玉米是中国产量最高的粮食作物，近年来对中国粮食产量的贡献率超过80%，是粮食增产的主力军，玉米的优质高产对保障中国粮食安全和粮食稳定增产具有重要意义[1-2]。钾素是玉米正常生长发育过程中必需的营养元素，能够增强茎秆的抗倒特性，在提高玉米产量的同时改善籽粒品质[3-4]。钾素对玉米生长发育的影响存在基因型差异[5-6]。玉米的株高和茎粗等性状随着施钾量的增加呈上升趋势，缺钾降低了株高和茎粗[7-9]。茎秆抗倒力学性状是衡量玉米茎秆抗倒特性的重要指标，茎秆表型性状影响茎秆抗倒力学性状，抗倒力学性状影响植株的抗倒伏能力[10-12]。低钾胁迫影响玉米的茎秆形态及力学指标，降低玉米抗倒伏能力，限制了植株的生长发育，从而影响玉米产量[13]。钾肥对茎秆穿刺强度、抗压强度和弯折强度均表现出极显著正相关，施用钾肥可以有效提高玉米抵抗不良环境侵蚀的能力，增强抗逆性，促进玉米植株的生长发育[14-17]，同时钾肥通过提高玉米的千粒质量、穗粒质量和穗长等相关参数来增加玉米产量[18]。研究发现，不同基因型玉米自交系的籽粒品质存在差异[19]。籽粒品质不仅受到自身遗传因素的影响，施肥措施也显著影响玉米的籽粒品质[20-21]。施用钾肥以后，充足的钾素对玉米籽粒中蛋白质含量、淀粉含量和粗脂肪含量的合成均有不同程度的促进作用[22-24]，可能是由于钾素能够缓解过量氮素对籽粒品质造成的不利影响[25-27]。

综上所述，前人有涉及钾肥对玉米生长发育、产量及籽粒品质的研究，但是结合不同产量类型玉米自交系的分析较少。鉴于此，本研究以钾肥处理的长期定位试验为基础，探讨施用钾肥对不同产量类型玉米自交系茎秆抗倒特性、穗部性状、产量及籽粒品质的影响，明确上述指标在不同产量类型玉米自交系间的变化规律，筛选出优良玉米自交系材料，为实现玉米产量和品质的协同提高以保障钾肥资源优化管理提供理论依据。

1 材料和方法

1.1 试验地概况

试验于2016-2018年在内蒙古农业大学科技园区(40°33′N，110°31′E)进行。试验地前茬为玉米，土质为沙壤土。播种前0～20 cm耕层土壤的基础肥力见表1。

1.2 试验材料

供试材料选用21份不同玉米自交系。国内系：K12、沈5003、郑58、PH6WC、PH4CV、黄C、浚92-8、自330、P2、吉63、M3401、L269、DH382；美国系：LP5、LH51、FAPW、PHG39、7810、IB014、IRF233、IRF236。

1.3 试验设计

采用3次重复的裂区设计，主区为施钾量，副区为品种。设置施钾和不施钾2个处理，分别以45K和0K表示。双行区，小区行长5 m，行距0.6 m，种植密度为67 500 株/hm2。施钾处理的基肥包括钾肥和磷肥，钾肥为K2O 45 kg/hm2，磷肥为P2O5 90.16 kg/hm2；不施钾处理的基肥为磷肥，磷肥为P2O5 90.16 kg/hm2。在施钾和不施钾处理下，氮肥均为N 300 kg/hm2，拔节期和大喇叭口期分别以3∶7的比例施用尿素(N 46%)。全生育期灌水4次。其他管理措施如喷洒药物和除草，与大田栽培相同。

1.4 测定指标及方法

1.4.1 茎秆形态指标和抗倒力学指标 于玉米吐丝期，在每个小区选取3株长势一致的代表性植株，分别测定以下指标[28-29]：株高(cm)：用钢尺测雄穗顶端到垄面的距离；穗位高(cm)：用钢尺测第1穗节间着生处到垄面的距离；茎粗(mm)：用游标卡尺测量第3节间中部扁圆处；用YYD-1植物茎秆强度测定仪测玉米茎基部第3茎节的茎秆穿刺强度、茎秆抗压强度和茎秆弯折强度。

1.4.2 产量性状及穗部性状 于成熟期将测产区中部除边株的4行玉米果穗全部收获，记录实收穗数。选取10穗长势均匀的玉米，测定其穗粒数、千粒质量，用PM-8188-A型谷物水分测定仪测量玉米籽粒含水量，并计算产量[30]。同时测量玉米穗部性状：穗长(cm)：用钢尺测量玉米雌穗长度；穗粗(cm)：用游标卡尺测量雌穗中部粗度；秃尖(cm)：用钢尺测量玉米秃尖长度。

1.4.3 籽粒品质 成熟时采用型号为Infratee TM 1241的近红外FOSS谷物品质分析仪测定玉米籽粒的淀粉含量、粗脂肪含量和蛋白质含量[31]。

1.5 数据分析

采用 Microsoft Excel 2010进行数据的录入和整理，用数据分析软件SPSS 22.0 对不同玉米自交系进行系统聚类分析，用SPSS 22.0进行方差分析(ANOVA)和相关性分析，处理间差异显著性用 LSD 法分析，用SigmaPlot 12.5作图。图表所用数据均为2016，2017，2018年的平均值。

2 结果与分析

2.1 不同施钾处理下玉米自交系的聚类分析

在0K和45K 2个施钾处理下分别对21份玉米自交系产量进行系统聚类分析(图1，2)，当阈值设置为5时，供试玉米自交系在2个施钾处理下均可分为3类：第1类为高产类型玉米自交系共8份，包括K12、LP5、LH51、沈5003、FAPW、郑58、PH6WC、PH4CV；第2类为中产类型玉米自交系共6份，包括黄C、PHG39、浚92-8、自330、P2、吉63；第3类为低产类型玉米自交系共7份，包括7810、M3401、L269、DH382、IB014、IRF233、IRF236。

