全 文 ：作物学报 ACTA AGRONOMICA SINICA 2014, 40(3): 542−549 http://zwxb.chinacrops.org/
ISSN 0496-3490; CODEN TSHPA9 E-mail: xbzw@chinajournal.net.cn

本研究由江苏省科技支撑计划项目(SBE2012336), 国家高技术研究发展计划(863计划)项目(2012AA101204)和国家现代农业产业技术
体系建设专项(CARS-11-B-13)资助。
* 通讯作者(Corresponding author): 唐忠厚, E-mail: zhonghoutang@sina.com, Tel: 0516-82028152
Received(收稿日期): 2013-08-06; Accepted(接受日期): 2013-12-14; Published online(网络出版日期): 2014-01-16.
URL: http://www.cnki.net/kcms/detail/11.1809.S.20140116.1702.015.html
DOI: 10.3724/SP.J.1006.2014.00542
耐低钾和钾高效型甘薯品种(系)的筛选及评价指标
唐忠厚 1,2,∗ 张允刚 1 魏 猛 1 陈晓光 1 史新敏 1 张爱君 1 李洪民 1
丁艳锋 2
1 中国农业科学院甘薯研究所 / 江苏徐州甘薯研究中心 / 农业部甘薯生物学与遗传育种重点实验室, 江苏徐州 221121; 2南京农业
大学农学院, 江苏南京 210095
摘 要: 甘薯植株生长和块根形成与钾营养吸收利用密切相关。本研究以31份不同类型优质甘薯品种(系)为材料, 利
用长期肥料定位试验田2个钾肥水平处理(氮磷处理与氮磷钾处理), 探讨耐低钾与钾高效型甘薯材料的筛选及评价指
标。`结果表明, 该试验条件下, 不同甘薯品种(系)块根产量差异达显著水平(P<0.05); 供试材料的钾敏感指数变幅在
0.40~0.98之间, 差异达显著水平(P<0.05), 经聚类分析, 可分为低敏感型、适度敏感型、敏感型和高度敏感型; 品种
(系)两处理下钾累计量与钾浓度差异均达显著或极显著水平; 氮磷钾处理下, 块根钾利用效率与整株钾利用效率变
幅分别为58.92~384.9 g g–1和42.03~165.52 g g–1, 品种(系)差异均达显著水平(P<0.05); 相关性分析显示, 不同甘薯材
料间整株总钾累积量、钾浓度、产量性状指标、钾利用效率与钾敏感性间均有一定相关性。长期肥料定位试验田可
用于不同钾营养效率甘薯品种(系)的筛选, 块根钾利用效率与钾敏感性可作为筛选耐低钾与钾高效利用型甘薯材料
的2个主要指标。
关键词: 甘薯品种(系); 耐低钾; 钾高效; 筛选
Screening and Evaluation Indicators for Low Potassium-Tolerant and
Potassium Efficient Sweetpotato (Ipomoea batatas L.) Varieties (Lines)
TANG Zhong-Hou1,2,∗, ZHANG Yun-Gang1, WEI Meng1, CHEN Xiao-Guang1, SHI Xin-Min1, ZHANG
Ai-Jun1, LI Hong-Min1, and DING Yan-Feng2
1 Sweetpotato Research Institute, Chinese Academy of Agricultural Sciences / Xuzhou Sweetpotato Research Center, Jiangsu / Key Laboratory of
Sweetpotato Biology and Genetic Breeding, Ministry of Agriculture, Xuzhou 221121, China; 2 College of Agronomy, Nanjing Agricultural University,
Nanjing 210095, China
Abstract: Potassium (K) uptake and utilization are closely related to plant growth and storage root formation of sweetpotato. In
this paper, 31 good quality sweetpotato varieties (lines), NP plot (treatment of nitrogen and phosphorus) and NPK plot (treatment
of nitrogen, phosphorus and potassium) were used to screen low K-tolerant and K efficient sweetpotato varieties (lines) in a
long-term fertilization plots. The results showed that there was a significant difference (P<0.05) among storage root yield of
sweetpotato varieties (lines). The variation of K sensitivity index (relative root weight, RRW) was from 0.40 to 0.98, with a sig-
nificant difference (P<0.05). Varieties (lines) were divided into four types (low sensitive, moderately sensitive, sensitive and
highly sensitive) by cluster analysis. There were significant differences of total K accumulation amount (TKAA) and K concentra-
tion under two treatments of varieties (lines). Under NPK treatment, K utilization efficiencies (KUE) of root and whole plant were
from 58.92 to 384.9 g g–1 and from 42.03 to 165.52 g g–1 with significant difference between these materials (P<0.05), respec-
tively. Correlation analysis showed that there were some correlations of TKAA, K concentration, root yield, KUE, and RRW
among varieties (lines). It is a feasible method for screening different fertilization efficiency sweetpotato varieties (lines) through
long-term fertilization experiment. KUE and RRW as two major indicators can be used for screening low potassium (K)-tolerant
and K efficient sweetpotato materials.
Keywords: Sweetpotato varieties (lines); Low potassium-tolerant; Potassium efficient; Screening
第 3期 唐忠厚等: 耐低钾和钾高效型甘薯品种(系)的筛选及评价指标 543


