叶面喷施氯化钙对海南高温季节水培生菜生长生理的影响

王博伟　陈艳丽　朱国鹏　王旭　杨雨　刘金伟

摘 要：为了探索高温水培环境下叶面喷施氯化钙对生菜生长生理的影响，以辛普森精英散叶生菜为材料，在35 ℃/25 ℃（昼/夜）下设置4个氯化钙浓度1、3、5、7 mmol·L-1处理，以清水为对照。结果表明，与对照相比，5 mmol·L-1 氯化钙处理生菜最大叶宽、地上部鲜质量、地下部鲜质量和抗氧化酶活性均显著提高，丙二醛含量和叶片相对电导率均显著降低。与对照相比，3 mmol·L-1 与5 mmol·L-1 氯化钙处理后生菜可溶性蛋白、可溶性糖、游离脯氨酸含量，以及根系活力和叶色值均显著提高，但两处理间无显著差异。综合分析表明，35 ℃/25 ℃（昼/夜）环境下，叶面喷施氯化钙提高了生菜叶片抗氧化酶活性和渗透调节物质含量，缓解高温胁迫对细胞质膜的伤害，促进生菜的生长，5 mmol·L-1 氯化钙处理效果最好。

关键词：水培生菜;氯化钙;高温胁迫;生长生理

中图分类号：S636.2 文献标志码：A 文章编号：1673-2871（2021）04-094-05

Abstract： In order to explore the effect of foliage spraying calcium chloride on lettuce growth and physiology under high temperature hydroponic environment， the Simpson Elite loose leaf lettuce was used as the test material， 4 calcium chloride concentrations of 1， 3， 5， 7 mmol·L-1 treatments at 35 ℃/25 ℃ （day/night）were set， and the clean water was used as control. The results showed that， compared with the control， the maximum leaf width， fresh weight above ground， fresh weight below ground and antioxidant enzyme activities of lettuce treated with 5 mmol·L-1 calcium chloride were significantly increased; the content of malondialdehyde and relative conductivity of leaves were significantly reduced. Compared with the control， the soluble protein， soluble sugar， proline content， root vigor and leaf color value of lettuce were significantly increased under 3 mmol·L-1 and 5 mmol·L-1 calcium chloride treatments， but there was no significant difference between the two treatments. According to the comprehensive analysis， under 35 ℃/25 ℃ （day/night） environment， spraying calcium chloride on leaves increased the antioxidant enzyme activities and osmotic adjustment substance contents of lettuce leaves， alleviated the damage of high temperature to the cell plasma membrane， promoted the growth of lettuce. The 5 mmol·L-1 calcium chloride treatment showed the best effect.

Key words： Hydroponic lettuce; Calcium chloride; High temperature stress; Growth and physiology

生菜（Lactuca sativa L.）為莴苣属（Lactuca）蔬菜，原产地中海沿岸。生菜喜冷凉，不耐高温[1]，最适宜生长温度为11～18 ℃。海南省地处热带地区，5—10月份平均气温27 ℃，在高温环境下生菜易抽薹，导致商品性降低[2]。高温对植物细胞膜保护酶系统和渗透调节物质有重大影响，往往导致其细胞内活性氧产生与清除平衡体系遭到破坏[3]，产生过量自由基、膜脂过氧化，细胞膜透性改变，电解质外渗，进而对植株造成伤害[4]。

外源物质（如水杨酸、褪黑素、钙）处理在一定程度上能降低膜脂过氧化程度，保护细胞膜的完整性，缓解逆境对植株造成的伤害。钙是植物生长发育所必需的元素，对许多生理生化反应和代谢的调节和控制至关重要。有研究表明，钙对改善蔬菜品质、增加蔬菜产量效果明显，可提高水培甜叶菊[5]、露地栽培白菜和芹菜等的产量和品质[6]。同时钙和植物的多种抗逆性密切相关[7]，张燕等[8]研究表明氯化钙处理提高了烟草叶片保护酶活性和膜稳定性，降低了高温对烟草幼苗的伤害。陈贵林等[9]研究表明，外源钙处理有效缓解了高温胁迫对茄子细胞膜系统的伤害，耐热性提高。目前关于钙缓解植物寒冷[10-11]、高温[10，12-13]、盐渍[10，14]等非生物胁迫的研究已有很多，但外源钙对高温季节水培生菜生长生理的影响尚未见报道。本试验旨在探索叶面喷施氯化钙溶液对高温季节水培生菜生长相关生理指标的影响，筛选出合适的氯化钙喷施浓度，为海南及热带地区高温季节水培生菜高效生产提供依据。

