納米鋅和離子鋅對(duì)水稻產(chǎn)量形成及籽粒鋅含量的影響

陳士勇 王 銳 陳志青 張海鵬 王娟娟 單玉華 楊艷菊

（1揚(yáng)州大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院，225009，江蘇揚(yáng)州；2農(nóng)業(yè)農(nóng)村部長(zhǎng)江流域稻作技術(shù)創(chuàng)新中心/江蘇省作物遺傳生理重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室/江蘇省糧食作物現(xiàn)代產(chǎn)業(yè)技術(shù)協(xié)同創(chuàng)新中心，225009，江蘇揚(yáng)州）

鋅是植物生長(zhǎng)發(fā)育所必需的17種元素之一，在植物體內(nèi)非?；钴S，不僅能促進(jìn)水稻光合作用、碳水化合物和磷的代謝，而且能促進(jìn)籽粒的發(fā)育[1]。鋅也與人體健康密切相關(guān)，缺鋅會(huì)使人體生長(zhǎng)發(fā)育遲緩和免疫力低下[2-3]。人體自身不能合成鋅元素，只能通過(guò)食物來(lái)補(bǔ)充，因此提高食物中的鋅含量以滿(mǎn)足人體健康所需至關(guān)重要。我國(guó)65%以上人口以稻米為主食[4]，隨著人口的逐漸增加和人們對(duì)健康的更高追求[5]，研究如何提高稻米中的鋅含量具有重要意義。

在水稻鋅營(yíng)養(yǎng)生物強(qiáng)化方面已有不少研究[6-7]。鋅肥的施用對(duì)于水稻生長(zhǎng)有一定影響，適量的鋅有利于水稻產(chǎn)量的提升，在缺鋅土壤中施用鋅肥往往會(huì)達(dá)到極為明顯的增收效果[8]。葉面噴施鋅肥能有效提高水稻植株各器官的鋅含量[9-10]。劉琦等[11]研究表明，水稻揚(yáng)花期通過(guò)葉面噴施鋅可顯著增加植株中鋅含量。然而鋅離子難以粘附在水稻葉片表面，噴施的鋅溶液易從葉面滴落或被雨水淋失，影響水稻對(duì)鋅的吸收。

與葉面噴施鋅肥相比，基施鋅肥的增產(chǎn)效果更佳[7,12-13]。但土壤中的鐵鋁氧化物、粘土礦物及腐殖質(zhì)等都可吸附和固定鋅離子，降低鋅的有效性。納米微粒具有不飽和性，易與其他原子結(jié)合而穩(wěn)定下來(lái)，表現(xiàn)出很高的化學(xué)活性，隨著粒徑的減小，納米微粒的表面積、表面能及表面結(jié)合能均迅速增大[14]。因此，與傳統(tǒng)肥料相比，納米肥料受土壤質(zhì)地、結(jié)構(gòu)和膠體等影響較小，易被植物吸收利用，具有廣闊的研究前景。

施用納米鋅肥料除了能提高籽粒鋅含量，還能促進(jìn)根系發(fā)育，在水稻關(guān)鍵生長(zhǎng)期緩慢而穩(wěn)定地釋放營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，從而改善水稻的生長(zhǎng)[15]。本研究設(shè)置了納米鋅與離子鋅2種鋅形態(tài)，研究鋅肥類(lèi)型及用量對(duì)水稻產(chǎn)量形成和成熟期籽粒鋅濃度及積累量的影響，為通過(guò)現(xiàn)代農(nóng)藝措施提高稻米產(chǎn)量和營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)（富鋅）提供理論與實(shí)踐依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

試驗(yàn)于2018和2019年5-10月在揚(yáng)州大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院土壤肥料實(shí)驗(yàn)室盆栽場(chǎng)進(jìn)行。該地屬北亞熱帶濕潤(rùn)氣候區(qū)，四季分明，氣候溫和，日照充足，雨量豐沛。

