张笃军，王宏庭，原宗英，于志勇，赵萍萍

（1.山西大学生物工程学院，山西太原030006；2.山西省农业科学院农业环境与资源研究所，山西太原030031；3.山西省农业科学院植物保护研究所，山西太原030031）

氯化钾对冬小麦生长及叶锈病的影响

张笃军1，王宏庭2，原宗英3，于志勇2，赵萍萍2

（1.山西大学生物工程学院，山西太原030006；2.山西省农业科学院农业环境与资源研究所，山西太原030031；3.山西省农业科学院植物保护研究所，山西太原030031）

采用盆栽、接菌的方法，研究了不同施钾量（0，75，150，300 kg/hm2）对2个小麦品种（济麦22、铭贤169）生长及叶锈病的影响。结果表明，随着施钾量的增加，小麦叶锈病发生的普遍率和严重度呈降低的趋势，济麦22叶锈病发生的普遍率和严重度明显低于铭贤169；随着施钾量的增加，小麦生物量（鲜质量、干质量）和吸钾量均呈增加的趋势，说明施钾可以促进小麦生长和钾养分吸收，从而提高小麦对叶锈病的抗性。但是2个小麦品种的施钾抗性表现略有不同，与不施钾处理相比，济麦22施钾（300 kg/hm2）的小麦鲜质量、干质量、钾含量、吸钾量分别提高20%，14%，37%和56%，普遍率和严重度分别降低60%和67%。

施钾量；接种；小麦叶锈病；抗性

小麦是保障我国粮食安全的最重要农作物之一，2014年小麦的播种面积和总产量均占粮食作物播种面积和总产量的1/5[1]。植物病害往往是造成作物减产的重要因子，如小麦叶锈病（Puccinia recondita f.sp.tritici）一般情况下会导致小麦减产5%～15%[2]。预防或防治植物病害多采用化学药剂，而大量喷施农药及施药利用率低下往往导致生态环境的恶化[3]。植物病害的发生是病原菌、寄主植物和环境相互作用的综合表现[4-5]。钾既是植物需要的营养元素，同时在抗病性方面还具有强大的功能。据报道，施钾对病原菌的抑制、增强寄主的抗性、调节环境因子均有显著作用[6-10]，因此，加强钾素抗病性方面的研究，可一定程度上减少化学药剂的施用，对保障粮食安全和生态安全均具有非常重要的意义。

鉴于施用氯化钾对褐土上小麦叶锈病的抗性研究严重不足的现状，本研究采用盆栽试验和室内接种的方法，探索施钾对褐土上小麦生长及叶锈病的抗性影响，以期为小麦育种及提高小麦抗病性提供理论依据。

1 材料和方法

1.1 试验材料

所用肥料为尿素、氯化钾、磷酸二铵，每盆氮、磷肥按N225 kg/hm2，P2O5113 kg/hm2普施，钾则按试验设计施用。

1.2 试验设计

盆栽试验采用随机区组设计，包括2个因子（小麦品种、施钾量），其中，小麦品种选用济麦22和铭贤169；施钾量设4个水平，分别为K0.K2O为0 kg/hm2；K1.K2O为75 kg/hm2；K2.K2O为150 kg/hm2；K3.K2O为300 kg/hm2，7次重复，随机排列，共56个盆，每盆装土2 kg。盆的规格：呈圆柱形，上底半径7 cm，下底半径5.5 cm，高18 cm，底孔径0.6 cm。供试土壤类型为褐土（0～20 cm），采自山西省农科院农业环境与资源研究所临汾试验基地（36.08°N，111.52°E），土壤质地为黏壤，理化性质为：pH值8.51（pH计），有机质含量12.92 g/kg（重铬酸钾容量法），速效钾141 mg/kg（醋酸铵浸提，火焰光度法），缓效钾810 mg/kg（硝酸浸提，火焰光度法），土壤容重为1.45 g/cm3（环刀法）。