我国土壤钾素供应能力不足, 呈由北向南降低
趋势, 钾素亏缺渐成近乎全国性的严重问题[1]。钾作
为“品质元素”, 影响作物产量与品质 ; 研究表明 ,
不同植物种、甚至同一作物的不同品种对土壤中钾
营养利用能力差异极显著 [2], 因此 , 充分利用作物
自身对钾素吸收利用的遗传差异, 培育耐低钾和高
效利用品种(系)材料 [3], 或利用转基因与分子克隆
等现代生物手段 , 提高钾素吸收与利用效率 [4], 是
缓解我国钾素资源缺乏、提高作物产量与品质的重
要途径。
钾营养吸收利用效率与耐低钾能力是作物肥料
利用的重要特性, 国内外学者在水稻[2,5]、小麦[6-7]、
棉花 [8-9]、大麦 [10-11]等作物上作了许多研究。甘薯
[Ipomoea batatas (L.) Lam.]是重要的地下块根类作
物, 2010年我国甘薯种植面积约460万公顷, 为我国
重要的粮食、饲料和工业加工原料[12]。与一般作物
比, 甘薯较耐贫瘠, 但对种植在土壤养分不均地区
或广大贫瘠山区的甘薯品种的肥料利用能力, 人们
寄予更高期待; 作为典型喜钾作物, 钾对甘薯块根
产量与品质至关重要[13-16]; 20世纪50年代, Scott [17]
就指出甘薯不同部位不同生长期钾素吸收利用存
在差异; 近年, 随着人们更多关注生态环境与生产
成本, 对甘薯品质与用途有了更高要求, 同时针对
土壤中钾营养越来越匮乏现状, 就如何提高甘薯钾
素吸收与利用效率、减少钾营养不足等对甘薯品质
与产量的不利影响渐成为研究热点 , 陆国权等 [18]
和Melvin等 [19]分别在相同钾水平与不同钾水平下 ,
研究不同甘薯品种对钾利用效率的差异以及对产
量的影响, 均认为不同品种(系)的钾效率比、钾利
用效率、各器官的钾浓度和钾积累量存在很大差
异。宁运旺等[16]认为, 施钾水平对甘薯钾效率有一
定影响 , 且将钾累积能力作为判断甘薯钾高效标
准。王汝娟等[20]大田试验表明, 施用腐植酸能显著
提高钾肥料的钾素吸收利用率和农学利用率。在水
稻 [2]、棉花 [8]等作物上 , 钾素利用效率的高低是衡
量耐低钾性状的主要指标。本试验利用长期定位试
验田设2个钾肥水平(氮磷肥处理和氮磷钾肥处理),
探讨耐低钾与钾高效利用型甘薯材料的筛选及评
价指标, 并初步分析筛选结果, 以期为甘薯钾利用
效率研究及耐低钾与钾高效利用型甘薯品种选育
等提供理论依据。
1 材料与方法
1.1 土壤状况与供试材料
2011—2012 年试验在 1980 年秋播开始设置的
长期肥料定位试验田(34º27 N, 117º29 E)中进行 ,
土壤为黄潮土, 质地沙壤, 2010年土壤主要养分含量,
施钾(氮磷钾肥, NPK)处理为速效钾 105.1 mg kg–1, 有
机质 10.89 g kg–1, 全氮 1.12 g kg–1, 全磷 0.89 g kg–1, 速
效磷 15.0 mg kg–1; 不施钾(氮磷肥, NP)处理为速效
钾 46.1 mg kg–1, 有机质 11.38 g kg–1, 全氮 1.1 g kg–1,
全磷 0.74 g kg–1, 速效磷 15.5 mg kg–1。
选用我国当前主栽品种或优质资源材料中 31
份不同遗传背景、不同生物学性状与不同肉色甘薯
作参试材料(表 1)。
1.2 试验设计与方法
施钾处理(NPK), 为施氮、磷、钾肥; 不施钾处
理(NP), 只施氮、磷肥, 不施钾肥; 每处理 4次重复。
氮肥(N)为尿素, 施(N) 150 kg hm–2, 磷肥(P)为过磷
酸钙, 施(P2O5) 75 kg hm–2, 钾肥(K)为硫酸钾, 施
(K2O) 112.5 kg hm–2, 均一次施入; 小麦-甘薯轮作,
平茬收割, 人工翻地(20 cm 深), 小区面积 33.3 m2,
每小区 6行, 垄宽 85 cm, 高 25 cm; 5月中旬扦插,
苗长 25~30 cm, 每小区 155株, 9月下旬收获; 田间
管理同一般甘薯高产栽培。
收获时, 每个品种取 3 株, 分地上部(按叶、柄
与藤分开)和地下薯块两部分称重; 准确称取各样品
100 g, 105℃杀青, 70℃恒温烘 24 h, 计算干物质率;
干样粉碎, 过 60 目, 密封保存备用。称取各部干样
1 g, 280℃下 98%浓 H2SO4-H2O2消解, 采用火焰光
度计测定钾。
1.3 筛选指标
不施钾处理与施钾处理的块根产量(storage root
weight, RW)和整株产量(whole plant weight, WPW,
即地上部与块根产量之和)、根冠比(root/top part,
R/T)、不施钾处理(NP)与施钾处理(NPK)的块根产量
比值(钾敏感性指数, relative root weigh, RRW, 即以
不施钾为基数, 分析施钾后对甘薯生物产量的影响
及其程度), 施钾处理下块根干重(root dry weight,
RDW, 即地下块根重与其干率之积)、地上部干重
(top dry weight, TDW, 即地上部鲜重与其干率之积)
与整株干重(dry weight of whole plant, DWWP, 即块
根干重与地上部干重之和); 参照陆国权等的方法[18],
计算植株各部位钾累积量(potassium accumulation

