葉面噴施氯化鈣對海南高溫季節水培生菜生長生理的影響

王博偉　陳艷麗　朱國鵬　王旭　楊雨　劉金偉

摘 要：為了探索高溫水培環境下葉面噴施氯化鈣對生菜生長生理的影響，以辛普森精英散葉生菜為材料，在35 ℃/25 ℃（晝/夜）下設置4個氯化鈣濃度1、3、5、7 mmol·L-1處理，以清水為對照。結果表明，與對照相比，5 mmol·L-1 氯化鈣處理生菜最大葉寬、地上部鮮質量、地下部鮮質量和抗氧化酶活性均顯著提高，丙二醛含量和葉片相對電導率均顯著降低。與對照相比，3 mmol·L-1 與5 mmol·L-1 氯化鈣處理后生菜可溶性蛋白、可溶性糖、游離脯氨酸含量，以及根系活力和葉色值均顯著提高，但兩處理間無顯著差異。綜合分析表明，35 ℃/25 ℃（晝/夜）環境下，葉面噴施氯化鈣提高了生菜葉片抗氧化酶活性和滲透調節物質含量，緩解高溫脅迫對細胞質膜的傷害，促進生菜的生長，5 mmol·L-1 氯化鈣處理效果最好。

關鍵詞：水培生菜;氯化鈣;高溫脅迫;生長生理

中圖分類號：S636.2 文獻標志碼：A 文章編號：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.）為萵苣屬（Lactuca）蔬菜，原產地中海沿岸。生菜喜冷涼，不耐高溫[1]，最適宜生長溫度為11～18 ℃。海南省地處熱帶地區，5—10月份平均氣溫27 ℃，在高溫環境下生菜易抽薹，導致商品性降低[2]。高溫對植物細胞膜保護酶系統和滲透調節物質有重大影響，往往導致其細胞內活性氧產生與清除平衡體系遭到破壞[3]，產生過量自由基、膜脂過氧化，細胞膜透性改變，電解質外滲，進而對植株造成傷害[4]。

外源物質（如水楊酸、褪黑素、鈣）處理在一定程度上能降低膜脂過氧化程度，保護細胞膜的完整性，緩解逆境對植株造成的傷害。鈣是植物生長發育所必需的元素，對許多生理生化反應和代謝的調節和控制至關重要。有研究表明，鈣對改善蔬菜品質、增加蔬菜產量效果明顯，可提高水培甜葉菊[5]、露地栽培白菜和芹菜等的產量和品質[6]。同時鈣和植物的多種抗逆性密切相關[7]，張燕等[8]研究表明氯化鈣處理提高了煙草葉片保護酶活性和膜穩定性，降低了高溫對煙草幼苗的傷害。陳貴林等[9]研究表明，外源鈣處理有效緩解了高溫脅迫對茄子細胞膜系統的傷害，耐熱性提高。目前關于鈣緩解植物寒冷[10-11]、高溫[10，12-13]、鹽漬[10，14]等非生物脅迫的研究已有很多，但外源鈣對高溫季節水培生菜生長生理的影響尚未見報道。本試驗旨在探索葉面噴施氯化鈣溶液對高溫季節水培生菜生長相關生理指標的影響，篩選出合適的氯化鈣噴施濃度，為海南及熱帶地區高溫季節水培生菜高效生產提供依據。

1 材料與方法

1.1 材料

供試材料為辛普森精英散葉生菜，來源于美國圣尼斯種子公司。

1.2 方法

試驗于2020年8—10月在海南大學園藝學院蔬菜生理實驗室進行。選取籽粒飽滿大小相對一致的生菜種子，室溫下0.2% KNO3溶液浸種8 h[15]后，移至人工氣候箱中17 ℃催芽，露白后播種于育苗盤中育苗。幼苗長至3葉1心時，選長勢基本一致的健壯幼苗，定植于營養液槽中（營養液為1/2濃度的日本園試配方營養液），使用充氧泵進行人工充氧，每3 d測一次營養液pH并調節至6.0左右。緩苗后進行葉面噴施氯化鈣（購自西隴科學公司）處理，濃度分別為1、3、5、7 mmol·L-1，以清水為對照，參考?？?—10月氣象資料，設置培養條件為：溫度35 ℃/25 ℃（晝/夜），光照度10 000 lx，相對濕度80%，光周期12 h。試驗重復3次，每天18：00均勻噴施處理液，以葉片全部濕潤為宜。噴施20 d后取同一葉位的葉片用于指標測定。

