外源鈣對(duì)小白菜酶活性、鈣含量及其產(chǎn)量和品質(zhì)的影響

袁偉玲，陳磊夫，劉志雄，吳金平，袁尚勇

（1.湖北省農(nóng)業(yè)科學(xué)院經(jīng)濟(jì)作物研究所，湖北 武漢 430064；2.武漢中農(nóng)南方科技 有限公司，湖北 武漢 430000；3.湖北省蔬菜辦公室，湖北 武漢 445000）

鈣是人體中含量最多的無(wú)機(jī)元素之一，參與血液的凝固，維持細(xì)胞膜的完整性和通透性。對(duì)人體的生長(zhǎng)發(fā)育和新陳代謝有舉足輕重的作用。據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國(guó)城鄉(xiāng)人均每日鈣攝入量?jī)H為中國(guó)營(yíng)養(yǎng)學(xué)會(huì)推薦膳食供給量的50%左右［1-2］。缺鈣容易發(fā)生佝僂病、骨折、骨質(zhì)疏松，引起動(dòng)脈硬化、高血壓、結(jié)石、老年癡呆等病癥［3-6］。在蔬菜生長(zhǎng)期間，通過(guò)葉面噴施外源鈣提高蔬菜富集鈣含量，對(duì)于提高蔬菜的商品價(jià)值和增強(qiáng)人們的體質(zhì)具有重要的 意義。

鈣對(duì)蔬菜產(chǎn)量和品質(zhì)的影響在番茄、大白菜、萵苣等主要蔬菜作物上均有報(bào)道［7-12］。番茄不同時(shí)期噴施不同濃度CaCl2能較好地防治番茄臍 腐病，提高番茄的硬度，增加Vc含量7.4%～ 23.9%，增加還原糖含量達(dá)0.96 g/100 g［13］。噴施以Ca（NO3）2能夠使大白菜增產(chǎn)10.5%，降低硝酸鹽含量15.1%，增加Vc含量23.8%［7］。萵苣生長(zhǎng)期噴施50、100、200 mg/L CaCl2，萵苣鈣含量分別增加1.56%、1.86%、1.79%。增施鈣肥顯著提高萵筍產(chǎn)量，降低硝酸鹽含量，增加Vc、可溶性糖和氨基酸含量［8］。

不同時(shí)期噴施不同濃度含量的外源鈣對(duì)小白菜酶活性、鈣含量及其產(chǎn)量和品質(zhì)的系統(tǒng)研究鮮見(jiàn)報(bào)道，且先前的研究結(jié)果尚不能準(zhǔn)確反映全生育期鈣對(duì)不同小白菜品種生長(zhǎng)發(fā)育及抗氧化性的影響。本研究通過(guò)探索不同品種的小白菜在不同生育期和不同施鈣水平下產(chǎn)量、營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)和酶活性的變化規(guī)律，揭示鈣對(duì)小白菜生長(zhǎng)發(fā)育的影響，從而確定小白菜最適施鈣量和最佳施鈣時(shí)期，為富鈣小白菜生產(chǎn)提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

供試小白菜品種為生產(chǎn)上主推品種蘇州青、兔耳白、上海青。外源鈣供體為氯化鈣（CaCl2）。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)于2018年9月在湖北省農(nóng)業(yè)科學(xué)院蔬菜試驗(yàn)基地進(jìn)行。試驗(yàn)地土壤為紅壤，土壤理化特性為：有機(jī)質(zhì) 25.41 g/kg，全氮 1.76 g/kg，速效氮 139.2 mg/kg，有效磷 62 mg/kg，速效鉀 136 mg/kg，有效鈣0.5 g/kg，pH 5.7。