544 作 物 学 报 第 40卷


表 1 供试甘薯材料来源
Table 1 Source of sweetpotato varieties (lines) used in this study
编号
Code
品种(系)
Variety (line)
来源
Source
1 徐薯 18 Xushu 18 江苏徐州甘薯研究中心 Xuzhou Sweetpotato Research Center, Jiangsu
2 徐紫薯 1号 Xuzishu 1 江苏徐州甘薯研究中心 Xuzhou Sweetpotato Research Center, Jiangsu
3 徐薯 22 Xushu 22 江苏徐州甘薯研究中心 Xuzhou Sweetpotato Research Center, Jiangsu
4 徐薯 23 Xushu 23 江苏徐州甘薯研究中心 Xuzhou Sweetpotato Research Center, Jiangsu
5 徐薯 24 Xushu 24 江苏徐州甘薯研究中心 Xuzhou Sweetpotato Research Center, Jiangsu
6 徐薯 25 Xushu 25 江苏徐州甘薯研究中心 Xuzhou Sweetpotato Research Center, Jiangsu
7 徐紫薯 3 号 Xuzishu 3 江苏徐州甘薯研究中心 Xuzhou Sweetpotato Research Center, Jiangsu
8 徐薯 26 Xushu 26 江苏徐州甘薯研究中心 Xuzhou Sweetpotato Research Center, Jiangsu
9 渝紫薯 7号 Yuzishu 7 西南大学 Southwest University.
10 徐薯 27 Xushu 27 江苏徐州甘薯研究中心 Xuzhou Sweetpotato Research Center, Jiangsu
11 徐薯 28 Xushu 28 江苏徐州甘薯研究中心 Xuzhou Sweetpotato Research Center, Jiangsu
12 徐薯 L7 Xushu L7 江苏徐州甘薯研究中心 Xuzhou Sweetpotato Research Center, Jiangsu
13 北京 553 Beijing 553 原华北农业科学研究所 Former North China Institute of Agricultural Sciences
14 济紫黑 1号 Jizihei 1 山东省农业科学院 Shandong Academy of Agricultural Sciences
15 徐薯 32 Xushu 32 江苏徐州甘薯研究中心 Xuzhou Sweetpotato Research Center, Jiangsu
16 心香 Xinxiang 浙江省农业科学院 Zhejiang Academy of Agricultural Sciences
17 徐紫薯 20-1 Xuzishu 20-1 江苏徐州甘薯研究中心 Xuzhou Sweetpotato Research Center, Jiangsu
18 徐薯 55-2 Xushu 55-2 江苏徐州甘薯研究中心 Xuzhou Sweetpotato Research Center, Jiangsu
19 宁紫薯 1号 Ningzishu 1 江苏省农业科学院 Jiangsu Academy of Agricultural Sciences (JSAAS)
20 苏薯 8号 Sushu 8 江苏省南京市农业科学研究所 Nanjing Institute of Agricultural Sciences, Jiangsu
21 金玉 Jinyu 浙江省农业科学院 Zhejiang Academy of Agricultural Sciences
22 徐薯 781 Xushu 781 江苏徐州甘薯研究中心 Xuzhou Sweetpotato Research Center, Jiangsu
23 紫薯 602 Zishu 602 江苏徐州甘薯研究中心 Xuzhou Sweetpotato Research Center, Jiangsu
24 济薯 22 Jishu 22 山东省农业科学院 Shandong Academy of Agricultural Sciences
25 济紫薯 18 Jizishu 18 山东省农业科学院 Shandong Academy of Agricultural Sciences
26 徐薯 1901 Xushu 1901 江苏徐州甘薯研究中心 Xuzhou Sweetpotato Research Center, Jiangsu
27 川薯 294 Chuanshu 294 四川省农业科学院 Sichuang Academy of Agricultural Sciences
28 苏皖薯 178 Suwanshu 178 安徽农业科学院/江苏省农业科学院 Anhui Academy of Agricultural Sciences /JSAAS
29 栗子香 Lizixiang 中国农业科学院原薯类研究所
Former Institute of Root Crop Research, Chinese Academy of Agricultural Sciences
30 商薯 19 Shanshu 19 河南省商丘农业科学研究所 Shangqiu Institute of Agricultural Sciences, Henan
31 徐薯 22-5 Xushu 22-5 江苏徐州甘薯研究中心 Xuzhou Sweetpotato Research Center, Jiangsu

