氯化鉀對冬小麥生長及葉銹病的影響

張篤軍，王宏庭，原宗英，于志勇，趙萍萍

（1.山西大學生物工程學院，山西太原030006；2.山西省農業科學院農業環境與資源研究所，山西太原030031；3.山西省農業科學院植物保護研究所，山西太原030031）

氯化鉀對冬小麥生長及葉銹病的影響

張篤軍1，王宏庭2，原宗英3，于志勇2，趙萍萍2

（1.山西大學生物工程學院，山西太原030006；2.山西省農業科學院農業環境與資源研究所，山西太原030031；3.山西省農業科學院植物保護研究所，山西太原030031）

采用盆栽、接菌的方法，研究了不同施鉀量（0，75，150，300 kg/hm2）對2個小麥品種（濟麥22、銘賢169）生長及葉銹病的影響。結果表明，隨著施鉀量的增加，小麥葉銹病發生的普遍率和嚴重度呈降低的趨勢，濟麥22葉銹病發生的普遍率和嚴重度明顯低于銘賢169；隨著施鉀量的增加，小麥生物量（鮮質量、干質量）和吸鉀量均呈增加的趨勢，說明施鉀可以促進小麥生長和鉀養分吸收，從而提高小麥對葉銹病的抗性。但是2個小麥品種的施鉀抗性表現略有不同，與不施鉀處理相比，濟麥22施鉀（300 kg/hm2）的小麥鮮質量、干質量、鉀含量、吸鉀量分別提高20%，14%，37%和56%，普遍率和嚴重度分別降低60%和67%。

施鉀量；接種；小麥葉銹病；抗性

小麥是保障我國糧食安全的最重要農作物之一，2014年小麥的播種面積和總產量均占糧食作物播種面積和總產量的1/5[1]。植物病害往往是造成作物減產的重要因子，如小麥葉銹?。≒uccinia recondita f.sp.tritici）一般情況下會導致小麥減產5%～15%[2]。預防或防治植物病害多采用化學藥劑，而大量噴施農藥及施藥利用率低下往往導致生態環境的惡化[3]。植物病害的發生是病原菌、寄主植物和環境相互作用的綜合表現[4-5]。鉀既是植物需要的營養元素，同時在抗病性方面還具有強大的功能。據報道，施鉀對病原菌的抑制、增強寄主的抗性、調節環境因子均有顯著作用[6-10]，因此，加強鉀素抗病性方面的研究，可一定程度上減少化學藥劑的施用，對保障糧食安全和生態安全均具有非常重要的意義。

鑒于施用氯化鉀對褐土上小麥葉銹病的抗性研究嚴重不足的現狀，本研究采用盆栽試驗和室內接種的方法，探索施鉀對褐土上小麥生長及葉銹病的抗性影響，以期為小麥育種及提高小麥抗病性提供理論依據。

1 材料和方法

1.1 試驗材料

所用肥料為尿素、氯化鉀、磷酸二銨，每盆氮、磷肥按N225 kg/hm2，P2O5113 kg/hm2普施，鉀則按試驗設計施用。

1.2 試驗設計

盆栽試驗采用隨機區組設計，包括2個因子（小麥品種、施鉀量），其中，小麥品種選用濟麥22和銘賢169；施鉀量設4個水平，分別為K0.K2O為0 kg/hm2；K1.K2O為75 kg/hm2；K2.K2O為150 kg/hm2；K3.K2O為300 kg/hm2，7次重復，隨機排列，共56個盆，每盆裝土2 kg。盆的規格：呈圓柱形，上底半徑7 cm，下底半徑5.5 cm，高18 cm，底孔徑0.6 cm。供試土壤類型為褐土（0～20 cm），采自山西省農科院農業環境與資源研究所臨汾試驗基地（36.08°N，111.52°E），土壤質地為黏壤，理化性質為：pH值8.51（pH計），有機質含量12.92 g/kg（重鉻酸鉀容量法），速效鉀141 mg/kg（醋酸銨浸提，火焰光度法），緩效鉀810 mg/kg（硝酸浸提，火焰光度法），土壤容重為1.45 g/cm3（環刀法）。

