外源鈣對絲瓜植株形態建成、光合色素、光合能力及根系活力的影響

摘要" 為探究外源鈣對絲瓜生長與生理特性的影響機理，探尋適宜絲瓜生長的外源鈣濃度，本試驗借助無土栽培的方式，設置不同外源鈣濃度，研究其對絲瓜植株形態建成、光合色素、光合能力及根系活力的影響。結果表明，適宜濃度的外源鈣對絲瓜株高、莖粗、葉面積和根長有正向促進作用，且外源鈣濃度在12 mmol/L時最佳，較對照組CK分別增加19.47%、25.15%、19.60%和17.85%，差異均具有統計學意義（Plt;0.05）。葉片葉綠素含量隨著外源鈣濃度增加表現出先升高后降低的趨勢。外源鈣對葉片凈光合速率和根系活力的影響均表現出低濃度促進、高濃度抑制的調節特點，且以外源鈣濃度12 mmol/L時值相對較大，較對照組分別提高11.22%、19.01%。綜合來看，12 mmol/L的外源鈣濃度有利于絲瓜植株的形態建成、光合能力的增強和根系活力的提升。

關鍵詞" 外源鈣；絲瓜；形態建成；光合色素；光合能力；根系活力

中圖分類號" S642.4" " " "文獻標識碼" A" " " "文章編號" 1007-7731（2024）17-0030-04

DOI號" 10.16377/j.cnki.issn1007-7731.2024.17.008

Effects of exogenous calcium on plant morphogensis， photosynthetic pigment， photosynthetic capacity and root vitality of Luffa aegyptiaca

ZHU Xin

（Shangqiu Rural Industry Development Center， Shangqiu 476000， China）

Abstract" In order to explore the mechanism of the influence of exogenous calcium on the growth and physiological characteristics of Luffa aegyptiaca and to explore its suitable exogenous calcium concentration， the effects of different concentrations of exogenous calcium on the morphogenesis， photosynthetic pigments， photosynthetic capacity， and root activity of Luffa aegyptiaca were studied using soilless cultivation. The results showed that an appropriate concentration of exogenous calcium had a positive promoting effect on Luffa aegyptiaca height， stem diameter， leaf area， and root length， and the optimal concentration of exogenous calcium was 12 mmol/L， which increased by 19.47%， 25.15%， 19.60%， and 17.85% compared to the control CK， respectively， and the differences were statistically significant （Plt;0.05）. The chlorophyll content of leaves increased first and then decreased with the increase of exogenous calcium concentration. The characteristics of low concentration promotion and high concentration inhibition were showed by the effect of exogenous calcium on the net photosynthetic rate and root vitality of Luffa aegyptiaca， and the value was relatively high at an exogenous calcium concentration of 12 mmol/L， which was 11.22% and 19.01% higher than the control CK， respectively. An exogenous calcium concentration of 12 mmol/L was beneficial for the morphogenesis， enhanced photosynthetic capacity and root vitality of Luffa aegyptiaca.

Keywords" exogenous calcium; Luffa aegyptiaca; morphogensis; photosynthetic pigments; photosynthetic capacityy; root vitality

鈣是植物生長發育過程中必不可少的中量元素之一，具有調節細胞的功能，不僅影響細胞膜的形成、生物膜結構的穩定性和完整性，還參與調節植物體內多種生理生化過程[1]。有關外源鈣在馬鈴薯、蘋果等植物上的影響研究較多，高靜[2]研究指出，施鈣對不同品種馬鈴薯的株高、莖粗、葉面積和干物質含量增加均有促進作用；付璐璐[3]研究認為，外源鈣離子（Ca2+）的施用能夠提高蘋果葉片光合性能，提高其植株對氮素的利用率。實際生產中，有關外源鈣對絲瓜生長發育方面影響的研究報道較少。為此，本試驗通過無土栽培的方式，設置不同梯度的外源鈣濃度，研究其對絲瓜植株形態建成、光合色素、光合能力及根系活力的影響，以探尋適宜絲瓜生長的外源鈣濃度，為外源鈣對絲瓜生長機理的研究提供參考。

1 材料與方法

1.1 供試材料

供試絲瓜品種為綠鉆88[瑞克斯旺（中國）種子有限公司]。鈣肥類型為硝酸鈣液體肥，購自當地農資市場。

1.2 試驗設計

采用水培試驗，設置1個對照（CK）和4個處理（T1、T2、T3和T4），其中對照Ca2+濃度0 mmol/L，T1、T2、T3和T4處理的Ca2+濃度分別為3、6、12和24 mmol/L。設置3次重復，每10株絲瓜苗為1個重復。選取長勢基本一致的3葉1心絲瓜幼苗，栽于長50 cm、寬30 cm的裝有營養液的栽培框中，每框栽10株，按試驗設計的濃度添加外源鈣，14 d后進行指標測定。