大田試驗(yàn)采取裂區(qū)設(shè)計(jì)。試驗(yàn)設(shè)置 6 個(gè)鈣濃度，即清水對(duì)照（T0）、50 mg/L CaCl2（T1）、100 mg/L CaCl2（T2）、150 mg/L CaCl2（T3）、200 mg/L CaCl2（T4）、250 mg/L CaCl2（T5），分別于移栽后7、14、21 d葉面噴施。小區(qū)面積 10 m2，3 次重復(fù)。試驗(yàn)地前茬作物為黃瓜，基肥施用 750 kg/hm2復(fù)合肥（15-15-15）。2018年 9月中下旬播種，11月上旬收獲，按常規(guī)管理。

1.3 小區(qū)測(cè)產(chǎn)

小白菜采收期，每小區(qū)按8 m2進(jìn)行采樣測(cè)產(chǎn)。

1.4 酶活性及營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)測(cè)定

過(guò)氧化氫酶（CAT）、過(guò)氧化物酶（POD）采用植物生理試驗(yàn)常規(guī)方法測(cè)定［14］。葉面噴施3 d取樣，每處理采樣10株，取其測(cè)定均值。Vc含量：2，6-二氯靛酚滴定法；可溶性糖含量：蒽酮比色法；游離氨基酸總量：水合茚三酮比色法；硝酸鹽含量：酚二磺酸比色法［15］。

1.5 數(shù)據(jù)分析

采用Excel 2003和SPSS 10.0軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析，采用新復(fù)極差法進(jìn)行顯著性檢驗(yàn)。

2 結(jié)果與分析

2.1 葉面噴施不同濃度外源鈣對(duì)小白菜酶活性的影響

2.1.1 對(duì)小白菜葉片 CAT 活性的影響

如圖1所示，與對(duì)照相比，葉片噴施CaCl2提高了小白菜CAT的活性。不同小白菜品種間未達(dá)到極顯著差異水平；僅在T2處理均表現(xiàn)出顯著差異。移栽后7 d，不同處理間差異較小，后期差異較大。移栽后14 d噴鈣處理的 CAT顯著提高，上海青、兔耳白、蘇州青在T3處理下CAT活性最高，比對(duì)照增加 79.33%。移栽后21 d噴鈣，CAT活性提高 46.02%～69.56%，且各處理間小白菜葉片CAT活性差異變化相對(duì)較平緩。可見(jiàn)，噴施適量的CaCl2能促進(jìn)CAT的合成及活性提高，移栽后14 d為小白菜噴施鈣的關(guān)鍵生育期，該時(shí)期噴施 T3濃度鈣最為合適，提高了CAT的活性。而當(dāng)噴施CaCl2濃度過(guò)高時(shí)，可能導(dǎo)致小白菜生理代謝紊亂，植物體內(nèi)系統(tǒng)遭到破壞，CAT活性 下降。

圖1 葉面噴施不同濃度外源鈣對(duì)小白菜CAT 活性影響

2.1.2 對(duì)小白菜葉片 POD 活性的影響

噴施不同濃度的CaCl2，提高了小白菜葉片POD活性（圖2）。不同小白菜品種間和濃度間均未達(dá)到極顯著差異水平。隨著噴施CaCl2濃度的增加，移栽7 d和移栽14 d，葉片POD活性表現(xiàn)出先升高后降低的趨勢(shì)。不同生育期間，小白菜POD表現(xiàn)出極顯著的差異，尤其是移栽14 d差異最顯著。移栽14 d，葉面噴施不同濃度CaCl2，顯著高于對(duì)照，且在T3處理時(shí)POD最大。與對(duì)照相比，上海青、兔耳白、蘇州青葉片POD活性增幅分別為105.71%、92.68%、143.75%，平均增幅為114.05%。兔耳白移栽14 d POD活性最高達(dá)到7.9 μg/（g·min）。移栽21 d的POD活性基本隨著鈣濃度的增加而增加，在T5處理達(dá)到最高值5.8 μg/（g·min），與對(duì)照相比，上海青、兔耳白、蘇州青分別提高61.11%、21.43%和48.57%。移栽14 d時(shí)，T3處理對(duì)小白菜葉片POD的影響表現(xiàn)最大。由此可見(jiàn)，葉面噴施不同濃度的鈣對(duì)不同小白菜品種葉片POD活性的影響存在差異，兔耳白表現(xiàn)最敏感。移栽14 d時(shí)，T3處理最有益于小白菜葉片POD活性的提高，增強(qiáng)其抗氧化性。

