔｈｅｃｏｒｅｌａｔｉｏｎｃｏｅｆｉｃｉｅｎｔｓａｒｅｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔａｔｔｈｅ５％ ａｎｄ１％ ｌｅｖｅｌｓ，
ｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ．ＤＡＴ—Ｄａｙｓａｆｔｅｒｔｈｅｔｒａｎｓｐｌａｎｔｉｎｇ．
５９４
植 物 营 养 与 肥 料 学 报 ２１卷
图４　第二功能叶钾含量和稻谷产量的关系
Ｆｉｇ．４　Ｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐｂｅｔｗｅｅｎｔｈｅｐｏｔａｓｓｉｕｍｃｏｎｔｅｎｔｓｏｆｔｈｅ２ｎｄｆｕｎｃｔｉｏｎａｌｌｅａｖｅｓａｎｄｔｈｅｇｒａｉｎ
ｙｉｅｌｄｓｏｆｒｉｃｅａｔｄｉｆｅｒｅｎｔｓｔａｇｅｓ
［注（Ｎｏｔｅ）：ＩＴ—分蘖初期Ｉｎｉｔｉａｔｉｏｎｏｆｔｈｅｔｉｌｅｒｉｎｇｓｔａｇｅ；ＡＴ—分蘖盛期Ａｃｔｉｖｅｔｉｌｅｒｉｎｇｓｔａｇｅ；ＥＴ—有效分蘖临界期 Ｅｆｅｃｔｉｖｅｔｉｌｅｒｉｎｇｃｒｉｔｉｃａｌ
ｓｔａｇｅ；Ｊ—拔节期Ｊｏｉｎｔｉｎｇｓｔａｇｅ；Ｂ—孕穗期Ｂｏｏｔｉｎｇｓｔａｇｅ；Ｆ—齐穗期Ｆｕｌｈｅａｄｉｎｇｓｔａｇｅ． 和 分别表示相关系数达５％和１％显著水平
Ｉｎｄｉｃａｔｅｔｈｅｃｏｒｅｌａｔｉｏｎｃｏｅｆｉｃｉｅｎｔｓａｒｅｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔａｔｔｈｅ５％ ａｎｄ１％ ｌｅｖｅｌｓ，ｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ．ＤＡＴ—Ｄａｙｓａｆｔｅｒｔｈｅｔｒａｎｓｐｌａｎｔｉｎｇ．］
表２　第二功能叶各时期钾素含量分级指标
Ｔａｂｌｅ２　Ｉｎｄｉｃｅｓｏｆｔｈｅｐｏｔａｓｓｉｕｍｃｏｎｔｅｎｔｓｏｆｔｈｅ２ｎｄｆｕｎｃｔｉｏｎａｌｌｅａｖｅｓｏｆａｔｄｉｆｅｒｅｎｔｓｔａｇｅｓ
生育时期
Ｇｒｏｗｔｈｓｔａｇｅ
移栽后天数
ＤＡＴ
（ｄ）
最佳产量相对值 （％）
Ｒｅｌａｔｉｖｅｖａｌｕｅｏｆｏｐｔｉｍｕｍｙｉｅｌｄ
＜８５ ８５ ９０ ９０ ９５ ９５ １００ ≥１００
分蘖初期Ｉｎｉｔｉａｔｉｏｎｏｆｔｈｅｔｉｌｅｒｉｎｇｓｔａｇｅ １０ ＜０９８ ０９８ １１５１１５ １３４１３４ １５７ ≥１５７
分蘖盛期 Ａｃｔｉｖｅｔｉｌｅｒｉｎｇｓｔａｇｅ ２０ ＜１０７ １０７ １３０１３０ １５８１５８ １９２ ≥１９２
有效分蘖临界期Ｅｆｅｃｔｉｖｅｔｉｌｅｒｉｎｇｃｒｉｔｉｃａｌｓｔａｇｅ ３１ ＜１２３ １２３ １５６１５６ １９８１９８ ２５１ ≥２５１
拔节期 Ｊｏｉｎｔｉｎｇｓｔａｇｅ ４１ ＜１４４ １４４ １７３１７３ ２０９２０９ ２５２ ≥２５２
孕穗期 Ｂｏｏｔｉｎｇｓｔａｇｅ ５８ ＜０９７ ０９７ １１４１１４ １３３１３３ １５６ ≥１５６
齐穗期Ｆｕｌｈｅａｄｉｎｇｓｔａｇｅ ６８ ＜０９４ ０９４ １０９１０９ １２７１２７ １４８ ≥１４８