1.3 盆栽管理

試驗在山西省農業科學院農業環境與資源研究所溫室進行。將供試土壤風干過3 mm篩后，稱量2 kg裝一個袋子，并將計量好的肥料用水溶解后與袋里的土充分混勻，共裝56個袋子。2015年5月8日將每袋土壤4/5的量一一對應裝入已編號的盆中，均勻平鋪播種已催過芽且大小均勻的種子24粒，供水至土壤田間持水量的70%水平，之后將剩余的1/5土量均勻覆蓋在種子上方，輕輕壓實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。每天采用稱重法根據蒸發量給小麥澆水，同時記錄室內的溫度和濕度，定期松土。試驗于7月10日收獲，用電子秤（型號：SE602F，感量0.01 g，最大稱量質量500 g）稱量每盆植株鮮質量。之后在105℃下殺青30 min，75℃烘干至恒質量，稱量植株干物質量。

1.4 接菌

接種所用病原菌為銹菌夏孢子粉，由山西省農業科學院植物保護研究所提供。于5月14日16：00，在陰涼處開始采用撒粉法接菌（小麥第一葉完全展開）。即將銹菌夏孢子粉與滑石粉以1∶40比例混合均勻，裝入試管內，用紗布覆蓋管口，橡皮圈捆扎。接菌前先用水清洗麥葉，隨后把盆全部放入保濕桶內，再將試管倒置于麥株上方，輕敲管壁，使孢子粉降落在麥葉上，然后用塑料布覆蓋保濕桶保濕24 h。于7 d后（5月22日）觀察發病情況。

1.5 測定項目及方法

發病率的調查：于2015年5月25日（接菌后10 d）對葉銹病進行調查。葉片上長有銹菌孢子即為發病，普遍率為感病葉片數占總調查葉片數的百分比。嚴重度為發病葉片的面積占總葉片面積的百分比。

植株鉀含量的測定：用硝酸-高氯酸浸提，火焰光度計測定[11]，在山西省土壤環境與養分資源重點實驗室進行測定。

1.6 數據分析

用Minitab 15軟件對試驗數據進行統計分析。

2 結果與分析

2.1 氯化鉀對小麥苗期葉銹病的普遍率和嚴重度的影響

病害是影響植物生長的重要因子，病害發生的普遍率和嚴重度均是衡量植株感染的指標。普遍率是衡量植株感染比率的指標；嚴重度用來衡量植株染病的嚴重程度。

表1 不同施鉀量對小麥苗期普遍率和嚴重度的影響%

由表1可知，小麥接種銹菌夏孢子粉后，2個小麥品種及不同施鉀處理的小麥均可觀察到不同程度的感病情況，但表現不一。從2個品種的平均效果看，銘賢169品種葉銹病發生的普遍率和嚴重度均表現較高，分別為63.48%和45.08%；而濟麥22葉銹病發生的普遍率和嚴重度則明顯低于銘賢169，分別是46.4%和23.5%，表明濟麥22對葉銹病的抗性相對較強。就不同的施鉀水平而言，無論是濟麥22還是銘賢169，K0處理的小麥葉銹病的普遍率和嚴重度均表現最高，濟麥22、銘賢169的葉銹病普遍率分別為68.09%和72.61%；濟麥22、銘賢169的葉銹病嚴重度分別為34.67%和53.33%。而其他施鉀處理的葉銹病普遍率和嚴重度均顯著低于不施鉀處理K0（P＜0.05），且小麥葉銹病的普遍率和嚴重度隨著施鉀量的增加呈減輕趨勢。