1 材料与方法

1.1 材料

供试材料为辛普森精英散叶生菜，来源于美国圣尼斯种子公司。

1.2 方法

试验于2020年8—10月在海南大学园艺学院蔬菜生理实验室进行。选取籽粒饱满大小相对一致的生菜种子，室温下0.2% KNO3溶液浸种8 h[15]后，移至人工气候箱中17 ℃催芽，露白后播种于育苗盘中育苗。幼苗长至3叶1心时，选长势基本一致的健壮幼苗，定植于营养液槽中（营养液为1/2浓度的日本园试配方营养液），使用充氧泵进行人工充氧，每3 d测一次营养液pH并调节至6.0左右。缓苗后进行叶面喷施氯化钙（购自西陇科学公司）处理，浓度分别为1、3、5、7 mmol·L-1，以清水为对照，参考海口8—10月气象资料，设置培养条件为：温度35 ℃/25 ℃（昼/夜），光照度10 000 lx，相对湿度80%，光周期12 h。试验重复3次，每天18：00均匀喷施处理液，以叶片全部湿润为宜。喷施20 d后取同一叶位的叶片用于指标测定。

1.3 测定指标及方法

叶片数指植株展开的叶片数;最大叶长和最大叶宽用直尺测量，最大叶长为每株最大叶片叶基部至叶顶端的长度，最大叶宽为每株最大叶片的最宽处宽度;植株的鲜质量用1/1000天平称量。用SPAD-502仪器测定叶绿素含量;采用电导率仪法测定相对电导率[16];采用TTC染色法测定根系活力[17];采用紫外吸收法测定过氧化氢酶（CAT）活性[17];采用愈创木酚法测定过氧化物酶（POD）活性[17];采用NBT还原法测定超氧化物歧化酶（SOD）活性[17];采用硫代巴比妥酸比色法测定丙二醛（MDA）含量[17];采用酸性茚三酮比色法测定游离脯氨酸（Pro）含量[17];采用考马斯亮蓝法测定可溶性蛋白含量[17];采用蒽酮比色法测定可溶性糖含量[17]。

1.4 数据分析

使用Microsoft Excel 2019和DPS 9.01（Duncan新复极差法）对数据进行差异显著性检验。

2 结果与分析

2.1 不同处理对生菜形态指标的影响

由表1可以看出，高温水培环境下，随氯化钙浓度的增大，各处理生菜最大叶长、最大叶宽、地上部鲜质量以及地下部鲜质量均表现出先上升后下降的趋势;各处理间叶片数差异不显著。氯化钙处理的生菜地上部鲜质量均显著高于对照，分别比对照高11.55%、16.83%、22.24%、18.67%，其中5 mmol·L-1氯化钙处理生菜地上部鲜质量最大，且该浓度处理下生菜最大叶宽和地下部鲜质量均为最大，分别比对照提高17.56%、42.86%。

2.2 不同处理对生菜叶片中抗氧化酶活性的影响

由表2可以看出，高温水培环境下，不同浓度氯化钙处理的生菜叶片抗氧化酶活性均高于对照，随氯化钙浓度的增大，生菜叶片中SOD、POD、CAT活性均表现出先上升后下降的变化趋势。其中在氯化钙浓度为5 mmol·L-1时，生菜叶片中SOD、POD、CAT活性均达到最大值，分别比对照提高36.13%、54.55%、93.75%。由此可以看出，高温水培环境下叶面喷施氯化钙能有效提高生菜的抗氧化酶活性，减弱高温下叶片膜脂过氧化作用。

2.3 不同处理对生菜叶片相对电导率和MDA含量的影响

由图1可以看出，高温水培环境下，不同浓度氯化钙处理的生菜叶片的相对电导率和MDA含量均低于对照。随氯化钙浓度的增大，叶片的相对电导率和MDA含量均表现出先下降后上升的趋势，5 mmol·L-1氯化钙处理生菜叶片相对电导率和MDA含量均为最低。所有氯化钙处理的生菜叶片相对电导率均显著低于对照，分别比对照降低40%、52%、62%、41%。3、5、7 mmol·L-1氯化钙处理生菜叶片MDA含量均显著低于对照，分别比对照低18.42%、25.44%、17.98%，1 mmol·L-1氯化钙处理生菜葉片MDA含量与对照无显著差异。

