外源钙对小白菜酶活性、钙含量及其产量和品质的影响

袁伟玲，陈磊夫，刘志雄，吴金平，袁尚勇

（1.湖北省农业科学院经济作物研究所，湖北 武汉 430064；2.武汉中农南方科技 有限公司，湖北 武汉 430000；3.湖北省蔬菜办公室，湖北 武汉 445000）

钙是人体中含量最多的无机元素之一，参与血液的凝固，维持细胞膜的完整性和通透性。对人体的生长发育和新陈代谢有举足轻重的作用。据统计，我国城乡人均每日钙摄入量仅为中国营养学会推荐膳食供给量的50%左右［1-2］。缺钙容易发生佝偻病、骨折、骨质疏松，引起动脉硬化、高血压、结石、老年痴呆等病症［3-6］。在蔬菜生长期间，通过叶面喷施外源钙提高蔬菜富集钙含量，对于提高蔬菜的商品价值和增强人们的体质具有重要的 意义。

钙对蔬菜产量和品质的影响在番茄、大白菜、莴苣等主要蔬菜作物上均有报道［7-12］。番茄不同时期喷施不同浓度CaCl2能较好地防治番茄脐 腐病，提高番茄的硬度，增加Vc含量7.4%～ 23.9%，增加还原糖含量达0.96 g/100 g［13］。喷施以Ca（NO3）2能够使大白菜增产10.5%，降低硝酸盐含量15.1%，增加Vc含量23.8%［7］。莴苣生长期喷施50、100、200 mg/L CaCl2，莴苣钙含量分别增加1.56%、1.86%、1.79%。增施钙肥显著提高莴笋产量，降低硝酸盐含量，增加Vc、可溶性糖和氨基酸含量［8］。

不同时期喷施不同浓度含量的外源钙对小白菜酶活性、钙含量及其产量和品质的系统研究鲜见报道，且先前的研究结果尚不能准确反映全生育期钙对不同小白菜品种生长发育及抗氧化性的影响。本研究通过探索不同品种的小白菜在不同生育期和不同施钙水平下产量、营养品质和酶活性的变化规律，揭示钙对小白菜生长发育的影响，从而确定小白菜最适施钙量和最佳施钙时期，为富钙小白菜生产提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料

供试小白菜品种为生产上主推品种苏州青、兔耳白、上海青。外源钙供体为氯化钙（CaCl2）。

1.2 试验设计

试验于2018年9月在湖北省农业科学院蔬菜试验基地进行。试验地土壤为红壤，土壤理化特性为：有机质 25.41 g/kg，全氮 1.76 g/kg，速效氮 139.2 mg/kg，有效磷 62 mg/kg，速效钾 136 mg/kg，有效钙0.5 g/kg，pH 5.7。

大田试验采取裂区设计。试验设置 6 个钙浓度，即清水对照（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），分别于移栽后7、14、21 d叶面喷施。小区面积 10 m2，3 次重复。试验地前茬作物为黄瓜，基肥施用 750 kg/hm2复合肥（15-15-15）。2018年 9月中下旬播种，11月上旬收获，按常规管理。

1.3 小区测产

小白菜采收期，每小区按8 m2进行采样测产。

1.4 酶活性及营养品质测定

过氧化氢酶（CAT）、过氧化物酶（POD）采用植物生理试验常规方法测定［14］。叶面喷施3 d取样，每处理采样10株，取其测定均值。Vc含量：2，6-二氯靛酚滴定法；可溶性糖含量：蒽酮比色法；游离氨基酸总量：水合茚三酮比色法；硝酸盐含量：酚二磺酸比色法［15］。

1.5 数据分析

采用Excel 2003和SPSS 10.0软件进行数据统计分析，采用新复极差法进行显著性检验。

2 结果与分析

2.1 叶面喷施不同浓度外源钙对小白菜酶活性的影响

2.1.1 对小白菜叶片 CAT 活性的影响

如图1所示，与对照相比，叶片喷施CaCl2提高了小白菜CAT的活性。不同小白菜品种间未达到极显著差异水平；仅在T2处理均表现出显著差异。移栽后7 d，不同处理间差异较小，后期差异较大。移栽后14 d喷钙处理的 CAT显著提高，上海青、兔耳白、苏州青在T3处理下CAT活性最高，比对照增加 79.33%。移栽后21 d喷钙，CAT活性提高 46.02%～69.56%，且各处理间小白菜叶片CAT活性差异变化相对较平缓。可见，喷施适量的CaCl2能促进CAT的合成及活性提高，移栽后14 d为小白菜喷施钙的关键生育期，该时期喷施 T3浓度钙最为合适，提高了CAT的活性。而当喷施CaCl2浓度过高时，可能导致小白菜生理代谢紊乱，植物体内系统遭到破坏，CAT活性 下降。