45K处理下，高产类型玉米自交系的产量为6 110.29～6 675.20 kg/hm2，均值为6 360.71 kg/hm2；中产类型玉米自交系的产量为4 722.27～5 085.26 kg/hm2，均值为4 898.44 kg/hm2；低产类型玉米自交系的产量为3 296.05～3 554.94 kg/hm2，均值为3 400.97 kg/hm2。0K处理下，高产类型玉米自交系的产量为5 670.00～6 276.39 kg/hm2，均值为5 917.06 kg/hm2；中产类型玉米自交系的产量为4 478.22～4 826.63 kg/hm2，均值为4 639.82 kg/hm2；低产类型玉米自交系的产量为3 160.25～3 399.49 kg/hm2，均值为3 255.92 kg/hm2。

2.2 施用钾肥对玉米产量的影响

不同施钾处理、不同产量类型玉米自交系与穗粒数、千粒质量、含水量和产量的方差均达到极显著水平(表2)，不同施钾处理与不同产量类型玉米自交系互作对千粒质量和产量的方差均达到极显著水平，对穗粒数和含水量的方差未达到显著水平。

由表3可知，在2个施钾处理下，玉米穗粒数、千粒质量、含水量和产量在不同产量类型玉米自交系间均差异显著。在0K处理下，高产类型玉米自交系的穗粒数较中产类型和低产类型分别提高12.76%，33.09%；45K处理下，高产类型玉米自交系的穗粒数较中产类型、低产类型分别提高14.24%，37.18%。施用钾肥以后，高产类型玉米自交系穗粒数较中、低产类型玉米自交系提高的百分比分别增加了1.48，4.09百分点。说明施用钾肥能够增加高产类型玉米自交系对中、低产类型玉米自交系穗粒数的增幅，且低产类型玉米自交系的增幅大于中产类型玉米自交系的增幅。

在0K处理下，高产类型玉米自交系的千粒质量较中产类型和低产类型分别提高11.61%，33.22%；45K处理下，高产类型玉米自交系的千粒质量较中产类型和低产类型分别提高13.14%，36.79%。施用钾肥以后，高产类型玉米自交系千粒质量较中、低产类型玉米自交系提高的百分比分别增加了1.53,3.57百分点。说明施用钾肥可以增加高产类型玉米自交系对中、低产类型玉米自交系千粒质量的增幅，且低产类型玉米自交系的增幅大于中产类型玉米自交系的增幅。

在0K处理下，高产类型玉米自交系的产量较中产类型和低产类型分别提高27.53%，81.73%；45K处理下，高产类型玉米自交系的产量较中产类型和低产类型分别提高29.85%，87.03%。施用钾肥以后，高产类型玉米自交系产量较中、低产类型玉米自交系提高的百分比分别增加了2.32，5.29百分点。说明施用钾肥能够增加高产类型玉米自交系对中、低产类型玉米自交系产量的增幅，且低产类型玉米自交系的增幅大于中产类型玉米自交系的增幅。

与0K相比较，45K处理下高产类型、中产类型和低产类型玉米自交系的穗粒数分别提高4.63%，3.28%，1.52%；千粒质量分别提高4.97%，3.55%，2.23%；产量分别提高7.50%，5.57%，4.45%。说明施用钾肥能够增加穗粒数、千粒质量和产量，其中不同产量类型玉米自交系的穗粒数、千粒质量和产量在45K下的增幅均表现为高产类型>中产类型>低产类型。

2.3 施用钾肥对玉米穗部性状的影响

由表4可知，不同施钾处理与穗长和穗粗的方差均达极显著水平，不同产量类型玉米自交系与穗长、穗粗和秃尖的方差均达极显著水平，不同施钾处理与不同产量类型玉米自交系互作对穗长的方差达到显著水平。

由图3可知，在2个施钾处理下，玉米穗长、穗粗和秃尖在不同产量类型玉米自交系间均差异显著。在0K处理下，高产类型玉米自交系的穗长较中产类型和低产类型分别提高7.88%,27.20%；45K处理下，高产类型玉米自交系的穗长较中产类型和低产类型分别提高9.47%，31.45%。施用钾肥以后，高产类型玉米自交系穗长较中、低产类型玉米自交系提高的百分比分别增加了1.59，4.25百分点。说明施用钾肥能够增加高产类型玉米自交系对中、低产类型玉米自交系穗长的增幅，且低产类型玉米自交系的增幅大于中产类型玉米自交系的增幅。

在0K处理下，高产类型玉米自交系的穗粗较中产类型和低产类型分别提高4.16%，13.12%；45K处理下，高产类型玉米自交系的穗粗较中产类型和低产类型分别提高5.21%，15.22%。施用钾肥以后，高产类型玉米自交系穗粗较中、低产类型玉米自交系提高的百分比分别增加了1.05，2.10百分点。说明施用钾肥可以增加高产类型玉米自交系对中、低产类型玉米自交系穗粗的增幅，且低产类型玉米自交系的增幅大于中产类型玉米自交系的增幅。

在0K处理下，高产类型玉米自交系的秃尖较中产类型和低产类型分别降低42.86%，60.00%；45K处理下，高产类型玉米自交系的秃尖较中产类型和低产类型分别降低44.57%，62.26%。施用钾肥以后，高产类型玉米自交系秃尖较中、低产类型玉米自交系降低的百分比分别增加了1.71，2.26百分点。说明施用钾肥能够增加高产类型玉米自交系对中、低产类型玉米自交系秃尖的降幅，且低产类型玉米自交系的降幅大于中产类型玉米自交系的降幅。

与0K相比较，45K处理下高产类型、中产类型和低产类型玉米自交系的穗长分别提高7.30%，5.74%，3.83%；穗粗分别提高3.61%，2.57%，1.72%；秃尖分别降低10.19%，7.41%，4.81%。说明施用钾肥能够增加穗长和穗粗，降低秃尖，其中不同产量类型玉米自交系的穗长和穗粗在45K下的增幅以及秃尖的降幅均表现为高产类型>中产类型>低产类型。

