不同鈣水平對(duì)娃娃菜生長(zhǎng)和活性氧代謝的影響

馬濟(jì)中 張文斌 高雪琴 鐵建中 魏百弘 郁繼華 胡琳莉

摘 要 探究不同鈣水平對(duì)娃娃菜生長(zhǎng)發(fā)育和活性氧代謝的影響，為揭示娃娃菜的需鈣特性、生態(tài)適應(yīng)性和養(yǎng)分管理提供理論依據(jù)。以鈣敏型‘秋玉黃和鈣耐受型‘華耐B1102兩個(gè)品種作為試材，采用基質(zhì)（蛭石∶珍珠巖=3∶1）盆栽方法，共設(shè)置5個(gè)鈣水平（0 mmol/L、2 mmol/L、4 mmol/L、6 mmol/L、8 mmol/L），研究不同鈣水平對(duì)兩種娃娃菜生長(zhǎng)、干物質(zhì)積累、ROS含量、丙二醛（MDA）含量以及相關(guān)抗氧化酶活性的影響。兩種娃娃菜對(duì)鈣水平的響應(yīng)程度不同，‘秋玉黃的葉寬、根鮮質(zhì)量、地上部鮮質(zhì)量、結(jié)球率、單球質(zhì)量、總根表面積和根系活力均在6 mmol/L的鈣水平下達(dá)到最大，其中根鮮質(zhì)量和地上部鮮質(zhì)量較不施鈣顯著增加? 37.9%和29.8%，與8 mmol/L的鈣水平之間無(wú)顯著差異。葉片中MDA、H2O2和O-·2含量在6 mmol/L的鈣水平下最低，但是SOD、POD和CAT等抗氧化酶活性最高，說(shuō)明缺鈣和高鈣均會(huì)對(duì)娃娃菜造成不同程度的脅迫。‘華耐B1102的葉寬、根鮮質(zhì)量、地上部鮮質(zhì)量、結(jié)球率、單球質(zhì)量、總根表面積和根系活力均在? 4 mmol/L的鈣水平下達(dá)到最大，地上部鮮質(zhì)量顯著增加，較無(wú)鈣處理增加64.33%。葉片中MDA、H2O2和O-·2含量在4、6 mmol/L的鈣水平下最低，但是SOD、POD和CAT等抗氧化酶活性最高，也說(shuō)明缺鈣和高鈣均會(huì)對(duì)娃娃菜造成不同程度的脅迫。娃娃菜對(duì)鈣的需求量高，缺鈣會(huì)導(dǎo)致干燒心，無(wú)法結(jié)球。缺鈣或供鈣水平過(guò)高會(huì)降低娃娃菜細(xì)胞保護(hù)酶活性及根系活力，但對(duì)高鈣具有一定的適應(yīng)能力。不同品種對(duì)鈣水平的適應(yīng)性不同，6 mmol/L鈣水平適宜敏感型品種‘秋玉黃的生長(zhǎng)，4 mmol/L鈣水平適宜耐受型品種‘華耐B1102的生長(zhǎng)。

關(guān)鍵詞 鈣；娃娃菜；干物質(zhì)積累；活性氧

鈣元素作為植物生長(zhǎng)發(fā)育必須的礦物質(zhì)元素之一，在植物的生長(zhǎng)發(fā)育中起到非常重要的作用［1］。鈣是細(xì)胞壁和胞間層的組成部分，能穩(wěn)定細(xì)胞膜，起著第二信使的作用，同時(shí)具有生理調(diào)節(jié)作用，能夠維持植物體內(nèi)生理活動(dòng)的平衡［2］。不同作物對(duì)鈣的需求不同，供鈣不足或過(guò)高會(huì)對(duì)作物生長(zhǎng)發(fā)育和生理代謝產(chǎn)生不利影響。趙曉美等［3］在對(duì)西瓜生長(zhǎng)發(fā)育及產(chǎn)量品質(zhì)的研究中表明，提高營(yíng)養(yǎng)液中的Ca2+營(yíng)養(yǎng)水平，能明顯促進(jìn)西瓜的生長(zhǎng)發(fā)育，提高果實(shí)的產(chǎn)量和品質(zhì)。杜強(qiáng)［4］在馬鈴薯植株生長(zhǎng)及塊莖品質(zhì)的研究中表明，鈣元素能有效提高馬鈴薯的莖葉及植物根系的干鮮質(zhì)量，提高生物產(chǎn)量。娃娃菜（Brassica pekinensis）是高原夏菜主栽品種之一，具有顯著的經(jīng)濟(jì)效益。近年來(lái)，干燒心嚴(yán)重影響了娃娃菜的產(chǎn)量、品質(zhì)和商品價(jià)值。大量研究證明缺鈣是娃娃菜干燒心發(fā)病的關(guān)鍵原因，然而不同品種娃娃菜的需鈣特性以及鈣水平對(duì)其生長(zhǎng)發(fā)育及相關(guān)生理代謝的影響尚不清楚。因此，本研究采用基質(zhì)盆栽的方法，探究不同鈣水平對(duì)兩個(gè)品種娃娃菜生長(zhǎng)發(fā)育和生理代謝的影響，旨在為高原地區(qū)娃娃菜的鈣肥管理和調(diào)控提供科學(xué)依據(jù)和參考。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

