李振宙 吴兴慧 张余 孔德章 刘昌敏 时政 黄凯丰

摘 要：【目的】四倍体苦荞充实度较差，影响到其在生产上的推广应用，研究钾肥用量对提高四倍体苦荞籽粒充实的影响，以期较大幅度地提高其产量水平。【方法】以四倍体苦荞品种TB195为研究对象，设不同钾肥用量处理：低钾（LK：12 kg·hm-2）、中钾（MK：24 kg·hm-2）、高钾（HK：48 kg·hm-2），以不施钾肥为对照（CK）进行随机区组试验，测定不同处理对四倍体苦荞籽粒灌浆动态、根系形态、籽粒充实度及产量的影响。【结果】MK处理的灌浆起始势（R0）、达最大生长速率的天数（Tmax·G）、灌浆速率最大时的生长量（Wmax·G）、根系长度、根系表面积、根系体积、籽粒充实度和产量均最大。MK处理两年平均籽粒充实度为31.63%，分别比CK处理、LK处理、HK处理增加45.22%、38.12%、23.79%;MK处理两年平均产量为1 159.3 kg·hm-2，分别比CK处理、LK处理、HK处理增产54.60%、50.19%、31.58%。不同钾肥处理在灌浆时期对粒重的贡献率总体上表现为中期最大，后期次之，前期最小。形状参数值（N）以CK处理最高，MK处理最低。【结论】适宜的钾肥施用量（24 kg·hm-2）不仅可以促进四倍体苦荞的生长发育，还有利于提高其籽粒充实度和产量。

关键词： 四倍体苦荞;钾肥;灌浆动态;充实度;产量

中图分类号：S 517文献标识码：A文章编号：1008-0384（2019）08-883-06

Abstract：【Objective】 Improvement for grouting of the commonly poorly filled grains of tetraploid tartary buckwheat by potassium fertilization was studied. 【Method】Buckwheat TB195 was treated with varying potassium fertilization at 0 kg·hm-2 （CK）， 12 kg·hm-2 （LK）， 24 kg·hm-2 （MK）， and 48 kg·hm-2 （HK） in a randomized block experiment. Effect of the fertilizations on grain-grouting， root morphology， grain plumpness and yield of the buckwheat plants were determined.【Result】Among all treatments， the initial grouting potential （R0）， days to reach maximum growth rate （Tmax·G）， weight at maximum grouting rate （Wmax·G）， plumpness， and yield of the grains， as well as the length， surface area， and volume of the plant roots were maximized when MK was applied. The 31.63% grain-filling under MK was 45.22%， 38.12%， and 23.79% higher than those under CK， LK， and HK， respectively. The 2-year average yield of 1，159.3 kg·hm-2 by MK was 54.60%， 50.19%， and 31.58% higher than CK， LK， and HK， respectively. The contribution rate of the various fertilizations in different grouting stages to the grain weight gain was the highest when potassium was applied during the middle period followed by the late stage， and the lowest in the beginning of grouting. The shape indicator （N） was the highest under CK， and lowest with MK treatment. 【Conclusion】 At the rate of 24 kg·hm-2， the application of potassium fertilizer not only promoted the growth and development of tetraploid tartary buckwheat plants， but also significantly increased the grouting and yield， as well as the market appeal， of the grains.

Key words：tetraploid tartary buckwheat; potassium fertilization; grain-grouting; grain plumpness; yield

0 引言

【研究意义】荞麦为蓼科荞麦属作物，有甜荞、苦荞两个栽培种[1-2]。在我国，荞麦生产基本形成北部种植甜荞和西南部种植苦荞的格局[3-4]。苦荞具有很强的保健功能[5-6]，相对于其他谷类作物而言，苦荞更具营养保健价值，被誉为21世纪最具价值的绿色食品之一[7-9]。但是，我國苦荞栽培品种的产量较低，一般在1 500～2 400 kg·hm-2。有研究表明，四倍体苦荞产量偏低的主要原因是籽粒充实度较差，而钾肥对籽粒灌浆有促进作用[10]。因此，研究钾肥用量与四倍体苦荞籽粒充实度的关系，对指导科学施肥，提高苦荞产量具有重要的现实意义。【前人研究进展】宋毓雪等[10]的研究发现，四倍体苦荞具有植株粗壮、生长旺盛、籽粒大、品质好、抗逆性较强等特点，但四倍体苦荞也存在充实度较差（约20%～30%）的问题，成为产量的限制因素，一定程度上影响其在生产上的推广和利用。通过提高四倍体苦荞的充实度，进而提高其产量水平，可望促进荞麦产业的快速发展[11]。籽粒灌浆期是作物产量形成的关键时期，籽粒灌浆和最终产量与籽粒灌浆的生理过程密切相关[12]。钾元素作为植物生长发育不可或缺的营养元素之一[13]，控制并影响着植物的光合作用、呼吸作用、氮代谢及抗性，且对植物的产量和质量也有一定影响[14]。NADIA[15]的研究结果表明，在一定范围内，钾肥可以促进籽粒灌浆，增加小麦粒重。【本研究切入点】有关钾肥用量与四倍体苦荞充实度关系的研究鲜见报道。【拟解决的关键问题】研究四倍体苦荞品种TB195在不同钾肥用量处理下籽粒灌浆、根系形态、农艺性状、籽粒充实度和产量形成的变化规律，为苦荞高产栽培提供借鉴。

