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棉花關(guān)系到國(guó)計(jì)民生，是我國(guó)重要的經(jīng)濟(jì)作物，是紡織工業(yè)的主要原料，對(duì)紡織工業(yè)乃至整個(gè)國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展都具有舉足輕重的作用。棉花是鉀敏感作物，鉀會(huì)明顯改善棉花的纖維品質(zhì)，土壤鉀（特別是速效鉀）的可利用水平與棉花的生長(zhǎng)發(fā)育休戚相關(guān)。但是，我國(guó)鉀肥資源未能很好地開(kāi)發(fā)利用，部分地理、環(huán)境等條件的限制使鉀肥產(chǎn)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿(mǎn)足我國(guó)農(nóng)業(yè)的需求，鉀肥每年進(jìn)口量約占總量的2／3［1］，對(duì)外依存度很高。

1鉀的生理功能

鉀是植物體內(nèi)最易移動(dòng)的營(yíng)養(yǎng)元素，在植物體內(nèi)存在形態(tài)單一。植物的生長(zhǎng)直接要求鉀的移動(dòng)，而鉀在植物液泡中的積累是細(xì)胞迅速擴(kuò)展所需要的滲透勢(shì)變化的必要條件。由于高濃度K＋與蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)的相容性，K＋在滲透調(diào)節(jié)、陰離子基團(tuán)的電中和以及細(xì)胞膜極化的控制方面起著重要作用［2］。丙酮酸激酶催化活性需要K＋。在植物生長(zhǎng)點(diǎn)細(xì)胞分裂過(guò)程中，包括合成酶、氧化酶和轉(zhuǎn)移酶三大類(lèi)，約60多種酶，都需要K＋作為活化劑［3］。作為酶的激活劑，K＋對(duì)CO2同化、淀粉合成、蛋白質(zhì)、脂類(lèi)的合成有促進(jìn)作用，尤其當(dāng)植株中鉀供應(yīng)充足時(shí)，效果更為明顯，此時(shí)ATP和NADP（煙酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸）的含量大大增加［4－6］。K＋還參與細(xì)胞延伸、氣孔運(yùn)動(dòng)、氣體交換、向性運(yùn)動(dòng)過(guò)程中的滲透調(diào)節(jié)和不同信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)過(guò)程，并且是韌皮部溶液運(yùn)輸和陽(yáng)離子維持的重要離子［7－8］。K＋能促進(jìn)氨基酸的運(yùn)輸，從而有利于蛋白質(zhì)合成，并且K＋能穩(wěn)定剛完成的蛋白質(zhì)四維或三維結(jié)構(gòu)。水分供給有限時(shí)，鉀作為細(xì)胞溶液的平衡離子，維持水分平衡，調(diào)節(jié)光合作用和氣孔的開(kāi)閉［7－8］，高水平的鉀可促進(jìn)葉綠體的合成和光能的更好利用［4－6］。鉀影響光合過(guò)程有兩條途徑，一是影響光合能力，主要是影響蛋白質(zhì)的合成和發(fā)育。二是影響光合系統(tǒng)的活性［9］；完整的葉綠體由內(nèi)外兩層膜組成的被膜包圍，一價(jià)陽(yáng)離子橫過(guò)被膜在建立和維持被膜pH梯度中起了重要作用，外界K＋激活光合作用是高的間質(zhì)pH和Mg2＋濃度所致［10］，K＋與蘋(píng)果酸結(jié)合成蘋(píng)果酸鹽而維持電中性，使保衛(wèi)細(xì)胞滲透勢(shì)下降，吸水壓力勢(shì)增加，從而氣孔開(kāi)放；相反保衛(wèi)細(xì)胞CO2濃度增高，pH下降，合成蘋(píng)果酸和使K＋進(jìn)入保衛(wèi)細(xì)胞的條件喪失，四碳二羧酸可能發(fā)生脫羧作用，需從外界吸收H＋，于是K＋從保衛(wèi)細(xì)胞滲出，保衛(wèi)細(xì)胞內(nèi)水勢(shì)上升，水分外移，氣孔關(guān)閉［11］。