2.4 不同处理对生菜根系活力和叶色值的影响

由图2可以看出，高温水培环境下，不同浓度氯化钙处理生菜根系活力和叶色值均高于对照，随氯化钙浓度的增大，生菜根系活力和叶色值均表现出先上升后下降的趋势。3、5、7 mmol·L-1氯化钙处理生菜根系活力均显著高于对照，分别比对照高22.21%、22.10%、18.70%，且3个处理之间生菜根系活力无显著性差异。其中3、5 mmol·L-1氯化钙处理浓度生菜根系活力最大，7 mmol·L-1氯化钙处理浓度生菜根系活力次之。3、5 mmol·L-1处理叶片叶色值显著高于对照，分别比对照提高10.51%、9.05%，两处理间叶片叶色值无显著差异。

2.5 不同处理对生菜叶片渗透调节物质含量的影响

由表3可以看出，高温水培环境下，不同处理对生菜的渗透调节物质含量有较大影响。不同浓度氯化钙处理后，生菜叶片中可溶性蛋白、可溶性糖和游离脯氨酸含量均高于对照，随着氯化钙浓度的增大，生菜叶片中可溶性蛋白、可溶性糖和游离脯氨酸含量均表现出先上升后下降的趋势，氯化钙处理浓度为3、5 mmol·L-1时，生菜叶片中可溶性蛋白含量显著高于对照，分别比对照提高43.80%、27.78%。氯化钙浓度为3、5、7 mmol·L-1 时，生菜叶片中可溶性糖含量和游离脯氨酸含量均显著高于对照，其中可溶性糖含量分别比对照提高24.18%、22.39%、10.90%，游离脯氨酸含量分别比对照提高95.48%、77.97%、62.15%。

3 讨论与结论

蔬菜作物长期处于高温环境下，会导致其代谢异常，致使生长不良。在高温胁迫下，植物细胞中会产生大量过剩的自由基，从而导致膜脂质过氧化，细胞膜通透性发生变化，电解质渗漏，相对电导率升高，有毒中间产物丙二醛（MDA）积累[18]并对植株造成损害。为了减轻或避免这种伤害，由超氧化物歧化酶（SOD）、过氧化物酶（POD）和过氧化氢酶（CAT）组成的植物细胞膜抗氧化酶系统，在维持细胞膜稳定性和清除活性氧方面起了重要作用[19-20]。可溶性糖、可溶性蛋白和脯氨酸等作为植物重要的渗透调节物质，在调节细胞的渗透压、增强细胞吸水和保水能力[21]，减少不良环境对其造成的影响方面起着重要作用。

本次試验表明，高温水培环境下，叶面喷施氯化钙处理后，生菜叶片的超氧化物歧化酶（SOD）、过氧化物酶（POD）和过氧化氢酶（CAT）活性均高于对照，有效增强了其抗氧化酶系统清除过量活性氧的能力，维持了细胞膜稳定性，显著降低了膜脂过氧化程度，其中5 mmol·L-1 和3 mmol·L-1氯化钙处理的MDA含量和叶片相对电导率均显著低于对照，这与前人在黄瓜[22]、葡萄[23]等作物上的研究结果一致。

在遭受不良环境胁迫时，为维持细胞内水分平衡，植物细胞会通过积累渗透调节物质（可溶性糖、可溶性蛋白和脯氨酸等）来调节细胞内渗透势[24-26]，叶面喷施氯化钙处理生菜叶片中可溶性糖、可溶性蛋白和游离脯氨酸等渗透调节物质含量均高于对照，表明高温水培环境下叶面喷施氯化钙，对叶片膜结构和功能的稳定起到了积极的保护作用，并提高了耐热性。同时，本试验中生菜的叶长、叶宽、植株鲜质量、根系活力以及叶色值均高于对照，表明叶面喷施氯化钙处理后一定程度上缓解了不良环境对生菜造成的伤害，从而促进了生菜在高温胁迫下的生长发育，这与何鑫等[27]、郑秀芳等[28]、周录英等[29]在蔬菜作物上的研究结果一致。

综上所述，高温水培环境下，叶面喷施氯化钙提高了生菜叶片中抗氧化酶活性和渗透调节物质含量，缓解了高温对生菜细胞质膜的伤害，增强了水培生菜对高温环境胁迫的抗性，促进了生菜生长，提高了生菜产量。在本次试验条件下，叶面喷施5 mmol·L-1 氯化钙缓解水培生菜受高温环境胁迫伤害的效果最好。

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