1 材料与方法

1.1 供试材料与试验设计

供试材料为四倍体苦荞品种TB195，由贵州师范大学荞麦中心提供。试验在贵州省荞麦栽培生理与应用重点实验室黄泥塘栽培试验基地（毕节市，海拔922 m，27°05′N、105°71′E）进行。试验土壤为黄壤土，含有机质34.45 g·kg-1、速效氮49.16 mg·kg-1、速效磷323.33 mg·kg-1和速效钾130.22 mg·kg-1， pH值为5.76（2016年和2017年平均值）。各处理均种植于面积为10 m2的池中（5 m×2 m），池深0.3 m。设钾肥用量0、12、24和48 kg·hm-2等4个处理，分别标记为CK、LK、MK和HK，3次重复，采用随机区组设计。氮肥和磷肥的最佳施用量分别设为40.05 kg·hm-2和25.05 kg·hm-2。将3种肥料作为基肥混合均匀后施入，常规水分管理。每行的行间距为0.33 m，每池基本苗900～1 000株。在2016年10月10日和2017年10月16日收获當年种植的种子。

1.2 取样

从各处理的池子中选择自开花到成熟后7 d、长势一致、无病虫害的植株，每隔7 d取样1次，每次取5株，共取6次，直至籽粒完全成熟，用于测定苦荞的灌浆特性。

于苦荞成熟期，小心挖取长势相似、具完整根系的植株20株，带回实验室用流水冲洗干净根系，尽量保证根系完整，用于测定苦荞根系形态及农艺性状。

1.3 测定内容及方法

1.3.1 灌浆特性测定

从每个池子中随机选取10株，测定百粒重（重复3次，重复内相对误差<0.5 g）。苦荞籽粒灌浆动态的测定（百粒重）参照朱庆森[16]、顾世梁[17]等的方法，用Richards方程对籽粒生长进行拟合：W=A/（1+Be-Kt）1/N。

1.3.2 根系形态测定

将待测根部反复冲洗，直至干净，依次放入根系扫描分析系统（型号：GXY-A）测定根系形态的主要指标，即：根系总长度、表面积、体积和平均直径。

1.3.3 农艺性状及充实度测定

参考张宗文等[18]的方法，测定株高、主茎节数、主茎分枝数，以及子叶节高度、1～2节节间长度和粗度;参照杨建昌等[19]的方法测定充实度，对各小区产量进行测定，并折算成每公顷的产量。

1.4 数据处理

将数据统一整理于Excel 2003表格进行统计，利用SPSS 19.0统计软件进行单因素方差分析。

2 结果与分析

2.1 不同处理对籽粒增重的影响

由表1可知，TB195灌浆期的籽粒增重受钾肥用量影响较大。在6次取样测定中，不同处理间百粒重均存在显著差异。在花后7～21 d，百粒重均以MK处理最高，HK处理或CK处理最低;在花后28～42 d，百粒重均以HK处理最高，其次是MK处理，CK处理最低。花后7、14和21 d，MK处理的百粒重分别比CK处理提高了96.4%、136.3%和133.5%;花后28、35和42 d， HK处理的百粒重分别比CK处理提高了235.4%、192%、231.6%，MK处理的百粒重分别比CK处理提高了127.4%、113.9%和169.2%。由表1还可以看出，TB195籽粒重随生育期推进其增重速率总体上表现为先快后慢，到成熟期又迅速增快的变化趋势。

2.2 用Richards方程模拟不同处理的籽粒灌浆过程

由表2可知，不同处理间的A值（籽粒最终质量）均高于实际最终百粒重，其中CK、LK、MK和HK处理的A值比实际最终百粒重分别多0.259、0.145、4.078和0.967 g，不同处理间的A值存在明显的差异，最大值是最小值的5.62倍，以MK处理最大、CK处理最小。