amount, KAA)、植株的总累积钾量(total potassium
accumulation amount, TKAA)及钾浓度 (potassium
concentration, K%)和钾营养利用效率 (potassium
utilization efficiency, KUE), 即植株体内单位重量钾
所形成的生物量)。
1.4 数据统计
产量性状为 2011 年和 2012 年的数据, 钾累积
量、钾浓度和钾营养利用效率为 2012年的数据, 采
用 Microsoft Excel 2003作图和 SPSS13.0统计分析
与处理数据。
2 结果与分析
2.1 筛选条件及甘薯品种 (系 )块根产量性状的
差异
块根作为甘薯主要收获器官, 其产量变异系数
是衡量筛选方法是否适宜的重要依据, 变异系数大,
表明该方法有利于品种(系)差异显示。由表 2 可知,
长期肥料定位试验下, 2011年与 2012年间甘薯块根
与地上部产量未显示显著性差异, 两年 NPK处理的
块根产量均值大于 NP 处理, 其变异系数较后者分
第 3期 唐忠厚等: 耐低钾和钾高效型甘薯品种(系)的筛选及评价指标 545


别增加 12.26%和 11.51%, 差异显著, 说明施钾增加不
同品种(系)材料间块根产量的差异。与 NP 处理相比,
长期施钾条件下 31 份材料的块根产量增产率存在差
异, 但总体趋势为施K能促进块根膨大; 2个处理下最
低块根产量品种分别为徐薯 22-5 与徐薯 781, 最高产
量的均为徐薯 18; NPK处理下块根干重变异系数较鲜
重有所下降, 仍高于地上部干重与整株干重变异系数,
块根干重差异达显著水平(P<0.05), 表明该试验条件
下不同材料间块根产量品种(系)差异充分体现。
根冠比反映甘薯地下部与地上部间的协调性 ,
合适根冠比能提升甘薯经济系数。如表 2 所示, NP
与 NPK 处理下, 不同品种(系)间根冠比差异较大,
最大根冠比材料分别为徐薯 32与徐薯 24, 最小的均
为栗子香; 较 NP 处理, NPK 处理下徐薯 24、商薯
19 和徐薯 32根冠比值分别增加了 49.22%、41.05%
和 38.61%; 表明施钾处理增加根冠比, 促进地上光
合产物向地下块根的转运, 降低甘薯地上部分旺长
风险, 协调甘薯根冠间比例。

表 2 不同甘薯品种(系)间产量性状的差异
Table 2 Difference of yield traits among sweetpotato varieties (lines)
年份
Year
产量性状
Yield trait
处理
Treatment
变幅
Range
平均值
Mean
变异系数
CV (%)
NP 110.41–940.36 457.75 38.30 单株块根鲜重 FRWP (g)
NPK 155.16–1230.40 568.96 50.56
单株块根干重 RDWP (g) NPK 48.36–305.12 143.20 47.21
单株整株干重 DWWP (g) NPK 82.12–477.46 235.47 35.22
单株地上部干重 DWTP (g) NPK 36.64–172.34 102.79 38.74
NP 0.44–2.01 1.09 34.80
2011
根冠比 Root/top part
NPK 0.40–2.75 1.46 41.32
NP 69.21–735.30 393.54 35.35 单株块根鲜重 FRWP (g)
NPK 125.41–1088.10 520.39 46.86
单株块根干重 RDWP (g) NPK 36.11–255.30 98.16 42.56
单株整株干重 DWWP (g) NPK 67.36–405.92 197.38 35.31
单株地上部干重 DWTP (g) NPK 31.27–150.62 87.25 35.59
NP 0.39–1.80 0.97 33.01
2012
根冠比 Root/top part
NPK 0.32–2.59 1.29 39.36
FRWP: fresh root weigh per plant; DWWP: dry weight of whole plant; DWTP: dry weight of top part; RDWP: root dry weight per plant;
CV: coefficient of variation.

2.2 甘薯品种(系)钾敏感性差异分析
经聚类分析(图 1)可知, 31 个品种(系)钾敏感性
可分为 4类, 徐薯 18、栗子香等 6个材料为 I类, 钾
敏感性指数 0.90 以上, 平均达 0.96, 此类品种(系)
表现出钾低敏感, 钾肥对其产量影响较小, 为耐低
钾品种(系), 徐紫薯 20-1增产幅度最大, 为 10%; 徐
薯 22、苏皖 178等 12个为 II类, 平均敏感性指数为
0.76, 表现钾适度敏感, 钾肥对其产量有一定影响,
产量增幅范围为 20.00%~44.19%; 北京 553、金玉等
12个为 III类, 平均敏感性指数为 0.52, 表现钾敏感,
钾肥对该类品种(系)产量有显著影响, 产量增幅范
围为 64.17%~149.01%; 宁紫薯 1为 IV类, 敏感性指
数为 0.40, 表现对钾肥高度敏感 , 产量增幅高达
212.50%, 适当施钾可较大幅度增加其产量。4 类甘
薯品种(系)间钾敏感性差异显著(P<0.05), 因此, 该
指标可为不同耐低钾能力及钾吸收利用效率的甘薯
材料筛选提供依据。
2.3 甘薯品种(系)植株钾积累量与钾浓度的差异
表 3 所示, NP 处理下, 块根、叶、叶柄和藤蔓
钾累积量最大值与最小值分别相差 5.92、5.70、4.22
和 5.13 倍, NPK 处理下分别相差 7.79、6.47、5.37
和 5.47倍, 变幅、均值与变异系数均为 NPK处理明
显大于 NP处理, 如 NPK处理徐薯 18、徐薯 22、济
薯 22等整株累积量均达 3 g以上, 宁紫薯 1号、徐
薯 32、北京 553等钾累积量均不到 1 g; 同时 31个
材料钾累积量的顺次与其生物量并不完全一致, 说
明不同甘薯品种(系)间各部钾累积量的差异, 不仅
与其生物产量和钾浓度有关, 还可能与植株吸钾能
力和土壤活化供钾能力相关。
同等施肥处理下, 不同甘薯材料各器官的钾累

