叶面喷施氧化铈纳米颗粒与生物炭改良协同提升水稻(Oryza sativa L.)在CO2介导的升温胁迫下的营养强化与抗逆性

本研究创新性地探讨了生物炭（BC）与氧化铈纳米颗粒（CeO2-NPs）联合应用对水稻在CO2浓度升高（600 μmol mol-1）与升温（30-32°C）双重胁迫下的调控机制。通过改善土壤理化性质、重塑根际细菌群落（如Proteobacteria和Bacteroidetes），协同上调OsHMA5等营养转运基因表达，显著提升水稻光合作用、抗氧化酶活性及Zn/Mg等矿质元素积累，为气候变化下的作物营养强化提供新策略。

　　

Highlight

本研究首次揭示生物炭与CeO₂-NPs（BC-NPs）联合处理通过三重协同机制增强水稻气候适应性：1）生物炭优化土壤pH和阳离子交换容量（CEC），为有益菌群（如Desulfobacterota）创造微环境；2）纳米颗粒直接激活SOD/POD抗氧化系统；3）联合处理显著上调OsZIP1等转运基因，使稻米Zn含量提升2.1倍。

Effects of CeO₂ NPs and biochar on growth parameters

在模拟未来气候条件（CO₂ 600ppm + 32°C）下，水稻株高暴跌42%，但BC-NPs处理组实现"逆境反转"——分蘖数恢复至对照水平91%，籽粒重量通过增强光合电子传递效率（Fv/Fm提升37%）显著改善。

Discussion

与传统认知不同，CO₂施肥效应在升温胁迫下完全失效。BC-NPs通过"微生物-植物"对话机制，使根际放线菌（Actinobacteria）丰度激增3.8倍，驱动Mn/Cu等微量元素向籽粒定向转运。

Conclusion

这项研究开创性地提出"纳米-生物炭"气候智能型农业方案，在维持Simpson指数降低15%的前提下，精准调控微生物功能群，为解决"高温低营养稻米"难题提供关键技术路径。