周 君,肖 偉,陳修德,高東升,李 玲

山東農業(yè)大學園藝科學與工程學院,作物生物學國家重點實驗室,山東果蔬優(yōu)質高效生產協同創(chuàng)新中心,山東泰安271018

在果樹的生理活動中，鈣不僅起著結構成分的作用，還能作為偶連胞外信號與細胞內生化反應的第二信使，是重要的調控者。果實內的鈣素營養(yǎng)狀況與其果實品質密切相關，鈣對果實品質的影響遠超過鎂、鉀、氮、磷等。缺鈣容易引發(fā)多種病害，如蘋果的苦痘病、痘斑病、水心病，梨黑心病，桃梢端枯死、果頂軟化，柑桔浮皮病，芒果軟鼻病等，嚴重影響了果實的品質和貯藏性。外源鈣可調節(jié)作物基因表達、維持細胞功能、促進生長發(fā)育[1]，通過外源補鈣可以不同程度地提高作物的產量和品質。采前補鈣中，根施鈣肥利用率低，樹干注射補鈣受注射器、輸液器以及樹干對進入溶液的阻力和容量的影響，其效果較差，而葉面施肥操作簡便，見效快，是使用更頻繁的施肥方式[2]。

黃金梨(Pyrus pyrifoliaNakai cv.Whangkeumbae)屬于砂梨系統，是由韓國園藝試驗場以‘新高’和‘二十世紀’為親本雜交，經多年選育而成，我國于上世紀90年代中期引入。黃金梨果肉細嫩而多汁，味清甜，石細胞少，品質極佳，并具有很高的營養(yǎng)價值，深受廣大消費者喜愛。近幾年，河北、山東等地黃金梨栽植面積逐年擴大，然而由于果農栽培管理技術不到位，部分地區(qū)偏施氮肥等，造成磷鉀肥失調及微量元素的缺失，導致果實品質下降，出現果實果頂硬化、虎皮病、采后褐變等情況，不同程度影響了果農的積極性。

研究發(fā)現采前CaCl2處理顯著抑制了黃金梨果頂硬化現象的發(fā)生，減少了果實的腐爛率[3]，噴施CaCl2溶液能增加‘Anjou’梨中的鈣含量，并且對控制‘Anjou’梨的栓斑病等有明顯作用[4]。增施適宜濃度的鈣肥有利于番茄光合性能的提高[5]。另外對鴨梨噴施適當的硝酸鈣有延長果實貯期、推遲腐爛的效果[6]。由于成熟果實的角質層對外源鈣進入果實具有阻礙作用，因而對幼果噴鈣并配施激素促進果實鈣吸收已受到重視[7]。周衛(wèi)等探索蘋果幼果組織鈣運輸途徑及激素對該途徑的調控方式時發(fā)現IAA、GA和NAA對幼果組織Ca2+的運輸均有明顯的促進作用[8]。歐毅等研究表明植物激素、Ca2+與果實品質、RMP的關系十分密切,盡管Ca2+、IAA對它們均有一定影響,但二者的協同效應更為顯著[9]。目前雖然也有一些黃金梨補鈣試驗見諸報道，但對外源補鈣并輔之以激素對其綜合性能影響的研究鮮有報道，本試驗將通過對黃金梨進行有機鈣與IAA配施處理，研究噴鈣對黃金梨果實鈣營養(yǎng)元素周期動態(tài)變化、葉片光合熒光以及果實品質的影響，為合理調控黃金梨鈣素營養(yǎng)提供依據。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

試驗于2017年4月在新泰市汶南鎮(zhèn)北鮑村梨園進行，園內土壤為棕壤，pH值6.67、有機質含量14.31 g/kg、堿解氮76.4 mg/kg、速效磷33.12 mg/kg、速效鉀247.08 mg/kg，果樹栽植密度為3 m×3 m。供試品種為13年生黃金梨（Pyrus pyrifoliaNakai cv.Whangkeumbae），選取生長狀況良好，結果正常，且樹勢基本一致的梨樹36棵進行試驗。

試驗共設4個處理：1)噴施0.5%氨基酸鈣溶液；2）噴施0.5%氨基酸鈣溶液+20 mg/L IAA；3)噴施0.5%氨基酸鈣溶液+20 mg/L EGTA（Ca2+螯合劑）；4)噴清水，分別標記為T1，T2，T3，CK。隨機區(qū)組試驗設計，3次重復，3棵為一小區(qū)。于4月21日（花后兩周左右）開始進行第一次噴施處理，每棵噴施1L，以后每隔7 d噴施1次，連續(xù)噴3次。噴施時間選在傍晚5點以后，T3中的EGTA于噴施完氨基酸鈣后2 h再噴施。噴布時著重噴施葉片和果實，以葉片和果面滴水為限。