2.4 施用钾肥对玉米茎秆表型性状的影响

不同施钾处理、不同产量类型玉米自交系与茎秆表型性状的方差均达极显著水平(表5)，不同施钾处理与不同产量类型玉米自交系互作对株高、穗位高和茎秆粗的方差均达显著或极显著水平。

由图4可知，在2个施钾处理下，玉米株高、穗位高和茎秆粗在不同产量类型玉米自交系间均差异显著。在0K处理下，高产类型玉米自交系的株高较中产类型和低产类型分别提高9.97%，20.71%；45K处理下，高产类型玉米自交系的株高较中产类型和低产类型分别提高10.78%，22.35%。施用钾肥以后，高产类型玉米自交系株高较中、低产类型玉米自交系提高的百分比分别增加了0.81，1.63百分点。说明施用钾肥能够增加高产类型玉米自交系对中、低产类型玉米自交系株高的增幅，且低产类型玉米自交系的增幅大于中产类型玉米自交系的增幅。

在0K处理下，高产类型玉米自交系的穗位高较中产类型和低产类型分别提高13.71%，35.46%；45K处理下，高产类型玉米自交系的穗位高较中产类型和低产类型分别提高14.33%，36.47%。施用钾肥以后，高产类型玉米自交系穗位高较中、低产类型玉米自交系提高的百分比分别增加了0.63,1.01百分点。说明施用钾肥可以增加高产类型玉米自交系对中、低产类型玉米自交系穗位高的增幅，且低产类型玉米自交系的增幅大于中产类型玉米自交系的增幅。

在0K处理下，高产类型玉米自交系的茎秆粗较中产类型和低产类型分别提高15.74%和39.18%；45K处理下，高产类型玉米自交系的茎秆粗较中产类型和低产类型分别提高18.44%和46.62%。施用钾肥以后，高产类型玉米自交系茎秆粗较中、低产类型玉米自交系提高的百分比分别增加了2.70,7.44百分点。说明施用钾肥能够增加高产类型玉米自交系对中、低产类型玉米自交系茎秆粗的增幅，且低产类型玉米自交系的增幅大于中产类型玉米自交系的增幅。

与0K相比较，45K处理下高产类型、中产类型和低产类型玉米自交系的株高分别提高3.07%,2.31%和1.69%；穗位高分别提高2.35%，1.79%，1.59%；茎秆粗分别提高14.21%,11.60%，8.41%。说明施用钾肥能够增加株高、穗位高和茎秆粗，其中不同产量类型玉米自交系的株高、穗位高和茎秆粗在45K下的增幅均表现为高产类型>中产类型>低产类型。

2.5 施用钾肥对玉米茎秆抗倒力学性状的影响

由表6可知，不同施钾处理、不同产量类型玉米自交系与茎秆抗倒力学性状的方差均达到极显著水平，不同施钾处理与不同产量类型玉米自交系互作对茎秆穿刺强度、抗压强度和弯折强度的方差均达到极显著水平。

由图5可知，在2个施钾处理下，玉米茎秆穿刺强度、茎秆抗压强度和茎秆弯折强度在不同产量类型玉米自交系间均差异显著。在0K处理下，高产类型玉米自交系的茎秆穿刺强度较中产类型和低产类型分别提高14.57%，38.29%；45K处理下，高产类型玉米自交系的茎秆穿刺强度较中产类型和低产类型分别提高17.96%，47.80%。施用钾肥以后，高产类型玉米自交系茎秆穿刺强度较中、低产类型玉米自交系提高的百分比分别增加了3.39，9.51百分点。说明施用钾肥能够增加高产类型玉米自交系对中、低产类型玉米自交系茎秆穿刺强度的增幅，且低产类型玉米自交系的增幅大于中产类型玉米自交系的增幅。

在0K处理下，高产类型玉米自交系的茎秆抗压强度较中产类型和低产类型分别提高12.31%，21.86%；45K处理下，高产类型玉米自交系的茎秆抗压强度较中产类型和低产类型分别提高15.74%，30.62%。施用钾肥以后，高产类型玉米自交系茎秆抗压强度较中、低产类型玉米自交系提高的百分比分别增加了3.43，8.77百分点。说明施用钾肥可以增加高产类型玉米自交系对中、低产类型玉米自交系茎秆抗压强度的增幅，且低产类型玉米自交系的增幅大于中产类型玉米自交系的增幅。

在0K处理下，高产类型玉米自交系的茎秆弯折强度较中产类型和低产类型分别提高16.12%，41.81%；45K处理下，高产类型玉米自交系的茎秆弯折强度较中产类型和低产类型分别提高18.91%，48.63%。施用钾肥以后，高产类型玉米自交系茎秆弯折强度较中、低产类型玉米自交系提高的百分比分别增加了2.79，6.82百分点。说明施用钾肥能够增加高产类型玉米自交系对中、低产类型玉米自交系茎秆弯折强度的增幅，且低产类型玉米自交系的增幅大于中产类型玉米自交系的增幅。

与0K相比较，45K处理下高产类型、中产类型和低产类型玉米自交系的茎秆穿刺强度分别提高29.34%，25.62%，21.02%；茎秆抗压强度分别提高28.97%，25.15%，20.31%；茎秆弯折强度分别提高30.58%，27.52%，24.59%。说明施用钾肥能够增加茎秆穿刺强度、抗压强度和弯折强度，其中不同产量类型玉米自交系的茎秆穿刺强度、抗压强度和弯折强度在45K下的增幅均表现为高产类型>中产类型>低产类型。

2.6 施用钾肥对玉米籽粒品质的影响

由表7可知，不同施钾处理、不同产量类型玉米自交系与籽粒品质的方差均达极显著水平，不同施钾处理与不同产量类型玉米自交系互作对籽粒蛋白质含量、淀粉含量和粗脂肪含量的方差均达极显著水平。