供試材料為鈣敏感型品種‘秋玉黃（北京四海種業(yè)有限責(zé)任公司），鈣耐受型品種‘華耐B1102（北京華耐農(nóng)業(yè)發(fā)展有限公司）。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)與方法

試驗(yàn)于2021年5月-7月在甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)現(xiàn)代溫室中進(jìn)行。將娃娃菜種子置于人工氣候箱中進(jìn)行催芽，黑暗條件下25 ℃，催芽18 h后，待種子露白后播種于50孔育苗穴盤中，幼苗長(zhǎng)至三葉一心時(shí)，選取大小一致、無(wú)病蟲害、生長(zhǎng)健壯的娃娃菜幼苗，將其定植到裝有基質(zhì)的花盆（高15 cm，直徑25 cm）中，每個(gè)花盆均定植一株，試驗(yàn)采用的栽培基質(zhì)配方為蛭石∶珍珠巖=3∶1（體積比）。

據(jù)張振賢等［5］的研究，每生產(chǎn)1 000 kg白菜約需要純鈣1.61 kg，按照娃娃菜平均單株質(zhì)量1.5 kg計(jì)算，可初步確定為鈣的正常供給量，則整個(gè)生育期單株娃娃菜共需純鈣2.4 g，約60 mmol，苗期需鈣約6 mmol （10%），蓮座期需鈣約18 mmol （30%），結(jié)球期需鈣約36 mmol （60%）。根據(jù)以上數(shù)據(jù)，營(yíng)養(yǎng)液以CaCl2+霍格蘭為基礎(chǔ)（鈣除外），微量元素參照其通用配方，試驗(yàn)共設(shè)置5個(gè)鈣供給水平（0? mmol/L、2 mmol/L、? 4 mmol/L、6 mmol/L、8 mmol/L），每個(gè)鈣水平處理30盆，于2021年5月5日開始播種育苗，生長(zhǎng)至三葉一心時(shí)定植至花盆中，在娃娃菜苗期每? 10 d澆一次營(yíng)養(yǎng)液，之后旺盛生長(zhǎng)期每6 d澆一次營(yíng)養(yǎng)液，整個(gè)生育期共澆10次營(yíng)養(yǎng)液，其他田間管理均一致。7月25日收獲。

1.3 測(cè)定指標(biāo)與方法

1.3.1 形態(tài)指標(biāo)的測(cè)定 定植后，每10 d測(cè)量一次生長(zhǎng)指標(biāo)（葉長(zhǎng)、葉寬、葉片數(shù)、株幅），方法參照周箬涵等［6］的測(cè)量方法，共測(cè)量3次。

1.3.2 根鮮質(zhì)量、地上部鮮質(zhì)量、干物質(zhì)積累、結(jié)球率與單球質(zhì)量 在娃娃菜定植后第40天時(shí)，每個(gè)處理隨機(jī)取3株，樣品洗凈瀝干后，分別測(cè)定地上部、根系的鮮質(zhì)量。然后分別將地上部與地下部的樣品置于烘箱中105 ℃殺青20 min，之后于75 ℃下烘干至恒量，測(cè)定干質(zhì)量，計(jì)算干物質(zhì)積累量。在娃娃菜生育期結(jié)束后統(tǒng)計(jì)娃娃菜的結(jié)球數(shù)，計(jì)算結(jié)球率，并將各個(gè)處理下的結(jié)球娃娃菜剝?nèi)ド徸~后稱量，計(jì)算平均葉球質(zhì)量。

1.3.3 根系形態(tài)及根系活力的測(cè)定 根系形態(tài)參數(shù)的測(cè)定：娃娃菜根系從根原基處剪斷，采用根系掃描儀（型號(hào)WinRHIZOPro LA2400，Canada）掃描根系，獲取的根系圖像用WinRHIZO?? 5.0軟件分析得出總根長(zhǎng)、總根表面積、根尖數(shù)和根的總體積。采用紅四氮唑（TTC）法測(cè)定娃娃菜根系活力［7］。

1.3.4 ROS含量、MDA含量和抗氧化酶活性的測(cè)定 定植40 d時(shí)，取新鮮的娃娃菜葉片，采用試劑盒（蘇州科銘生物技術(shù)有限公司），分別測(cè)定超氧化物歧化酶（SOD）、過(guò)氧化物酶（POD）、過(guò)化氫酶（CAT）活性、丙二醛（MDA）、超氧陰離子（O-·2）和過(guò)氧化氫（H2O2）的含量。

1.4 數(shù)據(jù)分析

用Excel 2010軟件分析數(shù)據(jù)，并用Origin 2021軟件作圖，利用SPSS 20.0軟件Duncans新復(fù)極差法進(jìn)行方差分析，顯著性水平為P < 0.05。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同鈣水平對(duì)娃娃菜生長(zhǎng)指標(biāo)的影響

