喀斯特地區(qū)野生毛葡萄的鈣組分特征及其對高鈣環(huán)境的適應(yīng)性分析

張樹珍，樊衛(wèi)國*

(1 貴州大學(xué) 農(nóng)學(xué)院，貴陽 550025；2 貴州省果樹工程技術(shù)研究中心，貴陽 550025)

野生毛葡萄(VitisquinquangularisRehd.)廣泛分布于貴州喀斯特地區(qū)[1-2]，分布區(qū)的土壤pH值和游離碳酸鈣含量高，即便在石漠化地區(qū)也能良好生長[3-4]，具有重要利用價(jià)值。探究喀斯特地區(qū)野生毛葡萄的鈣組分及分布特征，可為確定野生毛葡萄的需鈣和適鈣特性及其對高鈣環(huán)境的適應(yīng)性提供生理生態(tài)學(xué)依據(jù)。

前人研究發(fā)現(xiàn)，高鈣環(huán)境中的適生植物與非適生植物體內(nèi)鈣的分布特征有很大差異，這種差異是確定植物需鈣和適鈣特性的重要依據(jù)[5-9]。傘花木(Eurycorymbuscavaleriei)、云貴鵝耳櫪(Carpinuspubescens)、單性木蘭(Kmeriaseptentrionalis)和圓葉烏桕(Triadicarotundifolia)等喜鈣植物葉中的鈣含量遠(yuǎn)比根和莖中高[5-7]，而陰香(Cinnamomumburmannii)等對低鈣和高鈣土壤都能適應(yīng)的中間型(也稱隨遇型)植物的鈣含量分布表現(xiàn)為根>莖>葉[7]，嫌鈣植物華山松(Pinusarmandii)的鈣含量分布表現(xiàn)為根>葉>莖[6]?？λ固氐貐^(qū)高鈣環(huán)境中適生植物葉片的鈣、鎂含量高，鈣的富集性較強(qiáng)，需鈣量大[8-16]。一些研究者根據(jù)植物葉片中鈣和鎂的含量比例，將植物劃分為嗜鈣型(Ca+Mg >4.0%)、喜鈣型(3.0%

植物在適應(yīng)高鈣環(huán)境過程中表現(xiàn)出一些特殊的機(jī)制。高鈣環(huán)境中的水浮蓮(Pisitastratiotes)、浮萍(Lemnaminor)和雞桑(Morusaustralis)能將大量吸收的鈣離子與草酸結(jié)合形成難溶的草酸鈣，并形成晶體儲(chǔ)存在晶異細(xì)胞中[22-24]，無花果(Ficuscarica)和蕁麻(Urticafissa)則能在細(xì)胞內(nèi)將鈣離子轉(zhuǎn)化形成碳酸鈣的鐘乳體[25-26]，將“多余的”鈣“暫時(shí)封存”起來，從而避免細(xì)胞內(nèi)過多的鈣離子對正常生理代謝造成破壞和干擾[27]。不同含鈣環(huán)境中植物體內(nèi)形成的草酸鈣晶體大小及數(shù)量差異大，高鈣環(huán)境中植物體內(nèi)的晶體大而多，而低鈣環(huán)境中的植物表現(xiàn)則相反[28-32]。喀斯特巖溶富鈣環(huán)境中的華南忍冬(Loniceraconfusa)還能通過葉片上的氣孔和腺體將草酸鈣排出體外[33-34]，這種排鈣機(jī)制對降低體內(nèi)的鈣離子濃度和適應(yīng)高鈣環(huán)境具有重要作用。

