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冬小麦是我国主要的粮食作物,在国民经济发展中具有重要意义。钾素是作物在生长发育过程中所必需的营养元素之一,在维持作物正常生长和生理生化代谢中都扮演了很重要的角色。目前我国耕地随着农作物产量的提高已呈现缺钾趋势,并且我国钾盐资源短缺,为了缓解钾肥资源短缺问题,选育钾高效耐低钾品种成为必然。探讨冬小麦幼苗在低钾胁迫下的元素吸收状况及形态和生理响应,并筛选耐低钾冬小麦品种,以期能为挖掘冬小麦自身潜力提供一定的参考依据。 本试验以河北省113个冬小麦品种(品系)为材料,采用水培方法研究了冬小麦幼苗在低钾(0.1mmol/L)和正常供钾(2mmol/L)条件下的元素吸收状况、形态和生理特性。主要研究结果如下: (1)低钾条件下,各品种(品系)冬小麦苗期氮、磷、钾、铁、锰、铜、锌的地上部含量、根部含量及单株累积量与正常钾相比均呈不同程度下降,地上部含量分别下降了21.77%、39.86%、209.09%、47.77%、13.45%、35.71%、43.37%;根部含量分别下降了30.44%、50.45%、149.21%、35.39%、21.38%、25.70%、31.14%;单株累积量分别下降了69.53%、93.62%、228.83%、85.91%、57.35%、78.21%、85.55%。而钙、镁、钠的地上部含量、根部含量与正常钾相比则呈不同程度升高,地上部含量分别升高了34.82%、21.77%、28.65%;根部含量分别升高了53.96%、31.25%、30.36%;而钙、镁、钠的单株累积量在两个处理中的变化趋势不明显。 (2)低钾条件下各品种(品系)冬小麦苗期地上部相关指标包括叶长、叶宽、叶面积、株高、地上部干重,地下部相关指标包括总根长、根总表面积、根平均直径、根体积、根系干重,均较正常钾处理呈现不同程度的降低,分别降低了19.07%、8.13%、28.14%、17.09%、40.45%、31.82%、25.59%、41.98%、40.00%、29.70%;而低钾条件下的根冠比与正常钾相比则升高了9.52%。 (3)低钾条件下各品种(品系)冬小麦幼苗叶片SOD活性、叶片POD活性、叶片CAT活性、叶片MDA含量较正常钾处理呈不同程度的升高,分别升高了20.46%、33.22%、20.53%、44.74%。 (4)低钾胁迫下苗期冬小麦叶长、叶宽、叶面积、株高、总根长、根总表面积、根平均直径、根体积、地上部干重、根系干重、单株氮累积量、单株磷累积量、单株钾累积量、单株铁累积量、单株锰累积量、单株铜累积量、单株锌累积量的耐低钾系数小于1,其变化范围分别为0.45~1.00、0.70~1.00、0.40~1.00、0.55~1.00、0.35~1.00、0.30~1.00、0.20~1.00、0.05~1.00、0.20~1.00、0.35~1.00、0.15~0.95、0.15~0.90、0.05~1.00、0.05~0.95、0.20~0.95、0.05~0.90、0.15~0.90。叶片MDA含量、叶片POD活性、叶片SOD活性、叶片CAT活性、根冠比的耐低钾系数大于1,其变化范围分别为1.00~5.90、1.00~6.05、1.00~2.65、1.00~4.70、1.00~3.55。而单株钙累积量、单株镁累积量、单株钠累积量变化趋势不明显,其变化范围分别为0.30~6.20、0.25~1.60、0.40~1.80。 (5)依据冬小麦元素吸收和生物学性状的耐低钾系数,采用主成分分析、隶属函数及聚类分析法将113个冬小麦品种(品系)的耐低钾性分为5类:强、较强、中等、较弱、弱。 综上,低钾胁迫下植株钙、镁、钠含量与正常钾相比呈上升趋势,而单株累积量无明显规律性变化,其他元素含量和单株累积量呈下降趋势;低钾胁迫下除根冠比增加,干重及其它各形态指标与正常钾相比均呈下降趋势;低钾条件下叶片各酶活性及丙二醛含量与正常钾相比呈上升趋势;根据耐低钾系数,筛选出了适于河北省耐低钾性强的冬小麦品种,为挖掘小麦自身潜力提供依据。