2.2 氯化鉀對小麥苗期鮮質量、干質量的影響

小麥的鮮質量和干質量是表征小麥生長狀況的重要指標，也可以用來表征小麥抗葉銹病的能力。從表2可以看出，小麥品種和不同的施鉀量均顯著影響小麥的鮮質量、干質量。從2個品種的平均效果看，濟麥22的鮮質量和干質量分別是28.46，6.34 g/盆，明顯高于銘賢169的鮮質量（22.25 g/盆）和干質量（6.03 g/盆）；從鉀肥不同處理看，K0處理的小麥生物量（鮮質量、干質量）均表現較低，而各施鉀處理均高于不施鉀處理，且有隨施鉀量的增加呈增加的趨勢。無論是濟麥22還是銘賢169，K3處理的鮮質量和干質量均最高，濟麥22、銘賢169的鮮質量分別為31.56，23.49g/盆；濟麥22、銘賢169的干質量分別為6.87，6.28 g/盆。但2個品種的施鉀表現略有不同，對濟麥22來說，K3，K2處理的鮮質量顯著高于K0和K1處理，K3處理的干質量顯著高于K0，K1，K2處理；而對銘賢169而言，K2，K3處理的鮮質量顯著高于K0處理，K3處理的干質量顯著高于K0處理。

表2 不同施鉀量對小麥苗期鮮質量、干質量的影響g/盆

2.3 氯化鉀對苗期小麥鉀含量和植物吸鉀量影響

鉀不僅是植物必需的營養元素，在促進植物生長的同時，也提高了植物的抗病性，植物抵御病害能力的強弱和植物體內的鉀含量有關[12-14]。

表3 不同施鉀量對小麥苗期鉀含量、植株吸鉀量的影響

由表3可知，小麥品種和施鉀量都顯著影響小麥鉀含量及植株吸鉀量。從2個品種鉀含量和每盆的吸鉀量的平均效果看，濟麥22的鉀含量和植物每盆的吸鉀量分別是3.36%和21.43 g，顯著高于銘賢169的鉀含量（2.53%）和植物每盆的吸鉀量（15.34 g）。就不同施鉀處理的小麥鉀含量和每盆植株吸鉀量平均值而言，無論是濟麥22還是銘賢169，K0處理均表現為最低，而施鉀處理的小麥植株鉀含量和植株吸鉀量均高于K0處理，并且均隨著施鉀量的增加而顯著增加（P＜0.05）。2個品種植株的鉀含量，施鉀處理的顯著性表現略有不同，濟麥22的K3，K2處理的鉀含量顯著高于K0和K1處理，而銘賢169的K3處理的鉀含量顯著高于K0，K1，K2處理（P＜0.05）。