不同鈣水平對(duì)兩種娃娃菜的葉長(zhǎng)、葉寬、葉片數(shù)和株幅的影響不同。如表1所示，0、2、4 mmol/L的鈣水平下兩個(gè)品種的葉長(zhǎng)無(wú)明顯差異，6、8 mmol/L鈣水平處理的娃娃菜葉長(zhǎng)顯著高于其他處理。‘秋玉黃的葉寬在6 mmol/L和8 mmol/L鈣水平的處理下顯著高于無(wú)鈣處理，‘華耐B1102的葉寬在6 mmol/L鈣水平下達(dá)到最大，‘秋玉黃和‘華耐B1102品種的葉片數(shù)隨鈣處理時(shí)間的延長(zhǎng)而增加。無(wú)鈣處理下的‘秋玉黃的葉片數(shù)顯著少于其他鈣水平處理。‘華耐B1102的葉片數(shù)在各處理之間無(wú)顯著差異。兩個(gè)品種的娃娃菜株幅隨營(yíng)養(yǎng)液鈣水平變化的趨勢(shì)一致，4、6、8 mmol/L的鈣濃度處理顯著高于0、2 mmol/L的鈣濃度處理。表明植物缺鈣情況下植物生長(zhǎng)受限，隨著營(yíng)養(yǎng)液鈣水平的增加，兩種娃娃菜的葉長(zhǎng)、葉寬、葉片數(shù)及株幅都呈上升趨勢(shì)。以上指標(biāo)表明：無(wú)鈣或低鈣抑制娃娃菜的生長(zhǎng)，適宜的鈣濃度能夠有效促進(jìn)娃娃菜葉長(zhǎng)、葉寬及株幅的增長(zhǎng)，對(duì)葉片數(shù)無(wú)顯著影響。

2.2 不同鈣水平對(duì)娃娃菜干物質(zhì)積累、結(jié)球率和單球質(zhì)量的影響

由表2可知，不同鈣水平對(duì)兩種娃娃菜的根鮮質(zhì)量、地上部鮮質(zhì)量、干物質(zhì)積累、結(jié)球率和單球質(zhì)量影響不同。對(duì)于鈣敏感型品種‘秋玉黃，隨著鈣濃度的增加，根鮮質(zhì)量、地上部鮮質(zhì)量和單球質(zhì)量呈現(xiàn)先增加后降低的趨勢(shì)，且均在? 6 mmol/L時(shí)達(dá)到最大值，結(jié)球率也在該濃度下達(dá)到100%，干物質(zhì)積累量在8 mmol/L時(shí)達(dá)到最大值，以上各指標(biāo)在6 mmol/L和8 mmol/L處理下均無(wú)顯著差異。對(duì)于鈣耐受型品種‘華耐B1102，隨著鈣濃度的增加，根鮮質(zhì)量、地上部鮮質(zhì)量、干物質(zhì)積累和單球質(zhì)量均呈現(xiàn)先增加后降低的趨勢(shì)，且均在4 mmol/L時(shí)達(dá)到最大值，結(jié)球率也在該濃度下達(dá)到100%。由此可見，低鈣或者高鈣均不利于娃娃菜的生長(zhǎng)，且不同品種娃娃菜對(duì)鈣水平的適應(yīng)性不同，鈣敏感型品種‘秋玉黃以? 6 mmol/L鈣水平適應(yīng)性最好，鈣耐受型品種‘華耐B1102以4 mmol/L鈣水平適應(yīng)性最好。

2.3 不同鈣水平對(duì)娃娃菜根系形態(tài)參數(shù)和根系活力的影響

由表3可知，低鈣限制了娃娃菜根系的生長(zhǎng)，在無(wú)鈣處理下娃娃菜總根長(zhǎng)、總根表面積和根尖數(shù)均最低，當(dāng)鈣水平提升到4 mmol/L時(shí)，娃娃菜根系生長(zhǎng)有明顯的改善，在4 mmol/L時(shí)，‘秋玉黃和‘華耐B1102的總根長(zhǎng)分別為1 197.18 cm和1405.43cm，較營(yíng)養(yǎng)液無(wú)鈣處理分別增加74.90%和86.88%。在6 mmol/L時(shí)，‘秋玉黃的根尖數(shù)最大，在8 mmol/L時(shí)略有下降，但差異并不顯著，與0 mmol/L鈣水平相比，4、6、? 8 mmol/L顯著促進(jìn)了‘華耐B1102根尖數(shù)的增加，增幅分別為92.09%、94.57%和112.48%，各處理間總根體積無(wú)顯著差異。鈣水平顯著影響娃娃菜根系活力。兩個(gè)品種的娃娃菜根系活力隨鈣水平增加呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢(shì)，且均在鈣水平6 mmol/L時(shí)達(dá)到最高，且在6 mmol/L和? 8 mmol/L鈣水平下娃娃菜根系活力無(wú)顯著差異。不同鈣水平下娃娃菜的根系形態(tài)見圖1。

2.4 不同鈣水平對(duì)娃娃菜葉片中MDA和活性氧含量的影響

如圖2所示，不同鈣水平對(duì)娃娃菜葉片中MDA和活性氧的含量有顯著影響，且在兩個(gè)娃娃菜品種中影響趨勢(shì)一致。營(yíng)養(yǎng)液中無(wú)鈣處理下‘秋玉黃和‘華耐B1102葉片中MDA含量達(dá)到17.29 nmol/g和15.65? nmol/g，顯著高于其他處理。提高營(yíng)養(yǎng)液中的鈣濃度，會(huì)降低娃娃菜葉片中的MDA含量，且以6 mmol/L鈣水平處理含量最低，表明適量的鈣可以顯著降低膜脂過(guò)氧化產(chǎn)物MDA，但過(guò)高的鈣含量也會(huì)增加MDA的含量。較高的鈣水平可以顯著降低娃娃菜葉片中的O-·2和H2O2的含量，但在兩個(gè)品種中表現(xiàn)不盡相同。鈣水平為6 mmol/L時(shí)，‘秋玉黃葉片中O-·2含量最低，而4 mmol/L時(shí)‘華耐B1102葉片中O-·2含量最低。兩種娃娃菜葉片中的H2O2，含量均在6 mmol/L鈣水平時(shí)最低，且‘華耐B1102在6 mmol/L和8 mmol/L時(shí)無(wú)顯著差異。