546 作 物 学 报 第 40卷




图 1 甘薯品种(系)钾敏感性差异聚类分析图
Fig. 1 Clustering analysis diagram of RRW differences among
sweetpotato varieties (lines)
计量均为块根最高, 钾浓度为叶柄部最高; NP 处理
下, 块根、叶、叶柄和藤蔓钾浓度最大值与最小值
间分别相差 5.00、2.31、1.89 和 2.19 倍, NPK 处理
下分别相差为 5.93、4.50、6.30 和 4.40 倍, 不同材
料各部分钾浓度差异水平表现显著或极显著; NPK
处理下, 不同甘薯材料整株总钾累积量与钾浓度差
异达显著水平(P<0.05), 总钾累积量变异系数低于
植株各部分, 除藤蔓钾浓度变异系数较高外, 整株
钾浓度与其他部位变异程度相近。
2.4 甘薯钾利用效率的品种(系)差异
由图 2可知, NPK处理下不同甘薯材料间块根钾
利用效率与整株钾利用效率差异均达显著水平
(P<0.05), 块根钾利用效率变幅为 58.92~384.9 g g–1,
变异系数为 37.74%, 其中以心香、济紫黑 1号、北京
553和徐薯 24的钾利用效率较高, 均达 200 g g–1以上,
宁紫薯 1、徐薯 22-5 等较低; 整株钾利用效率变幅为
42.03~165.52 g g–1, 变异系数为 42.27%, 其中以徐薯
24、徐薯 32、心香等较高, 宁紫薯 1号、徐薯 22-5等
较低; 统计分析显示, 甘薯材料间块根钾利用效率与
整株钾利用效率相关性达极显著水平(P<0.01, r =
0.595), 表明用两者评价甘薯钾利用效率具有一致性。

表 3 不同甘薯品种(系)间各部位钾积累量与钾浓度的差异
Table 3 Difference of potassium accumulation amount and potassium concentration among sweetpotato varieties (lines)
各部钾累积量 Potassium accumulation amount (g) 各部钾浓度 Potassium content (g 100 g–1 DW) 器官
Organ
处理
Treatment 变幅
Range
均值
Mean
变异系数
CV (%)
变幅
Range
均值
Mean
变异系数
CV (%)
NP 0.12–0.71 0.39 37.21 0.17–0.85 0.38 28.63 块根 Root
NPK 0.19–1.88 0.83 52.38 0.30–1.78 0.71 33.04
NP 0.10–0.57 0.31 25.36 0.35–0.81 0.59 21.27 叶 Leaf
NPK 0.15–0.97 0.52 44.74 0.80–3.60 1.51 31.20
NP 0.09–0.38 0.22 21.62 0.61–1.15 0.80 20.15 叶柄 Petiole
NPK 0.12–0.79 0.39 50.22 1.00–6.30 2.30 22.10
NP 0.08–0.41 0.29 30.12 0.36–0.79 0.43 29.26 滕蔓 Vine
NPK 0.15–0.82 0.55 40.07 0.50–2.20 1.40 42.20
整株 WP NPK 0.81–4.16 2.34 35.31 0.60–2.02 1.06 31.39

2.5 甘薯植株钾营养效率指标的相关性
由表 4 可知, 甘薯块根产量与总钾累积量、块
根钾利用效率、钾敏感性和根冠比间极显著相关(r =
0.604、0.460、0.501、0.582, P < 0.01), 与钾浓度显
著负相关(r = –0.441, P<0.05), 整株干重和块根干重
与钾浓度呈显著负相关; 块根钾利用效率和整株钾
利用效率相似, 与植株钾累积量和钾浓度间分别表
现显著和极显著负相关; 钾敏感性与整株钾浓度显
著负相关(r = –0.436, P<0.05), 与块根钾利用效率显
著相关(r = 0.443, P < 0.05), 而与整株钾累积量间相
关性并不显著。说明选用的评价指标基本反映出甘
薯钾营养效率, 具有筛选耐低钾与钾高效利用型甘
薯的可行性。
3 讨论
甘薯作为典型喜钾作物, 研究人员已开展诸多
相关研究, 积累了丰富的经验。但如何鉴定与评价
不同甘薯材料对钾营养元素吸收利用的遗传差异 ,
第 3期 唐忠厚等: 耐低钾和钾高效型甘薯品种(系)的筛选及评价指标 547



