外源鈣對(duì)檳榔生長(zhǎng)、生理及養(yǎng)分吸收的影響

吳朝波，任承才，朱明軍，韓文素，芮 凱，呂朝軍，嚴(yán)崇澤，杜榮鍇

（1.海南博士威農(nóng)用化學(xué)有限公司，海南 澄邁 571900；2.中國(guó)熱帶農(nóng)業(yè)科學(xué)院環(huán)境與植物保護(hù)研究所，海南 ?？?571101；3.海南省農(nóng)業(yè)科學(xué)院植物保護(hù)研究所，海南 ?？?571101；4.中國(guó)熱帶農(nóng)業(yè)科學(xué)院椰子研究所，海南 文昌 571300）

【研究意義】檳榔為棕櫚科植物，海南省第二大經(jīng)濟(jì)作物，種植面積達(dá)15.58 萬(wàn)hm2，年種植及初加工產(chǎn)值約287.3 億元，是海南230 萬(wàn)農(nóng)民的主要經(jīng)濟(jì)來(lái)源［1］。檳榔具有促消化、抗菌和抗氧化等重要藥用價(jià)值，被稱為四大南藥之首［2］。鈣是植物必需礦質(zhì)元素之一，是植物生長(zhǎng)發(fā)育的重要調(diào)節(jié)因子［3］，也是植物結(jié)構(gòu)組成元素［4］，鈣參與植物體內(nèi)多個(gè)生理代謝過(guò)程［5］，適宜濃度的鈣能夠調(diào)節(jié)植物對(duì)其他離子吸收，因此合理鈣源有助于促進(jìn)植物生長(zhǎng)，而過(guò)多的鈣則會(huì)對(duì)植物產(chǎn)生毒害，抑制植物生長(zhǎng)，降低產(chǎn)量等［5-8］。目前尚未見(jiàn)不同鈣濃度處理對(duì)檳榔生長(zhǎng)、生理、養(yǎng)分吸收的研究報(bào)道，因此研究不同鈣處理對(duì)檳榔生長(zhǎng)、生理及養(yǎng)分吸收的影響，獲得鈣施用量的參考濃度，對(duì)生產(chǎn)具有指導(dǎo)意義?！厩叭搜芯窟M(jìn)展】研究表明，鈣在檳榔植株中占有重要地位，檳榔葉片中鈣含量?jī)H次于鉀含量，較磷含量高，同時(shí)與檳榔產(chǎn)量具有極大關(guān)系，高產(chǎn)量檳榔葉片其鈣含量高于低產(chǎn)檳榔［1］。海南島是典型熱帶土壤分布區(qū)，是全國(guó)土壤最缺鈣的地區(qū)之一，土壤交換性鈣含量＜14 cmol/kg 對(duì)作物來(lái)說(shuō)屬于低鈣含量，而海南島土壤中鈣含量較低，土壤交換性鈣含量＜4 cmol/kg 的分布頻率達(dá)100%，交換性鈣含量＜1 cmol/kg 的分布頻率高達(dá)74.5%［9］。【本研究切入點(diǎn)】檳榔為多年生木本植物，對(duì)鈣需求旺盛，但生產(chǎn)中往往不注重補(bǔ)充鈣元素。海南熱帶亞熱帶氣候，雨熱同期，檳榔屬于淺根系，根系抓土作用較弱，表層土壤隨著雨水沖刷而流失，留下較為貧瘠的砂礫土，嚴(yán)重影響了檳榔的健康生長(zhǎng)。農(nóng)戶生產(chǎn)管理中以施用氮磷鉀復(fù)合肥為主，而鈣作為重要的中量元素被忽視，加劇了土壤缺鈣狀況。本研究組調(diào)查發(fā)現(xiàn)，檳榔缺鈣時(shí)炭疽病、葉斑病、根腐等病害發(fā)生情況較鈣充足時(shí)嚴(yán)重，且缺鈣時(shí)檳榔果實(shí)多出現(xiàn)爛心現(xiàn)象，嚴(yán)重威脅著檳榔植株生長(zhǎng)與果實(shí)品質(zhì)。【擬解決的關(guān)鍵問(wèn)題】研究鈣對(duì)檳榔生長(zhǎng)的影響，探索檳榔在不同鈣濃度處理下，檳榔葉片膜脂過(guò)氧化產(chǎn)物丙二醛（MDA）、滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)（脯氨酸、可溶性糖）、抗氧化系統(tǒng)酶（SOD、POD、CAT）及養(yǎng)分（N、P、K）的變化，鈣在根、莖、葉中的積累量，從檳榔形態(tài)、生理、養(yǎng)分3 方面進(jìn)行外源鈣的響應(yīng)研究，評(píng)價(jià)鈣對(duì)檳榔的促生作用，為生產(chǎn)中鈣的施用提供參考依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