图1 叶面喷施不同浓度外源钙对小白菜CAT 活性影响

2.1.2 对小白菜叶片 POD 活性的影响

喷施不同浓度的CaCl2，提高了小白菜叶片POD活性（图2）。不同小白菜品种间和浓度间均未达到极显著差异水平。随着喷施CaCl2浓度的增加，移栽7 d和移栽14 d，叶片POD活性表现出先升高后降低的趋势。不同生育期间，小白菜POD表现出极显著的差异，尤其是移栽14 d差异最显著。移栽14 d，叶面喷施不同浓度CaCl2，显著高于对照，且在T3处理时POD最大。与对照相比，上海青、兔耳白、苏州青叶片POD活性增幅分别为105.71%、92.68%、143.75%，平均增幅为114.05%。兔耳白移栽14 d POD活性最高达到7.9 µg/（g·min）。移栽21 d的POD活性基本随着钙浓度的增加而增加，在T5处理达到最高值5.8 µg/（g·min），与对照相比，上海青、兔耳白、苏州青分别提高61.11%、21.43%和48.57%。移栽14 d时，T3处理对小白菜叶片POD的影响表现最大。由此可见，叶面喷施不同浓度的钙对不同小白菜品种叶片POD活性的影响存在差异，兔耳白表现最敏感。移栽14 d时，T3处理最有益于小白菜叶片POD活性的提高，增强其抗氧化性。

图2 叶面喷施不同浓度外源钙对小白菜POD 活性影响

2.2 叶面喷施不同浓度外源钙对小白菜叶片含钙量的影响

小白菜在移栽后7、14和21 d叶面喷钙，均可提高小白菜叶片中的钙含量，且小白菜叶片钙含量随着钙浓度的增加而增加，呈正相关性（图3）。不同品种间和不同浓度间均无极显著差异。从不同生育期施钙效果看，移栽后21 d>移栽后14 d>移栽后7 d，小白菜移栽后21 d喷钙显著提高了其钙含量。

与对照相比，上海青、兔耳白、苏州青3个品种不同钙处理在移栽后14 d和移栽后21 d均达到显著水平，移栽后14 d 3 个品种喷钙处理 T3的钙含量分别为 758.73、830.99和 794.86 mg/kg，比对照分别提高 5.99、10.5和 5.89 倍，在移栽后21 d，3个品种喷钙处理 T3的钙含量分别为 1 083.90、1 120.03 和975.51 mg/kg，比对照分别提高 8.91、9.33 和 7.24 倍，T3处理增加含钙量的效果最好。因此，筛选最佳钙用量为150 mg/L在小白菜移栽后21 d喷钙对小白菜叶片钙含量提高最为有效。

2.3 叶面喷施不同浓度外源钙对小白菜营养品质的影响

2.3.1 对小白菜Vc含量的影响

在小白菜生长期间，叶面喷施不同浓度CaCl2对小白菜Vc含量的影响见表1。由表1可以看出，喷施外源钙后，小白菜Vc含量均表现出先升高后降低的变化趋势，浓度过高，小白菜Vc反而降低。与对照相比，小白菜Vc含量在T2钙浓度时达到极显著，与其他 2 个品种相比，苏州青的Vc含量表现出显著的差异。不同品种间和不同浓度间均无极显著差异。移栽后7 d上海青、兔耳白、苏州青的Vc含量分别在钙处理 T3、T3、T2时最高，分别达到21.98、22.53、25.86 mg/100 g；移栽后14 d各品种在钙处理 T3、T3、T2时Vc最高，比对照增加 7.76%～10.91%；移栽后21 d上海青在钙处理 T3时Vc含量比对照高 10.15%，兔耳白和苏州青在钙处理 T2时Vc含量最高，比对照分别增加 13.50%和 14.58%（表 1）。

表1 叶面喷施不同浓度钙对小白菜Vc含量的影响 （mg/100 g）

图3 叶面喷施不同浓度外源钙对小白菜叶片含钙量的影响

由此可知，移栽后21 d对小白菜进行叶面喷施浓度为100和150 mg/L的CaCl2，其Vc含量最高。

2.3.2 对小白菜可溶性糖含量的影响

不同小白菜品种间可溶性糖差异极显著。当叶面喷施浓度为T3处理时，小白菜叶片可溶性糖含量与对照达到极显著差异。与对照相比，相同生育期、相同品种，不同钙处理的可溶性糖在T3处理时均达到极显著水平（表2）。