2鉀肥與棉花早衰的關(guān)系

土壤速效鉀的高低與棉花早衰程度密切相關(guān)［12］。供鉀不足使棉花生育后期功能葉過(guò)氧化物酶活性和丙二醛含量增高，可溶性蛋白質(zhì)、葉綠素含量和根系活力降低，光合速率下降，加速衰老，導(dǎo)致棉花前期的開(kāi)花率提高和其生殖生長(zhǎng)提早終止，早熟品種后期生殖生長(zhǎng)過(guò)早停止。供鉀不足還可以導(dǎo)致葉片中碳水化合物積累量提高，而轉(zhuǎn)運(yùn)出用于生殖器官發(fā)育并形成產(chǎn)量的碳水化合物必然減少，即導(dǎo)致棉花早衰。適量施鉀可顯著提高苗期棉花功能葉生理活性，延緩葉片衰老，促進(jìn)棉苗生長(zhǎng)［13］。因?yàn)椋┾浛梢杂行Ц纳迫~片氮、鉀營(yíng)養(yǎng)水平，增加葉綠素含量，提高葉片CTK（細(xì)胞分裂素）含量［14］，增加IAA（吲哚乙酸）、ZR（玉米素核苷）、GA3（赤霉酸）含量，降低ABA（脫落酸）含量，提高IAA／ABA、ZR／ABA、GA3／ABA之比，利于延緩棉花苗期功能葉片的衰老，進(jìn)而促進(jìn)棉株的生長(zhǎng)［14－16］。施鉀還可延長(zhǎng)棉花生殖生長(zhǎng)時(shí)間［17］，推遲棉花的初衰期，防止棉花的早衰［18］。施鉀量增加，早衰發(fā)生率明顯下降［19］。因?yàn)椋┾浛蓽p少棉花葉片中活性氧數(shù)量，降低MDA（丙二醛）含量［20］，增加SOD（超氧化物歧化酶）活性，從而延緩葉片衰老［21－22］，利于棉鈴發(fā)育和延長(zhǎng)秋桃發(fā)育時(shí)期［22］。施鉀棉苗長(zhǎng)勢(shì)旺盛、葉色深綠、葉片加厚，棉花生育進(jìn)程加快，葉片含鉀量在整個(gè)生長(zhǎng)期間保持較高的水平，延遲棉花初衰期（出現(xiàn)15％枯葉）10～20d［23－25］。施鉀促進(jìn)棉花營(yíng)養(yǎng)器官，尤其是生殖器官的生長(zhǎng)發(fā)育［26］，因?yàn)槭┾泤f(xié)調(diào)了養(yǎng)分供應(yīng)，促進(jìn)了棉株根系的生長(zhǎng)發(fā)育，擴(kuò)大了植株的吸收面積［27］，進(jìn)而協(xié)調(diào)了棉花的營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)和生殖生長(zhǎng)的關(guān)系。

3鉀肥與棉花產(chǎn)量的關(guān)系

3．1鉀肥用量

施鉀可以提高棉花產(chǎn)量［28－29］。在氮、磷肥一定的條件下，鉀肥用量增加，皮棉產(chǎn)量增加，當(dāng)增至一定程度后，又開(kāi)始下降，符合拋物線模式［30］。施鉀可增加單株成鈴數(shù)、果枝數(shù)、果節(jié)數(shù)、鈴重和降低脫落率［14，22，27，31－36］。不同地力水平的土壤上施用鉀肥，增產(chǎn)效果不同：在土壤速效鉀含量低（100mg•kg－1以下）的棉田施鉀，最高增產(chǎn)30％以上；在土壤速效鉀含量高（150mg•kg－1）的棉田施鉀，仍有一定的增產(chǎn)效應(yīng)［37］。在施50～150kg•hm－2（K2O）范圍內(nèi)增加幅度較大，以后則變小［27］；在135～180kg•hm－2（K2O）范圍內(nèi)，棉花的伏桃、秋桃比例增多［38］。施鉀對(duì)皮棉和子棉產(chǎn)量的影響不同，對(duì)前者的影響大于后者［39］。

3．2鉀肥種類(lèi)、施用方式

棉花產(chǎn)量受到鉀肥施用方式的影響。顆粒鉀肥在土壤中的溶解較慢，減輕了損失，可以防止棉花早衰，提高產(chǎn)量，改善品質(zhì)［12］。鉀肥種類(lèi)的增產(chǎn)效果，硫酸鉀＞磷酸二氫鉀＞氯化鉀，但長(zhǎng)期使用硫酸鉀易使土壤板結(jié)；磷酸二氫鉀價(jià)格太貴，投入高，不太經(jīng)濟(jì)合理。氯化鉀價(jià)格便宜，但增產(chǎn)效果不如前二者，長(zhǎng)期使用會(huì)使土壤不斷積累氯離子［40］。鉀肥基施、初花期追施各一半增產(chǎn)最顯著［41］，其能不同程度增加光合面積，提高葉片光合性能，最終增加產(chǎn)量、改善品質(zhì)［42］。后期葉面噴施0．3％KH2PO4的處理單株成鈴數(shù)、鈴重、子棉產(chǎn)量、皮棉產(chǎn)量、衣分等較大，光合作用較強(qiáng)，更促進(jìn)棉鈴正常生長(zhǎng)發(fā)育及成熟［43］。鉀肥兩次施入更符合棉花的需鉀規(guī)律。因?yàn)槊藁ㄔ诨ㄢ徠谖浟孔畲螅?4］，初花期追施鉀肥正好可滿(mǎn)足這一需要；生育中期追施可彌補(bǔ)隨降雨或灌水向地下淋溶或地表徑流造成的鉀損失。但也有研究表明，鉀肥全部底施，增產(chǎn)效果最好［45］，同等施鉀水平一次性施入比分期施入增產(chǎn)［23］。

