在半干旱地区，将叶面生物刺激剂和生物肥料综合应用可以提高小麦的抗逆性、养分吸收能力以及产量，尤其是在水分不足的灌溉条件下

《Agricultural Water Management》：Integrated application of foliar biostimulants and biofertilizers improves wheat resilience, nutrient uptake, and yield under deficit irrigation in semi-arid regions

本研究通过两年田间试验，评估了灌溉模式（充分灌溉与干旱灌溉）与综合营养管理（F+BH）对半干旱区小麦生理特性、养分动态、产量及水分利用效率的影响。结果表明，F+BH处理在充分灌溉下显著提高产量至5400 kg/ha，在干旱灌溉下仍保持较高产量（5000 kg/ha）并提升41%的WUE，验证了集成生物刺激剂、生物肥料和土壤改良剂协同增效的可行性，为半干旱区可持续小麦生产提供了技术支撑。

　　在面对全球气候变化带来的挑战时，干旱、高温和盐碱胁迫对半干旱地区小麦生产的威胁日益加剧。这些环境压力不仅降低了产量，还影响了作物的质量和农业可持续性。因此，寻找能够增强作物抗逆性、优化资源利用效率并提高经济回报的农业策略显得尤为重要。本文探讨了在伊朗卡扎尔省阿尔伯兹地区进行的两年田间试验，旨在评估综合养分管理（INM）与不同灌溉制度相结合对小麦（*Triticum aestivum* L. 品种Sirvan）生理性能、养分动态、产量及水分利用效率（WUE）的影响。

### 研究背景与挑战

半干旱地区的农业系统面临着资源有限和环境压力加剧的双重挑战。在伊朗，年均降水量仅为228毫米，远低于全球平均水平，导致降水不稳定、蒸发强烈以及地下水储备的持续下降。特别是在卡扎尔省，年降水量约为250毫米，进一步加剧了灌溉小麦系统的可持续性问题。小麦作为全球粮食安全的关键作物，其产量约占每日热量摄入的20%，种植面积超过2.18亿公顷。然而，超过50%的小麦种植区域面临干旱威胁，这使得提高产量和质量成为农业研究的重要课题。

干旱不仅干扰光合作用，还影响养分运输和籽粒发育，从而减少产量和质量。特别是在拔节、抽穗和灌浆等关键生长期，干旱胁迫尤为显著。此外，土壤盐碱化进一步加剧了胁迫，因为其导致渗透失衡和离子毒性。这些因素共同作用，削弱了生物量积累、酶活性和根系代谢，长期干旱甚至可能造成不可逆的损害。

### 研究目标与方法

为了应对这些挑战，本文提出了一个研究问题：在盐碱和半干旱条件下，综合养分管理（INM）是否能够增强小麦在缺水灌溉下的抗逆性、水分利用效率和产量？为此，研究假设：结合土壤施用腐植酸和生物肥料以及叶面施用氨基酸、海藻提取物、硅酸钾和腐殖酸的综合养分管理（F+BH）显著提高小麦在缺水灌溉下的养分吸收、生理特性、水分利用效率和产量。

试验设计采用了两因素完全随机区组设计（RCBD），包括两种灌溉制度（全灌溉FI和缺水灌溉DI）和四种综合养分管理策略（ON：常规施肥，BH：生物肥料+腐植酸，F：叶面施用生物刺激素，F+BH：叶面与土壤施用结合）。研究期间，土壤和灌溉水的理化性质被分析，以优化施肥方案。土壤中的水分含量、养分浓度和pH值等参数被监测，以评估不同处理对小麦生长的影响。此外，试验还涉及精准播种、节水灌溉策略以及生物刺激素的施用，以促进作物的生理功能和生长表现。