試驗(yàn)于2020 年2 月在澄邁海南博士威農(nóng)用化學(xué)有限公司檳榔試驗(yàn)基地（19°49′N，109°78′E）進(jìn)行。檳榔品種為熱研1 號(hào)，外源鈣為氫氧化鈣水溶液。試驗(yàn)使用的營(yíng)養(yǎng)液根據(jù)Hoagland營(yíng)養(yǎng)液調(diào)整，具體組成為：硝酸鉀607 mg/L、磷酸二氫銨115 mg/L、七水合硫酸鎂493 mg/L、乙二胺四乙酸二鈉鐵 30 mg/L、硼酸2.86 mg/L、四水合硫酸錳2.13 mg/L、七水合硫酸鋅0.22 mg/L、五水合硫酸銅0.08 mg/L、四水合鉬酸銨0.02 mg/L。

1.2 試驗(yàn)方法

試驗(yàn)采用盆栽方式，每個(gè)育苗盆裝土3 kg，盆栽土壤為當(dāng)?shù)丶t壤沙土，土壤有效鈣66.54 mg/kg，堿解氮47.28 mg/kg，有效磷11.74 mg/kg，速效鉀61.95 mg/kg，有機(jī)質(zhì)11.02 g/kg，pH 5.6。試驗(yàn)設(shè)7 個(gè)鈣濃度處理（0、50、100、200、300、400、500 mg/kg），每個(gè)處理3 盆，3 次重復(fù)。

盆栽檳榔管理：2020 年2 月12 日將長(zhǎng)勢(shì)一致、株高8 cm 左右的檳榔實(shí)生苗，定植于不同鈣濃度處理的育苗盆中。定植后立刻澆1 次透水，使土壤含水量達(dá)到田間最大含水量的80%～90%。試驗(yàn)期間每隔20 d 澆1 次25%Hoagland 營(yíng)養(yǎng)液（V水∶VHoagland營(yíng)養(yǎng)液=3 ∶1）800 mL，當(dāng)表層土壤1～2 cm 發(fā)白時(shí)補(bǔ)澆純凈水，使土壤含水量保持在50%～60%。

1.3 測(cè)定指標(biāo)及方法

不同鈣濃度處理210 d 后，分別測(cè)定檳榔苗生長(zhǎng)指標(biāo)（株高、根長(zhǎng)、根數(shù)、生物量）、生理指標(biāo)（MDA、可溶性糖、脯氨酸含量以及SOD、POD、CAT 活性）、養(yǎng)分指標(biāo)（N、P、K、Ca 含量）等。

生長(zhǎng)指標(biāo)：用直尺測(cè)量不同處理檳榔株高（cm）、根長(zhǎng)（cm）；每個(gè)處理選擇3 株檳榔，用去離子水沖洗干凈，于莖基部將檳榔地上部與地下部分開(kāi)，105 ℃殺青30 min，80 ℃烘干至恒重，用精度為1/1000 的電子天平測(cè)定檳榔地下部和地上部干質(zhì)量（g），3 次重復(fù)。