于5月中旬左右測定光合氣體交換參數和葉綠素熒光參數，5月8日對果實進行第一次采樣，挑選大小均勻、無機械損傷和無病蟲害的果實，以后每隔一個月采樣1次直至果實成熟。采回的樣帶回實驗室用去離子水洗凈，解析出果肉，105℃殺青，75℃烘干，用于測定鈣含量，成熟期另取果樣用于各項品質指標的測定。

1.2 測定指標及方法

1.2.1 光和參數的測定 采用CIRAS-3型便攜式光合儀(PP-Systems，美國)，選擇晴朗無云的天氣，每個處理選取樹冠外圍新梢上生長一致、受光方向一致且完全展開的中部葉片，于上午9:00～11:00，測定凈光合速率(Pn)、蒸騰速率(Tr)、氣孔導度(Gs)和胞間CO2濃度(Ci)。測定時采用LED紅藍光源，光量子通量密度(PFD)設為1200 μmol/(m2·s)，采用開放式氣路系統，葉室溫度為25℃。

1.2.2 葉綠素熒光參數的測定 采用英國Hansatech公司的FMS-2型便攜脈沖調制式熒光儀測定，先測定光下穩(wěn)態(tài)熒光（Fs）、最大熒光（Fm′），而后葉片經暗適應20 min后獲取初始熒光（Fo）、最大熒光（Fm）和PSII原初光能轉化效率Fv/Fm，經計算得到PSⅡ實際光化學量子產量（ΦPSⅡ）、光化學淬滅系數（q P）。光化學猝滅（q P）=（Fm’-Fs）/（Fm’-Fo’），實際光化學效率（ФPSⅡ）=（Fm’-Fs）/Fm’，Fv’/Fm’代表PSⅡ的天線轉換效率。

1.2.3 鈣含量的測定 果肉鈣含量采用HNO3-HClO4（4:1）消煮—原子吸收分光光度法測定[10]。

1.2.4 果實品質指標的測定 果實品質指標參照孔祥生[11]的試驗方法測定：果實硬度采用GY-3型果實硬度計測定；可溶性固形物（TSS）用手持折光儀（LYT-330）測定；可溶性總糖含量用蒽酮—硫酸比色法測定；可滴定酸（TA，用檸檬酸表示）采用酸堿中和滴定法測定；維生素C（Vc）采用2,6-二氯靛酚氧化還原滴定法測定。

1.3 數據處理

采用Excel2007和SPSS20.0進行數據處理與統計分析。

2 結果與分析

2.1 鈣處理對黃金梨葉片光合速率、氣孔導度、蒸騰速率及胞間CO2濃度的影響

測定結果表明（表1），噴施氨基酸鈣的黃金梨葉片凈光合速率（Pn）、蒸騰速率（Tr）、氣孔導度（gs）與對照相比差異顯著，分別提高了12.2%，9.0%，9.4%。配施IAA后效果明顯，進一步提高了葉片的光合速率，與單施氨基酸鈣相比，Pn、Tr、gs提高了8.7%、9.0%、5.9%。各處理間的細胞間隙CO2濃度（Ci）差異不顯著。而添加鈣離子螯合劑EGTA處理的Pn、Tr、Gs與對照相比顯著降低，這可能是EGTA處理不僅抵消了外源Ca2+的作用，而且抑制了內源Ca2+-CaM信號系統，對黃金梨葉片光合機構造成了一定傷害。

表1 鈣處理對黃金梨葉片光合參數的影響Table 1 Effects of calcium treatment on photosynthetic parameters of leaves of‘Whangkeumbae’pear

2.2 鈣處理對黃金梨葉片熒光參數的影響

表2 鈣處理對黃金梨葉片葉綠素熒光參數的影響Table 2 Effects of calcium treatments on chlorophyll fluorescence parameter of‘Whangkeumbae’pear leaves