由图6可知，在2个施钾处理下，玉米籽粒蛋白质含量、淀粉含量和粗脂肪含量在不同产量类型玉米自交系间均差异显著。在0K处理下，高产类型玉米自交系的籽粒蛋白质含量较中产类型和低产类型分别提高0.50,1.26百分点；45K处理下，高产类型玉米自交系的籽粒蛋白质含量较中产类型和低产类型分别提高0.70，1.68百分点。施用钾肥以后，高产类型玉米自交系籽粒蛋白质含量较中、低产类型玉米自交系提高的百分比分别增加了0.20，0.42百分点。说明施用钾肥能够增加高产类型玉米自交系对中、低产类型玉米自交系籽粒蛋白质含量的增幅，且低产类型玉米自交系的增幅大于中产类型玉米自交系的增幅。

在0K处理下，高产类型玉米自交系的籽粒淀粉含量较中产类型和低产类型分别提高1.15，2.65百分点；45K处理下，高产类型玉米自交系的籽粒淀粉含量较中产类型和低产类型分别提高1.78，4.41百分点。施用钾肥以后，高产类型玉米自交系籽粒淀粉含量较中、低产类型玉米自交系提高的百分比分别增加了0.63，1.76百分点。说明施用钾肥可以增加高产类型玉米自交系对中、低产类型玉米自交系籽粒淀粉含量的增幅，且低产类型玉米自交系的增幅大于中产类型玉米自交系的增幅。

在0K处理下，高产类型玉米自交系的籽粒粗脂肪含量较中产类型和低产类型分别提高0.13，0.51百分点；45K处理下，高产类型玉米自交系的籽粒粗脂肪含量较中产类型和低产类型分别提高0.35，0.93百分点。施用钾肥以后，高产类型玉米自交系籽粒粗脂肪含量较中、低产类型玉米自交系提高的百分比分别增加了0.22，0.42百分点。说明施用钾肥能够增加高产类型玉米自交系对中、低产类型玉米自交系籽粒粗脂肪含量的增幅，且低产类型玉米自交系的增幅大于中产类型玉米自交系的增幅。

与0K相比较，45K处理下高产类型、中产类型和低产类型玉米自交系的籽粒蛋白质含量分别提高0.62，0.40，0.20百分点；籽粒淀粉含量分别提高6.87，6.25,5.11百分点；籽粒粗脂肪含量分别提高0.82，0.60，0.40百分点。说明施用钾肥能够增加籽粒蛋白质含量、淀粉含量和粗脂肪含量，其中不同产量类型玉米自交系的籽粒蛋白质含量、淀粉含量和粗脂肪含量在45K下的增幅均表现为高产类型>中产类型>低产类型。

2.7 产量与各指标的相关性分析

由表8可知，在45K和0K 2个施钾处理下，玉米株高、穗位高、茎秆粗、茎秆穿刺强度、茎秆抗压强度、茎秆弯折强度与产量均呈正相关。株高、穗位高、茎秆粗和茎秆穿刺强度与茎秆抗压强度的相关系数在0K水平下分别为0.996，0.985，0.989和0.985，在45K水平下分别为0.999，0.992，0.995和0.992；茎秆抗压强度与产量的相关系数在0K和45K水平下分别为0.996和1.000。说明株高、穗位高、茎秆粗和茎秆穿刺强度的增加可提高茎秆抗压强度，从而增加玉米产量。同时，施用钾肥能有效提高上述指标之间的相关性，促进增产。

由表9可知，在45K和0K 2个施钾处理下，玉米穗长、穗粗、穗粒数和千粒质量与产量均呈正相关；秃尖和含水量与产量呈负相关。穗长、穗粗与秃尖的相关系数在0K水平下均为-0.984，在45K水平下分别为-0.990和-0.992；秃尖与穗粒数的相关系数在0K和45K水平下分别为-0.995和-1.000；穗粒数与产量的相关系数在0K和45K水平下分别为0.991和0.992；穗粗与千粒质量的相关系数在0K和45K水平下分别为0.970,0.976；穗粒数、含水量与产量的相关系数在0K水平下分别为0.991和-0.945，在45K水平下分别为0.992和-0.999。说明穗长和穗粗的增加能够减少秃尖，增加穗粒数，从而提高玉米产量；籽粒含水量的降低以及千粒质量的增加对玉米增产也发挥重要作用。同时，施用钾肥可以有效提高上述指标间的相关性，有助于玉米增产。

由表10可知，在45K和0K 2个施钾处理下，玉米籽粒蛋白质含量、淀粉含量、粗脂肪含量与产量均呈正相关。蛋白质含量和淀粉含量与粗脂肪含量的相关系数在0K水平下分别为0.988和0.979，在45K水平下分别为0.999和1.000；粗脂肪含量与产量的相关系数在0K和45K水平下分别为0.952和0.968。说明籽粒蛋白质含量和淀粉含量的增加能够增加粗脂肪含量，有助于玉米增产。