生理指標(biāo)：MDA 含量參照鄭炳松［10］的方法測(cè)定；脯氨酸含量采用茚三酮法［11］測(cè)定；可溶性糖含量采用蒽酮比色法［11］測(cè)定；SOD 活性采用NBT 光還原法測(cè)定，POD 活性采用愈創(chuàng)木酚法測(cè)定，CAT 活性采用紫外吸收法［12］測(cè)定。

養(yǎng)分指標(biāo)：N、P、K、Ca 含量參照魯如坤的方法［13］測(cè)定。

根冠比＝地下部干質(zhì)量/地上部干質(zhì)量

促生指數(shù)＝鈣處理生物量/對(duì)照生物量

外源鈣遷移系數(shù)=（鈣處理后本級(jí)鈣含量-對(duì)照本級(jí)鈣含量）/鈣處理上一級(jí)鈣含量；

外源鈣土壤到根部遷移系數(shù)=（鈣處理根部鈣含量-對(duì)照根部鈣含量）/鈣處理根部鈣含量。

試驗(yàn)數(shù)據(jù)采用Excel 2003 整理、繪制圖表，用SPSS 13.0 進(jìn)行方差分析和多重比較。

2 結(jié)果與分析

2.1 外源鈣對(duì)檳榔生長(zhǎng)的影響

外源鈣處理對(duì)檳榔生長(zhǎng)指標(biāo)的影響結(jié)果見(jiàn)表1。鈣處理促進(jìn)了檳榔株高，鈣濃度為50 mg/kg 時(shí)株高比空白對(duì)照顯著增加15.78%，鈣濃度300 mg/kg時(shí)株高最大達(dá)到38.85 cm、比對(duì)照增加57.22%，鈣濃度≥400 mg/kg 時(shí)株高不再增加。鈣處理檳榔根長(zhǎng)呈先增后減，鈣濃度0～100 mg/kg 根長(zhǎng)無(wú)顯著增加，鈣濃度200 mg/kg 時(shí)檳榔根長(zhǎng)分別較鈣濃度0、50、100 mg/kg 顯著增加，鈣濃度300 mg/kg 時(shí)根長(zhǎng)達(dá)到最大，為25.99 cm。鈣濃度為50 mg/kg 時(shí)檳榔根數(shù)較對(duì)照顯著增加，鈣濃度400 mg/kg 根數(shù)最多、為對(duì)照的2.12 倍，鈣濃度200～400 mg/kg 根數(shù)無(wú)明顯變化，鈣濃度500 mg/kg 根數(shù)較400 mg/kg 處理明顯減少。各鈣處理檳榔地下部干重均顯著高于對(duì)照，以鈣濃度300 mg/kg 時(shí)地下部干重達(dá)最大，為1.106 g。鈣濃度0～100 mg/kg 處理下檳榔地上部干重差異不顯著，鈣濃度300 mg/kg 時(shí)達(dá)到最大、比對(duì)照增加85.10%。由表1 可知，檳榔生長(zhǎng)指標(biāo)在鈣濃度200～300 mg/kg 時(shí)達(dá)到最優(yōu)且差異不顯著，鈣濃度≥400 mg/kg 各指標(biāo)出現(xiàn)不同增減變化。其中，根冠比、促生指數(shù)均呈先增后減趨勢(shì)，鈣濃度100 mg/kg 時(shí)根冠比顯著增加，鈣濃度300 mg/kg時(shí)達(dá)到最大，鈣濃度200～400 mg/kg 的根冠比增加不顯著，趨于穩(wěn)定；促生指數(shù)均大于1，且在鈣濃度300 mg/kg 達(dá)到最大，鈣濃度≥400 mg/kg則促生指數(shù)開(kāi)始下降。整體來(lái)看，促生效果最佳鈣濃度為200～300 mg/kg，鈣濃度400～500 mg/kg雖然各生長(zhǎng)指標(biāo)優(yōu)于對(duì)照，但部分指標(biāo)開(kāi)始低于或顯著低于200～300 mg/kg 鈣處理。