從表2中可以看出，噴鈣及鈣+IAA處理的黃金梨葉片的PSII實際光化學效率（ΦPSII）都高于對照，均達顯著水平，以氨基酸鈣+20 mg/L IAA效果最好，與對照相比提高了17.5%，明顯降低了PSII的激發(fā)壓力，增加了PSII的開放程度。噴施氨基酸鈣的光化學猝滅系數（q P）顯著高于對照，配施IAA后光化學猝滅參數進一步提高，分別比對照提高了3.8%，12.0%。噴施氨基酸鈣的天線轉換效率（Fv’/Fm’）比對照提高了1.9%，配施20 mg/L IAA后效果顯著，比單施鈣提高了3.0%。氨基酸鈣處理的葉片PSII最大光化學效率（Fv/Fm）與對照相比差異明顯，配施IAA后進一步提高了PSII最大光化學效率值，分別比對照提高了6.3%，12.8%。噴施鈣離子抑制劑EGTA顯著降低了葉片的Fv/Fm，可能是由于它抑制了Ca2+對放氧復合體的保護作用，并通過螯合黃金梨葉片內的Ca2+，影響Ca2+-CaM信號，對葉片造成傷害。

2.3 不同鈣處理對果肉總鈣含量動態(tài)變化的影響

從圖1中可以看出，果肉中鈣含量隨著果實的膨大而逐漸減小，對照幼果中鈣含量為0.51 mg/g，成熟果中含量僅為0.32 mg/g。噴施氨基酸鈣可以提升果肉整個發(fā)育時期的鈣含量，IAA促進了果實對Ca2+的吸收，比單施鈣肥提升顯著，兩者幼果期比對照鈣含量提高了4.3%，12.1%，成熟期提升了8.6%，20.7%，并減緩了鈣含量隨果實生長發(fā)育而降低的程度。添加鈣離子抑制劑EGTA可能螯合了果實中的Ca2+，鈣含量與對照相比在生長期內都有降低，幼果期鈣含量比對照低了4.8%，成熟期低11.7%。

圖1 噴鈣處理對果肉總鈣含量動態(tài)的影響Fig.1 Effects of calcium spray on the dynamic of total calcium content in flesh

2.4 不同鈣處理對黃金梨果實品質的影響

表3 鈣處理對黃金梨果實品質的影響Table 3 Effect of calcium treatment on fruit quality of‘Whangkeumbae’pear

由表3可知，噴施氨基酸鈣顯著提高了果實硬度，鈣配施IAA處理的黃金梨果實硬度最高，為6.07 kg/cm2，比對照提高19.0%，比單施鈣提高7.8%。而添加EGTA處理的果實硬度為4.77 kg/cm2，與對照相比顯著降低。原因在于外源噴鈣處理直接增加了果實中的鈣含量，維持了細胞壁的結構，提高了果實硬度，而EGTA干擾了果實對鈣的吸收，影響了細胞外鈣的營養(yǎng)效果，導致果實硬度下降，可見Ca2+對維持黃金梨果實硬度有著明顯的作用。噴鈣處理果實中可溶性固形物含量顯著高于對照，添加IAA處理的效果最好，為11.77%，與對照相比提高了4.2%，但與單施氨基酸鈣相比差異并不顯著，而添加EGTA處理的果實可溶性固形物含量為10.97%，明顯低于對照。各處理間可溶性糖的含量總體差異較小，單施氨基酸鈣與鈣配施IAA處理與對照相比可溶性糖含量略有提高，而添加鈣離子螯合劑EGTA后果實可溶性糖含量顯著下降，為7.11%。黃金梨果實可滴定酸含量以氨基酸鈣配施IAA處理最低，為0.25%，添加Ca2+螯合劑EGTA的處理最高，為0.38%。各處理間酸含量差異較大，均達到了顯著水平，大小順序為：T2＜T1＜CK＜T3。由圖3可以看出，鈣處理能顯著提高果實Vc含量，氨基酸鈣配施IAA顯著高于單施鈣處理，兩者與對照相比分別提高了3.9%和24.2%；添加EGTA處理的果實Vc含量為2.87 mg/100g，與對照相比顯著下降。

3 討 論

3.1 鈣處理對黃金梨葉片光合熒光參數的影響

光合作用是果樹生長發(fā)育和產量形成的基礎，鈣作為第二信使參與植物的光合作用電子傳遞和光和磷酸化等生理生化過程，對植物光合作用有著重要的影響。試驗中，噴施外源鈣與對照相比可以顯著提高黃金梨葉片的凈光合速率、蒸騰速率和氣孔導度，而添加鈣離子螯合劑EGTA處理的葉片蒸騰速率和氣孔導度降低，光合速率隨之下降，說明增加適宜濃度的Ca2+可以促進黃金梨植株的光合作用和蒸騰作用，保持葉片較高的光合性能。這與前人在大蒜[12]、草莓[13]上的研究結果相似。可能是適當的Ca2+施入提高了葉片葉綠素含量，并提高葉片葉綠體膜結構的完整性和穩(wěn)定性，增強Rubisco酶和PEP羧化酶的活性，從而提高CO2羧化效率和膜上ATP酶活性[14]，增強了光合作用。