1.3 測定指標及方法

葉片數指植株展開的葉片數;最大葉長和最大葉寬用直尺測量，最大葉長為每株最大葉片葉基部至葉頂端的長度，最大葉寬為每株最大葉片的最寬處寬度;植株的鮮質量用1/1000天平稱量。用SPAD-502儀器測定葉綠素含量;采用電導率儀法測定相對電導率[16];采用TTC染色法測定根系活力[17];采用紫外吸收法測定過氧化氫酶（CAT）活性[17];采用愈創木酚法測定過氧化物酶（POD）活性[17];采用NBT還原法測定超氧化物歧化酶（SOD）活性[17];采用硫代巴比妥酸比色法測定丙二醛（MDA）含量[17];采用酸性茚三酮比色法測定游離脯氨酸（Pro）含量[17];采用考馬斯亮藍法測定可溶性蛋白含量[17];采用蒽酮比色法測定可溶性糖含量[17]。

1.4 數據分析

使用Microsoft Excel 2019和DPS 9.01（Duncan新復極差法）對數據進行差異顯著性檢驗。

2 結果與分析

2.1 不同處理對生菜形態指標的影響

由表1可以看出，高溫水培環境下，隨氯化鈣濃度的增大，各處理生菜最大葉長、最大葉寬、地上部鮮質量以及地下部鮮質量均表現出先上升后下降的趨勢;各處理間葉片數差異不顯著。氯化鈣處理的生菜地上部鮮質量均顯著高于對照，分別比對照高11.55%、16.83%、22.24%、18.67%，其中5 mmol·L-1氯化鈣處理生菜地上部鮮質量最大，且該濃度處理下生菜最大葉寬和地下部鮮質量均為最大，分別比對照提高17.56%、42.86%。

2.2 不同處理對生菜葉片中抗氧化酶活性的影響

由表2可以看出，高溫水培環境下，不同濃度氯化鈣處理的生菜葉片抗氧化酶活性均高于對照，隨氯化鈣濃度的增大，生菜葉片中SOD、POD、CAT活性均表現出先上升后下降的變化趨勢。其中在氯化鈣濃度為5 mmol·L-1時，生菜葉片中SOD、POD、CAT活性均達到最大值，分別比對照提高36.13%、54.55%、93.75%。由此可以看出，高溫水培環境下葉面噴施氯化鈣能有效提高生菜的抗氧化酶活性，減弱高溫下葉片膜脂過氧化作用。

2.3 不同處理對生菜葉片相對電導率和MDA含量的影響

由圖1可以看出，高溫水培環境下，不同濃度氯化鈣處理的生菜葉片的相對電導率和MDA含量均低于對照。隨氯化鈣濃度的增大，葉片的相對電導率和MDA含量均表現出先下降后上升的趨勢，5 mmol·L-1氯化鈣處理生菜葉片相對電導率和MDA含量均為最低。所有氯化鈣處理的生菜葉片相對電導率均顯著低于對照，分別比對照降低40%、52%、62%、41%。3、5、7 mmol·L-1氯化鈣處理生菜葉片MDA含量均顯著低于對照，分別比對照低18.42%、25.44%、17.98%，1 mmol·L-1氯化鈣處理生菜葉片MDA含量與對照無顯著差異。

2.4 不同處理對生菜根系活力和葉色值的影響

由圖2可以看出，高溫水培環境下，不同濃度氯化鈣處理生菜根系活力和葉色值均高于對照，隨氯化鈣濃度的增大，生菜根系活力和葉色值均表現出先上升后下降的趨勢。3、5、7 mmol·L-1氯化鈣處理生菜根系活力均顯著高于對照，分別比對照高22.21%、22.10%、18.70%，且3個處理之間生菜根系活力無顯著性差異。其中3、5 mmol·L-1氯化鈣處理濃度生菜根系活力最大，7 mmol·L-1氯化鈣處理濃度生菜根系活力次之。3、5 mmol·L-1處理葉片葉色值顯著高于對照，分別比對照提高10.51%、9.05%，兩處理間葉片葉色值無顯著差異。

