摘要
我国是世界上最大的苹果生产国，苹果产业在国民经济中占据重要地位；果实因缺钙造成的生理病害，严重影响了果实的品质，制约着我国苹果产业的健康发展。在幼果期或果实膨大期用毛刷将 0.05% 的 44CaCl2 分别涂覆于斗南和富士苹果表面，探究斗南和富士苹果对果面涂抹钙肥吸收的差异。研究发现，0.05% 的 44CaCl2 果面处理对斗南和富士苹果果实纵径、横径、果型指数、体积、表面积、干重和鲜重均无显著影响。果面 44Ca 处理，被处理果实同果台枝的叶片中 44Ca 含量最高，果实次之，果台枝中 44Ca 含量最低；在苹果果实中，果皮中 44Ca 含量最高，果肉最低。幼果期果面 44Ca 处理，富士苹果果实（68.86%）对 44Ca 的吸收效率显著高于斗南果实（62.46%）；随着果实生长，果实中 44Ca 的滞留率逐渐降低，膨大期果面 44Ca 处理，斗南和富士苹果 44Ca 的吸收效率分别为 55.92% 和 60.34%。无论在幼果期还是膨大期，相较于斗南苹果，富士苹果对 44Ca 的吸收效率提高 7.90% ～ 10.25%。在幼果期，果实中 44Ca 含量及其总量与果实的体积和表面积呈正显著相关，在果实膨大期，果实中 44Ca 含量及其总量与果实的体积和表面积呈显著负相关。
Abstract
China is the largest apple producer of the world，and the apple industry occupies an important position in the national economy．Physiological diseases of the fruit caused by calcium deficiency seriously affect the quality of the fruit and restrict the healthy development of the apple industry in China．At the fruitlet stage or fruit expansion stage，0.05% 44CaCl2 was applied to the surface of Tonami and Fuji fruits with a brush to explore the difference in absorption of calcium fertilizer between Tonami and Fuji apples．It was found that treatment with 44Ca at 0.05% had no significant effect on the longitudinal diameter，transverse diameter，fruit type index，volume，surface area，dry weight and fresh weight of Tonami and Fuji fruits．After fruit surface was treated with 44Ca，the content of 44Ca in the leaves of the bourse shoots where the fruit was treated was the highest，followed by the fruit，and the content of 44Ca in the bourse shoot was the lowest．In apple fruit，the 44Ca content was the highest in the peel and the lowest in the flesh．The 44Ca uptake efficiency of Fuji（68.86%）fruit was significantly higher than that of Tonami（62.46%）when the fruit surface was treated with 44Ca at the fruitlet stage．With the fruit growth，the retention rate of 44Ca in the fruit gradually was decreased．The absorption efficiency of 44Ca on fruit surface at fruit expansion stage was 55.92% and 60.34% for Tonami and Fuji apples，respectively．Compared with Tonami apple， the absorption efficiency of 44Ca in Fuji apple was 7.90%-10.25% higher in fruitlet stage and expansion stage．At fruitlet stage，44Ca content and total 44Ca content were positively correlated with volume and surface area of fruit，while at fruit expansion stage，44Ca content and total 44Ca content were negatively correlated with volume and surface area of fruit.