2.5 不同鈣水平對(duì)娃娃菜葉片中抗氧化酶活性的影響

由圖3可見，不同的鈣水平對(duì)兩個(gè)品種娃娃菜葉片中抗氧化酶活性的影響趨勢(shì)基本一致。

SOD、POD、CAT活性均隨鈣水平升高，呈現(xiàn)先升高后降低的趨勢(shì)，0、2 mmol/L的低鈣濃度下，娃娃菜中的SOD、POD、CAT活性顯著低于其他鈣水平處理。鈣水平達(dá)到6 mmol/L時(shí)‘秋玉黃中SOD、CAT活性最高，較無(wú)鈣處理顯著提高了14.28%，而‘華耐B1102則在4 mmol/L時(shí)最高，較無(wú)鈣處理顯著提高了32.66%。兩個(gè)品種的POD活性均在6 mmol/L鈣水平下最高。繼續(xù)增加鈣水平時(shí)，酶活性均有所下降。

3 討? 論

鈣作為植物必需的中量元素，在植物的生長(zhǎng)發(fā)育和生理活動(dòng)中扮演著重要的角色。鈣元素在調(diào)節(jié)植物酶活性［8］，增強(qiáng)植物的抗逆性［9］，穩(wěn)定細(xì)胞結(jié)構(gòu)方面具有重要作用。此外，鈣具有“植物細(xì)胞代謝的總調(diào)節(jié)者”之稱，它能與鈣調(diào)蛋白結(jié)合，調(diào)節(jié)植物體的許多生理代謝過(guò)程。缺鈣或鈣供應(yīng)過(guò)量都會(huì)對(duì)植物的生長(zhǎng)發(fā)育造成一定程度的影響。研究表明，缺鈣抑制了大白菜根系的生長(zhǎng)［10］，使得新葉枯死，促使娃娃菜發(fā)生干燒心，鈣過(guò)量會(huì)影響娃娃菜對(duì)其他元素的吸收。鈣供應(yīng)不足導(dǎo)致娃娃菜苗期生長(zhǎng)發(fā)育差，干物質(zhì)積累量下降，結(jié)球率降低并發(fā)生干燒心病，根本原因是缺鈣導(dǎo)致葉片代謝紊亂［11］。在本試驗(yàn)中，以不同鈣水平處理娃娃菜，以鈣敏感型品種‘秋玉黃和鈣耐受型品種‘華耐B1102為研究材料，隨著澆灌不同鈣水平營(yíng)養(yǎng)液次數(shù)的增加，娃娃菜的葉長(zhǎng)、葉寬、葉片數(shù)均有所增加，但在移栽定植第30天時(shí)，4、6、8 mmol/L鈣水平營(yíng)養(yǎng)液的處理并不會(huì)顯著增加兩種娃娃菜的葉片數(shù)，這與梁文娟等［12］的研究結(jié)果一致。此研究結(jié)果指出，鈣對(duì)日光溫室黃瓜生長(zhǎng)及產(chǎn)量有顯著的影響，15 mmol/L濃度的CaCl2能促進(jìn)黃瓜植株的生長(zhǎng)，其產(chǎn)量也明顯提高。而在高濃度范圍內(nèi)（>15 mmol/L），黃瓜的株高、葉面積及產(chǎn)量有隨CaCl2濃度的升高而降低的趨勢(shì)，表明一定的鈣水平能促進(jìn)植物葉長(zhǎng)、葉寬和葉面積的增加，進(jìn)而促進(jìn)植物的生長(zhǎng)。馮靜等［13］也用盆栽試驗(yàn)研究了鈣素水平對(duì)基質(zhì)栽培黃瓜生長(zhǎng)與產(chǎn)量的影響，結(jié)果表明：在1.2倍鈣含量的山崎黃瓜營(yíng)養(yǎng)液處理下，黃瓜的株高、莖粗有明顯優(yōu)勢(shì)，并且擁有最高的平均單株產(chǎn)量。也有諸多研究表明，適當(dāng)調(diào)控營(yíng)養(yǎng)液中的鈣素，可以對(duì)植株的生長(zhǎng)和產(chǎn)量有很好的促進(jìn)作用［14-15］。本研究發(fā)現(xiàn)：兩種娃娃菜對(duì)鈣供給量的適應(yīng)性不同，在移栽定植后的第10天到第20天，不同鈣水平下‘秋玉黃的葉長(zhǎng)略高于‘華耐B1102。在第30天時(shí)反之，說(shuō)明‘秋玉黃品種前期生長(zhǎng)較快，在生長(zhǎng)后期對(duì)鈣元素的吸收發(fā)生了變化。當(dāng)鈣水平高于4 mmol/L時(shí)，‘秋玉黃和‘華耐B1102的根鮮質(zhì)量最大，表明適宜濃度的鈣可以促進(jìn)娃娃菜根系的生長(zhǎng)。在4～8 mmol/L時(shí)，兩個(gè)娃娃菜品種的根鮮質(zhì)量無(wú)顯著差異，說(shuō)明娃娃菜的根系較耐高鈣。這與吳小南等［16］在藍(lán)莓上的研究一致，適宜濃度的鈣 （2.9 mmol/L和5.8 mmol/L）可以促進(jìn)藍(lán)莓植株的生長(zhǎng)，而高濃度的鈣（11.6 mmol/L和14.5 mmol/L）則導(dǎo)致藍(lán)莓基徑，地上生物量和總生物量顯著減小。劉夢(mèng)龍等［17］的研究指出，在低鈣（30 mg鈣水平）和缺鈣（mg鈣水平）培養(yǎng)條件下，大白菜幼苗的鮮質(zhì)量顯著降低，其葉片長(zhǎng)度、葉片寬度也隨鈣供應(yīng)量的降低逐漸降低，說(shuō)明缺鈣不利于大白菜幼苗的生長(zhǎng)。