2.5 不同處理對生菜葉片滲透調節物質含量的影響

由表3可以看出，高溫水培環境下，不同處理對生菜的滲透調節物質含量有較大影響。不同濃度氯化鈣處理后，生菜葉片中可溶性蛋白、可溶性糖和游離脯氨酸含量均高于對照，隨著氯化鈣濃度的增大，生菜葉片中可溶性蛋白、可溶性糖和游離脯氨酸含量均表現出先上升后下降的趨勢，氯化鈣處理濃度為3、5 mmol·L-1時，生菜葉片中可溶性蛋白含量顯著高于對照，分別比對照提高43.80%、27.78%。氯化鈣濃度為3、5、7 mmol·L-1 時，生菜葉片中可溶性糖含量和游離脯氨酸含量均顯著高于對照，其中可溶性糖含量分別比對照提高24.18%、22.39%、10.90%，游離脯氨酸含量分別比對照提高95.48%、77.97%、62.15%。

3 討論與結論

蔬菜作物長期處于高溫環境下，會導致其代謝異常，致使生長不良。在高溫脅迫下，植物細胞中會產生大量過剩的自由基，從而導致膜脂質過氧化，細胞膜通透性發生變化，電解質滲漏，相對電導率升高，有毒中間產物丙二醛（MDA）積累[18]并對植株造成損害。為了減輕或避免這種傷害，由超氧化物歧化酶（SOD）、過氧化物酶（POD）和過氧化氫酶（CAT）組成的植物細胞膜抗氧化酶系統，在維持細胞膜穩定性和清除活性氧方面起了重要作用[19-20]?？扇苄蕴?、可溶性蛋白和脯氨酸等作為植物重要的滲透調節物質，在調節細胞的滲透壓、增強細胞吸水和保水能力[21]，減少不良環境對其造成的影響方面起著重要作用。

本次試驗表明，高溫水培環境下，葉面噴施氯化鈣處理后，生菜葉片的超氧化物歧化酶（SOD）、過氧化物酶（POD）和過氧化氫酶（CAT）活性均高于對照，有效增強了其抗氧化酶系統清除過量活性氧的能力，維持了細胞膜穩定性，顯著降低了膜脂過氧化程度，其中5 mmol·L-1 和3 mmol·L-1氯化鈣處理的MDA含量和葉片相對電導率均顯著低于對照，這與前人在黃瓜[22]、葡萄[23]等作物上的研究結果一致。

在遭受不良環境脅迫時，為維持細胞內水分平衡，植物細胞會通過積累滲透調節物質（可溶性糖、可溶性蛋白和脯氨酸等）來調節細胞內滲透勢[24-26]，葉面噴施氯化鈣處理生菜葉片中可溶性糖、可溶性蛋白和游離脯氨酸等滲透調節物質含量均高于對照，表明高溫水培環境下葉面噴施氯化鈣，對葉片膜結構和功能的穩定起到了積極的保護作用，并提高了耐熱性。同時，本試驗中生菜的葉長、葉寬、植株鮮質量、根系活力以及葉色值均高于對照，表明葉面噴施氯化鈣處理后一定程度上緩解了不良環境對生菜造成的傷害，從而促進了生菜在高溫脅迫下的生長發育，這與何鑫等[27]、鄭秀芳等[28]、周錄英等[29]在蔬菜作物上的研究結果一致。

綜上所述，高溫水培環境下，葉面噴施氯化鈣提高了生菜葉片中抗氧化酶活性和滲透調節物質含量，緩解了高溫對生菜細胞質膜的傷害，增強了水培生菜對高溫環境脅迫的抗性，促進了生菜生長，提高了生菜產量。在本次試驗條件下，葉面噴施5 mmol·L-1 氯化鈣緩解水培生菜受高溫環境脅迫傷害的效果最好。

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