4鉀肥與棉花纖維品質(zhì)的關(guān)系

棉鈴是一個(gè)重要的鉀庫(kù)，在成鈴期對(duì)鉀的需求是最大的，其中鉀素含量隨纖維發(fā)育進(jìn)程推進(jìn)大幅度增加［42］，成熟纖維所含的礦質(zhì)元素中鉀的含量最高［33］。鉀肥能改善棉花的纖維品質(zhì)［46－47］，增加纖維的伸長(zhǎng)度、整齊度、提高纖維的成熟度［48－50］，增加纖維強(qiáng)度和麥克隆值［26］，成為決定棉花品質(zhì)的重要因素之一。棉纖維的發(fā)育過(guò)程分為起始、伸長(zhǎng)、次生壁增厚和脫水成熟4個(gè)時(shí)期。不同時(shí)期不同的特點(diǎn)決定了棉纖維品質(zhì)。纖維細(xì)胞在開(kāi)花后10～20d伸長(zhǎng)最快，到開(kāi)花后25d伸長(zhǎng)基本停止，這一時(shí)期對(duì)纖維長(zhǎng)短有重要影響。此時(shí)纖維中鉀的含量比較高，說(shuō)明施鉀有助于纖維的伸長(zhǎng)，從而增加纖維的長(zhǎng)度［27，31，34，51］。在纖維伸長(zhǎng)停止之前，即進(jìn)入了次生壁的增厚期，這一時(shí)期纖維素的沉積影響纖維強(qiáng)度。而施鉀可以增加棉纖維的次生壁厚度［52］，因而施鉀也可以提高纖維的強(qiáng)度［53］。合理施鉀使絨長(zhǎng)增加0．3mm，比強(qiáng)度增加0．5cN•tex－1，均勻度下降0．1，麥克隆值下降0．1［26］。施鉀對(duì)棉纖維伸長(zhǎng)率和麥克隆值影響最大，對(duì)纖維長(zhǎng)度和比強(qiáng)度影響次之，對(duì)纖維的整齊度影響不大。缺鉀會(huì)造成纖維產(chǎn)量、品質(zhì)的損失［54］。但也有報(bào)道，土壤施鉀能提高產(chǎn)量但對(duì)纖維長(zhǎng)度、強(qiáng)度并沒(méi)影響；施鉀不影響纖維長(zhǎng)度和麥克隆值，而對(duì)纖維強(qiáng)度有顯著影響［55］；也有研究認(rèn)為，施鉀能提高整齊度和麥克隆值，但對(duì)纖維長(zhǎng)度和強(qiáng)度無(wú)影響［47］。不同研究結(jié)論不盡相同，Usherwood［29］指出施鉀提高了纖維長(zhǎng)度、強(qiáng)度和麥克隆值；Gormus等［56］研究表明，施鉀增加纖維長(zhǎng)度和強(qiáng)度，降低整齊度和麥克隆值。纖維的長(zhǎng)度、麥克隆值、纖維強(qiáng)度以及整齊度與纖維中鉀的濃度呈直線回歸關(guān)系，而與葉片中、土壤中鉀的濃度呈拋物線關(guān)系［57］。適宜施鉀可以改善品質(zhì)的原因：（1）鉀改善了整株棉鈴的內(nèi)源IAA和ZR系統(tǒng)。而IAA、ZR能促進(jìn)細(xì)胞分裂和擴(kuò)大，增加庫(kù)器官對(duì)同化物的吸引力，并能提高庫(kù)的蔗糖酶活性，促進(jìn)同化產(chǎn)物的輸送和庫(kù)的發(fā)育［58］。（2）鉀供應(yīng)不足時(shí)，棉株葉片及其它器官均已受缺鉀影響，棉鈴吸收的鉀主要供給鈴殼自身生長(zhǎng)而并非運(yùn)輸?shù)矫拮踊蚶w維中去［36，59］，纖維中鉀素含量較低［33］。（3）合理的鉀肥施用改變了棉鈴內(nèi)源激素系統(tǒng)，協(xié)調(diào)了棉株各部位、各器官的生理活性，促進(jìn)了葉片和鈴殼的養(yǎng)分向纖維中運(yùn)轉(zhuǎn)，使得纖維細(xì)胞得到進(jìn)一步發(fā)育，促進(jìn)了纖維品質(zhì)性狀的改善［60－63］。

5展望

我國(guó)在鉀資源有限的條件下要實(shí)現(xiàn)鉀肥的持續(xù)高效利用，首先必須節(jié)約鉀資源，同時(shí)加強(qiáng)根系吸鉀機(jī)制、根系吸鉀效率、土壤環(huán)境、植物體內(nèi)鉀運(yùn)輸、轉(zhuǎn)運(yùn)與合理分配、土壤鉀素吸附與釋放動(dòng)力學(xué)、土壤鉀與其它植物營(yíng)養(yǎng)的相互作用機(jī)制等方面的研究。育種學(xué)方面，要培育鉀高效利用的棉花品種；栽培學(xué)方面，要研究棉花各階段鉀吸收、轉(zhuǎn)運(yùn)、分配積累特點(diǎn)，針對(duì)棉花種植制度，采取優(yōu)化的種植方式，結(jié)合先進(jìn)的信息技術(shù)，探討可行的高效施鉀技術(shù)［64］。