《Scientific Reports》：Enhancing rapeseed germination by nano zinc oxide and zinc sulfate particles under interrupted irrigation
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本研究针对干旱胁迫导致油菜种子萌发质量下降的生产难题，探讨了纳米氧化锌(ZnO NPs)和硫酸锌在中断灌溉条件下对四个春油菜品种萌发特性的影响。通过两年田间试验发现，在开花期和结荚期进行5 ppm纳米氧化锌与硫酸锌联合叶面喷施，可显著提高种子发芽率(GP)、发芽值(GV)和幼苗活力指数(SLVI)，其中杂交品种Hyola 50和常规品种Delgan表现最佳。该研究为干旱半干旱地区油菜抗旱栽培提供了新的营养调控策略。
在全球气候变化加剧的背景下，干旱胁迫已成为制约农作物生产的主要环境因素之一。油菜(Brassica napus L.)作为重要的油料作物，其种子萌发和幼苗建立阶段对水分胁迫尤为敏感。当母株在生殖生长期间遭受干旱胁迫时，会导致种子灌浆不充分、贮藏物质减少，进而降低种子活力，造成田间出苗不齐、幼苗长势弱等问题，最终影响产量。特别是在开花期和结荚期遭遇水分亏缺，会扰乱光合产物的合成与转运，导致种子皱缩、重量减轻，显著降低种子发芽率(Germination Percentage, GP)和幼苗活力指数(Seedling Length Vigor Index, SLVI)。因此，探索有效的农艺措施以缓解干旱胁迫对油菜种子质量的负面影响，对于保障油菜生产稳定性具有重要意义。
以往研究表明，锌元素在植物抗逆性中扮演着关键角色。锌不仅是多种酶（如过氧化物酶和超氧化物歧化酶）的辅助因子，参与活性氧清除机制，还能通过调节气孔运动和离子平衡增强作物抗旱能力。与传统锌肥相比，纳米氧化锌颗粒因其尺寸小、比表面积大、溶解度高，更易被植物吸收利用。然而，关于纳米锌肥对干旱胁迫下油菜母株种子质量的影响及其后代萌发特性的研究尚不充分。
为此，来自设拉子大学和瑞典农业科学大学的研究团队在《Scientific Reports》上发表了最新研究成果，系统探讨了纳米氧化锌(ZnO NPs)和硫酸锌单独或配合施用对干旱胁迫下油菜种子萌发特性的调控效应。该研究通过两年田间试验，揭示了锌营养调控对提高油菜种子抗旱能力的潜力。
研究人员采用裂区设计，在伊朗胡齐斯坦省贝赫巴汉县进行了连续两年的田间试验。试验设置了三个灌溉中断水平（正常灌溉、开花期断水、结荚期断水）作为主区，四种锌肥处理（不施锌、土施硫酸锌、叶面喷施纳米氧化锌、硫酸锌+纳米氧化锌配合）作为副区，以及四个春油菜品种（Delgan、Zafar、RGS003三个常规品种和Hyola 50杂交品种）作为副副区。在油菜生长的三个关键时期（苗期、开花期、结荚期）进行叶面喷施处理，纳米氧化锌浓度为5 ppm。收获后，按照国际种子检验协会标准对种子进行发芽试验，测定发芽率、平均发芽时间、发芽速率、发芽值、发芽能量、幼苗活力指数等10项指标。
3.1 发芽率
研究发现，锌肥处理和灌溉水平对发芽率有极显著影响。在正常灌溉条件下，Delgan品种在纳米氧化锌与硫酸锌配合处理中发芽率最高，达99.83%；Hyola 50在相同处理下发芽率为99.33%。值得注意的是，在开花期断水的严重干旱胁迫下，配合施用锌肥仍使Hyola 50保持98.33%的发芽率，表明锌肥能有效缓解干旱对发芽的抑制作用。
3.2 平均发芽时间
年份与灌溉水平的交互作用对平均发芽时间有显著影响。第二年试验中，开花期断水处理的种子平均发芽时间最短（2.028天），而结荚期断水处理最长（2.036天），说明严重胁迫可能加速种子萌发进程。
3.3 发芽速率
与平均发芽时间相对应，第二年开花期断水处理的种子发芽速率最高（0.493/天），进一步证实干旱胁迫下种子萌发速度的变化。
3.4 日均发芽率
正常灌溉下Delgan品种在锌肥配合处理中日均发芽率最高（33.27%），Hyola 50为32.11%。在开花期干旱胁迫下，配合施锌使Hyola 50保持32.77%的日均发芽率，凸显锌肥的缓解效应。
3.5 发芽值
Delgan品种在正常灌溉+锌肥配合处理中发芽值最高（3322.3），Hyola 50为3289.2。在干旱条件下，配合施锌仍使这两个品种保持较高发芽值，表明锌肥不仅提高发芽数量，还改善发芽质量。
3.6 发芽能量
第二年开花期断水处理的种子发芽能量最高（97.18），可能与胁迫诱导的萌发启动机制有关。
3.7 幼苗活力指数
Zafar品种在正常灌溉+锌肥配合处理中幼苗活力指数最高（15.94），Delgan为15.09。在结荚期轻度干旱下，Zafar的活力指数仍达15.72，显著优于其他处理。
3.8 胚芽长度
Zafar品种在正常灌溉+锌肥配合处理中胚芽最长（7.01 cm），Hyola 50为6.58 cm。在干旱胁迫下，配合施锌使Zafar胚芽长度在轻度和重度胁迫下分别保持6.78 cm和5.76 cm。
3.9 根长
Zafar品种在正常灌溉+锌肥配合处理中根长最长（9.25 cm），Delgan为8.61 cm。配合施锌使Zafar在轻度和重度干旱下根长分别达9.05 cm和7.91 cm。
3.10 异速生长系数
第二年正常灌溉和结荚期断水处理中，不施锌肥的种子异速生长系数最高（0.805），而开花期干旱+锌肥配合处理最低（0.723），反映锌肥对幼苗形态建成的调节作用。
相关性分析显示，发芽率与日均发芽率、发芽值、幼苗活力指数、胚芽长度和根长呈正相关，而与发芽速率和发芽能量负相关。异速生长系数与平均发芽时间正相关，与发芽能量和发芽速率负相关。这些关系表明，高发芽率的种子往往具有更好的幼苗生长性能。
该研究通过多指标综合评价，证实了锌肥特别是纳米氧化锌与硫酸锌配合施用，能显著改善干旱胁迫下油菜种子的萌发特性。其作用机制可能包括：锌元素促进生长激素合成，刺激根系发育；增强光合酶活性，提高干物质积累；激活抗氧化系统，减轻膜脂过氧化损伤。从品种表现看，杂交种Hyola 50在发芽相关指标上优势明显，而常规品种Zafar在幼苗生长指标上表现突出，这为不同育种目标提供了选择依据。
研究结论强调，在干旱半干旱地区，于油菜苗期、开花期和结荚期配合施用纳米氧化锌和硫酸锌，可有效提高种子质量，增强后代抗旱能力。对于无法获得杂交种的地区，常规品种Delgan是较好的替代选择。该成果不仅为油菜抗旱栽培提供了可行的营养管理方案，也为纳米肥料在农业上的应用提供了理论依据。未来需开展多年多点的田间验证试验，进一步明确锌肥调控的生理机制和经济效益。
