玉米的优质高产是保障我国粮食安全和稳定的关键,钾是维持玉米正常生长发育所必需的营养元素,在提高玉米抗倒性方面具有重要作用。面对我国玉米生产过程中日益严重的钾资源贫乏、钾素吸收效率下降、资源浪费、环境污染等诸多问题,本研究以提高玉米钾素吸收效率为目的,一方面通过挖掘玉米自身潜力,对不同基因型玉米自交系及杂交组合进行钾效率评价,明确其钾高效生理特性,利用其遗传特点对耐低钾的良好基因型进行改良,为钾高效自交系的筛选及钾高效杂交组合的鉴选提供理论依据;另一方面通过挖掘土壤自身的生产潜力,分析秸秆还田和钾肥配施对内蒙古三个生态区耕层土壤钾素水平的影响,阐明玉米钾素吸收效率及产量对土壤基础生产力的响应机制,从而实现春玉米的持续优质高产高效。主要研究结果如下:1.本研究通过对玉米耐性指数、产量及钾素吸收效率进行聚类分析,将50份不同基因型玉米自交系划分为钾高效型17份,钾中效型16份和钾低效型17份;将48份玉米杂交组合及4份对照品种划分为钾高效型12份,钾中效型20份和钾低效型20份,为进一步研究不同基因型玉米钾效率差异的生理特性、遗传基础及钾高效选育奠定了基础。2.本研究通过对玉米籽粒钾素吸收效率与各指标进行相关性分析,筛选出茎粗、籽粒蛋白质含量,成熟期叶片茎秆和籽粒的钾含量,成熟期叶片茎秆的钾素吸收效率等作为玉米籽粒钾素吸收效率的筛选指标,为钾高效玉米自交系的筛选及钾高效玉米杂交组合的鉴选提供依据。3.本研究通过对玉米产量及钾素吸收效率相关性状进行配合力分析,筛选出6份优势杂交组合,分别为PHG86×NP49、综-31×郑58、B123×G303、4676A×昌7-2、792×昌7-2、4676A×NP49,可用于高产钾高效玉米品种的深入研究。4.通过对内蒙古从东到西三个生态区的耕层土壤进行研究发现,秸秆还田配施钾肥向土壤投入166.54 kg/hm~2-196.76 kg/hm~2的K2O,相当于施用3.70-4.37倍的纯钾。秸秆还田配施钾肥通过优化土壤钾素水平来提高土壤基础生产力。5.土壤基础生产力的提高不仅能够满足春玉米正常生长发育对土壤钾素的需求,还可以有效补充土壤中被消耗的速效钾含量,维持土壤养分平衡,为玉米根系的生长发育以及籽粒对钾素的吸收提供良好的环境,使玉米增产26.11%-30.44%,最终实现春玉米钾素吸收效率和产量的协同提高,可以在内蒙古地区推广应用。