供試土壤于2018年3月采自揚(yáng)州大學(xué)農(nóng)學(xué)院試驗(yàn)農(nóng)場(chǎng)耕層（0～20cm），為沙壤土。土壤pH 7.86、有機(jī)質(zhì)12.6g/kg、全氮9.4g/kg、速效磷85.6g/kg、速效鉀103.1mg/kg、堿解氮73.3mg/kg、銨態(tài)氮29.7mg/kg、硝態(tài)氮16.3mg/kg、有效鋅0.98mg/kg。2018年試驗(yàn)結(jié)束后，各試驗(yàn)盆土壤于2019年5月10日前更換25cm表層新土，新土與2018年所用土壤為同一田塊同時(shí)取的耕層土壤。

供試水稻品種為南粳9108（遲熟中粳稻），生育期150d。2018和2019年均在5月15日播種，濕潤(rùn)育秧，30d秧齡后，挑選發(fā)育進(jìn)程與長(zhǎng)勢(shì)一致的秧苗，于6月15日移栽至試驗(yàn)塑料箱，試驗(yàn)塑料箱尺寸為0.8m×0.5m×0.5m（長(zhǎng)×寬×高），每箱面積計(jì)0.4m2。每箱插栽水稻16穴，栽植密度為4.0×105穴/hm2（12.5cm×25cm），每穴 4苗。

供試離子鋅為硫酸鋅（分析純），購(gòu)自國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司；納米鋅為平均粒徑50nm的球狀納米氧化鋅（純度＞99.9%），購(gòu)自上海超威納米科技有限公司。氮肥為尿素（含N 40%），磷肥為過(guò)磷酸鈣（含P2O512%），鉀肥為氯化鉀（含K2O 60%）。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

采用盆栽試驗(yàn)，以不施鋅肥為對(duì)照，設(shè)置納米鋅、離子鋅各3個(gè)施用量處理，鋅肥施用量依據(jù)本試驗(yàn)室前期研究確定，栽種盆的面積按0.4m2折算田間施用量，共7個(gè)處理組合，分別為不施鋅肥（CK）、施離子鋅肥 7.5（T1）、30（T2）、60kg Zn/hm2（T3），施納米鋅肥7.5（T4）、30（T5）和60kg Zn/hm2（T6）。鋅肥在水稻移栽前一次性施用。各處理氮肥施用量為270kg N/hm2，基肥:分蘗肥:穗肥=4:3:3，其中基肥撒施于土表后翻入土中，深度為5～8cm，追肥均采用撒施；磷肥施用量為135kg P2O5/hm2，全部作基肥施用；鉀肥施用量為270kg K2O/hm2，基肥:穗肥=1:1。各處理施肥量和施肥方法2年保持一致。每個(gè)試驗(yàn)處理設(shè)置10盆重復(fù)，試驗(yàn)期間水分與病蟲(chóng)害防治等管理措施按高產(chǎn)栽培要求統(tǒng)一實(shí)施。

1.3 測(cè)定項(xiàng)目與方法

1.3.1 干物質(zhì)量和葉面積指數(shù)（LAI） 分別在拔節(jié)期、齊穗期和成熟期，每個(gè)處理取3穴代表性樣本，拔節(jié)期分解為莖鞘和葉片，齊穗期和成熟期分為莖鞘、葉片和穗部，將各器官在105℃下殺青30min，75℃下烘干至恒重后，測(cè)定干物質(zhì)質(zhì)量。同時(shí)在各時(shí)期每個(gè)處理選取8片代表性葉片，采用長(zhǎng)寬系數(shù)法測(cè)定其單葉葉面積，葉面積=長(zhǎng)×寬×校正系數(shù)，并稱(chēng)取其鮮重以及總?cè)~片鮮重，通過(guò)折算，計(jì)算出LAI。