图 2 不同甘薯品种(系)块根与整株钾利用效率的比较
Fig. 2 Comparison of KUE among sweetpotato varieties (lines) root and whole plant

表 4 甘薯整株总钾累积量和钾浓度与相关指标的相关系数
Table 4 Correlation coefficients of some indices and KAA and K content in sweetpotato varieties (lines)
指标
Index
整株总钾累积量
TKAA (g)
整株钾浓度(干重)
K (%)
整株干重
WPW (g)
块根干重
RDW (g)
地上部干重
TPW (g)
钾敏感性
RRW
块根钾利用效率 Root KUE –0.386* –0.563** –0.073 0.460** –0.086 0.4430*
整株钾利用效率 KUE of WP –0.389* –0.902** 0.195 0.369* –0.369* 0.3446
根冠比 R/T –0.164 –0.417* 0.223 0.582** –0.464** 0.1170
钾敏感性 RRW 0.273 –0.436* 0.473** 0.501** 0.455* —
整株重 WPW 0.810** –0.361* — 0.908** 0.723** —
块根重 RW 0.604** –0.441* — — 0.367* —
地上重 TPW 0.802** –0.070 — — — —
相关系数临界值, α= 0.05时, r = 0.3550, α = 0.01时, r = 0.4556。
KUE: potassium utilization efficiency; WP: whole plant; R/T: root/top part; RRW: relative root weight; WPW: whole plant weight; RW:
root weight; PW: top part weight. Critical concentration of CC, α = 0.05, r = 0.3550, α = 0.01, r = 0.4556.

构建育种核心亲本, 挖掘自身的遗传潜力, 达到提
高钾素营养效率目的, 是值得研究的重要方向, 也
是改良甘薯生长对环境和营养条件的要求, 减少田
间钾资源投入和提高甘薯钾利用效率的重要策略。
3.1 耐低钾与钾高效甘薯品种(系)的筛选方法
钾营养效率是植物营养研究的重点, 由于作物特
性不同, 在筛选方法上至今仍未形成统一认识[2,6-8]。甘
薯系地下块根类作物, 块根钾效率应是主要研究目
标; 研究认为不同品种(系)甘薯间正常的生长和代
谢活动要求的钾浓度存在很大差异[18], 但对于耐低
钾与钾高效甘薯材料的筛选条件等前人并未深入研
究。在一般大田条件难以反映低钾环境与效应, 大
范围耐低钾高效利用甘薯品种(系)筛选, 如资源圃
材料、育种早代或中间材料等, 工作量大, 且易引起
品质性状、产量及抗病虫性等方面与育种目标不一
致。因此, 从优质栽培种材料中筛选核心亲本材料,
创制耐低钾高效利用甘薯新材料, 符合当前的育种
策略和目标。本研究利用的 32年长期定位黄潮土试
验田, NP与 NPK两处理养分基本处于消长平衡, 土
壤速效钾相对稳定[21], 除钾外, 其他养分差异很小,
既可保证试验中钾因素变量的唯一性, 又可弥补盆
栽或水培条件下结薯性方面的局限性。结果显示 ,
长期肥料定位试验下, 两处理间 31份材料块根产量、
根冠比、钾利用效率、钾敏感性、钾累计量以及钾
浓度等指标变异不尽相同, 但变化趋势相似, 反映
出甘薯钾营养效率一般规律与差异, 表明该方法具
有对耐低钾与钾高效利用型甘薯材料进行筛选的可
行性。
3.2 耐低钾能力与钾累积量、钾浓度的关系
耐低钾能力指钾养分在较低或临界水平下, 植
株仍能保持正常生长或获较高生物产量, 在增加钾
浓度下植株各反应也未有明显改变的能力; 不同作
物上学者评价耐低钾能力指标不一致, 刘国栋等 [2]
认为吸钾速率和钾素利用效率是衡量水稻耐低钾性
状的两个主要指标; 田晓莉等 [8]以液培条件下棉花
五叶幼苗期生物量、吸钾量、钾利用指数以及子叶
548 作 物 学 报 第 40卷