　　注（Ｎｏｔｅ）：ＤＡＴ—Ｄａｙｓａｆｔｅｒｔｈｅｔｒａｎｓｐｌａｎｔｉｎｇ．
均达极显著水平（Ｐ＜００１）；钾肥用量和第二功能
叶钾含量的关系则适合用一元二次方程拟合，除分
蘖盛期显著相关外（Ｐ＜００５），其余各时期均达极
显著相关（Ｐ＜００１）。由此可以看出，第二功能叶
钾含量可以准确地预测稻谷产量水平和反映钾肥施
用水平，适合作水稻钾营养的诊断部位。
２４　第二功能叶钾含量作为钾营养诊断指标的
建立
由产量结果可知，本研究所设置的钾肥梯度为
水稻钾素诊断提供了可行性（图２）。回归分析结果
表明，第二功能叶钾含量和产量适合用对数方程拟
合（图４）。根据图１所示的植株钾含量诊断指标建
６９４
２期　　　 薛欣欣，等：利用功能叶片钾含量作为水稻钾营养诊断指标的可行性研究
立方法，经计算得到第二功能叶钾含量分级指标
（表２）。若以最佳产量的９５％为临界值标准，当第
二功能叶钾含量在分蘖初期、分蘖盛期、有效分蘖临
界期、拔节期、孕穗期和齐穗期分别低于 １３４％、
１５８％、１９８％、２０９％、１３３％和 １２７％时，则需
要追施钾肥以避免水稻植株因缺钾而导致减产。
３　讨论
３１　第二功能叶钾含量的变化及差异
本研究结果表明，第二功能叶钾含量随钾肥用
量的增加而增加，当钾肥用量达到 Ｋ２Ｏ３００ｋｇ／ｈｍ
２
时，第二功能叶钾含量不再增加，造成这种现象的主
要原因是，高等植物自身存在一种钾离子稳态，根系
不仅能够吸收介质中的钾离子，也能够根据体内的
钾离子浓度调节吸收速率，植株对钾素的吸收不会
随钾肥用量增加而持续增加［２１］。第二功能叶钾含
量从分蘖初期到有效分蘖临界期或拔节期随植株生
长量逐渐增大而持续增加，从有效分蘖临界期到拔
节期，Ｋ０ Ｋ６０处理的植株生长量持续增加，而 Ｋ１２０
Ｋ３６０处理则较稳定，有研究表明
［２２］，土壤供钾较低
时，植株吸收的钾优先向上部叶片转移；拔节期之
后，随营养生长和生殖生长并进，生物量增加迅速，
对钾素的稀释效应明显，从而造成第二功能叶钾含
量迅速下降，而生殖生长期变化则较平稳。
在该试验条件下，水稻第二功能叶钾含量的变
幅为分蘖期 ０８５％ ２７２％，拔节期 １３０％
２６８％，孕穗期０８７％ １６３％，齐穗期 ０８６％
１５１％；陈智慧等［５］研究表明，第二功能叶钾含量
的变幅为分蘖期 １０％ ４０％，拔节期 １０
３０％，齐穗期０３％ ２４％；王强盛等［７］等研究表
明，有效分蘖临界期第二功能叶钾含量的变幅为
１５％ ３０％；本研究结果与前述研究相似。郭彬
等［４］的研究结果显示，拔节期水稻第二功能叶钾含
量的变幅为 １８６％ ３３１％，孕穗期为 １９６％
３１６％；本研究结果较其偏低。种植品种、气候环
境、取样时期以及施肥量等影响因素可能是造成本
研究结果与前人研究结果存在差异的重要原因。
３２　第二功能叶作为钾素诊断指标的可行性分析
近年来，用第二功能叶作为诊断部位建立植株
钾素含量临界指标的研究较少，而前人在早期关于
钾素临界指标的研究多集中在整株叶片或某一敏感
叶鞘；朱维和等［６］研究表明，分蘖期水稻植株钾含
量临界值在１４０％ １８０％以下，齐穗期在１２５％