3 讨论与结论

钾素是玉米生长发育必需的营养元素。前人研究表明，施用钾肥能够显著提高玉米茎秆的表型性状，促进植株的生长发育，提高茎秆穿刺强度、抗压强度和弯折强度等抗倒力学性状，从而增强玉米的抗倒伏能力，提高玉米的高产潜力[32]。本研究中，施用钾肥显著提高了玉米的株高、穗位高、茎秆粗、茎秆穿刺强度、茎秆抗压强度和茎秆弯折强度。与0K相比较，45K处理下高产类型、中产类型和低产类型玉米自交系的株高分别提高3.07%，2.31%，1.69%；穗位高分别提高2.35%，1.79%,1.59%；茎秆粗分别提高14.21%，11.60%,8.41%；茎秆穿刺强度分别提高29.34%，25.62%和21.02%；茎秆抗压强度分别提高28.97%，25.15%和20.31%；茎秆弯折强度分别提高30.58%，27.52%和24.59%。这可能是由于充足的钾素可提高玉米茎秆的质量，防止出现倒伏，有助于植株的健硕生长。施用钾肥对玉米的产量及相关参数有促进作用，能够使果穗秃尖长度变短，使玉米的穗行数、行粒数、穗粒数和千粒质量显著增加，提高玉米的产量[33-35]。本研究中，钾肥对提高玉米产量发挥重要作用。与0K相比较，45K处理下高产类型、中产类型和低产类型玉米自交系的穗粒数分别提高4.63%，3.28%,1.52%；千粒质量分别提高4.97%，3.55%,2.23%；产量分别提高7.50%，5.57%,4.45%；穗长分别提高7.30%，5.74%,3.83%；穗粗分别提高3.61%，2.57%,1.72%；秃尖分别降低10.19%，7.41%,4.81%。这与谭德水等[36]的研究结果基本一致。同时，钾肥的施用能够提高玉米籽粒蛋白质含量、淀粉含量和粗脂肪含量，有效改善玉米籽粒品质[37]。本研究中，与0K相比较，45K处理下高产类型、中产类型和低产类型玉米自交系的籽粒蛋白质含量分别提高0.62，0.40，0.20百分点；籽粒淀粉含量分别提高6.87，6.25，5.11百分点；籽粒粗脂肪含量分别提高0.82，0.60，0.40百分点。这可能是由于钾是影响作物的“品质因子”，钾素能够促进光合作用、碳水化合物的代谢及运输，从而促进蛋白质和淀粉等合成。

值得注意的是，在今后的育种实践中，应在注重产量性状的同时加大对不同优质类型玉米材料的选择力度。在栽培方面，合适的施肥管理措施也会对玉米生长发育和产量造成影响，可以通过选择合适的优质品种并且结合适宜的施肥管理措施来促进玉米植株的生长发育，实现玉米产量和籽粒品质的协同提高。

在2个施钾处理下将21份不同玉米自交系分为3类：第1类为高产类型玉米自交系，包括K12、LP5、LH51、沈5003、FAPW、郑58、PH6WC、PH4CV；第2类为中产类型玉米自交系，包括黄C、PHG39、浚92-8、自330、P2、吉63；第3类为高产类型玉米自交系，包括7810、M3401、L269、DH382、IB014、IRF233、IRF236。这为下一步研究不同产量类型玉米自交系的生理特性提供基础材料。

玉米自交系株高、穗位高、茎粗、茎秆穿刺强度、茎秆抗压强度、茎秆弯折强度、穗粒数和千粒质量的升高、以及秃尖的降低可以显著提高玉米产量，能够作为施用钾肥处理下玉米自交系产量的筛选指标。玉米茎秆表型性状、茎秆抗倒力学性状、穗部性状、产量和籽粒品质等相关指标在不同产量类型玉米自交系间均表现为高产类型>中产类型>低产类型。施用钾肥通过改善玉米茎秆形态及抗倒力学指标，提高玉米植株的抗倒伏能力，促进植株的生长发育，从而提高玉米的产量和品质。这对指导选育高产优质的玉米材料具有重要意义，为今后中国玉米高产高效育种以及钾肥的合理利用提供了参考依据。

参考文献：

[1] 朱兆良，金继运.保障我国粮食安全的肥料问题[J].植物营养与肥料学报，2013，19(2)：259-273.doi：10.11674/zwyf.2013.0201.

Zhu Z L，Jin J Y.Fertilizer use and food security in China[J].Journal of Plant Nutrition and Fertilizers，2013，19(2)：259-273.

[2] 王洪预.东北春玉米不同种植模式比较研究[D].长春：吉林大学，2019.

Wang H Y.Comparative study on different planting made of spring maize in Northeast China[D].Changchun：Jilin University，2019.

[3] 孔丽丽，杨晓丹，李前，侯云鹏，秦裕波，张磊，于雷，谢佳贵，尹彩侠，王立春.钾肥不同施用方式对春玉米钾素吸收、利用和产量的影响[J].玉米科学，2017，25(3)：111-116，122.doi：10.13597/j.cnki.maize.science.20170319.

Kong L L，Yang X D，Li Q，Hou Y P，Qin Y B，Zhang L，Yu L，Xie J G，Yin C X，Wang L C.Effect of different potassium fertilizer application methods on potassium absorption，utilization and yield of spring maize[J].Journal of Maize Sciences，2017，25(3)：111-116，122.

[4] 樊叶，张丽丽，樊琳琳，薛兵东，仇真，高洪敏，王静.氮钾互作对玉米产量和干物质积累的影响[J].华北农学报，2018，33(2)：209-214.doi：10.7668/hbnxb.2018.02.029.

Fan Y，Zhang L L，Fan L L，Xue B D，Qiu Z，Gao H M，Wang J.Effects of nitrogen and potassium interaction on yield and dry matter accumulation in maize[J].Acta Agriculturae Boreali-Sinica，2018，33(2)：209-214.

[5] 齐红志，刘天学，杜成凤，李潮海.玉米苗期对氮、磷、钾亏缺的响应及基因型差异[J].河南农业大学学报，2011，45(2)：142-148.doi:10.16445/j.cnki.1000-2340.2011.02.018.

Qi H Z，Liu T X，Du C F，Li C H.Responses of maize to nitrogen，phosphorus and potassium deficiency at seedling stage and differences among cultivars[J].Journal of Henan Agricultural University，2011，45(2)：142-148.

[6] 王西志.不同基因型玉米对钾素高效吸收和利用机理研究[D].保定： 河北农业大学，2012.

Wang X Z.Mechanism of high efficient uptake and utilization of potassium in different maize varieties[D].Baoding：Hebei Agricultural University，2012.