圖2 葉面噴施不同濃度外源鈣對(duì)小白菜POD 活性影響

2.2 葉面噴施不同濃度外源鈣對(duì)小白菜葉片含鈣量的影響

小白菜在移栽后7、14和21 d葉面噴鈣，均可提高小白菜葉片中的鈣含量，且小白菜葉片鈣含量隨著鈣濃度的增加而增加，呈正相關(guān)性（圖3）。不同品種間和不同濃度間均無(wú)極顯著差異。從不同生育期施鈣效果看，移栽后21 d>移栽后14 d>移栽后7 d，小白菜移栽后21 d噴鈣顯著提高了其鈣含量。

與對(duì)照相比，上海青、兔耳白、蘇州青3個(gè)品種不同鈣處理在移栽后14 d和移栽后21 d均達(dá)到顯著水平，移栽后14 d 3 個(gè)品種噴鈣處理 T3的鈣含量分別為 758.73、830.99和 794.86 mg/kg，比對(duì)照分別提高 5.99、10.5和 5.89 倍，在移栽后21 d，3個(gè)品種噴鈣處理 T3的鈣含量分別為 1 083.90、1 120.03 和975.51 mg/kg，比對(duì)照分別提高 8.91、9.33 和 7.24 倍，T3處理增加含鈣量的效果最好。因此，篩選最佳鈣用量為150 mg/L在小白菜移栽后21 d噴鈣對(duì)小白菜葉片鈣含量提高最為有效。

2.3 葉面噴施不同濃度外源鈣對(duì)小白菜營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)的影響

2.3.1 對(duì)小白菜Vc含量的影響

在小白菜生長(zhǎng)期間，葉面噴施不同濃度CaCl2對(duì)小白菜Vc含量的影響見(jiàn)表1。由表1可以看出，噴施外源鈣后，小白菜Vc含量均表現(xiàn)出先升高后降低的變化趨勢(shì)，濃度過(guò)高，小白菜Vc反而降低。與對(duì)照相比，小白菜Vc含量在T2鈣濃度時(shí)達(dá)到極顯著，與其他 2 個(gè)品種相比，蘇州青的Vc含量表現(xiàn)出顯著的差異。不同品種間和不同濃度間均無(wú)極顯著差異。移栽后7 d上海青、兔耳白、蘇州青的Vc含量分別在鈣處理 T3、T3、T2時(shí)最高，分別達(dá)到21.98、22.53、25.86 mg/100 g；移栽后14 d各品種在鈣處理 T3、T3、T2時(shí)Vc最高，比對(duì)照增加 7.76%～10.91%；移栽后21 d上海青在鈣處理 T3時(shí)Vc含量比對(duì)照高 10.15%，兔耳白和蘇州青在鈣處理 T2時(shí)Vc含量最高，比對(duì)照分別增加 13.50%和 14.58%（表 1）。

表1 葉面噴施不同濃度鈣對(duì)小白菜Vc含量的影響 （mg/100 g）

圖3 葉面噴施不同濃度外源鈣對(duì)小白菜葉片含鈣量的影響

由此可知，移栽后21 d對(duì)小白菜進(jìn)行葉面噴施濃度為100和150 mg/L的CaCl2，其Vc含量最高。

2.3.2 對(duì)小白菜可溶性糖含量的影響

不同小白菜品種間可溶性糖差異極顯著。當(dāng)葉面噴施濃度為T3處理時(shí)，小白菜葉片可溶性糖含量與對(duì)照達(dá)到極顯著差異。與對(duì)照相比，相同生育期、相同品種，不同鈣處理的可溶性糖在T3處理時(shí)均達(dá)到極顯著水平（表2）。