表1 外源鈣對(duì)檳榔生長(zhǎng)的影響Tabel 1 Effect of exogenous Ca on the growth of betel nut

2.2 外源鈣對(duì)檳榔葉片膜脂過(guò)氧化產(chǎn)物積累的影響

MDA 作為生物膜氧化的產(chǎn)物，其含量高低反映植物細(xì)胞受傷害程度大小。由圖1 可知，檳榔葉片MDA 含量在鈣濃度為0～100 mg/kg 時(shí)各處理間差異不顯著；當(dāng)鈣濃度為200 mg/kg 時(shí)，葉片MDA含量顯著減少；鈣濃度為300 mg/kg 時(shí)MDA 含量最低，為對(duì)照的69.47%；鈣濃度≥400 mg/kg 時(shí)MDA 含量呈增加趨勢(shì)，鈣濃度為500 mg/kg 時(shí)MDA含量與對(duì)照相當(dāng)。說(shuō)明較低濃度鈣（0～50 mg/kg）對(duì)檳榔葉片MDA 的積累效果不顯著，中濃度鈣（200～400 mg/kg）可顯著減少M(fèi)DA 積累量，高濃度鈣（500 mg/kg）較中濃度鈣下MDA 出現(xiàn)增加。

圖1 外源鈣對(duì)檳榔MDA 含量的影響Fig.1 Effect of exogenous Ca on the MDA content in betel nut

2.3 外源鈣對(duì)檳榔滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)積累的影響

由圖2A 可知，在未使用外源鈣處理下，對(duì)照檳榔葉片可溶性糖含量為289.373 nmol/g；當(dāng)鈣濃度為50～400 mg/kg 時(shí)，葉片中可溶性糖積累量隨鈣濃度增加而增加，以鈣濃度400 mg/kg 時(shí)檳榔葉片中可溶性糖含量最大、為對(duì)照的2.16 倍；當(dāng)鈣濃度為500 mg/kg 時(shí)，葉片中可溶性糖含量減少，與鈣濃度100 mg/kg 時(shí)相當(dāng)。

由圖2B 可知，脯氨酸在檳榔葉片中的積累量呈先增后減，檳榔葉片脯氨酸含量在鈣濃度為200～300 mg/kg 時(shí)積累效果較顯著，其中鈣濃度為200 mg/kg 時(shí)葉片中脯氨酸積累量最高、比對(duì)照增加15.31%，而在鈣濃度0、50、100、400、500 mg/kg處理下兩兩處理間脯氨酸含量無(wú)顯著變化。

圖2 外源鈣對(duì)檳榔可溶性糖和脯氨酸含量的影響Fig.2 Effect of exogenous Ca on the soluble sugar and proline contents in betel nut

2.4 外源鈣肥對(duì)檳榔氧化酶系統(tǒng)影響

檳榔抗氧化酶系統(tǒng)對(duì)外源鈣響應(yīng)如圖3 所示，鈣濃度≤400 mg/kg 時(shí)檳榔葉片SOD 活性隨外源鈣處理濃度的增加而提高，鈣濃度400 mg/kg 時(shí)達(dá)到最大值、為對(duì)照的3.69 倍，鈣濃度500 mg/kg時(shí)SOD 活性較200～400 mg/kg 鈣處理顯著下降。鈣處理下檳榔葉片POD 活性均較對(duì)照顯著提高，以鈣濃度300 mg/kg 時(shí)POD 活性最高、為對(duì)照的3.41 倍，鈣濃度≥400 mg/kg 時(shí)POD 活性較鈣濃度200、300 mg/kg 明顯下降，而鈣濃度200 mg/kg與300 mg/kg 處理的POD 活性差異不顯著。鈣濃度為50 mg/kg 時(shí)葉片CAT 活性無(wú)明顯提高，鈣濃度為100 mg/kg 時(shí)CAT 活性明顯提高，以鈣濃度300 mg/kg 時(shí)CAT 活性最高、為對(duì)照的4.32 倍，鈣濃度≥400 mg/kg 時(shí)CAT 活性較鈣濃度200、300 mg/kg 顯著下降，且鈣濃度為500 mg/kg 時(shí)CAT 活性與100 mg/kg 鈣濃度處理相當(dāng)。可見(jiàn)，鈣濃度≤300 mg/kg 時(shí)，檳榔葉片SOD、POD、CAT 活性均隨鈣濃度的增加而提高，說(shuō)明SOD、POD、CAT 具協(xié)同增效作用，能有效清除檳榔體內(nèi)活性氧，維持持活性氧平衡。