以下；王强盛等［７］研究表明，分蘖期水稻叶片钾含
量临界值在１００％ １５０％以下。本研究结果表
明，分蘖期第二功能叶钾含量临界值在 １３４％
１９８％以下，齐穗期在 １２７％以下，与前人研究结
果基本相似。然而由于不同部位钾素含量可能存在
差异，因此前人研究结果仅能作为参考。
水稻从分蘖期到齐穗期对钾素的需求占整个生
育期的８０％以上［２３－２４］，掌握该阶段的水稻钾素营养
状况对作物正常生长及产量形成具有重要的意义。
本文研究发现各生育期的第二功能叶钾含量与产量
和施钾量相关关系极显著；从取样原则上来讲，第二
功能叶存在于整个生育期，而且该叶位叶片容易获
取并对作物的损坏程度小。综上所述，以水稻主茎
第二功能叶作为分蘖期到齐穗期的营养诊断部位是
可行的。施用效果显著为钾营养诊断提供了可靠的
保证。陈新平等［２５］认为，在对肥效模型进行评价
时，应该从模型的拟合程度和推荐施肥量的节省程
度两方面综合考虑。本研究用二次加平台模型进行
拟合的程度远高于其他模型，而且节省钾肥；通过肥
效方程以及第二功能叶钾含量的回归方程，建立了
营养诊断指标，既节约钾资源，又保证较高的经济
产出。
本研究阐明了以功能叶片钾含量作为钾营养诊
断指标的可行性，初步建立了该试验条件下各生育
期水稻植株钾营养诊断指标；然而该研究结果是否
受种植品种、种植时期及气候环境等诸多因素的影
响，仍需进行深入研究。
４　结论
１）在该试验条件下，钾肥施用效果显著。在
Ｋ２Ｏ０ １８０ｋｇ／ｈｍ
２范围内，稻谷产量随钾肥用量
的增加而显著增加；大于 Ｋ２Ｏ１８０ｋｇ／ｈｍ
２时，稻谷
产量不再增加。施钾量和稻谷产量适合用二次加平
台模型进行拟合，相关关系极显著。本研究所设置
的钾肥用量梯度适合进行水稻钾营养诊断。
２）第二功能叶钾含量随钾肥用量增加而增加，
到Ｋ３００处理之后增幅减小。Ｋ０ Ｋ６０处理，第二功能
叶钾含量从分蘖初期增加至拔节期，而后至齐穗期
下降；而钾肥施用较多的Ｋ１２０ Ｋ３６０处理则从分蘖初
期增加至有效分蘖临界期，之后至拔节期变化缓慢，
而后至齐穗期下降。
３）第二功能叶钾含量作为植株钾营养诊断指
标的操作性较强，且能够精准地预测稻谷产量水平。
若以９５％为产量临界值标准，在该试验条件下，当
第二功能叶钾含量在分蘖初期、分蘖盛期、有效分蘖
７９４
植 物 营 养 与 肥 料 学 报 ２１卷
临界期、拔节期、孕穗期和齐穗期分别低于１３４％、
１５８％、１９８％、２０９％、１３３％和 １２７％时，则水
稻植株处于钾素缺乏水平，需要补充钾肥以维持正
常的钾素需求。
参 考 文 献：
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［１８］　马忠玉，吴永常．我国水稻品种遗传改进在增产中的贡献分
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８９４
２期　　　 薛欣欣，等：利用功能叶片钾含量作为水稻钾营养诊断指标的可行性研究
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