1.3 測定指標與方法

植株形態指標采用直尺測量株高和根長，游標卡尺測量莖粗，葉面積儀測量葉面積。采用乙醇丙酮浸提法測定光合色素含量[4]。使用便攜式光合儀Li-6400（美國LI-COR公司）測定第3片真葉凈光合速率（Pn）。采用氯化三苯基四氮唑（2，3，5-Triphenyltetrazolium chloride，TTC）法測定絲瓜植株根系活力[5]。

1.4 數據處理

利用Microsoft Excel 2007軟件進行數據處理，使用SPSS 23.0軟件進行數據統計分析。

2 結果與分析

2.1 對絲瓜植株形態建成的影響

由表1可知，不同濃度的外源鈣對絲瓜植株株高、莖粗、葉面積和根長的影響不同。在Ca2+濃度在0～24 mmol/L時，該作物植株株高、莖粗、葉面積和根長隨著外源鈣濃度的增加呈現先升高再降低的趨勢，當外源鈣濃度在12 mmol/L（T3）時，各形態指標值最大，較CK處理分別增加19.47%、25.15%、19.60%和17.85%，差異具有統計學意義（Plt;0.05），表明增施外源鈣能夠促進絲瓜植株形態建成，但其促進作用存在一定的閾值，超出閾值會使其植株形態建成的促進作用減弱。T1處理的絲瓜植株株高、莖粗、葉面積和根長與CK處理差異無統計學意義（Pgt;0.05），說明低濃度外源鈣對其植株形態建成的影響較小。

2.2 對絲瓜葉片光合色素含量的影響

由表2可知，施加外源鈣處理的絲瓜葉片葉綠素a含量高于對照，其中，T1、T4處理與CK處理差異無統計學意義（Pgt;0.05）；T2、T3處理與CK處理差異具有統計學意義（Plt;0.05），較CK處理分別增加16.24%、29.06%。T2、T3和T4處理的葉綠素b含量與CK處理差異均具有統計學意義（Plt;0.05），且以T3處理含量最高，較對照增加33.33%。葉綠素a+b含量的變化趨勢與葉綠素b含量的變化趨勢基本一致，以T3處理最高，較CK處理增加30.13%。類胡蘿卜素含量在T1、T4處理下與CK處理無統計學意義（Pgt;0.05），在T2、T3處理下與CK處理差異具有統計學意義（Plt;0.05），分別增加12.90%、20.81%。外源鈣的增施有利于絲瓜葉片光合色素含量的增加，以T3處理的葉片光合色素含量較高。

2.3 對絲瓜葉片凈光合速率的影響

由圖1可以看出，不同濃度的外源鈣對絲瓜葉片凈光合速率的影響存在差異。施加外源鈣處理的葉片凈光合速率高于對照，其中，T3處理的凈光合速率最大，較CK處理增加11.22%，表明施用外源鈣在一定程度上有利于絲瓜葉片光合能力的提高。T4處理的外源鈣濃度高于T3處理，但凈光合速率低于T3處理，這說明光合能力并不隨外源鈣濃度的增加呈現持續上升趨勢，鈣濃度過高可能抑制凈光合速率的提升。

2.4 對絲瓜植株根系活力的影響

由圖2可以看出，外源鈣濃度在0～12 mmol/L（T1～T3）時，植株根系活力隨外源鈣濃度的增加而增強，T2、T3處理的根系活力較CK處理分別增加9.83%、19.01%，差異存在統計學意義（Plt;0.05），以T3處理的根系活力最強。外源鈣濃度增加至24 mmol/L（T4）時，絲瓜根系活力呈現下降趨勢，與T3處理組差異存在統計學意義（Plt;0.05），表明過高濃度的外源鈣對絲瓜植株根系活力的提高作用減弱。