圖3 外源鈣對(duì)檳榔抗氧化酶（SOD、POD、CAT）活性的影響Fig.3 Effect of exogenous Ca on the activity of antioxidant enzymes（SOD,POD,CAT）in betel nut

2.5 外源鈣肥對(duì)檳榔植株氮磷鉀積累的影響

由圖4 可知，在各鈣濃度處理下，檳榔植株N、P、K 的積累量表現(xiàn)為N ＞K ＞P。其中，對(duì)照的檳榔植株N 含量為27.75 mg/kg；鈣濃度為0～300 mg/kg 時(shí)，植株N 含量隨鈣濃度增加而增加，且鈣濃度0～100 mg/kg 對(duì)N 積累效果不顯著；鈣濃度≥400 mg/kg 時(shí)，植株N 含量較鈣濃度200、300 mg/kg 處理開(kāi)始減少。未使用鈣處理下，對(duì)照的檳榔植株P(guān) 含量為0.76 mg/kg，鈣濃度300 mg/kg 時(shí)，植株P(guān) 含量達(dá)到最大，為0.97 mg/kg，比對(duì)照顯著增加27.75%；鈣濃度≥400 mg/kg 時(shí)，植株P(guān) 含量較鈣濃度300 mg/kg處理開(kāi)始減少。未使用鈣處理下，對(duì)照檳榔植株K 含量為8.49 mg/kg；植株K 含量隨鈣濃度增加表現(xiàn)先增加后減少，鈣濃度200 mg/kg 時(shí)達(dá)到最大11.94 mg/kg，為 對(duì) 照 的1.41 倍；而 鈣 濃 度300 mg/kg 處理植株K 含量與鈣濃度200 mg/kg 僅相差4.27%，鈣濃度500 mg/kg 的植株K 含量與對(duì)照相當(dāng)。

圖4 外源鈣對(duì)檳榔氮磷鉀含量的影響Fig.4 Effect of exogenous Ca on the contents of N,P and K in betel nut

2.6 外源鈣肥對(duì)檳榔鈣積累的影響

由表2 可知，鈣在檳榔各組織中分布含量表現(xiàn)為葉＞莖＞根，鈣濃度200 mg/kg 處理時(shí)，根中鈣含量顯著高于對(duì)照；在鈣濃度300 mg/kg 處理時(shí)，根中鈣含量達(dá)到最大，比對(duì)照顯著增加97.22%；鈣濃度≥400 mg/kg 處理的根中鈣含量較鈣濃度300 mg/kg 處理減少，鈣濃度500 mg/kg處理時(shí)根中鈣含量?jī)H為對(duì)照的63.89%。鈣濃度為100 mg/kg 處理時(shí)莖中鈣含量較對(duì)照顯著增加；鈣濃度≥400 mg/kg 處理時(shí)莖中鈣含量顯著低于鈣濃度200～300 mg/kg 處理；鈣濃度為500 mg/kg 處理時(shí)莖中鈣含量為對(duì)照的88.14%。當(dāng)鈣濃度為300 mg/kg 時(shí)，葉中鈣含量鈣含量達(dá)到最大，比對(duì)照顯著增加73.21%；鈣濃度≥400 mg/kg 時(shí)葉中鈣含量顯著減少。說(shuō)明低濃度鈣處理有助于增加檳榔根莖葉中的鈣含量，且在鈣濃度200～300 mg/kg時(shí)各組織鈣含量相對(duì)較高，鈣濃度≥500 mg/kg則抑制鈣在各組織的積累。

