摘" " 要：以萊蕪大姜為試材，通過溫室盆栽試驗，采用根際增施的方法研究2.5、5.0、7.5、10.0、12.5 g·株-1 5個不同水平Ca（NO3）2對生姜生長、產(chǎn)量及品質的影響。結果表明，增施外源Ca（NO3）2促進了生姜的生長，提高了葉片色素含量、凈光合速率及根莖的產(chǎn)量和品質。其中Ca（NO3）2施用量≥7.5 g·株-1時與不施鈣（CK）相比對生姜有顯著的促長增產(chǎn)和提質作用，在10.0 g·株-1時效果最顯著，采收期生姜葉片葉綠素含量和光合速率較CK顯著提高21.44%和34.37%，單株產(chǎn)量顯著增加44.22%；可溶性糖、可溶性蛋白、游離氨基酸及維生素C含量分別顯著提高28.13%、36.52%、19.15%和17.49%。Ca（NO3）2施入量在12.5 g·株-1時促進作用減弱。綜上所述，試驗范圍內外源Ca（NO3）2均促進了生姜生長和產(chǎn)量增加，改善了生姜根莖品質，以外源鈣施用量為10.0 g·株-1時，更利于提高生姜產(chǎn)量和品質。

關鍵詞：生姜；Ca（NO3）2；生長；產(chǎn)量；品質

中圖分類號：S632.5 文獻標志碼：A 文章編號：1673-2871（2024）02-112-06

Effects of different levels of calcium fertilizer on the growth， yield， and rhizome quality of ginger in facilities cultivation

WANG Xingcui1， ZHANG Jing1， FAN Yanshan2， PENG Dianliang1， YANG Wenxia1， ZHANG Jingmin1

（1. Facility Horticulture Laboratory of Universities in Shandong/Jia Sixie Agricultural College， Weifang University of Science and Technology， Shouguang 262700， Shandong， China; 2. Shouguang Garden Agricultural Technology Co.， Ltd.， Shouguang 262700， Shandong， China）

Abstract： In the present work，ginger cultivar Laiwu ginger was used as the test material， a greenhouse1 pot experiment was conducted to investigate the effects of 5 different levels （2.5， 5.0， 7.5， 10.0 and 12.5 g·plant-1） of Ca（NO3）2 on growth， yield and the quality of ginger by adding it to the rhizosphere. The results showed that exogenous Ca（NO3）2 application promoted the growth of ginger， increased leaf pigment content， net photosynthetic rate， and rhizomes’ yield and quality. When the Ca（NO3）2 applied dosage was≥7.5 g·plant-1， it had a significant effect on ginger growth， yield， and quality improvement. And the promoting effect was most significant at 10.0 g·plant-1. At the harvest period， compared with no applying Ca（NO3）2 （CK）， the chlorophyll content and photosynthetic rate of ginger leaves increased by 21.44% and 34.37% ， respectively， and the yield increased by 44.22%; the content of soluble sugar， soluble protein， amino acids， and vitamin C increased by 28.13%， 36.52%， 19.15%， and 17.49% ， respectively. In summary， exogenous Ca（NO3）2 within the experimental range promoted the growth and yield of ginger， improved the quality of ginger rhizomes. The treatment with exogenous Ca（NO3）2 application rate of 10.0 g·plant-1 was more conducive to improving yield and quality.

Key words： Ginger; Ca（NO3）2; Growth; Yield; Quality

Ca2+是植物所必需的礦質元素之一，可以穩(wěn)定細胞膜和細胞壁并促進細胞伸長和分裂，在細胞的結構及調控植物生長發(fā)育、生理代謝過程中發(fā)揮重要作用[1]。此外，Ca2+作為細胞的功能物質，對生物與非生物脅迫響應和第二信使傳遞也有重要意義。研究表明，施鈣能提高煙草[2]、菊花[3]、花生[4]、茄子[5]、番茄[6]、葉用萵苣[7]和生姜[8]等植物的抗氧化酶或活性物質的活性，緩解逆境傷害，從而提高他們的抗逆性并促進生長。適宜濃度的鈣肥能提高菊花[3]、茄子[5]的葉綠素含量，增強番茄[6]的光合性能，提升甜椒[9]和黃金梨[10]在高溫脅迫下的光合速率和光系統(tǒng)II最大光化學效率，有效緩解鹽脅迫對西瓜葉片的傷害，同時增加果實的可溶性糖含量[11]，促進大蒜根系發(fā)育，增強其抗病能力，減少二次生長并提高抽薹率[12-13]，調控馬鈴薯主莖生長[14]，促進山藥地下產(chǎn)品器官的膨大及含鈣量[15]。