熒光參數對研究植物光合作用過程中的光能吸收、傳遞、轉換、消耗和分配等有重要意義[15]，當環(huán)境條件變化時，葉綠素熒光的變化可以在一定程度上反映環(huán)境因子對植物的影響[16]。本試驗結果表明，ΦPSⅡ、Fv’/Fm’、q P和Fv/Fm隨Ca2+的噴施而有顯著提高，配施IAA后效果更明顯，鈣缺失處理的ΦPSⅡ、Fv’/Fm’、q P和Fv/Fm與對照相比則有顯著降低，表明在一定水平范圍內，鈣含量的提高可增加光合電子傳遞和提高光化學速率，降低葉片的非光化學猝滅和天線熱消耗，提高葉綠素熒光產額。而黃金梨葉片鈣含量的降低可能致光系統Ⅱ功能下降，降低了PSⅡ的開放程度和光能從天線色素向反應中心的傳遞效率。有研究表明，外源鈣可以提高柑橘[17]和葡萄[18]在高溫脅迫下的凈光合速率和光系統Ⅱ最大光化學效率，張振興等[19]研究表明Ca2+可有效降低鹽脅迫對西瓜幼苗光合作用的氣孔限制，緩解鹽脅迫對光合器官的傷害，使葉片保持較高的光合性能。

3.2 鈣處理對黃金梨果實鈣含量及品質的影響

鈣素營養(yǎng)對果實品質的影響一直是研究的熱點，有研究表明，果實鈣含量的高低是決定果實品質最為重要的因素之一[20]。本試驗中，黃金梨的鈣含量隨著果實的生長發(fā)育而逐漸減少，噴施氨基酸鈣顯著提升了果實整個生育期內的Ca2+含量，IAA能夠促進果實對外源Ca2+的吸收，效果明顯。添加EGTA的處理與對照相比Ca2+含量顯著降低，分析結果可能是EGTA不僅影響了果實對外源Ca2+的吸收，同時螯合了果實內的Ca2+。硬度是影響水果貯運品質的重要指標，本研究結果表明，單施氨基酸鈣和氨基酸鈣配施IAA處理均可顯著增加黃金梨的單果重和果實硬度。果實內鈣含量的提高可能促成其在胞外與果膠酸形成果膠酸鈣，提高了細胞壁強度，果實硬度提升。管雪強等[21]在葡萄上也證實了此點。鈣處理同時提高了黃金梨果實的可溶性固形物和可溶性糖含量，這與張利云等[22]在甜瓜上的研究結果一致，而Vc含量升高，可滴定酸含量降低的結果則與其相反。溫明霞等[23]認為錦橙生長期噴鈣能提高果實鈣含量，抑制果實貯藏過程中Vc等物質的氧化分解，提高果實可溶性固形物含量和糖酸比，改善果實品質。

4 結 論

黃金梨幼果期噴施0.5%的氨基酸鈣可以提高果肉的總鈣含量，配施20 mg/L的IAA促進了果實對Ca2+的吸收，效果顯著，添加EGTA（Ca2+螯合劑）則明顯降低了果實鈣含量。噴施氨基酸鈣和氨基酸鈣配施IAA的處理可以顯著提高葉片的光合性能，凈光合速率(Pn)、蒸騰速率(Tr)、氣孔導度(Gs)、PSII實際光化學效率（ΦPSII）、光化學猝滅系數（q P）、PSII的天線轉換效率（Fv’/Fm’）、PSII最大光化學效率（Fv/Fm）顯著高于對照，同時提高果實的單果重、硬度、可溶性固形物、可溶性糖和Vc含量，降低可滴定酸含量，改善了果實品質。而添加EGTA（Ca2+螯合劑）處理的葉片光合性能和果實品質明顯降低。因此，幼果期噴施氨基酸鈣是黃金梨果實補充鈣素營養(yǎng)、提升葉片光合性能和改善果實品質的重要措施，鈣、IAA配施優(yōu)于單施鈣處理，可在其生產中加以應用。