[7] 冷益丰，张彪，徐国伦，杨麟，杨俊品，康继伟，陈洁，唐海涛，谭君，何文铸.不同施肥水平对抽雄吐丝期淹涝胁迫玉米根系、茎秆及产量的影响[J].江苏农业科学，2017，45(2)：81-86.doi：10.15889/j.issn.1002-1302.2017.02.022.

Leng Y F，Zhang B，Xu G L，Yang L，Yang J P，Kang J W，Chen J，Tang H T，Tan J，He W Z.Effects of different fertilization levels on root system，stem and yield of maize under waterlogging stress at tasseling and silking stage [J].Jiangsu Agricultural Sciences，2017，45(2)：81-86.

[8] 薛军，王克如，谢瑞芝，勾玲，张旺锋，明博，侯鹏，李少昆.玉米生长后期倒伏研究进展[J].中国农业科学，2018，51(10)：1845-1854.doi：10.3864/j.issn.0578-1752.2018.10.004.

Xue J，Wang K R，Xie R Z，Gou L，Zhang W F，Ming B，Hou P，Li S K.Research progress of maize lodging during late stage[J].Scientia Agricultura Sinica，2018，51(10)：1845-1854.

[9] 路小芳.基施钾肥对耐密·紧凑型夏玉米品种主要农艺性状和产量的影响[J].安徽农业科学，2017，45(29)：18-19，22.doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2017.29.007.

Lu X F.Effects of base potassium fertilzer on agronomic traits and yield of density-tolerant summer maize[J].Journal of Anhui Agricultural Sciences，2017，45(29)：18-19，22.

[10] 勾玲，黄建军，孙锐，丁在松，董志强，赵明.玉米不同耐密植品种茎秆穿刺强度的变化特征[J].农业工程学报，2010，26(11)：156-162.doi：10.3969/j.issn.1002-6819.2010.11.028.

Gou L，Huang J J，Sun R，Ding Z S，Dong Z Q，Zhao M.Variation characteristic of stalk penetration strength of maize with different density-tolerance varieties[J].Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering，2010，26(11)：156-162.

[11] 孙仕军，闫瀛，张旭东，王铁良，尹光华.东北地区自然降雨条件下种植密度对玉米田间水分的影响[J].玉米科学，2011，19(2)：90-94.doi: 10.13597/j.cnki.maize.science.2011.02.027.

Sun S J，Yan Y，Zhang X D，Wang T L，Yin G H.Effects on soil moisture under different planting densities with natural rainfall conditions in north-east of China[J].Journal of Maize Sciences，2011，19(2)：90-94.

[12] 程富丽，杜雄，刘梦星，靳小利，崔彦宏.玉米倒伏及其对产量的影响[J].玉米科学，2011，19(1)：105-108.doi:10.13597/j.cnki.maize.science.2011.01.029.

Cheng F L，Du X，Liu M X，Jin X L，Cui Y H.Lodging of summer maize and the effects on grain yield[J].Journal of Maize Sciences，2011，19(1)：105-108.

[13] 常莹，闫伟平，孙宁，吴春胜，胡文河，谷岩.不同钾肥施用量对玉米抗倒性能及产量的影响[J].中国土壤与肥料，2014(5)：47-52.doi：10.11838/sfsc.20140510.

Chang Y，Yan W P，Sun N，Wu C S，Hu W H，Gu Y.Effects of potassium fertilizer application rate on lodging resistance properties and yield of maize[J].Soil and Fertilizer Sciences in China，2014(5)：47-52.

[14] 张翼飞，于崧，杨克军，徐晶宇，吴琼，王怀鹏，尹雪巍，杨丽.不同氮钾配比对玉米茎秆形态力学特性及籽粒产量的影响[J].生态学杂志，2019，38(6)：1741-1750.doi：10.13292/j.1000-4890.201906.027.

Zhang Y F，Yu S，Yang K J，Xu J Y，Wu Q，Wang H P，Yin X W，Yang L.Effects of nitrogen/potassium ratios on stem morphological and mechanical characteristics and grain yield of maize[J].Chinese Journal of Ecology，2019，38(6)：1741-1750.

[15] 姚培清，王意琼，彭正萍，王艳群，周亚鹏，贺振营，乔晓娜.钾肥用量对夏玉米干物质和钾素积累、分配及抗倒性的影响[J].中国土壤与肥料，2016(4)：113-117，138.doi：10.11838/sfsc.20160419.

Yao P Q，Wang Y Q，Peng Z P，Wang Y Q，Zhou Y P，He Z Y，Qiao X N.Effects of potash application rates on the accumulation and distribution of dry matter and potassium nutrient and lodging resistance of maize[J].Soil and Fertilizer Sciences in China，2016(4)：113-117，138.

[16] 刘晓燕，何萍，金继运.钾在植物抗病性中的作用及机理的研究进展[J].植物营养与肥料学报，2006，12(3)：445-450.doi：10.3321/j.issn：1008-505X.2006.03.026.

Liu X Y，He P，Jin J Y.Advances in effect of potassium nutrition on plant disease resistance and its mechanism[J].Journal of Plant Nutrition and Fertilizers，2006，12(3)：445-450.

[17] 杜明，李彦生，张秋英，谷思玉.菜用大豆钾素营养研究进展[J].大豆科学，2012，31(3)：487-491.doi：10.3969/j.issn.1000-9841.2012.03.032.

Du M，Li Y S，Zhang Q Y，Gu S Y.Advance of potassium nutrition in vegetable soybean[J].Soybean Science，2012，31(3)：487-491.

[18] 崔金虎，曹庆军，高亚男，张铭，王洪预.钾肥不同施用量对耐密型春玉米光合速率和产量的影响[J].玉米科学，2009，17(6)：93-96.

Cui J H，Cao Q J，Gao Y N，Zhang M，Wang H Y.Effect of potassium application rates on photosynthetic rate and yield of spring maize[J].Journal of Maize Sciences，2009，17(6)：93-96.

[19] 魏良明.普通玉米籽粒品质性状的遗传及其近红外测定方法的研究[D].北京： 中国农业大学，2003.doi:10.7666/d.y558392.