此外，Ca2+與作物的品質有著密切的關系。前人研究表明，新梢噴鈣可提高蘋果凈光合速率，增加單果質量、維生素C含量和果皮亮度值[16]，提高桃的果實硬度和可溶性固形物含量[17]，使花生結果數(shù)和百果數(shù)增加[18]，籽仁中蛋白質含量增大[19]。施Ca能增加茄子的干物質含量[20]，提高甜瓜[21]和番茄[22]的果實硬度、維生素C和可溶性糖含量，降低可滴定酸含量。袁偉玲等[23]研究表明，葉面噴施鈣可促進小白菜的生長，并增加葉片中維生素C、可溶性糖和游離氨基酸含量。此外，施鈣能改善大蒜[13]、馬鈴薯[14]和山藥[15]的產(chǎn)品質量。

生姜（Zingiber officinale Rosce.）為姜科多年生草本植物，具有喜溫、怕熱怕濕的特性，是我國重要的出口創(chuàng)匯蔬菜。其營養(yǎng)極其豐富，既是日常生活重要的調味蔬菜，也是一味重要的中藥材。生姜生長期要經(jīng)過7－8月光照最為強烈、高溫且多雨的夏季，此段時間正值生姜幼苗生長期，強光照加上35 ℃以上的高溫，葉片容易燒傷致使生姜出現(xiàn)生長障礙而降低產(chǎn)量和品質[24]。Ca2+能提高植物對逆境的抵抗能力，進而改善商品器官的品質[25]，但關于外源鈣對生姜生長發(fā)育及品質改善的研究鮮有報道。因此，筆者以萊蕪大姜為試驗材料，研究根源施用硝酸鈣對生姜生長發(fā)育及品質指標的影響，旨在探究外源鈣對生姜的作用效應，為進一步確定鈣肥的合理施用和深入研究鈣對生姜高產(chǎn)優(yōu)質的作用機制提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料

試驗生姜品種為萊蕪大姜，購自山東省萬興食品有限公司生產(chǎn)基地。

1.2 試驗設計

試驗于2020年在濰坊科技學院試驗基地溫室大棚中進行。定植盆規(guī)格為直徑40 cm、深30 cm。于4月1日芽長1.0～1.5 cm時播種，盆栽土壤氮、磷、鉀含量（w，后同）分別為62.5、17.9、43.6 mg·kg-1。以不施Ca（NO3）2的處理為對照（CK），Ca（NO3）2設置2.5、5.0、7.5、10.0、12.5 g·株-1 5個處理水平，分別為T1、T2、T3、T4、T5，生姜整個生育期分3次施入，其中40%作為基肥，剩余2次施用時期為苗期20%和根莖膨大期40%，從尿素中扣除Ca（NO3）2中所含的氮量。采用完全隨機區(qū)組設計，每個處理設3次重復，共18個小區(qū)，每盆定植1株，每小區(qū)15株，共計270株。除硝酸鈣施用量不同外，各處理水肥管理方法均一致。

1.3 指標測定

生長指標：分別于發(fā)棵期（7月26日）、根莖膨大期（8月26日）、收獲期（10月28日）每處理隨機抽取3株，用清水沖洗后分別測定生姜樣本的株高、莖粗、分枝數(shù)，根、莖、葉及根莖的鮮質量，然后放入烘箱中105 ℃殺青25 min，75 ℃烘干至恒質量，稱其干質量。株高為第一主莖從地面上伸直的距離；莖粗為離地面1 cm粗度。

光合生理特性指標：分別于發(fā)棵期、根莖膨大期、收獲期選5株生姜的展開功能葉（上數(shù)第3～4片），采用95%無水乙醇浸提葉片色素，島津UV-2450型分光光度計比色法測定[26]。于3個時期的晴天用美國產(chǎn)Li-6400型便攜式光合測定系統(tǒng)測定凈光合速率（Pn）。同時在根莖膨大期，選擇晴天07：00－17：00時間段，每隔2 h測定1次凈光合速率。

產(chǎn)量及品質指標：收獲期將每個處理所有單株收獲，清洗后測定根莖質量，取平均值為各個處理的單株產(chǎn)量實測值。每處理選取3株長勢一致的生姜植株，將根莖切碎混勻，采用蒽酮比色法測定可溶性糖含量[26]，采用考馬斯亮藍法測定可溶性蛋白含量[26]，采用茚三酮顯色法測定游離氨基酸含量[26]；采用2，6-二氯酚靛酚比色法測定抗壞血酸含量[26]；采用酸洗滌法測定粗纖維含量[27]。