1.3.2 葉片相對(duì)葉綠素含量（SPAD值）及光合指標(biāo) 每處理選取代表性植株6株，每株選取2片代表性葉片（頂1葉），每張葉片測(cè)定葉尖、中部和根部3個(gè)位置，計(jì)算得出該葉的SPAD值，自移栽后14d起，每隔1周左右測(cè)量1次，連續(xù)進(jìn)行10次左右，直至成熟期前。在水稻孕穗期和齊穗期分別隨機(jī)選取各處理主分蘗的新完全展開(kāi)葉作為代表性樣品，使用Li-6400光合儀測(cè)定光合參數(shù)，包括凈光合速率（Pn）、氣孔導(dǎo)度（Gs）、胞間CO2濃度（Ci）和蒸騰速率（Tr），每箱3個(gè)重復(fù)。

1.3.3 產(chǎn)量及其構(gòu)成因素 各處理將采樣后剩余的水稻全部收獲，計(jì)算和統(tǒng)計(jì)每穴水稻的穗數(shù)、穗粒數(shù)、總粒數(shù)以及空癟粒數(shù)。各箱收獲的籽粒以1000粒實(shí)粒樣本稱(chēng)重，重復(fù)3次（誤差不超過(guò)0.05g），求得千粒重，計(jì)算理論產(chǎn)量。

1.3.4 氮素累積量和籽粒鋅累積量 在成熟期各處理分別取3穴代表性樣品，風(fēng)干磨細(xì)后采用凱氏定氮法測(cè)定植株氮素含量。成熟期樣品分解出穗部，風(fēng)干磨細(xì)后采用AAS法測(cè)定籽粒鋅含量。

1.4 數(shù)據(jù)處理

采用Microsoft Excel 2016軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)整理和圖表繪制，使用SPSS 19.0軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析，采用單因素方差分析（Univariate-way ANOVA）和最小顯著差異法（LSD）比較不同處理的差異顯著性。

2 結(jié)果與分析

2.1 納米鋅和離子鋅對(duì)水稻產(chǎn)量及其構(gòu)成因素的影響

由2018與2019年各處理產(chǎn)量（表1）可知，與CK處理相比，施用鋅肥能顯著增加水稻產(chǎn)量，增產(chǎn)幅度在1.3%～11.9%。納米鋅和離子鋅對(duì)水稻產(chǎn)量的增益效果存在一定差異。隨著納米鋅和離子鋅用量的增加，水稻產(chǎn)量較CK處理均顯著增加，但離子鋅處理的水稻產(chǎn)量增幅為1.3%～7.0%，納米鋅處理的水稻產(chǎn)量增幅為2.5%～11.9%。相同鋅施用量條件下，納米鋅處理增產(chǎn)效果明顯高于離子鋅處理，且用量越高，提升幅度越大。與2018年水稻產(chǎn)量相比，2019年相同處理的水稻產(chǎn)量也均有增加，增幅在2.0%～6.3%。

表1 納米鋅和離子鋅對(duì)水稻產(chǎn)量及其構(gòu)成因素的影響Table 1 Effects of nano-zinc and ion-zinc on the yield and its components of rice

進(jìn)一步分析2年的產(chǎn)量構(gòu)成因素發(fā)現(xiàn)，與CK處理相比，鋅肥施用可以增加水稻有效穗數(shù)和穗粒數(shù)，增幅分別為2.4%～9.8%和4.0%～18.0%，施鋅量為60kg Zn/hm2時(shí)與CK處理的差異達(dá)顯著水平。納米鋅和離子鋅也可以增加水稻千粒重，但效果不顯著。隨著鋅施用量的增加，離子鋅和納米鋅各處理的水稻有效穗數(shù)、穗粒數(shù)和結(jié)實(shí)率均呈上升趨勢(shì)。在相同鋅施用量條件下，各納米鋅處理的水稻有效穗數(shù)、穗粒數(shù)、千粒重和結(jié)實(shí)率分別較相應(yīng)的離子鋅處理高1.3%～4.0%、6.1%～11.9%、0.6%～1.0%和0.1%～0.6%。

