钾是植物生长三要素之一。随着农产品产量和品质的不断提高，作物对钾素的需要量也不断增加。然而，我国土壤普遍缺钾，尤其是在水稻生产体系中，约有70％以上的稻田处于钾素亏缺状态，土壤低钾胁迫已成为水稻高产优质的主要限制因素。我国钾肥资源短缺，研究水稻适应低钾土壤胁迫的机理对高产优质高效农业生产具有重要理论和实践意义。水稻适应低钾胁迫的能力存在显著基因型差异，探讨水稻适应低钾的根际土壤化学、根系形态学、生理学和遗传学特征，提出钾高效水稻基因型筛选和鉴定的性状指标，对于拓展植物营养学的研究领域，挖掘具有特异性能的水稻种质资源具有重要的理论价值和实践意义。本研究以大田试验筛选出的钾效率不同的水稻基因型为试验材料，研究了水稻适应低钾胁迫与水稻根系的形态学及吸收动力学特征、植株体内钾与氮磷钠等养分的交互作用的关系：探讨了水培条件下钾高效基因型快速筛选的可能性和评价指标；建立了淹水条件下水稻根际营养的研究方法，并以此为手段，研究了钾高效水稻基因型根际钾素形态转化特征、钠和铵对其根际钾转化和吸收的影响等进行了较全面系统的研究。主要研究结果归纳如下： 1．在低钾条件下，水稻根重和根体积显著降低，但钾高效基因型的降幅小于低效基因型；适度低钾条件下，水稻根重和根体积呈增大趋势，且低效基因型的增幅大于高效基因型。但低效基因型根系总吸收面积、活跃吸收面积和比表面积受低钾的抑制程度大于钾高效基因型。钾高效水稻基因型根系吸收钾的K_m值大于低效基因型，C_min，值和β值前者显著小于后者，而I_max值在不同钾效率基因型间无规律性变化，说明水稻对低钾胁迫的适应性与根系对K⁺的亲合力、生长介质中临界K⁺浓度有关，而与水稻吸钾的最大速率无关。 2．与正常供钾相比，缺钾条件下生长的水稻植株含氮量增大，但钾低效基因型的增幅小于高效基因型，N／K值也表现出相同的变化趋势。缺钾时水稻植株的含钠量也显著增大，且低效基因型明显高于钾高效基因型，钠积累和Na／K值也表现出相同的规律。水稻磷素和镁素营养受供钾水平的影响与其适应低钾胁迫能力无明显关系。 3．田间条件下对土壤缺钾具有较强适应性（相对经济产量较高）的水稻基因型在营养液培养时也体现出钾高效营养的特性，表现为缺钾与正常供钾条件下该基因型体内钾积累量的比值（RKA）较低效基因型大。水稻不同农艺性状与钾效率大小密切相关，其中植株钾含量和钾积累量相关性最大；植株干重、根数、株 — —高、鞘高、最上展开叶长和根冠比居中；最大根长、叶龄和出叶速度的反应最不敏感。 4．以相对整株钾积累量（RWKA）作为筛选标准，通过相关分析和变异性分析表明，水稻各测定指标绝对值的大小不能表征水稻钾效率的差异。综合比较水稻在缺钾与正常供钾条件下各农艺指标的相对值，确定相对根系（地上部、整株）干物重可作为水培条件下快速筛选钾高效水稻基因型的评价指标。 5．设计制作了水稻淹水培养模型，建立了水稻根际钾素营养研究方法。试验表明，该培养模型具有制作简便、价格低廉、对土壤扰动小、取样准确等特点。通过序列提取法，可以充分反映出水稻根际土壤钾素的迁移和形态转化特征。 6．采用特制的根际培养装置研究表明，土壤钾素受水稻生长的影响范围至少可达距离根表 10rum的土层。缺钾条件下，易交换态速效钾和可交换态速效钾在距水稻根表 10mm内都表现为明显的亏缺，且钾低效水稻基因型的亏缺率显著大于高效基因型。易释放态缓效钾和难释放态缓效钾的亏缺主要表现在距根3mm内根际土壤中，但前者的亏缺程度较小，且在不同钾效率水稻基因型间的差异很小，而后者的亏缺更为明显，其中钾高效基因型的亏缺率显著高于低效基因型。施钾条件下，各形态钾素仍表现为一定的亏缺，但其亏缺程度在不同水稻基因型根际土壤间的差异程度减小。研究还显示，无论从绝对量上还是与正常供钾比较的相对量上看，缺钾条件下钾高效水稻基因型植株钾积累量都高于低效基因型。这些结果证明，与钾低效水稻基因型相比，高效基因型在土壤缺钾时不仅能从土壤中吸收更多的速效钾，而且具有更强的利用土壤缓效钾，尤其是难释放态缓效钾的能力。 7．种植水稻使根际土壤pH值降低，其中在低钾土壤上表现更为明显，且在距根0～4mm土层内降幅最大。根际土壤pH值的降低幅度与水稻吸收钾量的大小有密切关系，在低钾土壤中，钾高效水稻基因型的吸钾量大于低效基因型，其根际土壤pH的降幅也大于后者。而pH值的降低有助于缓效钾的释放，这对于高效基因型是极为有利的。在水墙条件下，钾高效水稻基因型使培养液pH值的降低幅度大于低效基因型。 8．施钠使缺钾土壤易交换态速效钾含量降低 8．sing kg”‘，降幅为 34刀％，可交换态速效钾含量降低 3刀mg kg”‘，降幅为 25．3％；而易释放态缓效钾含量升高13石mgkg－’，难释放态缓效钾含量基本没有变化。表明，施钠进一步降?