《Plants》：Evaluating Silicon Application Strategies for Sweet Basil Growth and Postharvest Chilling Injury Alleviation
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甜罗勒（Ocimum basilicum L.）的冷敏感性常导致在大多数新鲜农产品运输和储存所用的低温条件下出现不可销售的冷害（chilling injury, CI）症状，并缩短其货架期。已有研究发现硅（Si）处理能够缓解这些症状，并在栽培期间提供其他益处。
甜罗勒（Ocimum basilicum L.）的冷敏感性常导致在大多数新鲜农产品运输和储存所用的低温条件下出现不可销售的冷害（chilling injury, CI）症状，并缩短其货架期。已有研究发现硅（Si）处理能够缓解这些症状，并在栽培期间提供其他益处。本研究测试了不同硅施用策略对罗勒植株的效果，以确定其在减轻冷害症状和改善生长方面的有效性，以及该有效性是否受剂量效应或叶片组织中硅含量的影响。在四项试验中，研究人员将含有硅酸钾或单硅酸（monosilicic acid, MSA）的处理溶液以0、50、100、150和200 mg/L的硅施用率，通过定期根区灌溉施肥或每周叶面喷施的方式施用于盆栽罗勒。收获时未发现生长方面的显著改善。尽管所有处理组在4 °C冷藏条件下的中位货架期介于17至24天之间，超过了已知的未处理罗勒的估计值，但与对照组相比并无显著改善。干旱胁迫可能是导致对照组即使在未施用硅的情况下也对冷害产生抗性的一个促成因素。需要进一步研究以确定硅施用对罗勒的单独效应。
论文解读：硅施用策略对甜罗勒生长及采后冷害缓解效果的系统评估
一、研究背景与科学问题
甜罗勒（Ocimum basilicum L.）作为一种高经济价值的 culinary herb（烹饪香草），在全球范围内被广泛栽培。然而，该作物具有显著的冷敏感性，这一特性对其冷链物流构成了严峻挑战。冷链是保障易腐食品在运输和储存过程中维持适宜温度的温度控制供应链体系，但由于不同商品具有不同的最适温度范围，混合装载的运输和储存方式往往难以实现，或需采用对部分商品而言并非最优的中间温度。多数香草和绿叶蔬菜的品质在0–2 °C温度下保存最佳，但罗勒在≤10 °C的温度下，根据暴露时间的不同，可能发生冷害。冷害的常见症状包括叶片变色和坏死（出现病斑和暗斑），这些症状会降低罗勒的商业品质和货架期，导致销量下降和食物浪费增加。在常见的≤5 °C冷藏温度下，罗勒的货架期仅为1至3天，这阻碍了需要较长运输时间的广泛分销，也限制了新鲜罗勒在冷藏沙拉混合产品等冷藏商品中的应用。目前，尚未有被产业界广泛采用的改善罗勒耐冷性的方法，特别是在采后冷害症状缓解方面。
已有研究表明，硅（Si）施用可在栽培和采后阶段减轻冷害症状，但多数研究集中于栽培期的生长植株，采后研究则主要局限于水果，对于硅施用对冷敏感蔬菜（如罗勒叶片）采后阶段的影响存在知识空白。硅在栽培期和采后期的生理作用不同：栽培期植物作为整合系统，硅支持各器官间的协调互作，增强结构发育并维持稳态；采后期收获组织不再依赖器官间的协调互作，重点在于维持细胞完整性和区室化，以限制水分和细胞成分的渗漏。前期研究已证实，栽培期施用硅可显著减少罗勒在4 °C采后冷藏2周后的叶片坏死发展，但仍有诸多变量有待探究，包括是否存在可用于确定最佳施用率的剂量-效应关系、硅的化学形态是否影响剂量效应，以及罗勒作为非积累或微积累植物（<1000 mg/kg）的硅吸收特性是否影响处理效果。
二、研究设计与主要技术方法
本研究在加拿大圭尔夫大学温室中开展，于2025年2月6日播种甜罗勒‘Genovese’品种种子，采用泥炭基质盆栽，在自然光照辅以高压钠灯补光、日均光积分（DLI）7.4 mol/m2·d、16小时光周期、昼/夜温度23/20 °C、相对湿度45/48%的条件下栽培。试验共设四个独立试验，分别采用硅酸钾（KS）根区施肥、硅酸钾叶面喷施、单硅酸（MSA）根区施肥和单硅酸叶面喷施四种策略，每种策略下设0、50、100、150、200 mg/L五个硅施用率。关键技术方法包括：采用钼蓝比色法测定叶片组织硅含量；使用叶绿素含量计（CCI）非破坏性评估叶片相对叶绿素浓度；测定株高和鲜重评估生长响应；在4 °C冷藏条件下评估鲜重损失（FWL）和基于坏死叶面积（NLA）的冷害指数（CII）以确定货架期；采用Kaplan–Meier生存分析和log-rank检验进行货架期统计分析，采用单因素方差分析和双因素重复测量方差分析评估处理效应。