Keywords
钙（Ca）在植物体内具有独特的作用，不仅可以作为营养物质，增强细胞结构的稳定性及预防裂果和苦痘病，还可以进行信号传导，提高植物的抗病性[1]。我国是世界上最大的苹果生产国，但果实品质较差[2-3]。在苹果等园艺产品中，因 Ca 缺乏引起相关疾病的发生可导致重大经济损失。自然条件下，果树主要从土壤中获取钙，土壤中的钙离子 （Ca2+）主要以质流、扩散或截获的方式到达根际表面，再经过皮层，质外体途径到达木质部，土壤盐渍化会降低根系活力，减少根系对钙的吸收[4-7]。钙主要在木质部运输，其主要的运输动力是蒸腾拉力，而植物幼嫩部位及果实的蒸腾作用较小，对钙的竞争小于叶片，加之钙在韧皮部中移动性差，难以再运输和分配到新生部位及果实，因此容易发生缺钙现象[8]。
叶面补钙可以提高果实的钙含量、果实品质和耐储性，是一种快速、省力和高效的补钙措施，已广泛应用于农业生产[9-11]。钙肥处理可以显著提高冬桃（Prunus persica）和苹果（Malus pumila）等果实可溶性固形物、维生素 C、花青素、可溶性糖含量和硬度，降低可滴定酸含量，提高果实食用品质和营养品质[9-12]。钙肥处理通过调控果实软化相关基因 PpEXPA2 表达、细胞壁修饰酶活性，延缓果实硬度下降以及衰老[13-14]。钙肥处理不仅能提高果实钙含量，还能降低果实钙生理失调病的发生率[15-17]。
施用于果实表面的钙可以通过角质层极性运输途径、微裂缝、气孔及果梗与果实的交界处进入果实[18]。周卫等[19]采用 45Ca 示踪的方法证实了钙的有效喷施时期是幼果形成后一个月内，即落花后 3—4 周（幼果形成后一周对钙的吸收量最多）。但作者仅对幼果期施肥对苹果幼果产生的影响进行了分析，未对幼果期施肥后吸收的 45Ca 在果实膨大期和果实成熟期果实中的分布进行分析。果实发育过程中钙积累逐渐减少，韧皮部中的 Ca2+ 可能少量进入果实[20]。在柑桔（Citrus reticulata）中，钙不仅可以在木质部移动，还可以在韧皮部和木质部之间相互转移[21]。在荔枝（Litchi chinensis）中，韧皮部中的钙含量远高于木质部[22]。斗南和富士苹果在我国栽培面积较广，在国民经济中具有重要作用，在酸性土壤中富士苹果易发生苦痘病，且苦痘病发病率与果实中的钙含量呈负相关关系，斗南苹果的苦痘病发病率与土壤酸碱性无强相关性，而且通过前期的调查发现在相同的管理模式下，斗南苹果易发生苦痘病，而富士苹果不易发生苦痘病。因此，本试验选择以苦痘病发病率较高的斗南苹果和不易患苦痘病的富士苹果为试验材料，在幼果期或果实膨大期用毛刷将 44Ca 涂抹于斗南和富士苹果表面探究不同施肥时间斗南和富士苹果果实对钙吸收效率、分配的差异。
1 材料与方法
1.1 试剂
氯化钙（44CaCl2）：用 1 mol/L 盐酸（HCl）将 44CaCO3（纯度 97 %，加拿大国际示踪科学，文山市，安大略省，加拿大）溶解在酸洗玻璃烧杯中，并用超纯水稀释以制备 0.05 % 的 44CaCl2（44Ca， 0.05 %，w/v）溶液[23]。
1.2 材料与处理
试验于 2021 年 4—11 月在江苏省徐州丰县果园进行。选择以‘八棱海棠’为砧木的 15 年生‘斗南’ 和‘长富 2 号’苹果树为试验材料，果树树形为疏散分层型，株行距 5.0 m×5.8 m，园区采用生草种植法。选择生长发育良好的富士和斗南果树各 6 棵，平均分为两组。第一组在幼果期（盛花后 37 d）进行果面处理，每棵果树选取生长发育良好、在同一水平面分布的 6 个主枝，每个主枝保留 15 个果实，3 个主枝的果实用钙肥（44CaCl2，0.05%，w/v）处理；另外 3 个主枝的果实用超纯水处理，作为对照，对照处理与钙肥处理的主枝间隔排列，每棵果树为一次重复，共 3 次生物学重复。分别于处理后 7 d、果实膨大期和果实成熟期采摘斗南和富士果实。