1.4 數(shù)據(jù)分析

采用Microsoft Excel 2007軟件進行試驗數(shù)據(jù)初步處理及繪圖，采用DPS 7.05數(shù)據(jù)處理軟件進行LSD法差異顯著性分析。

2 結果與分析

2.1 外源Ca（NO3）2對生姜不同發(fā)育期生長指標的影響

由表1可以看出，除2.5 g·株-1處理外，增施外源Ca（NO3）2在生姜各生長時期均可提高其株高、莖粗以及根、莖、葉、根莖的鮮質量，且株高以及根、莖、根莖的鮮質量隨Ca（NO3）2施用量的增加呈先增加后減小的變化趨勢，但發(fā)棵期和根莖膨大期外源Ca（NO3）2處理對生姜分枝數(shù)的增長無顯著影響。在發(fā)棵期，Ca（NO3）2施用量為2.5 g·株-1時，生姜各生長指標與CK無顯著差異；施用量≥5.0 g·株-1時，除莖粗和分枝數(shù)外，其他各指標與對照相比均顯著增長；當Ca（NO3）2施用量達到10.0 g·株-1時，生姜的株高以及莖粗、根、莖、葉、根莖鮮質量生長指標都達到最大值，較CK分別顯著提高了3.84%、30.34%、79.95%、69.87%、77.85%和97.91%；而當Ca（NO3）2施用量達到12.5 g·株-1時，除分枝數(shù)外，其他各生長指標均有所下降，且生姜莖和根莖鮮質量與10.0 g·株-1處理呈顯著差異。在根莖膨大期和采收期，不同施用量Ca（NO3）2處理的生姜各生長指標的變化趨勢與發(fā)棵期基本相似，在根莖膨大期，Ca（NO3）2施用量10.0 g·株-1和12.5 g·株-1各測定指標均差異不顯著；采收期Ca（NO3）2施用量為12.5 g·株-1時根莖鮮質量與10.0 g·株-1處理呈顯著差異，前者較后者降低6.05%。

2.2 外源Ca（NO3）2對生姜不同發(fā)育時期葉片光合作用特性的影響

2.2.1 外源Ca（NO3）2對生姜不同發(fā)育時期葉片色素含量的影響 如圖1所示，在生姜在生長發(fā)育過程中，隨著Ca（NO3）2施用量的增加，在整個生長期葉片的葉綠素和類胡蘿卜素含量均呈現(xiàn)先升高后降低的變化趨勢。2種色素含量均在根莖膨大期Ca（NO3）2施用量為10.0 g·株-1時達到最大值，且葉綠素含量均與其他處理呈顯著差異；類胡蘿卜素含量與Ca（NO3）2施用量為7.5 g·株-1處理差異不顯著，與其他處理呈顯著差異；與不施Ca（NO3）2的CK相比，生姜葉片2種色素含量分別顯著提高了25.99%、33.52%。采收期各處理的生姜葉片2種色素含量較前期均有下降，生姜葉片葉綠素和類胡蘿卜素含量在Ca（NO3）2施用量為12.5 g·株-1與10.0 g·株-1時無顯著差異。

2.2.2 外源Ca（NO3）2對生姜葉片凈光合速率Pn的影響 由圖2-A可以看出，在生姜根莖膨大期，其葉片的Pn日變化呈“雙峰”曲線型，第一、二高峰分別出現(xiàn)在11：00和15：00時，Pn在中午13：00時降低，有明顯的光合“午休”現(xiàn)象；施加外源Ca（NO3）2可顯著提高生姜葉片的Pn，且隨著Ca（NO3）2施用量的增加呈先升高后降低的變化趨勢，Ca（NO3）2施用量為10.0 g·株-1處理的Pn兩峰值分別較CK顯著提高了20.43%和17.34%。根際增施外源鈣在生姜整個生長期內不同程度地增加了葉片的Pn，在發(fā)棵期，Ca（NO3）2 5個施用量梯度處理分別較CK顯著提高3.13%、5.25%、9.81%、13.00%和8.84%，說明施用外源Ca（NO3）2有利于提高發(fā)棵期生姜葉片的Pn，但施用量過高時則減弱其對Pn的促進作用；根莖膨大期生姜葉片的Pn變化趨勢同發(fā)棵期一致，采收期生姜葉片的Pn在Ca（NO3）2 施用量為7.5、10.0和12.5 g·株-1時沒有顯著差異。