缺钾斑等指标来评价棉花耐低钾能力; 杨振明等 [6]
以液培中吸钾量作为耐低钾冬小麦筛选主要指标。
本研究以钾敏感性评价甘薯耐低钾能力, 与王姣爱
等报道相近[22], 钾敏感性指数反映钾水平相同下不
同品种(系)甘薯生物产量增幅, 指数越大, 耐低钾能
力越强, 表明该类材料在低钾下可能有较强的 K 素
利用能力, 或较强的吸收和活化土壤 K 素的能力,
也或对有机物和钾素的转运、分配的协调能力强 ;
植株体内钾累积量与钾浓度被视为评价钾效应的重
要参数 [23], 相关分析显示, 钾敏感性与整株钾浓度
间呈显著负相关, 表明耐低钾材料低钾浓度下也可
能获得较高生物产量。
3.3 钾利用效率与钾敏感性的关系
钾营养利用效率的差异主要表现在体内钾运
输、分配等利用机制的差异[24], 反映植物吸收利用
到体内的钾素生产植物产量能力[23], 多数学者利用
钾利用效率作为评价作物是否钾高效利用的重要指
标 [2,5-11]; 就同一作物而言, 施钾下作物钾利用效率
降低, 缺钾时钾素利用效率相对较高, 而在同样低
钾胁迫条件下, 钾高效品种(系)较耐低钾, 钾素利用
效率相对较高[22], 说明作物钾利用效率随土壤环境
条件或不同生育时期而变化, 因此, 需以多个指标
综合评价作物钾养分是否高效利用[25]。本研究相关
分析显示, 块根钾利用效率与钾敏感性间相关性显
著, 但各个甘薯材料块根钾利用效率与钾敏感性存
在差异, 耐低钾材料不完全为钾高效利用型, 反之
亦然 , 与有些作物报道不同 [23]; 同时 , 认为钾利用
效率和钾敏感性可作为耐低钾与钾高效甘薯材料筛
选的两个主要指标, 块根钾利用效率达 200 g g–1以
上可被认为是钾高效利用型甘薯材料, 钾敏感性指
数 0.8 以上可被认为是耐低钾甘薯材料; 根据块根
钾利用效率、钾敏感性以及块根产量等指标, 31 份
供试材料中的徐紫薯 20-1、徐薯 32、徐薯 24 和心
香是耐低钾与钾高效利用型甘薯。
4 结论
长期肥料定位试验田 NP和 NPK处理下不同类
型甘薯品种(系)钾营养效率差异显著, 可以此筛选
不同钾营养效率甘薯品种(系), 具有筛选耐低钾与
钾高效利用型甘薯的可行性。块根钾敏感性指数可
分为低度敏感型、适度敏感型、敏感型和高度敏感
型 4 类, 钾敏感性可作为低钾条件下评价甘薯耐钾
能力的重要指标; 甘薯块根钾利用效率、钾敏感性
与产量呈极显著相关, 块根钾利用效率与钾敏感性
为评价钾营养效率的 2 个不同概念, 可作为筛选耐
低钾高效利用型甘薯的 2个主要指标。
References
[1] Xie J C, Zhou J M. Advance in soil K research and K fertilizer
application in China. Soils, 1999, 31: 244–254
[2] 刘国栋, 刘更另. 籼稻耐低钾基因型的筛选. 作物学报, 2002,
28: 161–166
Liu G D, Liu G L. Screening indica rice for K-efficient genotypes.
Acta Agron Sin, 2002, 28: 161–166 (in Chinese with English ab-
stract)
[3] Pettersson S, Jensen P. Variation among species and varieties in
uptake and utilization of potassium. Plant Soil, 1983, 72:
231–237
[4] Wang Y, He L, Li H D, Xu J, Wu W H. Potassium channel
a-subunit AtKC1 negatively regulates AKT1-mediated K+ uptake
in Arabidopsis roots under low-K+ stress. Cell Res, 2010, 20:
826–837
[5] Yang X E, Liu J X, Wang W M, Li H, Luo A C, Ye Z Q, Yang Y.
Genotypic differences and some associated plant traits in potas-
sium internal use efficiency of lowland rice (Oryza sativa L.).
Nutr Cycl Agroecosyst, 2003, 67: 273−282
[6] 杨振明, 李秋梅, 王波, 鲍士旦, 史瑞和. 耐低钾冬小麦基因
型筛选方法的研究. 土壤学报, 1998, 35: 376–383
Yang Z M, Li Q M, Wang B, Bao S D, Shi R H. Study on method
for screening winter wheat genotypes tolerant to low potassium
level. Acta Pedol Sin, 1998, 35: 376–383 (in Chinese with Eng-
lish abstract)
[7] 赵学强, 介晓磊, 谭金芳, 许仙菊, 李有田. 钾高效小麦基因
型的筛选指标和筛选环境研究. 植物营养与肥料学报, 2006,
12: 277–281
Zhao X Q, Jie X L, Tan J F, Xu X J, Li Y T. Studies in screening
indices and screening environments for efficient potassium wheat
genotypes. Plant Nutr Fert Sci, 2006, 12: 277–281 (in Chinese
with English abstract)
[8] 田晓莉, 王刚卫, 朱睿, 杨培珠, 段留生, 李召虎. 棉花耐低
钾基因型筛选条件和指标的研究 . 作物学报 , 2008, 34:
1434–1443
Tian X L, Wang G W, Zhu R, Yang P Z, Duan L S, Li Z H. Con-
ditions and indicators for screening cotton (Gossypium hirsutum)
genotypes tolerant to low-potassium. Acta Agron Sin, 2008, 34:
1435−1443 (in Chinese with English abstract)
[9] Brouder S M, Cassman K G. Root development of two cotton
cultivars in relation to potassium uptake and plant growth in a
vermiculitic soil. Field Crops Res, 1990, 23: 187−203
[10] Wu J T, Zhang X Z, Li T X, Yu H Y, Huang P. Differences in the
efficiency of potassium (K) uptake and use in barley varieties.
Agric Sci China, 2011, 10: 101–108
[11] Glass A D M, Perley J E. Varietal differences in potassium uptake
by barley. Plant Physiol, 1980, 65: 160−164
[12] 马代夫, 李强, 曹清河, 钮福祥, 谢逸萍, 唐君, 李洪民. 中国
甘薯产业及产业技术的发展与展望. 江苏农业学报, 2012, 28:
969–973
Ma D F, Li Q, Cao Q H, Niu F X, Xie Y P, Tang J, Li H M. De-
第 3期 唐忠厚等: 耐低钾和钾高效型甘薯品种(系)的筛选及评价指标 549