表2 外源鈣對(duì)檳榔鈣含量和轉(zhuǎn)移的影響Table 2 Effect of exogenous Ca on the Ca content and transfer in betel nut

分析外源鈣吸收轉(zhuǎn)移系數(shù)發(fā)現(xiàn)，鈣處理濃度為0～100 mg/kg 時(shí)，外源鈣吸收轉(zhuǎn)移系數(shù)表現(xiàn)為土壤-根部＞根部-莖部＞莖部-葉部；鈣處理濃度為200～300 mg/kg 時(shí)，外源鈣根部-莖部、莖部-葉部的轉(zhuǎn)移系數(shù)較鈣濃度0～100 mg/kg 時(shí)增加，且土壤-根部轉(zhuǎn)移系數(shù)逐漸低于根部-莖部和莖部-葉部；鈣處理濃度為400 mg/kg 時(shí)，鈣轉(zhuǎn)移系數(shù)減小，各轉(zhuǎn)移系數(shù)在0.37～0.45 之間；當(dāng)鈣處理濃度為500 mg/kg時(shí)，各轉(zhuǎn)移系數(shù)值為負(fù)。

3 討論

3.1 檳榔生長(zhǎng)對(duì)外源鈣的響應(yīng)

鈣是植物生長(zhǎng)發(fā)育的必需營(yíng)養(yǎng)元素，對(duì)于調(diào)控植物的生長(zhǎng)發(fā)育有重要作用。大量研究結(jié)果標(biāo)明，外源鈣補(bǔ)充能夠促進(jìn)植物生長(zhǎng)，甜椒幼苗噴施鈣可以增加株高［14］，黃瓜補(bǔ)充外源鈣可以顯著增加株高及植株干物質(zhì)重量［15］；高濃度鈣會(huì)抑制植株生長(zhǎng)，狹葉香蒲在1 500 mg/kg 鈣濃度脅迫下株高和生長(zhǎng)受到明顯抑制［16］；寬葉海雀稗的株高、生物量隨著鈣濃度的增加呈先增后減的趨勢(shì)［17］。本研究中，檳榔在鈣處理下各生長(zhǎng)指標(biāo)變化呈現(xiàn)先增加后減少的趨勢(shì)，與上述研究結(jié)論一致，鈣處理濃度為200～300 mg/kg 時(shí)，檳榔株高、根長(zhǎng)、根數(shù)、生物量、根冠比、促生指數(shù)均表現(xiàn)為較優(yōu)值，而鈣濃度≥400 mg/kg 對(duì)各項(xiàng)指標(biāo)的促進(jìn)效果開(kāi)始下降。

3.2 檳榔葉片生理物質(zhì)對(duì)外源鈣的響應(yīng)

膜脂過(guò)氧化產(chǎn)物MDA 是細(xì)胞膜受損傷的重要標(biāo)志之一［18］，MDA 含量高低可以反映檳榔在外源鈣處理下受到的傷害程度。細(xì)胞膜受到損傷，膜脂過(guò)氧化加劇，MDA 大量生成［19］，細(xì)胞液中滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)外流［20］，質(zhì)膜穩(wěn)定性下降。本研究發(fā)現(xiàn)，檳榔MDA 含量表現(xiàn)為先減后增的趨勢(shì)，說(shuō)明檳榔對(duì)一定濃度鈣有極強(qiáng)的適應(yīng)能力，而當(dāng)鈣濃度為500 m/kg 時(shí)，檳榔葉片MDA 含量增加，細(xì)胞膜受到損傷。