2.2 納米鋅和離子鋅對(duì)水稻干物質(zhì)積累量的影響

不同處理各生育時(shí)期的干物質(zhì)積累量如表2所示。與CK處理相比，施用鋅可以增加水稻拔節(jié)期、齊穗期和成熟期水稻干物質(zhì)量，增幅分別為26.5%～47.7%、7.9%～15.9%和17.4%～24.0%。相同鋅施用量條件下，納米鋅對(duì)水稻各生育期干物質(zhì)積累量的增加效果優(yōu)于離子鋅，但僅有拔節(jié)期差異達(dá)到顯著水平。不同鋅施用量比較可發(fā)現(xiàn)，中、高用量離子鋅和納米鋅均可增加水稻各生育期的干物質(zhì)積累量，增幅分別為1.9%～9.5%和2.2%～6.9%，但僅拔節(jié)期增加效果顯著，齊穗期和成熟期差異不顯著。

表2 納米鋅和離子鋅對(duì)水稻干物質(zhì)積累量的影響（2018）Table 2 Effects of nano-zinc and ion-zinc on rice dry matter accumulation amount in 2018 t/hm2

從表3中可以看出，播種-拔節(jié)和齊穗-成熟這2個(gè)階段，增施外源鋅的處理干物質(zhì)積累量顯著高于CK處理，表明鋅的施用促進(jìn)了水稻后期光合產(chǎn)物的合成和積累。相同鋅施用量條件下，納米鋅處理光合產(chǎn)物的積累量顯著高于離子鋅處理。在相同處理的不同鋅施用量比較發(fā)現(xiàn)，干物質(zhì)積累量和施用量呈正相關(guān)關(guān)系，中、高用量處理的干物質(zhì)積累量均顯著高于低用量處理。拔節(jié)-齊穗時(shí)期，各處理間干物質(zhì)積累量差異不顯著，最高的是T3處理，為5.53t/hm2，最低的是T4處理，為5.26t/hm2，在這一階段，CK處理的干物質(zhì)積累量所占其總積累量的比例最高，達(dá)到了43.69%。

表3 納米鋅和離子鋅對(duì)水稻各生育期干物質(zhì)積累量的影響（2018）Table 3 Effects of nano-zinc and ion-zinc on rice dry matter accumulation and proportion in different growth stage in 2018

2.3 納米鋅和離子鋅對(duì)水稻SPAD值和光合作用的影響

隨水稻生育進(jìn)程的延長(zhǎng)，各處理水稻葉片的SPAD值呈先增加后下降的趨勢(shì)（圖1）。移栽后14d到拔節(jié)期（7月16日）各處理水稻葉片SPAD值隨時(shí)間延長(zhǎng)而增加并達(dá)到最大值，之后各處理水稻葉片SPAD值呈下降趨勢(shì)。與CK處理相比，施用離子鋅和施納米鋅均明顯增加水稻葉片的SPAD值，這一增加效果在拔節(jié)期之后逐漸消失。說(shuō)明施用離子鋅和納米鋅在拔節(jié)前均能很好地維持群體冠層葉片的SPAD值。相同鋅施用量條件下，2種鋅肥對(duì)水稻葉片SPAD值影響差異不明顯，僅在中、低鋅施用量條件下，納米鋅處理的水稻葉片SPAD值略高于離子鋅處理。

圖1 納米鋅和離子鋅對(duì)水稻葉片SPAD值的影響（2018）Fig.1 Effects of nano-zinc and ion-zinc on SPAD value of rice in 2018

以齊穗期水稻葉片光合參數(shù)（表4）為例，與CK處理相比，施鋅顯著提高水稻Pn，增幅在37.4%～64.5%；隨著施用鋅量的增加，水稻Pn呈增加趨勢(shì)，離子鋅處理增幅在37.4%～59.5%，納米鋅處理增幅在52.3%～64.5%。相同用量下，納米鋅增加水稻Pn的效果優(yōu)于離子鋅處理，增幅在3.2%～10.9%。3個(gè)不同納米鋅用量的處理比較發(fā)現(xiàn)，T6處理的Pn最大，但是與T5處理差異不大。T3處理的Pn顯著高于T1和T2處理。

