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干旱胁迫（DS）严重威胁全球粮食安全，传统方法存在局限。研究人员开展纳米粒子（NPs）对作物抗旱影响的研究，发现 NPs 能提升作物抗旱性，如增强生长、提高水分利用效率（WUE）等，为干旱地区农业提供新策略。
在全球气候变暖的大背景下，干旱问题愈发严峻。想象一下，广袤的农田里，庄稼因缺水而日渐枯萎，这可不是科幻电影中的场景，而是全球农业正面临的现实困境。自上世纪 70 年代起，极端干旱影响的土地面积翻倍，全球约 20% 的土地每年都在经受干旱的考验。在多个粮食产区，干旱风险持续攀升，导致玉米、水稻、小麦等主要农作物大量减产，累计损失高达约 1820 百万吨。传统的农业抗旱手段，像滴灌和地膜覆盖，虽有一定效果，但依赖大量基础设施，且在应对短期、季节性干旱时力不从心。
在这样的困境下，纳米粒子（NPs）作为新兴的农业 “救星” 进入了人们的视野。它凭借独特的纳米级特性，有望为作物抗旱带来转机。为了深入探究纳米粒子在农业抗旱中的作用，来自国内的研究人员展开了一项全面而深入的研究，相关成果发表在《Agricultural Water Management》上。
研究人员采用了多种关键技术方法。首先，他们在 Web of Science、Scopus、AGRICOLA 和 Google Scholar 等多个数据库中，系统检索了 2013 年至 2024 年 10 月期间的同行评审文献，精心筛选出 83 篇符合要求的研究。接着，利用 GetData Graph Digitizer 软件收集数据，并借助 Metawin 软件计算效应大小和 95% 置信区间（CI） 。同时，运用梯度提升回归树统计模型和结构方程建模分析等手段，深入探究各因素之间的关系。
研究结果令人振奋：
- 作物生长响应：通过对 439 个观测数据的元分析发现，干旱胁迫下施用 NPs 可使作物生长显著提高 28.3%。不同作物类型增产幅度不同，蔬菜和水果最为明显，无机 NPs 比有机 NPs 效果更好。叶面喷施和土壤施肥效果突出，浓度为 100 - 150mg/L 时效果最佳。
- 光合作用和水分利用效率响应：NPs 使叶绿素（Chll）含量、净光合速率（Pn）和水分利用效率（WUE）分别提升 31.2%、43.7% 和 52.4%。不同作物、施用方法和浓度对其影响各异，如种子引发对提高 Chll 含量效果最好，无机 NPs 对提升 Pn 效果显著。
- 氧化应激响应：NPs 能显著降低丙二醛（MDA）和过氧化氢（H?O?）积累，分别减少 29.4% 和 39.1%。无机 NPs 在降低 MDA 和 H?O?水平上表现出色，种子浸种和低浓度施用效果更佳。
- 抗氧化酶活性响应：NPs 可提高超氧化物歧化酶（SOD）、过氧化物酶（POD）和过氧化氢酶（CAT）活性，分别提升 14.2%、25.6% 和 20.4%。作物类型对 SOD 和 POD 影响最大，NP 类型对 CAT 影响最大。
- 抗氧化代谢物响应：NPs 使脯氨酸增加 6.4%（效果不显著），可溶性糖显著增加 27.1%。无机和有机 NPs 都能提高可溶性糖含量，叶面喷施和高浓度施用效果更好。
- NP 类型的影响：进一步细分无机 NPs 发现，锌纳米粒子（Zn NPs）增产效果最佳，其中氧化锌纳米粒子（ZnO NPs）占主导。ZnO NPs 对不同作物生长促进作用不同，蔬菜和水果最明显，种子引发效果最好，且在一定范围内浓度越高效果越好。
在研究结论与讨论部分，研究充分肯定了 NPs 在增强作物抗旱性方面的巨大潜力。NPs 通过提高光合作用效率，促进作物生长；增加渗透调节物质积累，提升 WUE；增强抗氧化能力，减少 ROS 损伤。其中，ZnO NPs 表现最为突出。然而，研究也指出，尽管 NPs 前景广阔，但长期使用可能带来潜在风险，如高浓度 NP 可能抑制作物生长、影响土壤微生物群落等，其在土壤和植物系统中的长期积累及对生态系统的影响尚不明确。
总的来说，这项研究为干旱地区农业生产提供了极具价值的理论依据和实践指导，让纳米技术有望成为传统灌溉的有力补充。但为了实现纳米技术在农业中的安全、有效、可持续应用，后续还需深入研究其长期环境影响，推动纳米技术与多学科融合，为全球农业应对干旱挑战开辟新道路。