表2 葉面噴施不同濃度鈣對(duì)小白菜可溶性糖含量的影響 （%）

表2顯示，移栽7 d時(shí)，各品種均在 T3鈣處理時(shí)可溶性糖含量最高，比對(duì)照增加 3.88%～6.95%，與對(duì)照差異極顯著；移栽14 d，蘇州青在鈣處理 T3時(shí)的可溶性糖含量增幅最大，比對(duì)照增加3.94%；移栽21 d，上海青、兔耳白、蘇州青可溶性糖含量分別在T2、T3、T4處理達(dá)到最高，與對(duì)照相比，分別增加 3.36%、7.45%和 6.43%。

由此可知，葉面噴施外源鈣對(duì)小白菜可溶性糖含量的影響差異不顯著，當(dāng)噴施外源鈣濃度為T3時(shí)，提升了小白菜可溶性糖的含量。可見(jiàn)，葉面噴施濃度為 150 mg/L的CaCl2對(duì)提高小白菜葉片可溶性糖含量有促進(jìn)作用。

2.3.3 對(duì)小白菜游離氨基酸含量的影響

表3顯示了葉面噴施不同濃度鈣對(duì)小白菜游離氨基酸含量的影響。由表3可以看出，小白菜游離氨基酸含量總體上表現(xiàn)出隨濃度增加呈先升高后降低的趨勢(shì)，不同品種間差異未達(dá)極顯著。在T3處理時(shí)，各生育期均達(dá)到最高，與對(duì)照相比，移栽后7 d，上海青、兔耳白、蘇州青分別增加7.38%、18.41%和6.45%，移栽后14 d增幅6.01%～10.82%，移栽后21 d增幅5.49%～17.85%。兔耳白游離氨基酸含量對(duì)葉面噴施CaCl2最敏感。

表3 葉面噴施不同濃度鈣對(duì)小白菜游離氨基酸含量的影響 （mg/kg，F(xiàn)W）

與對(duì)照相比，T3處理時(shí)，游離氨基酸裂區(qū)多重比較差異達(dá)到極顯著。葉面噴施不同濃度CaCl2，兔耳白小白菜在移栽后7和21 d，游離氨基酸在T3處理時(shí)與對(duì)照均達(dá)到極顯著水平。

由此可見(jiàn)，T3處理即葉面噴施氯化鈣濃度為150 mg/L時(shí)是改善小白菜游離氨基酸含量的最佳濃度，移栽后21 d噴鈣效果優(yōu)于移栽后7 d和移栽后14 d處理。

2.3.4 對(duì)小白菜硝酸鹽含量的影響

不同品種間硝酸鹽含量表現(xiàn)出極顯著的差異。當(dāng)葉面噴施鈣濃度為T3時(shí)，與對(duì)照相比，小白菜硝酸鹽含量達(dá)到極顯著差異。由表4可以看出，與對(duì)照相比，相同生育期不同葉面噴施鈣處理，同一小白菜品種不同鈣濃度處理，硝酸鹽含量在鈣濃度為T3時(shí)差異均達(dá)到極顯著水平。

表4顯示，移栽后7 d 3種小白菜均在T3鈣處理時(shí)硝酸鹽含量最低，比對(duì)照降低4.76%～ 8.06%，與對(duì)照差異極顯著；移栽后14 d蘇州青在鈣處理T3時(shí)的硝酸鹽含量降幅最大，比對(duì)照降低4.25%；移栽后21 d上海青、蘇州青和兔耳白在鈣處理T2、T3、T4硝酸鹽含量最低，分別比對(duì)照降低6.10%、9.09%和5.00%。

表4 葉面噴施不同濃度鈣對(duì)小白菜硝酸鹽含量的影響 （mg/kg）

可見(jiàn)，在小白菜不同生育期，葉片噴施CaCl2對(duì)其硝酸鹽含量的影響差異不大，噴施濃度T3為適宜小白菜降低硝酸鹽含量的合理濃度，葉面噴施CaCl2的濃度為150 mg/L時(shí)對(duì)降低小白菜硝酸鹽含量有促進(jìn)作用。