1.3 盆栽管理

试验在山西省农业科学院农业环境与资源研究所温室进行。将供试土壤风干过3 mm筛后，称量2 kg装一个袋子，并将计量好的肥料用水溶解后与袋里的土充分混匀，共装56个袋子。2015年5月8日将每袋土壤4/5的量一一对应装入已编号的盆中，均匀平铺播种已催过芽且大小均匀的种子24粒，供水至土壤田间持水量的70%水平，之后将剩余的1/5土量均匀覆盖在种子上方，轻轻压实后用塑料薄膜封口待出苗。5月12日出苗，之后每盆定苗20株。每天采用称重法根据蒸发量给小麦浇水，同时记录室内的温度和湿度，定期松土。试验于7月10日收获，用电子秤（型号：SE602F，感量0.01 g，最大称量质量500 g）称量每盆植株鲜质量。之后在105℃下杀青30 min，75℃烘干至恒质量，称量植株干物质量。

1.4 接菌

接种所用病原菌为锈菌夏孢子粉，由山西省农业科学院植物保护研究所提供。于5月14日16：00，在阴凉处开始采用撒粉法接菌（小麦第一叶完全展开）。即将锈菌夏孢子粉与滑石粉以1∶40比例混合均匀，装入试管内，用纱布覆盖管口，橡皮圈捆扎。接菌前先用水清洗麦叶，随后把盆全部放入保湿桶内，再将试管倒置于麦株上方，轻敲管壁，使孢子粉降落在麦叶上，然后用塑料布覆盖保湿桶保湿24 h。于7 d后（5月22日）观察发病情况。

1.5 测定项目及方法

发病率的调查：于2015年5月25日（接菌后10 d）对叶锈病进行调查。叶片上长有锈菌孢子即为发病，普遍率为感病叶片数占总调查叶片数的百分比。严重度为发病叶片的面积占总叶片面积的百分比。

植株钾含量的测定：用硝酸-高氯酸浸提，火焰光度计测定[11]，在山西省土壤环境与养分资源重点实验室进行测定。

1.6 数据分析

用Minitab 15软件对试验数据进行统计分析。

2 结果与分析

2.1 氯化钾对小麦苗期叶锈病的普遍率和严重度的影响

病害是影响植物生长的重要因子，病害发生的普遍率和严重度均是衡量植株感染的指标。普遍率是衡量植株感染比率的指标；严重度用来衡量植株染病的严重程度。

表1 不同施钾量对小麦苗期普遍率和严重度的影响%

由表1可知，小麦接种锈菌夏孢子粉后，2个小麦品种及不同施钾处理的小麦均可观察到不同程度的感病情况，但表现不一。从2个品种的平均效果看，铭贤169品种叶锈病发生的普遍率和严重度均表现较高，分别为63.48%和45.08%；而济麦22叶锈病发生的普遍率和严重度则明显低于铭贤169，分别是46.4%和23.5%，表明济麦22对叶锈病的抗性相对较强。就不同的施钾水平而言，无论是济麦22还是铭贤169，K0处理的小麦叶锈病的普遍率和严重度均表现最高，济麦22、铭贤169的叶锈病普遍率分别为68.09%和72.61%；济麦22、铭贤169的叶锈病严重度分别为34.67%和53.33%。而其他施钾处理的叶锈病普遍率和严重度均显著低于不施钾处理K0（P＜0.05），且小麦叶锈病的普遍率和严重度随着施钾量的增加呈减轻趋势。

2.2 氯化钾对小麦苗期鲜质量、干质量的影响

小麦的鲜质量和干质量是表征小麦生长状况的重要指标，也可以用来表征小麦抗叶锈病的能力。从表2可以看出，小麦品种和不同的施钾量均显著影响小麦的鲜质量、干质量。从2个品种的平均效果看，济麦22的鲜质量和干质量分别是28.46，6.34 g/盆，明显高于铭贤169的鲜质量（22.25 g/盆）和干质量（6.03 g/盆）；从钾肥不同处理看，K0处理的小麦生物量（鲜质量、干质量）均表现较低，而各施钾处理均高于不施钾处理，且有随施钾量的增加呈增加的趋势。无论是济麦22还是铭贤169，K3处理的鲜质量和干质量均最高，济麦22、铭贤169的鲜质量分别为31.56，23.49g/盆；济麦22、铭贤169的干质量分别为6.87，6.28 g/盆。但2个品种的施钾表现略有不同，对济麦22来说，K3，K2处理的鲜质量显著高于K0和K1处理，K3处理的干质量显著高于K0，K1，K2处理；而对铭贤169而言，K2，K3处理的鲜质量显著高于K0处理，K3处理的干质量显著高于K0处理。