可溶性糖和脯氨酸是植物體內(nèi)重要的滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)［21］，脯氨酸能保持細(xì)胞中酶的穩(wěn)定性，降低細(xì)胞損傷［22］。研究表明，外源鈣處理能使植物可溶性糖含量保持在較高水平，降低細(xì)胞的滲透勢(shì)［23］。本研究發(fā)現(xiàn)鈣處理檳榔葉片可溶性糖、脯氨酸含量呈先增后減趨勢(shì)。從含量增量看可溶性糖在滲透調(diào)節(jié)中起主要作用，脯氨酸起次要作用，降低細(xì)胞滲透勢(shì)能，維持細(xì)胞的穩(wěn)定性，使MDA 含量維持在較低水平，促進(jìn)檳榔的生長(zhǎng)，這與冀乙萌等［24］對(duì)木薯的研究結(jié)果相一致，鈣能夠有效降低木薯MDA 含量，增加可溶性糖、脯氨酸含量。本研究發(fā)現(xiàn)，鈣濃度≥400 mg/kg 時(shí)檳榔MDA 含量呈增加趨勢(shì)，可溶性糖含量、脯氨酸含量逐漸減少，這可能是由于鈣濃度過(guò)高產(chǎn)生鈣中毒現(xiàn)象［25］，如鈣與CaM 結(jié)合使細(xì)胞內(nèi)骨架微管蛋白去組裝，導(dǎo)致細(xì)胞結(jié)構(gòu)被破壞；鈣與細(xì)胞內(nèi)磷酸根形成沉淀，呼吸作用被抑制［26］。

細(xì)胞膜系統(tǒng)是植物感受外部環(huán)境的敏感部位，鈣是許多重要酶和輔酶的活化劑，鈣離子通常與細(xì)胞中的環(huán)狀多肽結(jié)合形成鈣調(diào)素，通過(guò)與鈣調(diào)素結(jié)合的蛋白質(zhì)進(jìn)行信號(hào)傳遞，發(fā)揮鈣信使作用［27］。有研究表明，抗氧化酶SOD、POD、CAT 組成的抗氧化酶系統(tǒng)可以通過(guò)施加鈣進(jìn)行調(diào)控［28］，SOD 能使O2-歧化作用轉(zhuǎn)化為H2O2，POD 與CAT 能清除H2O2，因此SOD、POD、CAT的平衡有助于清除植物體內(nèi)活性氧，維持細(xì)胞功能［29］。本研究中，鈣濃度≤300 mg/kg 時(shí)，檳榔葉片SOD、POD、CAT 活性均隨鈣濃度的增加而增加，表現(xiàn)出協(xié)同增效作用，有助于維持細(xì)胞活性氧平衡；鈣濃度為400 mg/kg 時(shí)，SOD 活性繼續(xù)增加，而POD、CAT 活性開(kāi)始降低；鈣濃度達(dá)500 mg/kg 時(shí)，SOD、POD、CAT 活性均降低，表明鈣濃度≥400 mg/kg 時(shí)，對(duì)檳榔細(xì)胞中活性氧清除能力減弱，鈣過(guò)高會(huì)致使植物抗氧化酶系統(tǒng)相關(guān)酶活性降低，這與李婷婷等［30］的研究結(jié)果一致。檳榔葉片滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)（可溶性糖、脯氨酸）和抗氧化酶（SOD、POD、CAT）對(duì)外源鈣響應(yīng)與生長(zhǎng)指標(biāo)變化相一致，表明鈣濃度≤300 mg/kg時(shí)，隨鈣濃度增加滲透調(diào)節(jié)和抗氧化酶系統(tǒng)共同維持了細(xì)胞滲透壓和活性氧平衡，有利于檳榔的生長(zhǎng)，且最適鈣濃度為300 mg/kg；而過(guò)高的鈣濃度，使得滲透調(diào)節(jié)和抗氧化酶系統(tǒng)調(diào)節(jié)功能降低，抑制了檳榔生長(zhǎng)。

3.3 檳榔植株氮、磷、鉀含量和鈣分布對(duì)外源鈣的響應(yīng)

