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为解决化学肥料对环境和人体健康的危害问题，研究人员开展生物刺激素、有机肥料及叶面喷施等替代策略对小麦产量和阳离子养分（Ca、Mg、K）富集影响的研究，发现替代策略有效，强调基因型特异性。
在全球农业生产中，小麦作为重要的粮食作物，其产量和营养价值备受关注。然而，传统化学肥料的大量使用虽能维持小麦高产，却带来了土壤退化、水体污染等环境问题，同时对人类健康构成潜在威胁。如何在保证小麦产量和品质的前提下，减少化学肥料的依赖，成为农业可持续发展的关键挑战。在此背景下，意大利维罗纳大学（University of Verona）的研究团队开展了相关研究，旨在探索有机肥料、生物刺激素结合叶面喷施等可持续施肥策略对小麦生长、产量及营养组成的影响，该研究成果发表在《BMC Plant Biology》。
研究人员主要采用了以下关键技术方法：选用两个氮含量不同的小麦品种 Rebelde 和 Bagou 进行盆栽实验，在分蘖期进行根部施肥处理，包括矿物肥料（MIN (P)、MIN (N+P)）和有机肥料（ORG），在抽穗期进行叶面喷施处理，包括尿素、钙镁钾硝酸盐（NO3）及添加动物或植物源生物刺激素（AN、VEG）的组合。通过测定叶绿素含量评估植株健康状况，利用实时荧光定量 PCR（RT-PCR）分析养分转运相关基因（如 TaNPF5.20、TaPHT1;6、TaHAK18 等）的表达水平，采用能量色散 X 射线荧光光谱（EDXRF）测定籽粒矿质元素含量，并对产量参数（穗数、粒数、千粒重等）进行统计分析。
根施肥对小麦生长的影响
根部施肥显著影响了小麦的生长状况。MIN (N+P) 和 ORG 处理均提高了植株的叶绿素含量，表明植株健康得到改善，其中 MIN (N+P) 处理的增幅更大。同时，MIN (N+P) 处理增加了有效分蘖数（穗数）。基因表达分析显示，MIN (N+P) 和 ORG 处理上调了氮转运蛋白基因 TaNPF5.20 的表达，ORG 处理的上调幅度更高，暗示有机肥料可能具有持续供氮的优势。磷转运蛋白基因 TaPHT1;6 的表达则仅在 Rebelde 品种中响应明显，表明不同基因型对养分的需求存在差异。
根与叶面联合施肥对产量的影响
主成分分析（PCA）表明，根施肥是影响产量的主要因素，其对穗数、粒数等早期产量组件的影响显著，而叶面施肥主要影响千粒重等后期组件。在 Rebelde 品种中，MIN (N+P) 根施肥结合叶面喷施 NO3 或含植物源生物刺激素（VEG）的处理，产量较对照提高约 50%，其中 VEG 生物刺激素的效果最佳。然而，Bagou 品种对施肥处理的响应不显著，进一步印证了基因型特异性的存在。农艺氮效率分析显示，Rebelde 品种中叶面喷施 NO3 处理的氮利用效率较高，尤其是在根部未施氮的 MIN (P) 处理中表现更优。
叶面施肥对籽粒矿质成分的影响
叶面喷施钙镁钾硝酸盐对籽粒中相应阳离子的富集效果有限，仅 Rebelde 品种的钙含量和 Bagou 品种的镁含量呈现适度增加，且具有基因型特异性。基因表达分析显示，钙转运蛋白基因 TaACA4 在补钙处理中表达下调，表明钙胁迫得到缓解，而镁（TaMGT1）和钾（TaHAK18）转运蛋白基因的表达变化不显著，与矿质元素含量的变化趋势一致。此外，叶面施肥显著降低了籽粒中氯（Cl）含量，提高了硫（S）含量，这可能与离子竞争和养分同化的相互作用有关。
结论与讨论
本研究表明，有机肥料和生物刺激素结合叶面喷施的施肥策略，可有效替代传统化学肥料，在改善小麦植株健康、提高产量的同时，调节籽粒的矿质元素组成。尽管阳离子养分的生物强化效果有限，但该策略在环境可持续性和资源循环利用方面具有显著优势，尤其是有机肥料来源于农业废弃物，符合循环经济理念。研究结果强调了基因型差异对施肥响应的重要性，提示在实际农业生产中需根据品种特性优化施肥方案，以实现养分利用效率和产量的最大化。该研究为可持续农业实践提供了新的思路和数据支持，有助于推动绿色农业技术的发展与应用。