### 实验结果与分析

实验结果表明，缺水灌溉（DI）显著降低了光合作用和大营养素的吸收，但增加了籽粒中微量元素（Fe、Zn、Mn）的浓度。相比之下，综合养分管理（F+BH）在两种灌溉制度下均表现出显著优势，其显著提高了旗叶中的营养素浓度（如P增加20.6%，Zn增加17.5%），并改善了光合速率（提高60%）和植物水分状态。全灌溉（FI）与F+BH结合的处理（FI+F+BH）获得了最高的籽粒产量（5400千克/公顷），而缺水灌溉（DI）与F+BH结合的处理（DI+F+BH）则在使用36%更少的灌溉水的情况下，实现了41%的WUE提升，并达到了最高的收益-成本比（1.73）。

在经济分析方面，DI+F+BH的收益-成本比（BCR）最高，表明在水资源有限的半干旱地区，这种策略不仅提高了产量，还显著降低了灌溉成本，从而增强了经济可行性。这表明，将生物刺激素和生物肥料与缺水灌溉相结合，可以提高作物的抗逆性、营养吸收、光合能力和经济效率。

### 生理与营养动态

综合养分管理（F+BH）在改善小麦的生理和营养状态方面表现出显著效果。特别是在缺水条件下，F+BH处理显著提高了旗叶和籽粒中的营养素浓度，包括氮（N）、磷（P）、钾（K）、钙（Ca）、镁（Mg）、铁（Fe）、锌（Zn）、锰（Mn）、铜（Cu）和硼（B）。这种处理还有效缓解了缺水导致的生理压力，例如通过提高叶绿素含量、光合速率和相对含水量（RWC）来增强植物的水分利用效率和生长表现。

进一步的主成分分析（PCA）揭示了营养、生理和农艺性状之间的复杂关系。PC1解释了72%的总方差，与叶绿素含量、光合速率和籽粒产量密切相关。PC2解释了20.2%的方差，主要由籽粒微量元素（Ca、Zn、Fe）和WUE构成。这些结果表明，PC1主要反映植物整体营养状态和光合能力，而PC2则突出水分利用效率和营养分配机制在灌浆期的重要性。

### 产量与经济影响

在产量方面，全灌溉（FI）与F+BH结合的处理（FI+F+BH）获得了最高的绝对产量（5400千克/公顷），这归因于综合养分管理策略对营养吸收、生理功能和特定成分（如硅酸钾）的协同作用。然而，缺水灌溉（DI）与F+BH结合的处理（DI+F+BH）在使用36%更少的灌溉水的情况下，实现了显著的产量提升（28.2%）和蛋白质含量增加（12.9%），同时提高了水分利用效率（WUE）至1.63千克/立方米。这种处理的收益-成本比（BCR）达到了1.73，显著高于常规处理（1.50），表明其在经济上具有可行性。

### 未来展望与实际应用

本文的研究结果为未来研究和农业技术应用提供了多个方向。首先，需要进一步研究不同小麦品种对F+BH处理的响应，以确定适合不同环境条件的最优品种。其次，长期的多季研究对于评估这些实践的可持续性至关重要，特别是其对土壤微生物群落结构、有机碳动态和减少无机肥料依赖的影响。此外，研究还指出，可以利用遥感技术监测这些综合养分管理策略的效果，例如开发与光合效率、叶绿素含量和水分状态相关的高光谱指数，以实现精准农业中对叶面施用时间和剂量的优化管理。

### 结论

本文的两年田间试验清楚地表明，综合养分管理（INM）策略，特别是结合叶面生物刺激素和生物肥料的F+BH处理，能有效增强半干旱地区小麦对干旱胁迫的耐受性。在全灌溉条件下，该策略最大化了营养吸收、生理表现和产量；而在缺水灌溉条件下，F+BH处理显著缓解了干旱对产量和质量的影响，同时提高了水分利用效率和经济回报。这些结果表明，将缺水灌溉与综合养分管理结合，是一种在资源有限的半干旱地区实现可持续小麦生产的气候智能策略。通过整合生物、化学和叶面施用的综合管理方法，可以提高作物的抗逆性、营养吸收和资源利用效率。然而，为了验证这些实践的长期可持续性和更广泛的适用性，建议在不同品种和土壤条件下进行更多的田间试验。将这些研究成果纳入当地的水资源和养分管理计划，有助于半干旱农业系统适应气候变化，同时维护土壤健康、产量稳定和农民生计。