第二组在果实膨大期进行果面处理，处理方法同第一组。分别于处理后 7 d 和果实成熟期采摘果实。
1.3 指标测定及方法
1.3.1 果实生长量的测定
用游标卡尺（Mitutoyo，东京，日本）测量果实的纵径、横径；纵径与横径的比值代表苹果的果型指数。用 Scarmana 等[24]的方法计算果实的体积和表面积。使用分析天平（BSA6202S-CW，哥廷根市，德国）测定果实的干重和鲜重。
1.3.2 叶片和枝条 44Ca 含量的测定
于果实成熟期采集被处理果实所在果台枝的叶片和其所在的果台枝，用超纯水洗净晾干后，于 75℃的恒温干燥箱烘干至恒重；使用分析天平测定枝条及叶片的干重。将枝条和叶片用研钵磨成粉末，过 0.149 mm 筛，然后称取 0.1 g 干燥和研磨的样品放入消煮管中，并添加 5.0 mL 浓硝酸 （HNO3），在电热炉中消煮至溶液澄清，冷却后用超纯水定容至 100 mL。取 10.0 mL 待测液用电感耦合等离子体质谱仪（ICP-MS，Thermo fisher，马萨诸塞州，美国）检测枝条和叶片 44Ca 的含量。为测定斗南和富士苹果钙吸收转运的差异，用以下公式计算 44Ca 的回收率，用于代表斗南和富士苹果枝条和叶片 44Ca 的吸收效率。
1.3.3 果实 44Ca 含量的测定
每个处理共取 18 个果实，将果实用超纯水洗净风干后，用分析天平测定果实的鲜重。随后将新鲜果实分为果皮、果肉、果心和种子，放入 75℃ 的恒温干燥箱烘干至恒重，测定果实的干重。用研钵研磨烘干后的果皮、果肉、果心和种子，过 0.149 mm 筛，取烘干磨好的样品 0.1 g 于消煮管中，加 5.0 mL 的浓硝酸，在电热炉中消煮至溶液澄清，冷却后定容至 100 mL。取 10.0 mL 待测液用 ICP-MS 检测果实各部位 44Ca 的含量。用以下公式计算果实各部位 44Ca 的总量。
为了比较斗南和富士苹果果实对 44Ca 的吸收情况，计算了 44Ca 的回收率，代表斗南和富士苹果果实对 44Ca 的吸收效率。为测定随果实生长发育，果实中 44Ca 总量的变化，计算了果实 44Ca 的滞留率，计算方法同 44Ca 回收率。
1.4 统计分析
用 Origin 2021b 进行数据分析和图形分析；数据以平均值 ± 标准差（SE）表示。
2 结果与分析
2.1 果面 44Ca 处理对果实生长量的影响
与超纯水处理相比，无论是幼果期还是果实膨大期，将 44CaCl2（0.05%，w/v）施用于斗南和富士苹果果实表面，对斗南和富士苹果果实的纵径、横径、果型指数、体积、表面积、干重和鲜重均无显著影响（表1～4）。
表1幼果期钙肥处理对果实干重和鲜重的影响
注：数值为平均数 ± 标准偏差；n=3。n.s. 表示无显著差异。下同。
表2膨大期钙肥处理对果实干重和鲜重的影响
表3幼果期钙肥处理对果实纵径、横径、果型指数、体积和表面积的影响
注：数值为平均数 ± 标准偏差；n=6。
表4膨大期钙肥处理对果实纵径、横径、果型指数、体积和表面积的影响
注：数值为平均数 ± 标准偏差；n=6。
2.2 果面 44Ca 处理后果实各部位 44Ca 的含量
幼果期果面 44Ca 处理，处理后 7 d 检测斗南苹果果皮、果肉和果心中 44Ca 含量、44Ca 总量均极显著高于富士；但种子中 44Ca 含量无显著差异，44Ca 总量显著低于富士苹果（图1A 和 B）。在果实膨大期，斗南苹果果皮、果心和种子中 44Ca 含量极显著高于富士苹果，而果肉中 44Ca 含量与富士苹果相比无显著差异；斗南苹果果皮、果肉和果心中 44Ca 总量极显著高于富士苹果，而种子中 44Ca 总量显著低于富士苹果（图1C 和 D）。在成熟期，斗南苹果果实各部位 44Ca 含量和富士苹果相比，与膨大期相似； 果实各部位的 44Ca 总量，除了种子中没有显著差异外，斗南苹果果皮、果肉和果心都极显著高于富士苹果（图1E 和 F）。随果实生长，斗南和富士苹果果实各部位 44Ca 含量呈下降趋势，钙稀释作用明显 （图1A，C 和 E）。