表4 納米鋅和離子鋅對(duì)水稻齊穗期劍葉光合作用的影響（2018）Table 4 Effects of nano-zinc and ion-zinc on leaf photosynthetic parameters of rice in 2018

與CK處理相比，施鋅同樣可以顯著增加水稻葉片Gs、Ci和Tr，增幅分別在 39.7%～67.2%、12.3%～16.8%和27.7%～42.8%。除離子鋅處理的Ci外，其余指標(biāo)均隨離子鋅和納米鋅施用量的增加而增加，且增加的幅度在相同鋅用量條件下，納米鋅處理優(yōu)于離子鋅處理。比較不同離子鋅用量的3個(gè)處理發(fā)現(xiàn)，T3處理的Ci顯著低于T1處理；T3處理的Tr和Gs顯著高于T1和T2處理。從不同納米鋅用量處理結(jié)果可以看出，隨著納米鋅施用量的增加，水稻葉片Gs顯著增加，Ci和Tr呈增加趨勢(shì)，但處理間差異不顯著。

2.4 納米鋅和離子鋅對(duì)水稻LAI的影響

LAI能直接影響植物群體對(duì)光能的截獲與利用，進(jìn)而影響植株的生長(zhǎng)發(fā)育[16]。離子鋅和納米鋅處理的水稻在關(guān)鍵生育時(shí)期的LAI如表5所示，與CK處理相比，施用鋅肥可以顯著增加拔節(jié)期、齊穗期和成熟期水稻LAI，增幅分別在5.4%～13.1%、3.5%～6.9%和4.9%～15.2%。相同鋅用量條件下，納米鋅處理增加水稻LAI的效果在齊穗期和成熟期優(yōu)于離子鋅處理，分別高出相同濃度離子鋅處理的0.5%～2.4%和1.1%～4.0%。隨著納米鋅和離子鋅用量的增加，水稻LAI均呈增加趨勢(shì)，與T4處理相比，T5和T6處理水稻LAI分別增加0.1%～0.8%和2.7%～5.6%；與T1處理相比，T2和T3處理分別增加0～4.7%和0.8%～6.7%。

表5 納米鋅和離子鋅對(duì)水稻LAI的影響（2018）Table 5 Effects of nano-zinc and ion-zinc on rice LAI in 2018

2.5 納米鋅和離子鋅對(duì)水稻籽粒鋅含量和積累量的影響

如表6所示，2018年水稻籽粒鋅含量與積累量規(guī)律相同，鋅的施用使籽粒鋅含量及積累量顯著高于CK處理，增幅分別為8.2%～31.4%和9.5%～42.2%。隨著離子鋅和納米鋅施用量的增加，籽粒鋅含量和積累量也逐漸增加，其中，T2和T3處理的籽粒鋅含量和積累量分別較低T1處理增加了8.4%～15.2%和9.9%～18.3%；T5和T6處理的籽粒鋅含量和積累量分別較T4處理增加了9.6%～13.6%和11.6%～20.0%。相同鋅用量條件下，納米鋅對(duì)籽粒鋅含量及累積量的促進(jìn)作用顯著高于離子鋅處理，以T6處理最高，分別為22.62mg/kg和229.15g/hm2。2019年的試驗(yàn)結(jié)果與2018年基本一致。

表6 納米鋅和離子鋅對(duì)水稻籽粒鋅含量及鋅積累量的影響Table 6 Effects of nano-zinc and ion-zinc on zinc content and accumulation in rice grains

將2年籽粒鋅積累量與鋅施用量進(jìn)行線(xiàn)性擬合分析，擬合線(xiàn)的斜率k可以反映在一定濃度范圍內(nèi)，處理濃度對(duì)于籽粒鋅積累量的影響，從擬合結(jié)果（圖2）可以看出，納米鋅處理擬合線(xiàn)的k值高于離子鋅，表明納米鋅對(duì)水稻籽粒鋅積累的促進(jìn)作用優(yōu)于離子鋅。

圖2 鋅肥用量對(duì)水稻籽粒鋅積累量的影響Fig.2 Effects of zinc fertilizer application amount on zinc accumulation in rice grains