葡萄是需鈣量高的植物[35-36]，鈣對促進(jìn)葡萄生長和提高果實(shí)品質(zhì)及耐貯性有重要的生理調(diào)控作用[36-38]，不同栽培葡萄種類及品種對鈣的需求量差異較大[39-40]。迄今，有關(guān)野生毛葡萄的需鈣和適鈣特性及其對高鈣環(huán)境的適應(yīng)機(jī)制尚不清楚。本研究通過對貴州喀斯特地區(qū)的野生毛葡萄植株及立地土壤的取樣分析測定，探討了野生毛葡萄植株中的總鈣及重要鈣組分的含量及其在根、莖、葉中的分布特征，分析了立地土壤的鈣含量與植株中不同鈣組分間的相關(guān)性，觀察了高鈣土壤上野生毛葡萄根、莖、葉中草酸鈣晶體的形態(tài)特征，為確定野生毛葡萄的需鈣和適鈣特性及其對高鈣環(huán)境的適應(yīng)機(jī)制提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料和方法

1.1 樣地選擇

事先于2020年6～7月對貴州喀斯特地區(qū)野生毛葡萄集中分布區(qū)的立地環(huán)境進(jìn)行調(diào)查，取野生毛葡萄不同分布地的土壤并分析測定pH值及鈣含量，最終確定在貴陽花溪、貴定、惠水、甕安、長順、關(guān)嶺、安龍、獨(dú)山等區(qū)、縣的喀斯特地區(qū)野生毛葡萄分布的樣地上取樣，樣地土壤的pH值和含鈣量有明顯差異。

1.2 土壤及植株取樣

2021年7月，對野生毛葡萄植株和立地土壤進(jìn)行取樣，總樣本數(shù)分別為40個(gè)。土壤樣本從不同取樣植株的野生毛葡萄根系集中分布區(qū)采取，每個(gè)樣本各取3份。對野生毛葡萄植株取樣時(shí)，分別剪取直徑0.5 cm以下的根和新梢中部莖及新梢中部的成熟葉片，每個(gè)樣本的根、莖、葉樣本各取3份。

1.3 樣品處理

土壤樣品清理雜物后，晾干，粉碎過10目篩后用于測定土壤的pH值和交換性鈣含量。野生毛葡萄根、莖、葉取樣后，裝入塑料袋置于冷藏箱中，當(dāng)天帶回實(shí)驗(yàn)室，洗凈后在鼓風(fēng)干燥箱中105 ℃殺青2 min，再在50 ℃下烘干至恒重后粉碎過60目篩，裝袋備用。

用于觀察草酸鈣晶體的樣本，取高鈣土壤上直徑0.5 cm的野生毛葡萄根和新梢中部帶回實(shí)驗(yàn)室，分別將根和莖橫切為0.5 cm的小段，同時(shí)切取不帶中脈的0.5 cm2的小塊葉片組織、葉片主脈和葉柄。此外，用刀片將葉背上的表皮毛輕輕刮去后取0.5 cm2的小樣塊。將切取的材料立即用2.5%戊二醛溶液固定24 h以上備用。

1.4 測定指標(biāo)與方法

1.4.1 土壤pH值和交換性鈣含量土壤pH值用雷磁PHS-3E pH計(jì)測定。土壤交換性鈣含量測定參照鮑士旦[41]的方法，用1 mol·L-1乙酸銨溶液對土壤進(jìn)行浸提后在電感耦合等離子體發(fā)射光譜儀(ICP-OES)上測定。每個(gè)土壤樣本重復(fù)測定3次。

1.4.2 根、莖、葉中總鈣和葉中總鎂含量總鈣和總鎂含量測定參照GB-5009.268-2016方法。用HNO3-HClO4(10∶1,V/V)混酸消解后在ICP-OES上進(jìn)行測定。

