纳米技术助力营养管理：利用氢氧化钙、氧化锌和氧化铈纳米颗粒提高干旱果园中开心果的产量（Ahmad Aghaei）

《BMC Plant Biology》：Nano-enabled nutrient management: improving pistachio productivity (Ahmad Aghaei) in arid orchards using calcium hydroxide, zinc oxide, cerium oxide nanoparticles

　　

摘要

背景

在干旱地区，开心果（Pistacia vera L.）的种植受到诸如果壳无法开裂、果实空洞以及果实变形等生理障碍的严重制约，这些因素大大降低了可销售产量。本研究首次在全球范围内探讨了精氨酸配体的金属氢氧化物纳米颗粒作为高精度叶面处理手段，在‘Ahmad Aghaei’品种中缓解这些问题的有效性。

方法

采用随机完全区组设计（RCBD）进行了7×2的因子实验，每个单独的树木作为一个实验单元。评估了七种处理方式：精氨酸配体的氢氧化锌纳米颗粒（Zn-Arg，150 mg L^-1）、精氨酸配体的氢氧化钙纳米颗粒（Ca-Arg，1000 mg L^-1）、L-精氨酸（174.2 mg L^-1）、硝酸铈（20 mg L^-1）、氧化铈纳米颗粒（20 mg L^-1）、氢氧化铈纳米颗粒（20 mg L^-1），以及去离子水作为对照。根据树冠结构的校准，在盛花后60天和75天（DAFB）对每棵树喷洒1.5升液体，以作用于关键的果实填充阶段。

结果

特别是在盛花后60天（DAFB）施用精氨酸配体的纳米螯合物时，显著改善了作物的生长表现。与对照组相比，Ca-Arg在促进植株生长和产量方面表现最佳，叶片面积增加了45.2%，单个果实的干重增加了31.0%（1.14克），枝条产量增加了31.0%（每枝1140克）。Zn-Arg在提升果实可销售品质方面最为有效，使果实开裂率提高了27.3%，同时显著降低了果实空洞和变形现象，减少了60%以上。相反，基于铈的处理方式表现出中性甚至有害的效果；在盛花后75天（DAFB）施用硝酸铈时，果实空洞率达到了最高（37.12%），并抑制了产量；而Ce(OH)₃纳米颗粒则导致果实重量最低，但单位重量内的果实数量最多（即果实较小）。主成分分析（PCA）和热图聚类结果显示，在盛花后60天这个时间窗口内，精氨酸配体与纳米级矿物核心之间的协同作用是优化养分输送与利用关系以及果壳开裂的关键因素。

结论

这些发现表明，精氨酸配体的钙和锌纳米颗粒是一种变革性的、可持续的精准营养管理策略，适用于开心果果园。虽然精氨酸配体配方为克服干旱引起的生理障碍提供了有效的生理机制，但铈的处理效果不一致，这突显了制定特定作物专用纳米策略的必要性。本研究建议在果实填充初期整合优化配体的纳米营养物质，以保障全球开心果生产的产量和品质。

图形摘要

图形摘要展示了纳米螯合的钙和锌对‘Ahmad Aghaei’品种开心果的叶片面积、果实品质、开裂情况以及产量的影响。