表2 不同施钾量对小麦苗期鲜质量、干质量的影响g/盆

2.3 氯化钾对苗期小麦钾含量和植物吸钾量影响

钾不仅是植物必需的营养元素，在促进植物生长的同时，也提高了植物的抗病性，植物抵御病害能力的强弱和植物体内的钾含量有关[12-14]。

表3 不同施钾量对小麦苗期钾含量、植株吸钾量的影响

由表3可知，小麦品种和施钾量都显著影响小麦钾含量及植株吸钾量。从2个品种钾含量和每盆的吸钾量的平均效果看，济麦22的钾含量和植物每盆的吸钾量分别是3.36%和21.43 g，显著高于铭贤169的钾含量（2.53%）和植物每盆的吸钾量（15.34 g）。就不同施钾处理的小麦钾含量和每盆植株吸钾量平均值而言，无论是济麦22还是铭贤169，K0处理均表现为最低，而施钾处理的小麦植株钾含量和植株吸钾量均高于K0处理，并且均随着施钾量的增加而显著增加（P＜0.05）。2个品种植株的钾含量，施钾处理的显著性表现略有不同，济麦22的K3，K2处理的钾含量显著高于K0和K1处理，而铭贤169的K3处理的钾含量显著高于K0，K1，K2处理（P＜0.05）。

3 讨论与结论

植物病害不仅降低了农产品的产量和品质，而且会对生态环境造成危害。对于植物保护而言，一方面通过育种[15-17]提高植物的抗病性，另一方面施用农药和杀菌剂[18-19]。但大量农药的盲目施用，对生态环境造成了负面影响。钾是植物必需的重要元素之一，具有较强的抗逆性，在当前条件下，在充分了解和掌握植物病害发生受病原菌、寄主植物和环境因子影响的三角理论的基础上，大力加强钾在植物抗性方面的研究就显得尤为重要。因为钾的施用不仅能极大地促进植物的生长发育和产量形成[20-21]，也不会对环境造成负面的影响。当然，有关钾施用在不同地区对不同作物病害的抗病性研究，已经引发了众多学者的广泛关注。如胡玮[14]利用山东的连作番茄发病土壤，在北京做了土培试验，结果表明，不同的施钾量（0，300，600 kg/hm2）对番茄的平均单果质量、最大单果质量、单株坐果数、单株产量都有影响，均随着施钾量的增加而增加，比不施钾分别增加40%，107%，101%，182%；番茄根结线虫病的发病率也随着施钾量的增加而降低，K3（600 kg/hm2）比K0（0 kg/hm2）的发病严重程度降低27.6%。刘晓燕[10]研究了钾施用对吉林玉米茎腐病的影响，结果显示，随着施钾量（0，113，225 kg/hm2）的增加，玉米的根、茎、叶的钾含量也随着增加，玉米茎腐病的发病率随之减轻等等。单就钾对小麦病害的影响而言，同样引起了一些学者的注意。如段榕琦等[22]采用水培的方法研究不同浓度钾离子（0，2.55，30.6 mmol/L）对小麦叶锈病的抗病影响，结果表明，施钾充足的处理（30.6 mmol/L）孢子堆数目明显少于供钾不足的处理（2.55 mmol/L）和完全缺钾的处理（0 mmol/L），各处理间差异达到1%极显著水平。黄瑾等[23]采用盆栽方法研究苗期喷施不同浓度的钾离子（1.75，3.5，5.25，7 mmol/L）对小麦条锈病的影响，结果表明，在接菌后24 h，施钾0～1.75 mmol/L时，对小麦条锈病无抑制作用；钾肥用量为3.5～7.0 mmol/L时，其浓度越高，对小麦条锈病的抑制效果越好。接菌后3，7 d，1.75～5.25 mmol/L钾离子对小麦条锈病的抑制作用较明显，小麦幼苗的病情指数明显低于对照。孙斌[24]采用大田试验的方法，在速效钾含量为56.3 mg/kg的轻壤上进行不同钾素水平下小麦纹枯病发生与小麦产量形成因素关系的研究，结果表明，施K2O量与病情指数呈显著负相关。再如Kovanci等[13]采用水培的方法研究了不同施钾量对小麦条锈病的影响，结果表明，不同钾浓度（0.2，0.4，1.2 mg/L）对小麦的2个高感品种（墨西哥品种Cumhuriyet-75和地方品种Super-X）的地上部鲜质量、地上部干质量、根干质量、总干物质量、分蘖数、植株高度、地上部钾含量均随着施钾量的增加而增加，对小麦条锈病的感染率随着施钾量的提高而降低。本试验利用山西褐土研究施钾对小麦生长及叶锈病的影响，结果表明，随着施钾量的增加，小麦的鲜质量、干质量、钾含量、吸钾量均随之增加，与不施钾处理相比，济麦22施钾（300 kg/hm2）的小麦鲜质量、干质量、钾含量、吸钾量分别提高20%，14%，37%和56%，铭贤169的鲜质量、干质量、钾含量、吸钾量分别提高12%，10%，53%，68%。而小麦叶锈病的普遍率和严重度则随着施钾量的增加而减轻。同样与不施钾处理相比，济麦22的普遍率和严重度分别降低60%和67%，铭贤169的普遍率和严重度分别降低28%和32%。可见，施钾在促进作物生长的同时，也增强了小麦的抗病性，这与已有的小麦研究结论一致。