3 討論

鋅是動(dòng)植物的必需營(yíng)養(yǎng)元素。我國(guó)有40%土壤缺鋅，在缺鋅的土壤中補(bǔ)充鋅肥可以提高作物產(chǎn)量，可增產(chǎn)10%～15%[16-18]，主要是因?yàn)殇\是植株體內(nèi)上百種酶的組成成分，參與葉綠素和生長(zhǎng)素的合成及碳水化合物的合成和轉(zhuǎn)化，促進(jìn)葉片光合作用和光合效率，進(jìn)而增產(chǎn)。本研究中供試土壤有效鋅含量為0.98mg/kg，根據(jù)劉錚[19]對(duì)土壤和作物對(duì)鋅肥應(yīng)用的劃分等級(jí)判斷，供試土壤屬于鋅肥有效區(qū)（0.5～1.0mg/kg），因此，在本研究供試土壤上增施鋅肥可以提高水稻產(chǎn)量。

前人的研究表明，鋅肥的種類(lèi)、施用方法和用量等對(duì)作物增產(chǎn)的效果均有所不同。馮緒猛等[6]和郭九信等[7]研究表明，相同鋅施用量條件下，鋅肥基施對(duì)水稻增產(chǎn)的效果優(yōu)于葉面噴施，主要是由于鋅肥基施可以在早期促進(jìn)水稻苗生長(zhǎng)，增加分蘗數(shù)和成穗率，雖然鋅在土壤中可能被吸附轉(zhuǎn)化暫時(shí)失去有效性，但后期仍可在一定程度上滿(mǎn)足水稻對(duì)鋅的需求，葉面噴施僅能保證水稻某一生育時(shí)期對(duì)鋅的需求，不能持續(xù)有效地供應(yīng)。本研究中基施鋅肥增產(chǎn)的效果最好，比對(duì)照增產(chǎn)11.9%。此外，鋅肥基施配合水稻中、后期葉面噴施鋅肥更能保證各生育時(shí)期鋅的供應(yīng)，增加產(chǎn)量[7]。

從本研究結(jié)果中可以看出，離子鋅肥和納米鋅肥對(duì)于水稻產(chǎn)量均具有促進(jìn)作用，離子鋅肥主要是通過(guò)提高水稻有效穗數(shù)進(jìn)而提高水稻產(chǎn)量，增產(chǎn)達(dá)1.3%～7.0%，這與前人[9,17,20]研究結(jié)果類(lèi)似。納米鋅肥對(duì)水稻的增產(chǎn)性能優(yōu)于離子鋅，納米鋅肥不僅顯著提高了水稻有效穗數(shù)，還有效提高了水稻的穗粒數(shù)，增產(chǎn)2.5%～11.9%。物質(zhì)生產(chǎn)是產(chǎn)量形成的基礎(chǔ)。許多學(xué)者[18,21]認(rèn)為，較高的物質(zhì)生產(chǎn)量是水稻高產(chǎn)的重要特征之一。本研究表明，納米鋅肥的施用對(duì)水稻LAI的提升顯著，特別是生育前期，較大的葉面積有利于水稻的光合作用，齊穗期的光合參數(shù)也表明納米鋅顯著提高了葉片的Pn，有效提高了光合物質(zhì)生產(chǎn)。據(jù)報(bào)道[22]，鋅在光合電子傳遞中起著重要作用，可作用于光合電子傳遞鏈上的2個(gè)作用位點(diǎn)，缺鋅導(dǎo)致Pn和Gs降低。鋅還是植物碳酸酐酶的組成成分，可作為光合作用中核酮糖1,5-二磷酸羧化酶的組成成分參與催化光合過(guò)程中CO2固定的初始反應(yīng)[23]。在相同鋅施用量條件下，納米鋅與離子鋅相比，鋅離子的釋放速度不同，納米鋅可逐步溶解出Zn2+，持續(xù)滿(mǎn)足植株對(duì)鋅的需求，減少鋅被土壤固定[24-26]，保障水稻整個(gè)生育期對(duì)鋅的吸收利用。納米鋅除釋放Zn2+滿(mǎn)足作物對(duì)鋅的需求外，植株還可以通過(guò)根部直接吸收納米鋅[27]。從籽粒鋅含量和鋅積累量結(jié)果可以看出，納米鋅的促進(jìn)作用高于同用量的離子鋅，且籽粒鋅含量隨納米鋅施用量的增加而增加。因此，納米鋅能夠持續(xù)有效地為水稻供應(yīng)鋅元素，這可能是水稻在整個(gè)生育期保持較高光合參數(shù)和干物質(zhì)積累量的主要原因，這也促進(jìn)了最終產(chǎn)量的形成。