三、主要研究结果
3.1 硅处理对叶片组织硅含量的影响
在KS-施肥策略下施用率至少为50 mg/L，或其他策略下施用率至少为100 mg/L时，硅处理组罗勒叶片组织硅含量显著高于未处理对照组。在KS-喷施策略下施用率超过150 mg/L，或其他策略下超过100 mg/L后，硅含量不再显著增加，表明100–150 mg/L的施用率足以最大化罗勒的硅吸收。各策略中实现最大显著硅含量增加的最低施用率为：KS-施肥、MSA-施肥和MSA-喷施均为100 mg/L，KS-喷施为150 mg/L。对照组因校正吸光度低于零而无法量化硅浓度，证实了未经补充时罗勒对硅的吸收可忽略不计。
3.2 硅处理对植物生长的影响
叶绿素含量指数（CCI）对硅施用率的响应呈三次方模式（KS-施肥、MSA-施肥和MSA-喷施试验），即随施用率增加至150 mg/L时CCI上升后下降，或呈线性增加模式（KS-喷施试验）。株高方面，除MSA-施肥试验外，各策略下硅处理组与对照组均无显著差异；MSA-施肥试验中，200 mg/L施用率导致株高较对照组（32 ± 1.1 cm）降低17%，提示高施用率可能对植物生长产生负面影响。鲜重方面，所有策略和施用率下均无显著差异，各试验平均鲜重介于42–44 g之间。
3.3 硅处理对采后冷藏品质的影响
鲜重损失方面，硅处理组在大部分冷藏期间与对照组无显著差异，仅在三个试验的个别天数出现显著降低：KS-施肥试验第16天，150和200 mg/L处理组FWL较对照组（4.8 ± 0.4%）低1.7%；KS-喷施试验第20天，50 mg/L处理组较对照组（7.2 ± 0.47%）低0.8%；MSA-喷施试验第14天，50 mg/L处理组较对照组（3.2 ± 0.18%）低1.3%。试验结束时各组FWL介于4–10%之间。货架期方面，除KS-施肥试验外，各策略下硅处理组与对照组均无显著差异；KS-施肥试验中，50和100 mg/L施用率使货架期较对照组（20天）缩短2.5–3天。
四、讨论与结论
本研究未观察到硅处理对罗勒生长或采后品质的显著改善，也未发现处理效果与叶片硅含量之间的相关性。罗勒叶片硅含量未超过1000 mg/kg，进一步确认了其作为非积累或微积累植物的分类。缺乏生长和品质改善的可能解释是，诱导积极效应需要最低硅含量阈值，而罗勒可能无法积累足够的硅来获得如细胞壁强化、角质层增厚等物理屏障效应。对于非积累或微积累植物，硅的益处可能来自硅介导的信号传导或促进抗氧化能力、光合能力和养分吸收的机制，但这些活动可能受硅生物利用度限制或需要最低浓度启动。
冷害症状部分归因于冷胁迫下活性氧（ROS）积累引起的氧化损伤。已有研究表明硅可增强多种冷敏感作物的抗氧化能力以限制ROS积累，但本研究未观察到硅处理对采后品质的显著改善。所有处理组货架期（17–24天）远超文献中罗勒在类似温度下1–3天的估计值，对照组也持续了18–24天，表明可能存在超出本研究范围的促成因素。栽培期间偶发的干旱胁迫事件可能是对照组对冷害产生抗性的原因，干旱胁迫可通过增加抗氧化酶来诱导保护机制，减少ROS积累。栽培条件的差异，包括有机栽培实践、盆径大小和营养供应状况，也可能影响对照组的冷藏表现。
研究结论：收获时未观察到硅处理的显著积极效应。除三次试验中个别天数的FWL显著降低和KS-施肥试验中部分处理组货架期略短外，硅处理对冷藏期间采后品质的影响甚微。所有处理组货架期为17–24天，超过文献中罗勒在类似温度下1–3天的估计，可支持更大范围的分销。然而，对照组同样持续18–24天，表明可能存在本研究范围之外的影响因素（如干旱胁迫）作用于未处理罗勒。进一步研究需隔离并确认硅的单独效应。此外，种植者应注意避免使用超过150 mg/L的硅施用率，因其可能对栽培产生负面影响，且硅吸收在该施用率以上不再显著增加。各策略中实现最大显著叶片硅含量增加的最低施用率为：KS-施肥、MSA-施肥和MSA-喷施为100 mg/L，KS-喷施为150 mg/L。鉴于硅处理效果在不同研究间存在差异，商业种植者在大规模采用任何硅施用策略前，应针对自身作物开展试验以评估潜在效益。