作物的高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)是以吸收足夠的養(yǎng)分為前提，且不同的作物對(duì)養(yǎng)分的需求不同，同一種作物，其基因型不同，對(duì)栽培環(huán)境中養(yǎng)分的需求及耐受性也有很大差別。養(yǎng)分的吸收對(duì)于植物生長(zhǎng)起著重要的作用，植物的根系不僅是植物吸收水分和鹽類的主要器官，而且是多種物質(zhì)的同化、轉(zhuǎn)化和合成的重要器官［18］，根系活力是植物吸收養(yǎng)分能力、合成物質(zhì)能力、氧化和還原能力的綜合體現(xiàn)，植物根系活力的高低和根系形態(tài)可以代表植物的長(zhǎng)勢(shì)。周錄英等［19］的研究結(jié)果表明：適量鈣肥可以明顯增加花生莢果和籽仁產(chǎn)量，其增產(chǎn)原因主要是增加了單株結(jié)果數(shù)和出仁率、提高了單果質(zhì)量，這與本試驗(yàn)結(jié)果一致，適量的鈣肥增加了娃娃菜的地上部鮮質(zhì)量、單球質(zhì)量以及干物質(zhì)積累量。6 mmol/L鈣水平顯著提高‘秋玉黃娃娃菜的根系活力，4 mmol/L鈣水平顯著提高‘華耐B1102娃娃菜的根系活力，說(shuō)明不同品種娃娃菜的根系所適應(yīng)的鈣水平也不同，適宜濃度的鈣可以促進(jìn)根系活力。鈣供應(yīng)不足時(shí)會(huì)影響娃娃菜根系的生長(zhǎng)。在鈣濃度低于4 mmol/L時(shí)，‘華耐B1102的總根長(zhǎng)、總根表面積和根尖數(shù)也會(huì)顯著低于6 mmol/L和8 mmol/L鈣水平，說(shuō)明當(dāng)鈣供給量不足時(shí)，根系的呼吸代謝造成能量過(guò)多消耗，阻礙了娃娃菜根系的發(fā)育，導(dǎo)致根系活力顯著下降。吳朝波等［20］的研究表明在外源鈣水平小于300 mg/kg時(shí)，檳榔在形態(tài)、生理、養(yǎng)分吸收方面隨鈣水平的升高而升高；當(dāng)鈣水平大于400 mg/kg時(shí)，隨鈣濃度增加，植株氮磷鉀鈣等元素積累開始減少，檳榔生長(zhǎng)開始減弱，這些都體現(xiàn)出不同的鈣水平對(duì)植物生長(zhǎng)發(fā)育的影響。

前人的研究表明，植物缺鈣可導(dǎo)致細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)的損傷，從而引起SOD、POD等抗氧化酶活性的降低，致植物體內(nèi)自由基含量增加，加速膜脂過(guò)氧化，最終致使植物死亡［21］。本試驗(yàn)中在營(yíng)養(yǎng)液無(wú)鈣（0 mmol/L）和低鈣（2 mmol/L）處理下，娃娃菜中SOD、POD和CAT活性顯著低于其他鈣水平，導(dǎo)致了娃娃菜在鈣供應(yīng)量不足的條件下，內(nèi)葉首先缺鈣而發(fā)生干燒心，造成生長(zhǎng)緩慢，內(nèi)葉干枯不結(jié)球；當(dāng)鈣水平過(guò)高時(shí)娃娃菜的干物質(zhì)積累和單球質(zhì)量也會(huì)降低，可能原因是過(guò)高的鈣離子會(huì)對(duì)其他陽(yáng)離子的吸收產(chǎn)生很強(qiáng)的拮抗作用，從而抑制娃娃菜的生長(zhǎng)。鈣作為一種外源物質(zhì)，可以通過(guò)緩解生長(zhǎng)抑制，調(diào)節(jié)重金屬離子的積累與轉(zhuǎn)運(yùn)［22］，改善光合作用從而減輕氧化損傷，緩解植物受到的重金屬脅迫。胡曉輝［23］在對(duì)黃瓜幼苗的研究中發(fā)現(xiàn)：低氧脅迫導(dǎo)致黃瓜幼苗根系中的有氧呼吸能力下降，無(wú)氧呼吸能力提高，乳酸脫氫酶（LDH）、丙酮酸脫羧酶（PDC）、乙醇脫氫酶（ADH）活性增強(qiáng)，外源鈣離子處理黃瓜幼苗，可改善黃瓜根系的生長(zhǎng)狀況，顯著提高低氧脅迫下黃瓜幼苗的鮮質(zhì)量和干質(zhì)量，能夠提高ADH活性，降低LDH活性，避免乳酸和乙醛的積累，表明外源Ca2+可通過(guò)調(diào)節(jié)黃瓜幼苗根系內(nèi)呼吸代謝，從而緩解低氧脅迫。張漢林［24］的研究指出，噴施氯化鈣能顯著提高漬水脅迫下紫花苜蓿葉片中的SOD和CAT活性。本研究結(jié)果表明，適當(dāng)提高營(yíng)養(yǎng)液鈣水平可以顯著提高兩種娃娃菜葉片中的SOD、POD、CAT的活性，同時(shí)降低了MDA、H2O2及O-·2的產(chǎn)生速率，提高植物抗脅迫能力。這與向警等［25］的研究結(jié)果一致。由此可見，鈣在提高娃娃菜抗氧化能力，降低活性氧水平方面作用顯著。同時(shí)可以發(fā)現(xiàn)，兩個(gè)品種對(duì)鈣供給量的敏感性不同，尤其是‘華耐B1102品種的CAT活性顯著高于‘秋玉黃品種。表明大白菜對(duì)鈣供給量的敏感程度主要受遺傳因素控制，這與石姜超等［26］研究結(jié)果一致。