鈣在生物膜中作為磷脂的磷酸根和蛋白質(zhì)的羧基間聯(lián)系的橋梁，可以維持膜結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性［31］；大部分鈣存在于液泡中，對(duì)液泡內(nèi)陰陽(yáng)離子的平衡有重要作用。例如，液泡中草酸鈣的形成有助于維持液泡以及葉綠體中的游離鈣離子濃度處于較低水平，由于草酸鈣的溶解度很低，它的形成對(duì)細(xì)胞的滲透調(diào)節(jié)十分重要［32］，因而鈣對(duì)作物的生長(zhǎng)及生理有重要影響。也有研究發(fā)現(xiàn)，鈣能促進(jìn)植物生長(zhǎng)和養(yǎng)分吸收［33］。本研究檳榔在外源鈣處理下，植株氮磷鉀含量隨鈣濃度的增加呈先增后減趨勢(shì)，以鈣濃度200～300 mg/kg 處理下植株氮磷鉀積累量較大。檳榔中鈣的積累主要在葉，在0～300 mg/kg 鈣處理下，莖、葉部鈣轉(zhuǎn)移系數(shù)增加，而根轉(zhuǎn)移系數(shù)整體呈減小趨勢(shì)，表明鈣處理促進(jìn)了鈣從地下部轉(zhuǎn)移至地上部，在地上部積累貯藏。鈣處理促進(jìn)了檳榔對(duì)氮磷鉀鈣的吸收，通常鉀與鈣具有拮抗作用，本研究中鈣濃度≤200 mg/kg 表現(xiàn)為協(xié)同增效作用，而鈣濃度300～500 mg/kg 處理表現(xiàn)為拮抗作用。施加外源鈣濃度≤200 mg/kg 時(shí)能促進(jìn)鈣向莖葉中轉(zhuǎn)移，鈣濃度≤300 mg/kg 時(shí)能促進(jìn)鈣在根莖葉中的積累，而鈣濃度≥400 mg/kg 時(shí)鈣轉(zhuǎn)移系數(shù)和鈣積累量均減少，并開(kāi)始抑制氮、鉀的吸收。養(yǎng)分積累量對(duì)外源鈣的響應(yīng)與生長(zhǎng)指標(biāo)相、滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)、抗氧化酶對(duì)外源鈣的響應(yīng)高度一致。

4 結(jié)論

本研究結(jié)果表明，檳榔生長(zhǎng)發(fā)育能對(duì)外源鈣做出響應(yīng)，且形態(tài)、生理、養(yǎng)分等指標(biāo)對(duì)外源鈣的響應(yīng)相一致，中鈣濃度（≤300 mg/kg）處理下，檳榔滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)（可溶性糖、脯氨酸含量），抗氧化酶（SOD、POD、CAT）能做出積極響應(yīng)，有效調(diào)節(jié)檳榔各組織細(xì)胞的滲透壓，清除活性氧，維持細(xì)胞的穩(wěn)定性及活性氧平衡，細(xì)胞膜損傷減少，提高鈣的積累量和轉(zhuǎn)移系數(shù)，增加氮磷鉀養(yǎng)分吸收，促進(jìn)檳榔株高、根長(zhǎng)、根數(shù)和干物質(zhì)等形態(tài)指標(biāo)。鈣濃度≥400 mg/kg 時(shí)，檳榔滲透調(diào)節(jié)功能下降，抗氧化酶活性降低，細(xì)胞滲透壓和活性氧平衡失衡，膜脂過(guò)氧化產(chǎn)物MDA 積累，生理功能降低，鈣含量、鈣轉(zhuǎn)移系數(shù)和氮鉀含量減少，檳榔養(yǎng)分吸收能力下降，檳榔生長(zhǎng)受到抑制。因此檳榔生產(chǎn)中應(yīng)該適當(dāng)補(bǔ)充外源鈣，最適土壤鈣濃度范圍為200～300 mg/kg。