velopment and prospect of sweetpotato industry and its technolo-
gies in China. Jiangsu J Agric Sci, 2012, 28: 969–973 (in Chinese
with English abstract)
[13] Constantin R J, Jones L G, Hernandez T P. Effect of potassium
and phosphorous fertilization on quality of sweetpotato. J Am Soc
Hort Sci, 1977, 102: 779–781
[14] Zhu L D, Shao X H, Zhang Y C, Zhang H, Hou M M. Effects of
potassium fertilizer application on photosynthesis and seedling
growth of sweetpotato under drought stress. J Food Agric Envi-
ron, 2012, 10: 487–491
[15] 史春余, 王振林, 赵秉强, 郭风法, 余松烈. 钾营养对甘薯某
些生理特性和产量形成的影响. 植物营养与肥料学报, 2002, 8:
81–85
Shi C Y, Wang Z L, Zhao B Q, Guo F F, Yu S L. Effect of potas-
sium nutrition on some physiological characteristics and yield
formation of sweetpotato. Plant Nutr Fert Sci, 2002, 8: 81–85 (in
Chinese with English abstract)
[16] 宁运旺, 马洪波, 许仙菊, 汪吉东, 张辉, 许建平, 陈杰, 张永
春. 氮磷钾缺乏对甘薯前期生长和养分吸收的影响. 中国农
业科学, 2013, 46: 486–495
Ning Y W, Ma H B, Xu X J, Wang J D, Zhang H, Xu J P, Chen J,
Zhang Y C. Effects of deficiency of N, P, or K on growth traits
and nutrient uptakes of sweetpotato at early growing stage. Sci
Agric Sin, 2013, 46: 486–495 (in Chinese with English abstract)
[17] Scott L E. Potassium uptake by the sweet potato plant. Proc Am
Soc Hortic Sci, 1950, 56: 248–252
[18] 陆国权, 丁守仁. 甘薯钾素利用效率的基因型差异研究. 植物
营养与肥料学报, 2001, 7: 357–360
Lu G Q, Ding S R. Variation of potassium utilization efficiency
among sweetpotato genotypes. Plant Nutr Fert Sci (植物营养与
肥料学报), 2001, 7: 357–360 (in Chinese with English abstract)
[19] Melvin S G, Lu G Q, Zhou W J. Genotypic variation for potas-
sium uptake and utilization efficiency in sweetpotato. Field Crops
Res, 2002, 77: 7–15
[20] 王汝娟, 王振林, 梁太波, 张晓冬, 刘兰兰, 史春余. 腐植酸
钾对食用甘薯品种钾吸收、利用和块根产量的影响. 植物营养
与肥料学报, 2008, 14: 520–526
Wang R J, Wang Z L, Liang T B, Zhang X D, Liu L L, Shi C Y.
Effects of HA-K fertilizers on the absorption and utilization of
potassium and the storage root yield in sweetpotato for table use.
Plant Nutr Fert Sci, 2008, 14: 520–526 (in Chinese with English
abstract)
[21] 徐明岗, 梁国庆, 张夫道. 中国土壤肥力演变. 北京: 中国农
业科学技术出版社, 2006. pp 171–189
Xu M G, Liang G Q, Zhang F D. The Evolution of China’s Soil
Fertility. Beijing: China Agricultural Science and Technology
Press, 2006. pp 171–189 (in Chinese)
[22] 王姣爱, 张定一, 贾文兰, 梁青燕. 不同冬小麦基因型对钾肥
敏感性差异的研究. 麦类作物学报, 2000, 20(3): 35–39
Wang J A, Zhang D Y, Jia W L, Liang Q Y. Variation in response
of wheat genotypes to potassium. J Triticeae Crops, 2000, 20(3):
35–39 (in Chinese with English abstract)
[23] 姜存仓, 王运华, 鲁剑巍, 徐芳森, 高祥照. 植物钾效率基因
型差异机理的研究进展 . 华中农业大学学报 , 2004, 23:
483–487
Jiang C C, Wang Y H, Lu J W, Xu F S, Gao X Z. Advances of
study on the K-efficiency in different plant genotypes. J
Huazhong Agric Univ, 2004, 23: 483–487 (in Chinese with
English abstract)
[24] Rengel Z, Damon P M. Crops and genotypes differ in efficiency
of potassium uptake and use. Physiol Plant, 2008, 133: 624–636
[25] 席承藩. 中国土壤. 北京: 中国农业出版社, 1998. pp 843–941
Xi C F. China Soil. Beijing: China Agriculture Press, 1998. pp
843–941 (in Chinese)