綜上所述，不同品種對(duì)鈣水平的適應(yīng)性不同，鈣敏感型‘秋玉黃”品種以6 mmol/L鈣水平為宜，鈣耐受型‘華耐B1102以4 mmol/L鈣水平為宜，適宜的鈣水平能夠維持娃娃菜的活性氧代謝水平，促進(jìn)娃娃菜的生長(zhǎng)。該研究結(jié)果將為高原地區(qū)娃娃菜的鈣肥管理與調(diào)控提供理論依據(jù)與技術(shù)參考。

參考文獻(xiàn) Reference：

［1］ BURSTROM H G.Calcium? and plant growth［J］.Biological Reviews，1968，43（3）：287-316.

［2］林祥群，劉婷婷，王 麗.噴施納米碳酸鈣對(duì)弗雷葡萄果實(shí)品質(zhì)的影響［J］.現(xiàn)代食品，2018（18）：35-37.

LIN X Q，LIU T? T，WANG L.Effect of spraying nanometer calcium carbonate on fruit quality of flame seedless ［J］.Food Science and Technology，2018（18）：35-37.

［3］趙曉美，李正為，楊家源，等.不同濃度鈣元素對(duì)西瓜生長(zhǎng)發(fā)育及產(chǎn)量品質(zhì)的影響［J］.安徽農(nóng)業(yè)科學(xué)，2012，40（4）：1987-1988.

ZHAO X M，LI ZH W，YANG J Y，et al.Effect of different concentrations of Ca2+ on the? growth and? quality of? watermelon ［J］.Journal of Anhui Agri，2012，40（4）：1987-1988.

［4］杜 強(qiáng).鈣對(duì)馬鈴薯植株生長(zhǎng)及塊莖品質(zhì)的影響［D］.蘭州：甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)，2013.

DU Q.Effects of calcium on plant growth and tuber quality of potato ［D］.Lanzhou：Gansu Agricultural University，2013.

［5］張振賢，趙德婉.大白菜干燒心病研究進(jìn)展［J］.山東農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，1992（1）：102-106.

ZHANG ZH X，ZHAO D W.Study advances on tipburn disease of Chinese cabbage［J］.Journal of Shandong Agricultural University，1992（1）：102-106.

［6］周箬涵，郁繼華，楊兵麗，等.不同氮素形態(tài)及配比對(duì)娃娃菜產(chǎn)量、品質(zhì)及其養(yǎng)分吸收的影響［J］.華北農(nóng)學(xué)報(bào)，2015，? 30（3）：216-222.

ZHOU R H，YU J H，YANG B L，et al.Effects of different nitrogen forms and ratios on yield，quality，and nutrient uptake of mini Chinese cabbage［J］.Acta Agriculturae Boreali-Sinica，2015，30（3）：216-222.

［7］鄒 琦.植物生理學(xué)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)［M］.北京：中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)出版社，2000.

ZOU Q.Experimental? Guidance on Plant Physiology［M］.Beijing：China Agricultural University Publishing House，2000.

［8］JOS C，RAMALHO M C，REBELO M，et al.Effects of calcium deficiency on coffea arabica，nutrient changes and correlation of calcium levels with some photosynthetic parameters［J］.Plant and Soil，1995，172（1）：87-96.

［9］艾希珍，王秀峰，崔志峰，等.鈣對(duì)弱光亞適溫下黃瓜光合作用的影響［J］.中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)，2006（9）：1865-1871.

AI X ZH，WANG X F，CUI ZH? F，et al.Effect of calcium on photosynthesis of cucumber under low light intensity and sub-optimal temperature ［J］.Scientia Agricultura Sinica，2006（9）：1865-1871.

［10］ 檀龍顏，馬洪娜.植物響應(yīng)鈣離子脅迫的研究進(jìn)展［J］.植物生理學(xué)報(bào)，2017，53（7）：1150-1158.

TAN L? Y，MA H N.Advance in the research of plant in response to calcium ions stress ［J］.Plant Physiology Journal.2017，53（7）：1150-1158.