3 討論與結論

植物病害不僅降低了農產品的產量和品質，而且會對生態環境造成危害。對于植物保護而言，一方面通過育種[15-17]提高植物的抗病性，另一方面施用農藥和殺菌劑[18-19]。但大量農藥的盲目施用，對生態環境造成了負面影響。鉀是植物必需的重要元素之一，具有較強的抗逆性，在當前條件下，在充分了解和掌握植物病害發生受病原菌、寄主植物和環境因子影響的三角理論的基礎上，大力加強鉀在植物抗性方面的研究就顯得尤為重要。因為鉀的施用不僅能極大地促進植物的生長發育和產量形成[20-21]，也不會對環境造成負面的影響。當然，有關鉀施用在不同地區對不同作物病害的抗病性研究，已經引發了眾多學者的廣泛關注。如胡瑋[14]利用山東的連作番茄發病土壤，在北京做了土培試驗，結果表明，不同的施鉀量（0，300，600 kg/hm2）對番茄的平均單果質量、最大單果質量、單株坐果數、單株產量都有影響，均隨著施鉀量的增加而增加，比不施鉀分別增加40%，107%，101%，182%；番茄根結線蟲病的發病率也隨著施鉀量的增加而降低，K3（600 kg/hm2）比K0（0 kg/hm2）的發病嚴重程度降低27.6%。劉曉燕[10]研究了鉀施用對吉林玉米莖腐病的影響，結果顯示，隨著施鉀量（0，113，225 kg/hm2）的增加，玉米的根、莖、葉的鉀含量也隨著增加，玉米莖腐病的發病率隨之減輕等等。單就鉀對小麥病害的影響而言，同樣引起了一些學者的注意。如段榕琦等[22]采用水培的方法研究不同濃度鉀離子（0，2.55，30.6 mmol/L）對小麥葉銹病的抗病影響，結果表明，施鉀充足的處理（30.6 mmol/L）孢子堆數目明顯少于供鉀不足的處理（2.55 mmol/L）和完全缺鉀的處理（0 mmol/L），各處理間差異達到1%極顯著水平。黃瑾等[23]采用盆栽方法研究苗期噴施不同濃度的鉀離子（1.75，3.5，5.25，7 mmol/L）對小麥條銹病的影響，結果表明，在接菌后24 h，施鉀0～1.75 mmol/L時，對小麥條銹病無抑制作用；鉀肥用量為3.5～7.0 mmol/L時，其濃度越高，對小麥條銹病的抑制效果越好。接菌后3，7 d，1.75～5.25 mmol/L鉀離子對小麥條銹病的抑制作用較明顯，小麥幼苗的病情指數明顯低于對照。孫斌[24]采用大田試驗的方法，在速效鉀含量為56.3 mg/kg的輕壤上進行不同鉀素水平下小麥紋枯病發生與小麥產量形成因素關系的研究，結果表明，施K2O量與病情指數呈顯著負相關。再如Kovanci等[13]采用水培的方法研究了不同施鉀量對小麥條銹病的影響，結果表明，不同鉀濃度（0.2，0.4，1.2 mg/L）對小麥的2個高感品種（墨西哥品種Cumhuriyet-75和地方品種Super-X）的地上部鮮質量、地上部干質量、根干質量、總干物質量、分蘗數、植株高度、地上部鉀含量均隨著施鉀量的增加而增加，對小麥條銹病的感染率隨著施鉀量的提高而降低。本試驗利用山西褐土研究施鉀對小麥生長及葉銹病的影響，結果表明，隨著施鉀量的增加，小麥的鮮質量、干質量、鉀含量、吸鉀量均隨之增加，與不施鉀處理相比，濟麥22施鉀（300 kg/hm2）的小麥鮮質量、干質量、鉀含量、吸鉀量分別提高20%，14%，37%和56%，銘賢169的鮮質量、干質量、鉀含量、吸鉀量分別提高12%，10%，53%，68%。而小麥葉銹病的普遍率和嚴重度則隨著施鉀量的增加而減輕。同樣與不施鉀處理相比，濟麥22的普遍率和嚴重度分別降低60%和67%，銘賢169的普遍率和嚴重度分別降低28%和32%?？梢姡┾浽诖龠M作物生長的同時，也增強了小麥的抗病性，這與已有的小麥研究結論一致。

綜上所述，施鉀不僅能促進植物的生長發育，而且還能增強植物抵御病害的能力；合理施用養分資源對國家的糧食安全、生態安全戰略也有非常重要的意義?！笆濉泵鞔_提出了農藥、化肥零增長，生態可持續發展的目標。通過施肥途徑來解決植物病害的問題，已經成為植物病害防治的重要手段和方法。本研究表明，隨著施鉀量的增加，顯著促進小麥的生長發育，提高小麥植株含鉀量和吸鉀量，顯著降低了葉銹病發生的普遍率和嚴重度。這一結論對當前的小麥生產、小麥育種及抗病性均有重要的指導意義。

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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

中加合作項目（IPNI-Shanxi-2015）

張篤軍（1990-），男，山西長治人，在讀碩士，研究方向：農田水土保持與水土資源高效利用。王宏庭為通信作者。