外源鈣對小白菜酶活性、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)科學院經(jīng)濟作物研究所，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機元素之一，參與血液的凝固，維持細胞膜的完整性和通透性。對人體的生長發(fā)育和新陳代謝有舉足輕重的作用。據(jù)統(tǒng)計，我國城鄉(xiāng)人均每日鈣攝入量僅為中國營養(yǎng)學會推薦膳食供給量的50%左右［1-2］。缺鈣容易發(fā)生佝僂病、骨折、骨質(zhì)疏松，引起動脈硬化、高血壓、結(jié)石、老年癡呆等病癥［3-6］。在蔬菜生長期間，通過葉面噴施外源鈣提高蔬菜富集鈣含量，對于提高蔬菜的商品價值和增強人們的體質(zhì)具有重要的 意義。

鈣對蔬菜產(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道［7-12］。番茄不同時期噴施不同濃度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］。

不同時期噴施不同濃度含量的外源鈣對小白菜酶活性、鈣含量及其產(chǎn)量和品質(zhì)的系統(tǒng)研究鮮見報道，且先前的研究結(jié)果尚不能準確反映全生育期鈣對不同小白菜品種生長發(fā)育及抗氧化性的影響。本研究通過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、營養(yǎng)品質(zhì)和酶活性的變化規(guī)律，揭示鈣對小白菜生長發(fā)育的影響，從而確定小白菜最適施鈣量和最佳施鈣時期，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 試驗設(shè)計

試驗于2018年9月在湖北省農(nóng)業(yè)科學院蔬菜試驗基地進行。試驗地土壤為紅壤，土壤理化特性為：有機質(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。

大田試驗采取裂區(qū)設(shè)計。試驗設(shè)置 6 個鈣濃度，即清水對照（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。試驗地前茬作物為黃瓜，基肥施用 750 kg/hm2復合肥（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)測產(chǎn)

小白菜采收期，每小區(qū)按8 m2進行采樣測產(chǎn)。

1.4 酶活性及營養(yǎng)品質(zhì)測定

過氧化氫酶（CAT）、過氧化物酶（POD）采用植物生理試驗常規(guī)方法測定［14］。葉面噴施3 d取樣，每處理采樣10株，取其測定均值。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軟件進行數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析，采用新復極差法進行顯著性檢驗。

2 結(jié)果與分析

2.1 葉面噴施不同濃度外源鈣對小白菜酶活性的影響

2.1.1 對小白菜葉片 CAT 活性的影響

如圖1所示，與對照相比，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活性差異變化相對較平緩?？梢?，噴施適量的CaCl2能促進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，該時期噴施 T3濃度鈣最為合適，提高了CAT的活性。而當噴施CaCl2濃度過高時，可能導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小白菜CAT 活性影響

2.1.2 對小白菜葉片 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。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，顯著高于對照，且在T3處理時POD最大。與對照相比，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處理達到最高值5.8 μg/（g·min），與對照相比，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，T3處理對小白菜葉片POD的影響表現(xiàn)最大。由此可見，葉面噴施不同濃度的鈣對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，T3處理最有益于小白菜葉片POD活性的提高，增強其抗氧化性。

圖2 葉面噴施不同濃度外源鈣對小白菜POD 活性影響

2.2 葉面噴施不同濃度外源鈣對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。

與對照相比，上海青、兔耳白、蘇州青3個品種不同鈣處理在移栽后14 d和移栽后21 d均達到顯著水平，移栽后14 d 3 個品種噴鈣處理 T3的鈣含量分別為 758.73、830.99和 794.86 mg/kg，比對照分別提高 5.99、10.5和 5.89 倍，在移栽后21 d，3個品種噴鈣處理 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小白菜營養(yǎng)品質(zhì)的影響

2.3.1 對小白菜Vc含量的影響

在小白菜生長期間，葉面噴施不同濃度CaCl2對小白菜Vc含量的影響見表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，濃度過高，小白菜Vc反而降低。與對照相比，小白菜Vc含量在T2鈣濃度時達到極顯著，與其他 2 個品種相比，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時最高，分別達到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Vc最高，比對照增加 7.76%～10.91%；移栽后21 d上海青在鈣處理 T3時Vc含量比對照高 10.15%，兔耳白和蘇州青在鈣處理 T2時Vc含量最高，比對照分別增加 13.50%和 14.58%（表 1）。

表1 葉面噴施不同濃度鈣對小白菜Vc含量的影響 （mg/100 g）

圖3 葉面噴施不同濃度外源鈣對小白菜葉片含鈣量的影響

由此可知，移栽后21 d對小白菜進行葉面噴施濃度為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。當葉面噴施濃度為T3處理時，小白菜葉片可溶性糖含量與對照達到極顯著差異。與對照相比，相同生育期、相同品種，不同鈣處理的可溶性糖在T3處理時均達到極顯著水平（表2）。