综上所述，施钾不仅能促进植物的生长发育，而且还能增强植物抵御病害的能力；合理施用养分资源对国家的粮食安全、生态安全战略也有非常重要的意义。“十三五”明确提出了农药、化肥零增长，生态可持续发展的目标。通过施肥途径来解决植物病害的问题，已经成为植物病害防治的重要手段和方法。本研究表明，随着施钾量的增加，显著促进小麦的生长发育，提高小麦植株含钾量和吸钾量，显著降低了叶锈病发生的普遍率和严重度。这一结论对当前的小麦生产、小麦育种及抗病性均有重要的指导意义。

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Influence of Potassium Chloride on Winter Wheat Growth and Leaf Rust Disease

ZHANGDu-jun1，WANGHong-ting2，YUANZong-ying3，YUZhi-yong2，ZHAOPing-ping2
（1.College ofBiological Engineering，Shanxi University，Taiyuan 030006，China；2.Institute ofAgricultural Environment &Resources，Shanxi AcademyofAgricultural Sciences，Taiyuan 030031，China；3.Institute ofPlant Protection，Shanxi AcademyofAgricultural Sciences，Taiyuan 030031，China）

Pot experiment was designed in a randomized complete block with four potassium treatments（0，75，150，300 kg/hm2）and seven replications and conducted to study the effect ofpotassium chloride applied on the growth oftwo wheat cultivars（Jimai 22 and Mingxian 169）and the resistance to leaf rust disease by inoculation.The results indicated that incidence and severity of wheat leaf rust disease from twowheat cultivars both had a declined tendency with the rate ofpotassium application increase.The incidence and severity of wheat leaf rust from Jimai 22 cultivars were significantly lower than that from Mingxian 169 cultivars.At the same time,the biomass（fresh weight,dry weight）and potassium uptake from two wheat cultivars increased with the increased rate of potassium application. These showed that potassium application could help to promote not only wheat growth and uptake K,but also improve wheat leaf rust resistance.However there was some resistance difference between two wheat cultivars.Compared with the treatment of without potassium application（K0）,fresh weight,dry weight and K uptake from Jimai 22 cultivars increased by 20%,14%and 56%,respectively,and the incidence and severityofwheat leafrust disease decreased by60%and 67%,respectively.

potassiumapplication rate;inoculation;wheat leafrust;resistance

S435.121.4＋3

A

1002-2481（2016）03-0378-05

10.3969/j.issn.1002-2481.2016.03.26

2016-01-25

中加合作项目（IPNI-Shanxi-2015）

张笃军（1990-），男，山西长治人，在读硕士，研究方向：农田水土保持与水土资源高效利用。王宏庭为通信作者。