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由于无机肥料中养分易被土壤固定、吸附及淋溶流失,导致肥料利用率低下,加速了土壤酸化、板结及水体富营养化等环境问题发展,造成资源和能源的浪费。作为环境友好型肥料,糖醇螯合肥在经济作物上已开展大量研究,且其应用效果一般优于无机肥料。然而,目前其研究较少涉及种植面积广泛的粮食作物。此外,以往研究中施用的糖醇螯合肥未标注其螯合率,且通常以混合物形式存在,甚至某些仅为糖醇与无机肥料简单掺混,而并未发生螯合反应。然而,课题组前期研究发现,糖醇螯合肥不同生产工艺对应的作用效果差异显著。同时,大量研究表明,未经螯合反应的糖醇混合物在促进作物生长方面同样具有较好的应用效果,因此难以明确是否是糖醇螯合态元素在促进作物生长发育方面发挥更为重要的作用,这导致糖醇螯合物的促生作用机制模糊不清。为解决上述问题,本研究首先利用水热合成法制备了一种螯合率接近100%的山梨醇螯合钙,并依据其主要合成成分设置了五组处理,分别为(1)常规施肥(CK);(2)喷施山梨醇(T1);(3)喷施硝酸钙(T2);(4)喷施山梨醇混合钙,即山梨醇与硝酸钙的混合物(T3);(5)山梨醇螯合钙(T4)。通过傅里叶红外光谱、元素分析、透射电镜等技术手段,在大田试验条件下探究喷施山梨醇螯合钙对花生叶片碳氮代谢、钙素吸收及亚细胞分布等的影响,并结合叶际微生物群落结构变化分析喷施山梨醇螯合钙促生作用机制,以促进糖醇螯合肥在粮食作物上的应用研究,深入推进我国农业绿色、可持续发展。研究结果表明:1、叶面施肥可通过促进花生生长,提高花生单株结果数、饱果率等提高花生产量及品质,但百果重和百仁重却因此降低。与其他处理相比,喷施山梨醇螯合钙能显著促进生殖及营养器官发育,从而提高植株干物质含量。两年间,T1、T2、T3及T4处理分别较CK处理平均增产3.16%、6.05%、8.48%、14.54%。相关性分析结果表明,产量提高主要是由于花生单株结果数显著提高所致。在花生籽仁品质方面,叶面施肥对籽仁粗脂肪含量影响较小,却显著提高了粗蛋白含量,其中山梨醇螯合钙作用突出。通过对花生产量、品质及生长参数进行主成分综合评价,结果显示,在施用基肥基础上喷施叶面肥有利于花生经济效益提高,综合得分排序分别为T4>T3>T2>T1>CK。2、花生叶片碳氮代谢过程关系紧密且相互促进,叶面施肥提高了花生叶片碳氮代谢性能,但不同喷施处理间作用效果不同。与其他处理相比,喷施山梨醇螯合钙显著提高了花生叶片各生育期总碳、总氮含量,促使可溶性糖、可溶性蛋白及游离氨基酸等代谢产物含量得到提高。叶面施肥对氮代谢的促进作用大于碳代谢,尤其山梨醇螯合钙处理。同时,相关性分析结果显示,碳氮代谢能力越强,经济效益越高。傅里叶红外光谱扫描结果进一步证明,在常规施肥基础上增施山梨醇螯合钙有利于提高叶片碳氮代谢性能,促进碳水及酯类化合物、蛋白质和核酸等物质在叶片中的积累,从而为花生干物质积累、产量及籽仁品质提高等奠定生理基础。3、叶面施肥可促进花生对钙素的吸收,改变叶片钙素亚细胞分布状况。由于山梨醇润湿作用能减少肥料喷雾与花生叶片的接触角,因此叶面施肥能显著提高花生植株钙含量。两年间山梨醇螯合钙处理的叶片钙含量分别较常规施肥处理显著提高19.32%和13.12%,而在籽仁钙含量方面则分别提高6.49%和10.82%。与施肥前基础养分含量相比,山梨醇螯合钙处理能有效维持土壤有效钙含量。叶面施肥提高了各组分钙含量,但细胞壁组分占比较CK处理降低,尤其山梨醇螯合钙处理。透射电镜结果显示,山梨醇螯合钙处理的细胞壁钙素分布更为连续、均匀。相关性分析结果表明叶面施肥能通过影响花生对钙素吸收进而显著影响其产量、品质及生长。4、叶面施肥对花生叶际微生物群落Alpha多样性的影响较小,却显著改变了其群落结构组成。变形菌门、放线菌门和厚壁菌门是构成花生叶际微生物群落的菌门,而在属水平则共鉴定出15个相对丰度大于1%的物种。ANOSIM和Adonis分析结果均表明处理间群落结构存在显著差异,而PLS-DA分析则进一步发现微生物群落结构可能存在一定演替关系。叶片总碳、全钙及细胞器钙含量是驱动叶际细菌群落组成的主要生化特征。Quadrisphaera、Pseudomonas、Thauera和Klebsiella存在显著差异,且在不同处理中显著富集。相关性热图显示属水平上优势物种与花生生长性状、碳氮代谢及钙素吸收之间存在紧密联系。山梨醇螯合钙能够促进Quadrisphaera的增殖,并显著改变叶际微生物丰度和群落组成,从而导致叶际微生物群落结构发生变化,影响叶片代谢及养分吸收,最终影响作物产量。综上,在常规施肥基础上喷施叶面肥能够有效促进花生生长,影响产量及品质。与其他处理相比,由于山梨醇螯合钙除改变了钙素赋存形态外,又包含植物生长所需碳源(山梨醇)及氮源(硝态氮),同时山梨醇的润湿作用又降低了肥料液滴的接触角,因此显著促进了叶片对钙素的吸收,改变了钙素在叶肉细胞中的分布,从而增强了碳氮代谢能力,并且叶际微生物群落结构也因此直接或间接发生改变,影响了植物-微生物间交互作用,促进了花生植株生长,最终提高了花生产量及品质。