Wei L M.Inheritance of kernel quality characters and their determination by near-infrared reflectance spectroscopy(NIRS)in normal maize(Zea Mays L.)[D].Beijing：China Agricultural University，2003.

[20] 赵福成.甜玉米籽粒品质的基因型差异及其对环境的响应[D].扬州： 扬州大学，2014.doi:10.7666/d.Y2632955.

Zhao F C.Genotypic difference for sweet corn grain quality traits and its response to environmental factors[D].Yangzhou：Yangzhou University，2014.

[21] 俞建飞.长期定位施肥对不同品质类型小麦籽粒产量与品质的效应研究[D].南京： 南京农业大学，2004.doi:10.7666/d.Y679767.

Yu J F.Effects of long-term fertilizations on grain yield and quality in different quality wheat varieties[D].Nanjing：Nanjing Agricultural University，2004.

[22] 董青松.春玉米自交系籽粒品质相关性状的全基因组关联分析[D].长春： 吉林农业大学，2017.

Dong Q S.Genome-wide association analysis of grain quality traits in maize inbred lines[D].Changchun：Jilin Agricultural University，2017.

[23] 何萍，金继运，李文娟，刘海龙，黄绍文，王秀芳，王立春，谢佳贵.施钾对高油玉米和普通玉米吸钾特性及子粒产量和品质的影响[J].植物营养与肥料学报，2005，11(5)：620-626.doi：10.3321/j.issn：1008-505X.2005.05.009.

He P，Jin J Y，Li W J，Liu H L，Huang S W，Wang X F，Wang L C，Xie J G.Comparison of potassium absorption，yield and quality between high-oil and common corn affected by potassium application[J].Journal of Plant Nutrition and Fertilizers，2005，11(5)：620-626.

[24] 谷贺贺，李静，张洋洋，李小坤，丛日环，任涛，鲁剑巍.钾肥与我国主要作物品质关系的整合分析[J].植物营养与肥料学报，2020，26(10)：1749-1757.doi：10.11674/zwyf.20146.

Gu H H，Li J，Zhang Y Y，Li X K，Cong R H，Ren T，Lu J W.Meta-analysis of the relationship between potassium fertilizer and the quality of main crops in China[J].Journal of Plant Nutrition and Fertilizers，2020，26(10)：1749-1757.

[25] 王玉凤，薛盈文，杨克军.不同施钾方式对糯玉米中糯1号鲜食期营养品质的影响[J].玉米科学，2010，18(4)：125-130.doi:10.13597/j.cnki.maize.science.2010.04.023.

Wang Y F，Xue Y W，Yang K J.Effects of different potassium applications in fresh stage for eating nourishing quality of Zhongnuo No.1[J].Journal of Maize Sciences，2010，18(4)：125-130.

[26] Khan A W，Mann R A，Muhammad S A M.Integrated potash nutrient management enhances rice productivity under paddy soil[J].Intern J Biol Biotechnol，2011，8(3)：387-389.

[27] Ayub C，Manan A，Pervez M, Shahid M, Ashraf M A, Akhtar N.Growth and yield response of potato crop to different sources of potash[J].International Journal for Agro Veterinary & Medical Sciences，2011，5(3)：316-321.doi:10.5455/ijavms.20110622122403.

[28] 李明，唐炳雪，卞乐怡，梁玮坤，项方林，张晶，蒋锋，刘鹏飞，李小琴，陈青春.不同钾肥水平下糯玉米茎粗和株高变化规律分析[J].仲恺农业工程学院学报，2018，31(3)：20-23，29.doi：10.3969/j.issn.1674-5663.2018.03.004.

Li M，Tang B X，Bian L Y，Liang W K，Xiang F L，Zhang J，Jiang F，Liu P F，Li X Q，Chen Q C.Effect of different levels of potassium fertilizer on variation of stem diameter and plant height in waxy maize[J].Journal of ZhongKai University of Agriculture and Technology，2018，31(3)：20-23，29.

[29] 高源，梁斌，隋方功，刘建功.喷施胺鲜酯对不同种植密度夏玉米抗倒伏性状及产量的影响[J].青岛农业大学学报(自然科学版)，2016，33(4)：255-260，307.doi：10.3969/J.ISSN.1674-148X.2016.04.005.

Gao Y，Liang B，Sui F G，Liu J G.Effect of diethyl aminoethyl hexanoate on lodging resistance and yield of summer mmaize with different planting density[J].Journal of Qingdao Agricultural University (Natural Science)，2016，33(4)：255-260，307.

[30] 杨恒山，薛新伟，张瑞富，李金琴，王宇飞，邰继承，刘晶.灌溉方式对西辽河平原玉米产量及水分利用效率的影响[J].农业工程学报，2019，35(21)：69-77.doi：10.11975/j.issn.1002-6819.2019.21.009.

Yang H S，Xue X W，Zhang R F，Li J Q，Wang Y F，Tai J C，Liu J.Effects of irrigation methods on yield and water use efficiency of maize in the West Liaohe Plain[J].Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering，2019，35(21)：69-77.

[31] 张岚，胡春辉，张龙，李鑫宇，朱赛岚，刘真真，高洁，张桂芳，李玉玲.不同来源玉米自交系籽粒品质性状及其相关分析[J].中国农学通报，2018，34(12)：23-29.

Zhang L，Hu C H，Zhang L，Li X Y，Zhu S L，Liu Z Z，Gao J，Zhang G F，Li Y L.Grain quality traits and their correlations of maize inbred lines with different resources[J].Chinese Agricultural Science Bulletin，2018，34(12)：23-29.

[32] 张经廷，陈青云，吕丽华，李谦，梁双波，贾秀领.夏玉米产量及茎秆抗倒伏性状对不同肥料滴灌配施的响应[J].华北农学报，2015，30(6)：209-215.doi：10.7668/hbnxb.2015.06.032.