2.4 葉面噴施不同濃度外源鈣對(duì)小白菜產(chǎn)量的影響

小白菜各生育期，葉面噴施不同濃度的CaCl2，提高了其產(chǎn)量；但濃度過(guò)大，增產(chǎn)不顯著，還表現(xiàn)出抑制植株的生長(zhǎng)，產(chǎn)量降低（表5）。

表5 葉面噴施不同濃度鈣對(duì)小白菜產(chǎn)量的影響 （g/株）

與移栽后7和21 d相比，小白菜移栽后14 d的產(chǎn)量表現(xiàn)出顯著差異，不同品種間表現(xiàn)出極顯著的差異。不同濃度CaCl2處理，相同生育期、相同的品種，在T3處理時(shí)均表現(xiàn)出極顯著差異。移栽后14 d，上海青、兔耳白、蘇州青在T3處理下產(chǎn)量最高，與對(duì)照相比，分別增產(chǎn)4.86%、3.09%和3.83%。

可見(jiàn)，葉面噴施適宜濃度外源鈣能夠提高小白菜的產(chǎn)量。移栽后14 d葉面噴施CaCl2濃度為150 mg/L時(shí)促進(jìn)小白菜生長(zhǎng)，濃度過(guò)大對(duì)小白菜的生長(zhǎng)表現(xiàn)出抑制作用。

3 討論

CAT、POD是細(xì)胞抵御活性氧傷害的保護(hù)酶系統(tǒng)的主要組成部分，在防止膜脂過(guò)氧化、延緩植物衰老和增強(qiáng)植物的抗逆性等方面起重要作 用［16-17］。鈣對(duì)作物的生長(zhǎng)進(jìn)行調(diào)節(jié)作用可以通過(guò)影響CAT 和POD的活性來(lái)實(shí)現(xiàn)［18-20］。本研究表明，在一定的施鈣范圍內(nèi)，鈣能提高小白菜葉片中CAT和POD的活性，這一結(jié)論與李賀等［20］研究報(bào)道的施鈣可以提高大蒜體內(nèi)抗氧化酶活性的結(jié)論相似。

不同施鈣量對(duì)小白菜體內(nèi)POD和CAT的活性均有不同的促進(jìn)效果。與對(duì)照相比，低鈣濃度處理POD和CAT活性未表現(xiàn)出顯著差異，可能是由于鈣濃度過(guò)低，不能有效維持細(xì)胞壁結(jié)構(gòu)和穩(wěn)定細(xì)胞膜，使得細(xì)胞膜上Ca2+進(jìn)入細(xì)胞質(zhì)溶液，濃度升高后啟動(dòng)CaM抑制了POD和CAT活性［21］。葉面噴施高濃度的外源鈣，小白菜CAT和POD的活性顯著提高，可能是高濃度外源鈣起著穩(wěn)定細(xì)胞壁和細(xì)胞膜功能的作用，使Ca2+累積于細(xì)胞膜外表面，同時(shí)維持細(xì)胞質(zhì)溶液中高濃度鈣，使CaM處于激活狀態(tài)，提高了氧化酶活性［21］。

本研究結(jié)果表明，噴施適宜濃度的外源鈣，改善了小白菜品質(zhì)。低濃度CaCl2處理促進(jìn)小白菜葉片Vc、可溶性糖、氨基酸含量的升高，高濃度鈣則有抑制作用；同時(shí)降低了小白菜葉片硝酸鹽含量。該結(jié)果與劉晶晶［1］關(guān)于鈣對(duì)番茄Vc、氨基酸、可溶性糖等研究相似。在小白菜生長(zhǎng)期，葉面噴施適量外源鈣對(duì)其品質(zhì)有正效應(yīng)，但濃度過(guò)高，品質(zhì)下降。不同小白菜品種對(duì)鈣的敏感性表現(xiàn)不同，噴鈣對(duì)小白菜品種的品質(zhì)指標(biāo)的影響還需從廣度和深度上進(jìn)行深入 研究。