2.3 外源Ca（NO3）2對生姜根莖產(chǎn)量及品質的影響

由表2可知，與CK相比，Ca（NO3）2 不同施用量對生姜的單株產(chǎn)量均有顯著影響，施入量為10.0 g·株-1時生姜的產(chǎn)量最高，5個梯度處理分別顯著增產(chǎn)14.31%、21.09%、33.03%、44.22%和37.31%，但10.0 g·株-1與12.5 g·株-1處理的生姜單株產(chǎn)量差異不顯著。施用Ca（NO3）2 對生姜的品質有一定的提升作用，在一定范圍內，隨著Ca（NO3）2 施用量的增加其提升作用越顯著，當施用量為10.0 g·株-1時，生姜根莖的干物質、可溶性糖、可溶性蛋白、游離氨基酸和抗壞血酸含量均達到最大值，與CK相比，分別顯著提高3.62%、28.13%、36.52%、19.15%和17.49%，但當Ca（NO3）2 施用量為12.5 g·株-1時對生姜品質的提升作用減弱。生姜粗纖維含量在各處理之間沒有顯著差異，各施用Ca（NO3）2處理粗纖維含量均大于或等于CK，說明外源鈣可以增加生姜根莖的粗纖維含量，但其作用效果不顯著。

3 討論與結論

有關鈣與植物生長關系的研究表明，鈣的增施可以促進植物生長發(fā)育[28-30]。本研究結果表明，根際施用適宜濃度的Ca（NO3）2 促進了各生長期生姜的生長，增加了生姜植株各部分的生物量，過量的外源鈣（≥12.5 g·株-1）則對生姜植株生長的促進作用減弱，這與鈣有利于提高小白菜[23]、花生[31]農(nóng)藝性狀及產(chǎn)量的結論一致。光合作用是作物生產(chǎn)的物質基礎，葉綠素含量的高低與植物葉片光合作用和物質合成速率關系密切[32]。葉綠體中具有鈣信號轉導的所有先決條件，鈣參與葉綠體中CO2固定、蛋白磷酸化等光合進程的調控[33]，小麥葉綠體和菠菜葉綠體的研究證實了鈣的吸收具有強烈的光依賴性及鈣離子是光合電子傳遞的必要因子[34]。鈣離子作為第二信使，其濃度的增加能激活植物細胞內鈣離子信號轉導蛋白的表達[35]，進而調控植物細胞內各種酶的活性和細胞生理活性[36]。研究表明，施鈣能夠有效降低生姜葉片的電解質滲透率，增加葉片色素含量，提高生姜的光合效率[8]。本研究結果表明，5種不同施用量的硝酸鈣均有利于提高生姜各生育期葉片的葉綠素和類胡蘿卜素含量，促進凈光合速率的增加，Ca（NO3）2 施用量在10.0 g·株-1時，促進作用最顯著，施用量為12.5 g·株-1時促進作用減弱，這說明適宜濃度的鈣能提高CO2羧化效率，進而提高光合效率。

鈣能調節(jié)土壤中的Ca/N關系[29]，促進植物體內有機物的運輸，進而調控碳水化合物的分配[37]，促進碳水化合物向果實中運轉[30]。外源施鈣可促進果實合成更多的游離氨基酸和蛋白質，進而增加維生素C含量，提升產(chǎn)品質量[38]。研究發(fā)現(xiàn)，施鈣均可促進組培和露天栽培馬鈴薯的生長，提高塊莖產(chǎn)量和品質[39]；番茄果實生物量和可溶性蛋白、游離氨基酸和維生素C含量也隨著外源鈣的施用而增加[40]，筆者的研究在試驗條件范圍內與前人研究結果相似。外源鈣處理可以抑制果膠酶、纖維素酶的活性而減緩細胞壁果膠、纖維素的降解[41]，可顯著提高寒富蘋果果實纖維素和壺瓶棗果肉中總膳食纖維的含量[42-43]，但對食用木薯塊根的粗纖維含量增效作用較小[44]，且氯化鈣不利于鮮切生姜粗纖維的合成，對其有提質作用[27]。本研究結果表明，外源Ca（NO3）2雖可提高生姜根莖中粗纖維的含量，但作用效果有限且與CK差異不顯著，有關鈣對生姜粗纖維含量的影響還需進一步研究。

綜上所述，施鈣處理能夠有效增加葉片色素含量，提高生姜的凈光合速率，適宜的Ca（NO3）2施用量可提升生姜的產(chǎn)量和品質。其中，10.0 g·株-1的Ca（NO3）2施用量效果最佳，與CK相比，顯著地促進了生姜的生長，且生姜葉片的色素含量、凈光合速率、產(chǎn)量和品質指標均顯著提高。

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