［11］劉夢(mèng)龍.不同鈣水平對(duì)大白菜幼苗生長(zhǎng)及干燒心病發(fā)生的影響［D］.陜西楊凌：西北農(nóng)林科技大學(xué)，2014.

LIU M L.Effects of different calcium content on seedling growth and? Tipburn occurring of Chinese cabbage［D］.Yangling Shaanxi：Northwest A&F University，2014.

［12］梁文娟，王美玲，孫曉琦，等.鈣對(duì)日光溫室黃瓜生長(zhǎng)及產(chǎn)量的影響［J］.中國(guó)蔬菜，2008（1）：18-19.

LIANG W J，WANG M L，SUN X? Q，et al.Effects of calcium on growth and yield of cucumber in solar greenhouse［J］.Chinese Vegetables，2008（1）：18-19.

［13］馮 靜，劉瑞平，駱洪義.鈣素水平對(duì)基質(zhì)栽培黃瓜生長(zhǎng)、產(chǎn)量與品質(zhì)的影響［J］.中國(guó)土壤與肥料，2016（2）：104-108.

FENG J，LIU R P，LUO H Y.Effects of calcium level on growth，yield and quality of cucumber in substrate culture［J］.Soil and Fertilizer in China，2016（2）：104-108.

［14］李 曼，董彥紅，崔青青，等.CO2濃度加倍下水氮耦合對(duì)黃瓜葉片碳氮代謝及其關(guān)鍵酶活性的影響［J］.植物生理學(xué)報(bào)，2017，53（9）：1717-1727.

LI M，DONG Y H，CUI Q Q，et al.Effects of water-nitrogen coupling on the metabolites and key enzyme activities of carbon and nitrogen metabolism in cucumber leaves under doubled CO2 concentration ［J］.Plant Physiology Journal，2017，53（9）：1717-1727.

［15］李 邵，薛緒掌，郭文善，等.水肥耦合對(duì)溫室盆栽黃瓜產(chǎn)量與水分利用效率的影響［J］.植物營(yíng)養(yǎng)與肥料學(xué)報(bào)，2010，16（2）：376-381.

LI SH，XUE X ZH，GUO W SH，et al.Effects of water and fertilizer coupling on yield and water use efficiency in greenhouse potted cucumber ［J］.Plant Nutrition and Fertilizer Science，2010，16（2）：376-381.

［16］吳小南，王賀新，王 碟，等.鈣對(duì)藍(lán)莓幼苗生長(zhǎng)及生理特性的影響［J］.果樹學(xué)報(bào)，2022，39（6）：1063-1071.

WU X N，WANG H X，WANG D，et al.Effects of calcium on growth and physiological characteristics of blueberry seedlings［J］.Journal of Pomology，2022，39（6）：1063-1071.

［17］劉夢(mèng)龍，張魯剛，丁海燕.鈣脅迫對(duì)大白菜幼苗生長(zhǎng)的影響［J］.西北農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào)，2014，23（8）：128-134.

LIU M L，ZHANG L G，DING H Y.Effects of calcium stress on seedling growth of heading Chinese cabbage，［J］.Acta Agriculturae Boreal-occidentalis Sinica，2014，? 23（8）：128-134.

［18］李朝蘇，劉 鵬，蔡妙珍，等.蕎麥對(duì)酸鋁脅迫生理響應(yīng)的研究［J］.水土保持學(xué)報(bào)，2005，9（3）：105-10 9.

LI CH S，LIU P，CAI M ZH，et al.Physiological response of buckwheat to acid-aluminum stress in growth［J］.Journal of Soil and Water Conservation，2005，9（3）：105-109.

［19］周錄英，李向東，王麗麗，等.鈣肥不同用量對(duì)花生生理特性及產(chǎn)量和品質(zhì)的影響［J］.作物學(xué)報(bào)，2008，34（5）：879-885.

ZHOU L Y，LI X D，WANG L L，et al.Effects of different ca applications on physiological characteristics yield and quality in peanut ［J］.Acta Agronomica Sinica，2008，34（5）：879-885.

［20］吳朝波，任承才，朱明軍，等.外源鈣對(duì)檳榔生長(zhǎng)、生理及養(yǎng)分吸收的影響［J］.廣東農(nóng)業(yè)科學(xué)，2021，48（5）：83-91.

WU CH B，REN CH? C，ZHU M J，et al.Effects of exogenous Ca on growth，physiology and nutrient? absorptuion of betel nut［J］.Guangdong Agricultural Sciences，2021，48（5）：83-91.

［21］MINORSKY P V.An heuristic hypothesis of chilling injury in plants：a role for calcium as the primary physiological transducer of injury［J］.Plant，Cell &Amp? Environment，1985，8（2）：75-94.

［22］楊廷良，崔國(guó)賢，羅中欽，等.鈣與植物抗逆性研究進(jìn)展［J］.作物研究，2004（S1）：380-384.

YANG T L，CUI G X，LUO ZH Q，et al.Research progress on calcium and plant stress resistance［J］.Crop Research，2004（S1）：380-384.

［23］胡曉輝.鈣對(duì)低氧脅迫下黃瓜幼苗碳、氮代謝影響的研究［D］.南京：南京農(nóng)業(yè)大學(xué)，2006.

HU X H.Studies on effects of Ca2+ on carbon and nitrogen metabolism in cucumber seedlings? under? hypoxia stress［D］.Nanjing：Nanjing Agricultural University，2006.