3 結論與討論

株高、莖粗、葉面積和根長是衡量植株生長狀態、發育水平及營養狀況的重要指標。高向陽等[6]研究認為，當Ca2+濃度在0～14 mmol/L時，大豆植株根系生長及干物質積累量隨Ca2+濃度的增加呈現上升趨勢。本試驗結果表明，適宜濃度的外源鈣有利于絲瓜株高、莖粗、葉面積和根長等形態建成指標數值的增加，且在12 mmol/L時效果相對較好，這可能是因為鈣是細胞壁的重要組成元素之一，增施外源鈣有利于植物細胞壁的形成，加速細胞分裂生長，進而促進植株形態建成。T4處理施用的外源鈣濃度高于T3處理，而株高、莖粗、葉面積和根長等指標均低于T3處理，可見外源鈣對絲瓜形態建成的促進作用并不隨其濃度的增加而持續增加，而是具有低濃度促進、高濃度抑制的調節關系，這可能是因為鈣可通過調控生長素影響植株生長發育，低濃度的生長素促進植株生長，高濃度的生長素可能在一定程度上抑制植株生長[7]。

葉綠體是植株進行光合作用的主要場所，凈光合速率的高低能夠反映植物光合作用的強弱程度。Ca2+作為植物體內的重要元素之一，對植株葉片葉綠素含量和光合能力有重要的調控作用。韓龍慧等[8]研究得出，當Ca2+濃度在0～10 mmol/L時，油桃葉片葉綠素a、葉綠素b、葉綠素a+b、凈光合速率、蒸騰速率、氣孔導度和胞間CO2濃度均隨Ca2+濃度的升高而表現出先升高后降低趨勢，且Ca2+濃度在8 mmol/L時值最大。龍明華等[9]研究認為，適宜濃度的鈣能夠促進厚皮甜瓜葉片葉綠素含量、類胡蘿卜素含量的增加，提高光合速率，而缺鈣和高鈣條件則引起上述指標的下降。本試驗結果表明，Ca2+濃度在0～12 mmol/L時，絲瓜葉片葉綠素含量隨著其濃度的增加而提高，適量的鈣能夠增強植物機體抗氧化保護酶的活性，有利于葉綠體保持穩定；當Ca2+濃度達到24 mmol/L時，葉綠素含量不升反降，這可能是因為高濃度的Ca2+與Mg2+、K+等離子產生拮抗作用，在一定程度上抑制了合成葉綠素所必需的Mg2+等離子的吸收，從而降低了葉綠素含量。Ca2+濃度在0～12 mmol/L時，絲瓜植株葉片光合能力隨著其濃度的增加而提升，這可能是因為葉綠素含量的高低與植株光合能力的強弱呈正相關，適宜濃度的鈣能夠促進植物機體葉綠素含量的提高，從而提高絲瓜葉片的凈光合速率。另外，適宜濃度的鈣能夠有效調節植株氣孔的開閉，促進胞內外氣體交換，提高光合能力。本試驗結果還證明，高濃度的外源鈣能夠抑制絲瓜葉片光合能力的提高，這可能是因為高濃度的鈣素會導致光合系統膜結構被破壞，光系統Ⅰ和光系統Ⅱ受到損傷，致使光合作用的原初反應受到抑制，電子傳遞鏈受到破壞，從而導致光合能力的下降[10]。

根系活力在一定程度上能夠反映植株對養分的吸收能力和植株生長狀況。李賀等[11]研究指出，大蒜營養液中Ca2+濃度在0～3 mmol/L時，大蒜根系活力隨Ca2+濃度的增加而升高，繼續增加Ca2+濃度則會導致其根系活力降低。趙騰飛等[12]研究指出，外源鈣能夠提高鉛脅迫下的小麥根系活力。本試驗結果表明，適宜濃度的外源鈣能夠有效提高絲瓜植株根系活力，且以12 mmol/L時效果最佳，這可能是因為植株根系活力受Ca2+的誘導和調控，Ca2+對根系活力具有低促高抑的作用[13]。

綜上，為探尋適宜絲瓜生長的外源鈣濃度，本試驗通過對絲瓜植株增施不同濃度的Ca2+，研究其對絲瓜植株形態建成、光合色素、光合能力及根系活力的影響。結果表明，適宜濃度的外源鈣對絲瓜植株形態建成、葉片光合色素含量增加、葉片凈光合速率提高和植株根系活力增強均有促進作用，而過高濃度的外源鈣對上述指標的促進作用減弱。高濃度Ca2+對植株生長的抑制機理有待進一步研究。

參考文獻

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[12] 趙騰飛，劉穎，王爾美，等. 外源鈣離子對鉛脅迫下小麥膜脂過氧化和根系活力的影響[J]. 安徽農業大學學報，2017，44（3）：508-512.

[13] 李天來，高曉倩，劉玉鳳. 夜間低溫脅迫下鈣對番茄幼苗根系活力及活性氧代謝的調控作用[J]. 西北農業學報，2011，20（8）：127-132.

（責任編輯：李媛）