納米鋅對(duì)水稻產(chǎn)量的促進(jìn)效果還可能是由于其對(duì)土壤理化性質(zhì)的影響，促進(jìn)了水稻生長(zhǎng)發(fā)育和土壤中吸收獲取養(yǎng)分的能力。有研究[28-31]表明，納米材料可以顯著增加土壤中堿解氮、速效磷和速效鉀的養(yǎng)分含量，增加作物從土壤中吸收養(yǎng)分，促進(jìn)增產(chǎn)。這主要是因?yàn)榧{米鋅具有較強(qiáng)的自由基，這些自由基化學(xué)活性強(qiáng)，能夠與很多有機(jī)物反應(yīng)，促進(jìn)有機(jī)物質(zhì)的分解，促進(jìn)養(yǎng)分的釋放。與傳統(tǒng)鋅肥相比，納米鋅可間接促進(jìn)植物對(duì)養(yǎng)分元素的吸收，進(jìn)而增加產(chǎn)量[32]。納米鋅可以增加植株對(duì)磷元素的吸收，主要是由于納米鋅可以吸附磷酸根離子，形成磷酸鋅團(tuán)聚體，團(tuán)聚體的形成，一方面減少磷酸根被固定而失去有效性；另一方面可以降低納米鋅對(duì)植株的毒害作用[33]。納米鋅促進(jìn)水稻對(duì)氮素的吸收，可能是由于納米鋅改善了水稻根際微環(huán)境，促進(jìn)肥料氮更易被根系吸收利用[34]。納米鋅還可以改變作物體內(nèi)及土壤酶活性。研究[35]表明，高濃度的納米鋅可能會(huì)對(duì)植物產(chǎn)生毒性，這主要是由納米鋅對(duì)植物造成氧化脅迫引起的，但低濃度的納米鋅可以促進(jìn)植株體內(nèi)過(guò)氧化物酶（POD）活性的提高，幫助清除植物體內(nèi)的活性氧，提高植物抗逆性。此外，納米鋅可能通過(guò)影響葉綠素合成中谷氨酰-tRNA還原酶和原卟啉原氧化酶活性，來(lái)影響葉綠素合成。但納米鋅促進(jìn)葉綠素合成的適宜濃度和直徑的大小還需要進(jìn)一步研究[36]。納米鋅可以顯著影響土壤POD、磷酸酶和脲酶的活性，但不同濃度或不同粒徑大小的納米鋅對(duì)這些酶活性影響不同[37]，還需進(jìn)一步研究。

4 結(jié)論

離子鋅和納米鋅均能顯著提高水稻產(chǎn)量及籽粒鋅含量。相同鋅施用量條件下，納米鋅對(duì)水稻產(chǎn)量的提升效果顯著高于離子鋅，同時(shí)納米鋅對(duì)水稻籽粒鋅含量和鋅積累量的促進(jìn)效果也優(yōu)于離子鋅。在水稻生長(zhǎng)過(guò)程中，特別是水稻生育前期，納米鋅處理的水稻葉片一直保持著較高的SPAD值和LAI，這對(duì)水稻早期干物質(zhì)積累和產(chǎn)量形成具有促進(jìn)作用。綜上，施用納米鋅可以作為提高水稻產(chǎn)量和籽粒鋅含量的有效手段。