表2 叶面喷施不同浓度钙对小白菜可溶性糖含量的影响 （%）

表2显示，移栽7 d时，各品种均在 T3钙处理时可溶性糖含量最高，比对照增加 3.88%～6.95%，与对照差异极显著；移栽14 d，苏州青在钙处理 T3时的可溶性糖含量增幅最大，比对照增加3.94%；移栽21 d，上海青、兔耳白、苏州青可溶性糖含量分别在T2、T3、T4处理达到最高，与对照相比，分别增加 3.36%、7.45%和 6.43%。

由此可知，叶面喷施外源钙对小白菜可溶性糖含量的影响差异不显著，当喷施外源钙浓度为T3时，提升了小白菜可溶性糖的含量。可见，叶面喷施浓度为 150 mg/L的CaCl2对提高小白菜叶片可溶性糖含量有促进作用。

2.3.3 对小白菜游离氨基酸含量的影响

表3显示了叶面喷施不同浓度钙对小白菜游离氨基酸含量的影响。由表3可以看出，小白菜游离氨基酸含量总体上表现出随浓度增加呈先升高后降低的趋势，不同品种间差异未达极显著。在T3处理时，各生育期均达到最高，与对照相比，移栽后7 d，上海青、兔耳白、苏州青分别增加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%。兔耳白游离氨基酸含量对叶面喷施CaCl2最敏感。

表3 叶面喷施不同浓度钙对小白菜游离氨基酸含量的影响 （mg/kg，FW）

与对照相比，T3处理时，游离氨基酸裂区多重比较差异达到极显著。叶面喷施不同浓度CaCl2，兔耳白小白菜在移栽后7和21 d，游离氨基酸在T3处理时与对照均达到极显著水平。

由此可见，T3处理即叶面喷施氯化钙浓度为150 mg/L时是改善小白菜游离氨基酸含量的最佳浓度，移栽后21 d喷钙效果优于移栽后7 d和移栽后14 d处理。

2.3.4 对小白菜硝酸盐含量的影响

不同品种间硝酸盐含量表现出极显著的差异。当叶面喷施钙浓度为T3时，与对照相比，小白菜硝酸盐含量达到极显著差异。由表4可以看出，与对照相比，相同生育期不同叶面喷施钙处理，同一小白菜品种不同钙浓度处理，硝酸盐含量在钙浓度为T3时差异均达到极显著水平。

表4显示，移栽后7 d 3种小白菜均在T3钙处理时硝酸盐含量最低，比对照降低4.76%～ 8.06%，与对照差异极显著；移栽后14 d苏州青在钙处理T3时的硝酸盐含量降幅最大，比对照降低4.25%；移栽后21 d上海青、苏州青和兔耳白在钙处理T2、T3、T4硝酸盐含量最低，分别比对照降低6.10%、9.09%和5.00%。

表4 叶面喷施不同浓度钙对小白菜硝酸盐含量的影响 （mg/kg）

可见，在小白菜不同生育期，叶片喷施CaCl2对其硝酸盐含量的影响差异不大，喷施浓度T3为适宜小白菜降低硝酸盐含量的合理浓度，叶面喷施CaCl2的浓度为150 mg/L时对降低小白菜硝酸盐含量有促进作用。

2.4 叶面喷施不同浓度外源钙对小白菜产量的影响

小白菜各生育期，叶面喷施不同浓度的CaCl2，提高了其产量；但浓度过大，增产不显著，还表现出抑制植株的生长，产量降低（表5）。

表5 叶面喷施不同浓度钙对小白菜产量的影响 （g/株）

与移栽后7和21 d相比，小白菜移栽后14 d的产量表现出显著差异，不同品种间表现出极显著的差异。不同浓度CaCl2处理，相同生育期、相同的品种，在T3处理时均表现出极显著差异。移栽后14 d，上海青、兔耳白、苏州青在T3处理下产量最高，与对照相比，分别增产4.86%、3.09%和3.83%。

可见，叶面喷施适宜浓度外源钙能够提高小白菜的产量。移栽后14 d叶面喷施CaCl2浓度为150 mg/L时促进小白菜生长，浓度过大对小白菜的生长表现出抑制作用。

3 讨论

CAT、POD是细胞抵御活性氧伤害的保护酶系统的主要组成部分，在防止膜脂过氧化、延缓植物衰老和增强植物的抗逆性等方面起重要作 用［16-17］。钙对作物的生长进行调节作用可以通过影响CAT 和POD的活性来实现［18-20］。本研究表明，在一定的施钙范围内，钙能提高小白菜叶片中CAT和POD的活性，这一结论与李贺等［20］研究报道的施钙可以提高大蒜体内抗氧化酶活性的结论相似。