［24］張漢林.外源氯化鈣和硝酸鈣對(duì)漬水脅迫下紫花苜蓿生長(zhǎng)和生理特性的影響研究［D］.江蘇揚(yáng)州：揚(yáng)州大學(xué).2021

ZHANG H L.Effects of exogenous calcium chloride and calcium nitrate on the growth and physiological characteristics of alfalfa under waterlogged stress［D］.Yangzhou Jiangsu：Yangzhou University，2021.

［25］向 警，黃 倩，鞠春燕，等.外源褪黑素對(duì)鹽脅迫下水稻種子萌發(fā)與幼苗生長(zhǎng)的影響［J］.植物生理學(xué)報(bào)，2021，? 57（2）：393-401.

XIANG J，HUANG Q，JU CH Y，et al.Effects of exogenous melatonin on seed germination and seedling growth of rice under salt stress［J］.Plant Physiology Journal，2021，57（2）：393-401.

［26］石姜超，段巖嬌，張魯剛.大白菜干燒心病病狀特征與抗性遺傳規(guī)律［J］.西北農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào)，2012，21（10）：106-112.

SHI J? CH，DUAN Y J，ZHANG L G.Inheritance and symptom of tipburn in heading Chinese cabbage［J］.Acta Agriculturae Boreali-occidentalis Sinica，2012，21（10）：106-112.

Effects of Different Calcium Levels on Growth and Active Oxygen Metabolism of Mini Chinese Cabbage

MA Jizhong1，ZHANG Wenbin2，GAO Xueqin2，TIE Jianzhong2，

WEI Baihong2，YU Jihua1，2 and HU Linli1，2

（1.State Key Laboratory of Aridland Crop Science， Gansu Agricultural University， Lanzhou 730070， China;

2.College of Horticulture， Gansu Agricultural University， Lanzhou 730070， China）

Abstract To investigate the effects of different calcium levels on the growth，development，and metabolism of active oxygen of mini Chinese cabbage，this study aims to provide a theoretical basis for understanding calcium demand characteristics， ecological adaptability and nutrient management of mini Chinese cabbage.Two varieties，namely the calcium-sensitive ‘Qiuyuhuang and the calcium-tolerant ‘Huanai B1102， were selected as materials.In a pot culture with a substrate mix of vermiculite and perlite in a 3∶1? ratio， five different calcium levels（0 mmol/L，2 mmol/L，4 mmol/L， 6 mmol/L， and 8 mmol/L） were established..The study explored the effects of different calcium levels on the growth， dry matter accumulation， ROS content， malondialdehyde content and the activities of related antioxidant enzymes in these two mini Chinese cabbage varieties .The results showed that the response of the two varieties of mini Chinese cabbage to the calcium level was different.The leaf width， root fresh? mass ， shoot fresh? mass ， heading rate， single head? mass ， total root surface area and root activity of the ‘Qiuyuhuang reached the maximum at the calcium level of 6 mmol/L.The root fresh? mass? and shoot fresh? mass? significantly increased by 37.9% and 29.8%，respectively， compared with the calcium level without calcium application， and there was no significant difference between the calcium level of 8 mmol/L.The contents of MDA， H2O2 and O-·2? in leaves were the lowest at the calcium level of 6 mmol/L， but the activities of antioxidant enzymes such as SOD， POD and CAT were the highest， indicating that calcium deficiency and high calcium will cause different degrees of stress on the leaf width， root fresh? mass ， shoot fresh? mass ， heading rate， single head? mass ， total root surface area and root activity in‘Huanai B1102 ，which reached the maximum at the calcium level of?? 4 mmol/L.The shoot fresh? mass? increased significantly， which was 64.33% higher than that of non-calcium treatment.The contents of MDA， H2O2 and O-·2 in leaves were the lowest at the calcium level of 4 and 6 mmol/L， but the activities of antioxidant enzymes such as SOD， POD and CAT were the highest， the calcium deficiency and high calcium would cause different degrees of stress on mini Chinese cabbage.Mini Chinese cabbage has a high demand for calcium， and lack of calcium will lead to dry heartburn， unable to form balls， and has a certain adaptability to high calcium.Calcium deficiency or too high calcium supply level reduces the activity of cytoprotective enzymes and reduces the activity of root system.Different varieties have different adaptability to calcium level.6 mmol/L calcium level is suitable for the growth of sensitive variety ‘Qiuyuhuang， and 4 mmol/L calcium level is suitable for the growth of tolerant variety ‘Huanai B1102.The results provide a theoretical foundation for the calcium requirement characteristics and calcium fertilizer management of mini Chinese vegetable.

Key words Calcium level; Mini Chinese cabbage;Dry matter accumulation; Active oxygen

Received ?2022-10-10??? Returned 2023-03-21

Foundation item Key Laboratory of Arid Habitat? Cropsology， Gansu Agricultural University （No.GSCS-2021-04）; Key Project of Natural Science Foundation of Gansu Province（No.21JR7RA803）.

First author MA Jizhong， male，master student.Research area：physiological and growth regulation of vegetable stress.E-mail：m19809316750@163.com

Corresponding?? author HU? Linli， female， associate professor.Research area：vegetable stress physiology and growth regulation.E-mail：hull@gsau.edu.cn

（責(zé)任編輯：潘學(xué)燕 Responsible editor：PAN Xueyan）