Zhang J T，Chen Q Y，Lü L H，Li Q，Liang S B，Jia X L.Yield and stem lodging resistance characteristics response of summer maize to combined application of different fertilizers through drip irrigation[J].Acta Agriculturae Boreali-Sinica，2015，30(6)：209-215.

[33] Fornarl A J，Caires E F，Bini A R,Haliski A,Tzaskos L,Joris H A W.Nitrogen fertilization and potassium requirement for cereal crops under a continuous no-till system[J].Pedosphere，2020，30(6)：747-758.doi：10.1016/S1002-0160(20)60035-2.

[34] 谢佳贵，侯云鹏，尹彩侠，孔丽丽，秦裕波，李前，王立春.施钾和秸秆还田对春玉米产量、养分吸收及土壤钾素平衡的影响[J].植物营养与肥料学报，2014，20(5)：1110-1118.doi：10.11674/zwyf.2014.0507.

Xie J G，Hou Y P，Yin C X，Kong L L，Qin Y B，Li Q，Wang L C.Effect of potassium application and straw returning on spring maize yield，nutrient absorption and soil potassium balance[J].Journal of Plant Nutrition and Fertilizers，2014，20(5)：1110-1118.

[35] 杜雄，张立峰，李会彬，杨福存，边秀举.钾素营养对饲用玉米养分吸收动态及产量品质形成的影响[J].植物营养与肥料学报，2007，13(3)：393-397.doi：10.3321/j.issn：1008-505X.2007.03.007.

Du X，Zhang L F，Li H B，Yang F C，Bian X J.Effects of potassium application on nutrient absorption dynamics，biomass and quality formation of forage maize[J].Journal of Plant Nutrition and Fertilizers，2007，13(3)：393-397.

[36] 谭德水，金继运，黄绍文.长期施钾对东北春玉米产量和土壤钾素状况的影响[J].中国农业科学，2007，40(10)：2234-2240.doi：10.3321/j.issn：0578-1752.2007.10.016.

Tan D S，Jin J Y，Huang S W.Effect of long-term application of K fertilizer on spring maize yield and soil K in northeast China[J].Scientia Agricultura Sinica，2007，40(10)：2234-2240.

[37] 赵利梅，赵继文，高炳德，王文玲.钾肥对春玉米籽粒建成与品质形成影响的研究[J].内蒙古农业大学学报(自然科学版)，2000，21(S1)：11-15.doi：10.3969/j.issn.1009-3575.2000.z1.003.

Zhao L M，Zhao J W，Gao B D，Wang W L.Study of the effect of potassium fertilizer on seed and quality formative law of spring maize[J].Journal of Inner Mongolia Agricultural University (Natural Science Edition)，2000，21(S1)：11-15.

Effects of Potassium Fertilizer Application on Growth and Yield of Maize Inbred Lines with Different Yield Types

FAN Yafang1，GAO Julin1，SUN Jiying1，LIU Jian2，SU Zhijun1，WANG Zhigang1，YU Xiaofang1，HU Shuping2

(1.Agricultural College，Inner Mongolia Agricultural University，Hohhot 010019，China；2.Vocational and Technical College，Inner Mongolia Agricultural University，Baotou 014109，China)

Abstract： Twenty-one maize inbred lines were used to study the effects of potassium fertilizer on stem phenotype，stem lodging resistance，ear traits，yield-related traits and grain quality of maize inbred lines with different yield types.The results showed that compared with 0K，the stem diameter of high-yield，middle-yield and low-yield maize inbred lines under 45K treatment increased by 14.21%，11.60% and 8.41%；the bending strength of stem increased by 30.58%，27.52% and 24.59%；the ear diameter increased by 3.61%，2.57% and 1.72%；the ear tip barrenness decreased by 10.19%，7.41% and 4.81%；the 1000-grain mass increased by 4.97%，3.55% and 2.23%；the yield increased by 7.50%，5.57% and 4.45%；the grain protein content increased by 0.62,0.40,0.20 percentage points respectively.Application of potassium fertilizer could improve maize stem morphology and mechanical index，improve maize lodging resistance，promote maize plant growth and development，and then affect maize yield and quality.The results showed that high-yield type>middle-yield type>low-yield type of maize inbred lines with different yield types.The increase of plant height，ear height，stem diameter，stem puncture strength，stem compressive strength，stem bending strength，grain number per ear and 1 000-grain mass，as well as the decrease of ear tip barrenness of maize inbred lines could significantly improve maize yield.Therefore，the above indexes can be used as screening indexes of yield of maize inbred line under potassium fertilizer application.This experiment provided a theoretical basis for breeding high-yield and high-quality maize materials，selecting suitable basic materials for studying the physiological characteristics of maize inbred lines with different yield types，and provided a reference basis for high-yield and high-efficiency maize breeding and rational utilization of potassium fertilizer in China in the future.

Key words： Maize inbred line；Potassium fertilizer；Stem lodging resistance；Yield；Grain quality

收稿日期：2021-09-08

基金项目：国家重点研发计划课题(2017YFD0300802)；国家自然科学基金课题(31360304)；内蒙古自治区作物栽培与遗传改良重点实验室和农业农村部华北黄土高原地区作物栽培科学观测实验站(25204120)；财政部和农业农村部：国家现代农业产业技术体系(CARS-02-63)

作者简介：范雅芳(1992- )，女，内蒙古呼和浩特人，博士，主要从事玉米栽培生理生态研究。范雅芳、刘剑为同等贡献作者。

通讯作者：

高聚林(1964-)，男，内蒙古鄂尔多斯人，教授，博士，博士生导师，主要从事玉米生理生态及决策系统研究。

孙继颖(1972-)，女，内蒙古呼和浩特人，副教授，博士，主要从事玉米种质资源及玉米栽培生理研究。

中图分类号：S143.3

文献标识码：A

文章编号：1000-7091(2021)06-0141-12

doi：10.7668/hbnxb.20192116