不同施钙量对小白菜体内POD和CAT的活性均有不同的促进效果。与对照相比，低钙浓度处理POD和CAT活性未表现出显著差异，可能是由于钙浓度过低，不能有效维持细胞壁结构和稳定细胞膜，使得细胞膜上Ca2+进入细胞质溶液，浓度升高后启动CaM抑制了POD和CAT活性［21］。叶面喷施高浓度的外源钙，小白菜CAT和POD的活性显著提高，可能是高浓度外源钙起着稳定细胞壁和细胞膜功能的作用，使Ca2+累积于细胞膜外表面，同时维持细胞质溶液中高浓度钙，使CaM处于激活状态，提高了氧化酶活性［21］。

本研究结果表明，喷施适宜浓度的外源钙，改善了小白菜品质。低浓度CaCl2处理促进小白菜叶片Vc、可溶性糖、氨基酸含量的升高，高浓度钙则有抑制作用；同时降低了小白菜叶片硝酸盐含量。该结果与刘晶晶［1］关于钙对番茄Vc、氨基酸、可溶性糖等研究相似。在小白菜生长期，叶面喷施适量外源钙对其品质有正效应，但浓度过高，品质下降。不同小白菜品种对钙的敏感性表现不同，喷钙对小白菜品种的品质指标的影响还需从广度和深度上进行深入 研究。

叶面喷施CaCl2，可能影响了小白菜植物体内的某些生化过程，进而影响其生物量和产量。本研究结果表明，叶面喷施适宜浓度的外源钙促进了小白菜的生长，增加了其生物量，提高了产量；而过量的外源钙抑制植株的生长，甚至产生一定的毒害作用。该结果与报道的关于钙对莴笋、大白菜、花生农艺性状及产量有提高作用相一 致［7，22-24］。

前人关于番茄、莴苣和菠菜施钙的研究报道，相比根部施钙，叶面喷施钙处理效果比较好，主要是由于钙的吸收为被动过程，其在植物体内运输的主要动力是蒸腾作用［1］。根部施钙，由于受基质中离子拮抗作用和吸附作用的影响，大量钙被固定，根系吸收量大幅减少，含钙量降低。叶面喷施外源钙后，一般蔬菜作物的含钙量比对照提高3～10倍，但其效果与作物种类、喷施时期、次数和方法等有关［19，25-27］。

外源喷施钙能有效提高小白菜叶片的钙含量。本研究认为通过叶面喷钙来提高小白菜叶片含钙量是有效的，随着喷施钙浓度的增加，小白菜叶片中的钙含量呈现逐渐增加的趋势。上述研究与Meagy等［4］、朱洪霞等［8］、范双喜等［23］关于外源钙与生菜、莴笋、叶用莴苣钙富集的研究相一致。本研究结果表明，叶面喷钙对小白菜叶片钙富集效果好的时期为移栽后21 d，可能因为移栽后21 d是小白菜生长中叶片品质成分形成的关键生育期，所以此时喷施钙可以更好地提高采收期小白菜的钙含量。与前人研究结果相比，小白菜叶片钙含量存在一定的差别，可能是由于不同基因型小白菜品种，不同种植区域生态条件差异等原因造成的。当移栽后14 d，喷施浓度为150 mg/L时可以有效提高小白菜叶片钙含量，小白菜品质明显得到改善，且与移栽后21 d差异不 显著。

4 结论

喷施外源钙增强了小白菜抗氧化性，提高了叶片钙含量和产量，改善品质，不同品种间未表现出显著差异。移栽后14 d叶面喷施氯化钙浓度为150 mg/L时能有效提升小白菜CAT和POD生理活性和增加产量；喷施外源钙提高了小白菜Vc、可溶性糖、游离氨基酸含量，降低了叶片硝酸盐含量，移栽后21 d喷钙对改善其品质指标和提高小白菜叶片钙含量最为明显，叶片富钙效果为移栽后21 d>移栽后14 d>移栽后7 d。综合考虑外源钙对小白菜酶活性、钙含量及其产量和品质的影响，建议移栽21 d喷施浓度为150 mg/L的CaCl2为小白菜叶面喷施钙的最佳施用期和最佳施用量。