葉面噴施CaCl2，可能影響了小白菜植物體內(nèi)的某些生化過(guò)程，進(jìn)而影響其生物量和產(chǎn)量。本研究結(jié)果表明，葉面噴施適宜濃度的外源鈣促進(jìn)了小白菜的生長(zhǎng)，增加了其生物量，提高了產(chǎn)量；而過(guò)量的外源鈣抑制植株的生長(zhǎng)，甚至產(chǎn)生一定的毒害作用。該結(jié)果與報(bào)道的關(guān)于鈣對(duì)萵筍、大白菜、花生農(nóng)藝性狀及產(chǎn)量有提高作用相一 致［7，22-24］。

前人關(guān)于番茄、萵苣和菠菜施鈣的研究報(bào)道，相比根部施鈣，葉面噴施鈣處理效果比較好，主要是由于鈣的吸收為被動(dòng)過(guò)程，其在植物體內(nèi)運(yùn)輸?shù)闹饕獎(jiǎng)恿κ钦趄v作用［1］。根部施鈣，由于受基質(zhì)中離子拮抗作用和吸附作用的影響，大量鈣被固定，根系吸收量大幅減少，含鈣量降低。葉面噴施外源鈣后，一般蔬菜作物的含鈣量比對(duì)照提高3～10倍，但其效果與作物種類、噴施時(shí)期、次數(shù)和方法等有關(guān)［19，25-27］。

外源噴施鈣能有效提高小白菜葉片的鈣含量。本研究認(rèn)為通過(guò)葉面噴鈣來(lái)提高小白菜葉片含鈣量是有效的，隨著噴施鈣濃度的增加，小白菜葉片中的鈣含量呈現(xiàn)逐漸增加的趨勢(shì)。上述研究與Meagy等［4］、朱洪霞等［8］、范雙喜等［23］關(guān)于外源鈣與生菜、萵筍、葉用萵苣鈣富集的研究相一致。本研究結(jié)果表明，葉面噴鈣對(duì)小白菜葉片鈣富集效果好的時(shí)期為移栽后21 d，可能因?yàn)橐圃院?1 d是小白菜生長(zhǎng)中葉片品質(zhì)成分形成的關(guān)鍵生育期，所以此時(shí)噴施鈣可以更好地提高采收期小白菜的鈣含量。與前人研究結(jié)果相比，小白菜葉片鈣含量存在一定的差別，可能是由于不同基因型小白菜品種，不同種植區(qū)域生態(tài)條件差異等原因造成的。當(dāng)移栽后14 d，噴施濃度為150 mg/L時(shí)可以有效提高小白菜葉片鈣含量，小白菜品質(zhì)明顯得到改善，且與移栽后21 d差異不 顯著。

4 結(jié)論

噴施外源鈣增強(qiáng)了小白菜抗氧化性，提高了葉片鈣含量和產(chǎn)量，改善品質(zhì)，不同品種間未表現(xiàn)出顯著差異。移栽后14 d葉面噴施氯化鈣濃度為150 mg/L時(shí)能有效提升小白菜CAT和POD生理活性和增加產(chǎn)量；噴施外源鈣提高了小白菜Vc、可溶性糖、游離氨基酸含量，降低了葉片硝酸鹽含量，移栽后21 d噴鈣對(duì)改善其品質(zhì)指標(biāo)和提高小白菜葉片鈣含量最為明顯，葉片富鈣效果為移栽后21 d>移栽后14 d>移栽后7 d。綜合考慮外源鈣對(duì)小白菜酶活性、鈣含量及其產(chǎn)量和品質(zhì)的影響，建議移栽21 d噴施濃度為150 mg/L的CaCl2為小白菜葉面噴施鈣的最佳施用期和最佳施用量。