不同处理的N值（形象参数）均小于1，其中CK处理N值最大、MK处理N值最小。R0（灌浆起始势）、Gmax（最大灌浆速率）、Wmax·G（灌浆速率最大时的生长量）均以MK处理最大，CK处理最小。Tmax·G（灌浆速率最大时的日期）和D值（有效灌浆期）均以MK处理最长，LK处理最短。I值（灌浆速率最大时的生长量与籽粒质量比值）以CK处理最高， MK处理最低。2.3 不同处理籽粒灌浆阶段的划分

从表3 可以看出，籽粒灌浆前期的持续时间以CK处理最短，HK处理最长;籽粒灌浆中期和后期的持续时间，均以LK处理最短，MK处理最长。籽粒灌浆前期的平均速率以MK处理最大，CK处理最小;籽粒灌浆中期和后期的平均速率以HK处理最大，CK处理最小。籽粒灌浆前期对粒重的贡献率以LK和HK处理最大，CK处理最小;籽粒灌浆中期对粒重的贡献率以CK处理最大，HK处理最小;籽粒灌浆后期对粒重的贡献率以HK处理最大，CK处理最小。由表3还可以看出，不同处理的籽粒灌浆期对粒重的贡献率总体上表现为中期最大，后期次之，前期最小。

2.4 不同处理对根系形态的影响

由表4可知，不同处理对根系总长度、表面积、体积均有一定的影响，其中根系总长度、表面积和体积随着钾肥用量的增加，呈先上升后下降的趋势;MK处理的根系总长度、表面积和体积均为最大，分别比CK处理提高281.5%、138.8%、82.2%;根系平均直径CK处理最大，HK处理最小，CK处理的根系平均直径分别比LK处理、MK处理和HK处理提高69.0%、54.3%和102.9%。

2.5 不同处理对农艺性状的影响

由表5可知，不同处理对TB195的农艺性状有一定的影响。MK处理的株高显著高于其他处理，HK处理最矮， MK处理比HK处理增加37.1%;CK处理、MK处理和HK处理的子叶节高度的差异不显著，均显著高于LK处理; MK处理的1～2节节间长度显著高于其他处理，CK处理、LK处理和HK处理之间差异不显著，MK处理分别比CK处理、LK处理和HK处理提高17.0%、3.0%、31.4%;LK处理和MK处理的1～2节节间粗度差异不显著，均显著高于CK处理和MK处理;不同处理的主茎节数和主茎分枝数差异均不显著。

2.6 不同处理对籽粒充实度和产量的影響

由表6可知，2016年和2017年籽粒充实度和产量均随钾肥用量的增加呈先增加后降低的趋势，均以MK处理时为最高。籽粒充实度，2016年MK处理分别比CK处理、LK处理和HK提高31.8%、30.6%和10.1%，2017年MK处理分别比CK处理、LK处理和HK提高58.0%、44.8%和37.5%;产量，2016年MK处理分别比CK、LK和HK增产57.7%、51.5%和17.7%，2017年MK处理分别比CK处理、LK处理和HK 增产52.4%、49.2%和44.2%。不同处理间的籽粒充实度和不同处理间的产量均存在显著差异。籽粒充实度和产量指标两年试验的变化趋势一致。

3 讨论与结论

从本研究结果可以看出，不同处理TB195的N值均小于1，变化幅度为0.015～0.154，说明生长速率曲线左偏，表明不同处理TB195的灌浆物质均相对充分[20]，表现为灌浆早期快速生长，后期生长速度逐渐降低。在本研究中， R0值以MK处理最高、CK处理最低。说明MK处理开始灌浆时间较早，且花后短期内达到最大灌浆速率。从本试验结果可以看出，4个处理以MK处理具有最强的灌浆起始势，且具有最长的灌浆持续时间和较大的平均灌浆速率，推测这可能是导致MK处理具有较高籽粒充实度的一个原因。本试验结果表明，四倍体苦荞的粒重受灌浆速率的影响较大，研究结果与前期对甜荞的研究结果一致[21]。

本试验结果表明，TB195的根系长度、表面积和体积均受到钾肥的影响，随着钾肥用量的增加，呈先增加后减小的趋势，与前人[22-23]的研究结果相似;随着钾肥用量的增加，株高、1～2节间粗度和主茎节数呈逐渐增加的趋势，这与唐小付等[24]在黄瓜上的研究结果一致;钾肥用量对籽粒充实度和产量的影响呈先增加后降低的趋势，以MK处理时籽粒充实度和产量较高，这与宋毓雪等[9]的研究结果相似。

综上所述，适当的钾肥用量可以有效促进四倍体苦荞根系生长，增加根系对根际土壤氮磷钾肥的吸收，提高株高、1～2节间粗度和主茎节数等，促进干物质的积累和转移，增加地上部生物量，从而促进了灌浆过程，最终对籽粒充实度和产量产生有利影响。

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（责任编辑：杨小萍）