膨大期果面 44Ca 处理，处理后 7 d 检测斗南苹果果皮中 44Ca 含量极显著低于富士苹果，果心中 44Ca 含量显著低于富士苹果，种子中 44Ca 含量极显著高于富士苹果，但果肉中 44Ca 含量无显著差异；果皮、果心和种子中 44Ca 总量极显著低于富士苹果，果肉中 44Ca 总量极显著高于富士苹果（图2A 和 B）。在果实成熟期，斗南苹果果皮和种子中 44Ca 含量极显著低于富士苹果，果肉和果心中 44Ca 含量无显著差异；果皮中 44Ca 总量极显著低于富士苹果，果肉中 44Ca 总量显著高于富士苹果，果心中 44Ca 总量极显著高于富士苹果，而种子中 44Ca 总量无显著差异 （图2C 和 D）。
幼果期果面 44Ca 处理，斗南和富士苹果 44Ca 的平均用量分别为 0.33、0.10 mL/ 个。相关性分析表明，果实中 44Ca 含量及其总量与果实的体积和表面积呈正显著相关（图3A），果实体积和表面积越大，44Ca 的用量越多，果实中 44Ca 含量和总量越多。膨大期果面 44Ca 处理，斗南和富士苹果 44Ca 的平均用量均为 0.33 mL/ 个。相关性分析表明，果实中 44Ca 含量及其总量与果实的体积和表面积呈负显著相关（图3B），在 44Ca 用量相同的条件下，果实体积和表面积越大，果实 44Ca 的稀释作用越强，果实中 44Ca 含量越低。
2.3 果台枝、叶片和果实 44Ca 的含量
无论是在幼果期还是膨大期果面 44Ca 处理，被处理果实同果台枝叶片中 44Ca 含量最高，其次为果实，果台枝中 44Ca 含量最低（图4A 和 C）；果实中 44Ca 回收率最高，其次为被处理果实同果台枝的叶片，果台枝中 44Ca 回收率最低（图4B 和 D）。幼果期果面 44Ca 处理，斗南苹果被处理果实同果台枝叶片和果实中 44Ca 的含量极显著高于富士苹果，果台枝中 44Ca 的含量显著高于富士苹果；斗南苹果被处理果实同果台枝叶片中 44Ca 回收率极显著低于富士苹果，果实中 44Ca 回收率显著低于富士苹果，而果台枝中 44Ca 回收率与富士苹果相比无显著差异（图4A 和 B）。膨大期果面 44Ca 处理，斗南苹果被处理果实同果台枝叶片和果实中 44Ca 的含量极显著低于富士苹果，果台枝中 44Ca 的含量显著低于富士苹果；但斗南苹果被处理果实同果台枝叶片、果台枝和果实中 44Ca 回收率与富士苹果相比无显著差异（图4C 和 D）。
图1幼果期果面 44Ca 处理后斗南和富士苹果的果皮、果肉、果心和种子中 44Ca 含量及 44Ca 总量
注：A 和 B 分别为幼果期处理后 7 d 果实中 44Ca 含量和 44Ca 总量；C 和 D 分别为膨大期果实中 44Ca 含量及 44Ca 总量；E 和 F 分别为成熟期果实中 44Ca 含量及 44Ca 总量。* 表示 P ≤ 0.05，** 表示 P ≤ 0.01，*** 表示 P ≤ 0.001。下同。
图2膨大期果面 44Ca 处理后斗南和富士苹果的果皮、果肉、果心和种子中 44Ca 含量及 44Ca 总量
注：A 和 B 分别为膨大期处理后 7 d 果实中 44Ca 含量及 44Ca 总量；C 和 D 分别为成熟期果实中 44Ca 含量及 44Ca 总量。
图3果面 44Ca 处理斗南和富士苹果果实相关性分析