表2 葉面噴施不同濃度鈣對小白菜可溶性糖含量的影響 （%）

表2顯示，移栽7 d時，各品種均在 T3鈣處理時可溶性糖含量最高，比對照增加 3.88%～6.95%，與對照差異極顯著；移栽14 d，蘇州青在鈣處理 T3時的可溶性糖含量增幅最大，比對照增加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處理達到最高，與對照相比，分別增加 3.36%、7.45%和 6.43%。

由此可知，葉面噴施外源鈣對小白菜可溶性糖含量的影響差異不顯著，當噴施外源鈣濃度為T3時，提升了小白菜可溶性糖的含量?？梢?，葉面噴施濃度為 150 mg/L的CaCl2對提高小白菜葉片可溶性糖含量有促進作用。

2.3.3 對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，不同品種間差異未達極顯著。在T3處理時，各生育期均達到最高，與對照相比，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葉面噴施CaCl2最敏感。

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

與對照相比，T3處理時，游離氨基酸裂區(qū)多重比較差異達到極顯著。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處理時與對照均達到極顯著水平。

由此可見，T3處理即葉面噴施氯化鈣濃度為150 mg/L時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。當葉面噴施鈣濃度為T3時，與對照相比，小白菜硝酸鹽含量達到極顯著差異。由表4可以看出，與對照相比，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時差異均達到極顯著水平。

表4顯示，移栽后7 d 3種小白菜均在T3鈣處理時硝酸鹽含量最低，比對照降低4.76%～ 8.06%，與對照差異極顯著；移栽后14 d蘇州青在鈣處理T3時的硝酸鹽含量降幅最大，比對照降低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，分別比對照降低6.10%、9.09%和5.00%。

表4 葉面噴施不同濃度鈣對小白菜硝酸鹽含量的影響 （mg/kg）

可見，在小白菜不同生育期，葉片噴施CaCl2對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時對降低小白菜硝酸鹽含量有促進作用。

2.4 葉面噴施不同濃度外源鈣對小白菜產(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；但濃度過大，增產(chǎn)不顯著，還表現(xiàn)出抑制植株的生長，產(chǎn)量降低（表5）。

表5 葉面噴施不同濃度鈣對小白菜產(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，與對照相比，分別增產(chǎn)4.86%、3.09%和3.83%。

可見，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時促進小白菜生長，濃度過大對小白菜的生長表現(xiàn)出抑制作用。

3 討論

CAT、POD是細胞抵御活性氧傷害的保護酶系統(tǒng)的主要組成部分，在防止膜脂過氧化、延緩植物衰老和增強植物的抗逆性等方面起重要作 用［16-17］。鈣對作物的生長進行調(diào)節(jié)作用可以通過影響CAT 和POD的活性來實現(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。

不同施鈣量對小白菜體內(nèi)POD和CAT的活性均有不同的促進效果。與對照相比，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低，不能有效維持細胞壁結(jié)構(gòu)和穩(wěn)定細胞膜，使得細胞膜上Ca2+進入細胞質(zhì)溶液，濃度升高后啟動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)定細胞壁和細胞膜功能的作用，使Ca2+累積于細胞膜外表面，同時維持細胞質(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)于鈣對番茄Vc、氨基酸、可溶性糖等研究相似。在小白菜生長期，葉面噴施適量外源鈣對其品質(zhì)有正效應，但濃度過高，品質(zhì)下降。不同小白菜品種對鈣的敏感性表現(xiàn)不同，噴鈣對小白菜品種的品質(zhì)指標的影響還需從廣度和深度上進行深入 研究。

葉面噴施CaCl2，可能影響了小白菜植物體內(nèi)的某些生化過程，進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了小白菜的生長，增加了其生物量，提高了產(chǎn)量；而過量的外源鈣抑制植株的生長，甚至產(chǎn)生一定的毒害作用。該結(jié)果與報道的關(guān)于鈣對萵筍、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過程，其在植物體內(nèi)運輸?shù)闹饕獎恿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照提高3～10倍，但其效果與作物種類、噴施時期、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。本研究認為通過葉面噴鈣來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。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，葉面噴鈣對小白菜葉片鈣富集效果好的時期為移栽后21 d，可能因為移栽后21 d是小白菜生長中葉片品質(zhì)成分形成的關(guān)鍵生育期，所以此時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。當移栽后14 d，噴施濃度為150 mg/L時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噴鈣對改善其品質(zhì)指標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。