El potasio (K) tiene un efecto significativo en el rendimiento y la calidad del trigo. Debido a las limitaciones de riego y costos de producción, no se realizan aplicaciones de fertilizantes de potasio basados en el suelo en la producción de trigo en la Meseta de Loess de China. En la etapa de crecimiento tardío del trigo, la deficiencia de potasio ocurre incluso bajo niveles suficientes de nitrógeno/fósforo (N/P), por lo que es necesario suplementar el potasio mediante pulverización foliar. Sin embargo, hay pocos estudios sobre el efecto de la aplicación foliar de fertilizantes de potasio (KFA) en la calidad del trigo. Los experimentos de campo se realizaron en dos sitios experimentales durante 2 años para estudiar los efectos de diferentes niveles y períodos de aplicación de fertilizantes de potasio en el rendimiento y la calidad del trigo. Los resultados mostraron que KFA no tuvo un efecto significativo en el rendimiento de la variedad de trigo Xinong 20 (XN20) pero aumentó el rendimiento de la variedad de trigo Xiaoyan 22 (XY22). El efecto de mejora de KFA en el contenido de gluten húmedo y el tiempo de estabilización (ST) de XN20 fue mejor que en estos parámetros de XY22, mientras que el valor de sedimentación (SV) y el tiempo de formación (FT) mostraron la tendencia opuesta. KFA redujo significativamente el contenido de albúmina de las dos variedades pero no tuvo un efecto significativo en el contenido de globulina. En comparación con los otros dos períodos, la aplicación de potasio en forma de pulverización de fertilizante potásico a una concentración de 60 mmol L (K) en la etapa de floración (BBCH 65) aumentó significativamente el contenido de proteínas, contenido de gluten húmedo, SV y contenido de proteínas de gluten en los granos de XN20, mientras que la aplicación a los 10 días después de la floración (AA10, BBCH 71) en la concentración de K fue más beneficiosa para prolongar el FT de la masa. Para XY22, la aplicación de fertilizante de potasio en la concentración de K en la etapa de floración aumentó los niveles de gluten húmedo y proteínas de gluten y el tiempo de desarrollo de la masa. Hubo diferencias genotípicas significativas en la composición y contenido de HMW-GS entre las dos variedades. KFA aumentó significativamente los niveles de las subunidades 1, 7 + 8 y 4 + 12 en XN20 y la subunidad 1 en XY22, pero no tuvo un efecto significativo en la subunidad 2 + 12 en XY22. El análisis de modelado de trayectorias de mínimos cuadrados parciales (PLS-PM) mostró que los índices de calidad de procesamiento (SV, FT, ST) y los niveles de proteínas de gluten y HMW-GS estaban regulados por la etapa y concentración de pulverización foliar de fertilizante de potasio y revelaron en parte que KFA afectaba la calidad de procesamiento al afectar el contenido de HMW-GS.