注：A 为幼果期果面 44Ca 处理；B 为膨大期果面 44Ca 处理。
图4果实成熟期斗南和富士苹果果台枝、被处理果实同果台枝叶片和果实中 44Ca 的含量及 44Ca 的回收率
注：A 和 B 分别为幼果期果面 44Ca 处理；C 和 D 分别为膨大期果面 44Ca 处理。* 表示 P ≤ 0.05，** 表示 P ≤ 0.01，*** 表示 P ≤ 0.001。
幼果期斗南苹果果实的体积和表面积均高于富士苹果，幼果期果面 44Ca 处理斗南和富士苹果 44Ca 的平均用量分别为 0.33、0.10 mL/ 个。虽然幼果期果面 44Ca 处理斗南苹果果实中 44Ca 含量和总量均高于富士苹果，但幼果期果面 44Ca 处理斗南苹果果实对 44Ca 的吸收效率显著低于富士苹果（图4B）。膨大期斗南苹果果实的体积和表面积虽高于富士苹果，但果面 44Ca 处理，斗南和富士苹果 44Ca 的平均用量均为 0.33 mL/ 个。膨大期果面 44Ca 处理斗南苹果果实对 44Ca 的吸收效率与富士苹果相比无显著差异（图4D）。
3 讨论与结论
3.1 斗南和富士苹果不同时期喷施钙肥后的果实钙吸收差异
周卫等[19] 和 Quinlan[25] 研究发现，幼果期苹果果实对钙的吸收效率最高。本研究的结果表明幼果期果面 44Ca 处理，处理后 7 d 检测斗南和富士苹果的 44Ca 吸收效率分别为 62.46% 和 68.86% （图1B）；膨大期果面 44Ca 处理，处理后 7 d 检测斗南和富士苹果 44Ca 的吸收效率分别为 55.92% 和 60.34%（图2B）；表明幼果期斗南和富士苹果对 44Ca 的吸收效率高于果实膨大期。就品种差异而言，幼果期处理，富士苹果果实对 44Ca 的吸收效率显著高于斗南苹果果实（图4B）；但果实膨大期处理，二者对 44Ca 吸收效率无显著差异（图4D）。随果实生长，苹果果实单位面积 44Ca 的粘附量逐渐降低[26]。幼果期果面 44Ca 处理，斗南和富士苹果果实 44Ca 含量和总量与果实表面积和体积呈正相关； 膨大期果面 44Ca 处理，斗南和富士苹果果实 44Ca 含量和总量与果实表面积和体积呈负相关（图3）。幼果期或膨大期果面 44Ca 处理，果实中 44Ca 的滞留率都会随果实生长逐渐降低（图4B 和 D）。
3.2 斗南和富士苹果不同时期喷施钙肥后的钙分布差异
钙是果实生长发育过程中必不可少的矿质元素，而果实常因蒸腾作用较小等原因易发生缺钙的现象[7]。叶面喷施钙肥可以快速、高效地为植物补钙，已广泛应用于农业生产[27-28]。研究发现，在幼果期或果实膨大期果面施用 0.05% 的 44Ca 对斗南和富士苹果果实纵径、横径、果型指数、体积、表面积、干重和鲜重均无显著影响（表1～4）。
一般情况下，果皮中钙含量最高，果肉最低[29-30]。无论是幼果期还是果实膨大期进行果面 44Ca 处理，斗南和富士苹果果皮中 44Ca 含量最高，果肉最低（图1A、C、E 和图2A、C）。随果实生长，果实中钙含量逐渐降低[31-32]。类似的现象同样出现在斗南和富士苹果果实中，随果实生长，果实中 44Ca 含量逐渐降低。
综上所述，0.05% 的 44Ca 果面处理对斗南和富士苹果果实生长无显著影响。果面 44Ca 处理后，被处理果实同果台枝的叶片中 44Ca 含量最高，其次为果实，果台枝中 44Ca 含量最低，果实中 44Ca 总量最高，被处理果实同果台枝的叶片次之，果台枝中 44Ca 总量最低；在果实中，果皮中 44Ca 含量最高，果肉最低。幼果期果面 44Ca 处理斗南和富士苹果果实对 44Ca 的吸收效率高于果实膨大期；幼果期果面 44Ca 处理，富士果实对 44Ca 的吸收效率显著高于斗南。随着果实的生长，果实中 44Ca 含量和滞留率逐渐降低。