1.4.3 根、莖、葉中的鈣組分及含量參照Ohat等[42]的連續(xù)浸提法，確定并測定不同鈣組分，即根據(jù)不同鈣組分物質(zhì)的溶解性差異，用不同浸提劑浸提出不同鈣組分物質(zhì)后，測定其鈣含量，以此表征該鈣組分的含量[7,20-21,42]。在樣品測定前，依次用80%乙醇、蒸餾水、1 mol/L NaCl、2%醋酸、5% HCl分別浸提出樣品中的硝酸鈣+氯化鈣、水溶性鈣、果膠酸鈣、磷酸鈣+碳酸鈣、草酸鈣，用所得提取液測定上述鈣組分的鈣含量。浸提過程依次為：稱取0.25 g樣品于離心管中，加入80%乙醇7 mL置于恒溫振蕩器上振蕩1 h后，在4 000 r/min下離心10 min，將上清液移至25 mL容量瓶中，本步驟連續(xù)浸提3次，再將3次浸提、離心的上清液混合后用5% HCl定容，然后過濾，用過濾液測定硝酸鈣+氯化鈣含量。此后，將過濾后的樣品逐次分別加入蒸餾水、1 mol/L NaCl、2%醋酸、5% HCl，進(jìn)行上述相同的振蕩、離心、過濾，分別獲得樣品中水溶性鈣、果膠酸鈣、磷酸鈣+碳酸鈣、草酸鈣測定的待測液，用于測定上述鈣組分中的鈣含量。最后將5% HCl浸提液提取完草酸鈣后的樣品移入消解瓶中，蒸干后加入HNO3-HClO4(10∶1,V/V)對硅酸鈣進(jìn)行消解，用消解液測定鈣離子含量。與此同時(shí)，用逐次分別只加入上述幾種浸提試劑而不加植物樣品，同樣經(jīng)過震蕩、離心后過濾，用過濾液作測定空白對照，以消除因試劑、樣品浸提過程中所造成的系統(tǒng)誤差。所有的樣品及鈣組分物質(zhì)和空白對照的測定均設(shè)3次重復(fù)。上述獲得的待測液在ICP-OES上測定后，按以下公式分別計(jì)算不同組分的鈣含量：

相應(yīng)物質(zhì)的Ca含量 (mg·g-1) =(ρ-ρ0)×V×D×0.001/m

式中，ρ為ICP-OES上樣品的測定值，ρ0為ICP-OES上空白對照測定的平均值，V為測定樣品溶液的體積，D為配制樣品溶液的稀釋倍數(shù)，m為稱取樣品的質(zhì)量。

1.4.4 高鈣土壤上毛葡萄葉面和根、莖、葉中草酸鈣晶體的觀察與確定參照李和平[43]的方法，將2.5%戊二醛溶液固定處理后的材料裝入離心管中，用0.1 mol/L磷酸緩沖溶液(PBS)清洗材料1次，抽出PBS液，依次分別加入50%∶50%、70%∶30%和90%∶10%的叔丁醇與酒精的混合液脫水，每次脫水10 min后立即抽干。最后用100%叔丁醇脫水2次，每次10 min，再將離心管中叔丁醇抽干，置于4 ℃、5～10 min，待離心管中叔丁醇變?yōu)楣虘B(tài)，置于真空冷凍干燥機(jī)中冷凍干燥30～60 min。冷凍干燥后的材料在離子濺射儀上鍍金，再在S-3400N掃描電鏡上觀察根、莖、葉柄、葉脈的橫切面和葉片表面上是否有晶體。對觀察到的晶體用X射線能譜儀分析確定其組成元素，確定晶體成分是否是草酸鈣。將觀察到有晶體的材料在S-3400N掃描電鏡上拍照。

1.5 數(shù)據(jù)處理

試驗(yàn)數(shù)據(jù)為3次重復(fù)的平均值，用Excel 2010進(jìn)行作圖和制表，用DPS7.02進(jìn)行數(shù)據(jù)的相關(guān)性分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 喀斯特地區(qū)野生毛葡萄立地土壤的pH值和交換性鈣含量

40個(gè)野生毛葡萄分布的樣地土壤pH值在4.77～8.53之間，平均值為7.72，變異系數(shù)為10.75%。其中，只有4個(gè)樣地土壤pH值小于6.5，有5個(gè)樣地土壤pH值在6.5～7.5之間，有31個(gè)樣地土壤pH值大于7.5(表1)；同時(shí)，所有樣地土壤的交換性鈣含量在0.52～9.96 mg·g-1之間，平均值為5.32 mg·g-1，變異系數(shù)為39.63%(表2)。根據(jù)全國第二次土壤普查對土壤交換性鈣含量的分級，其中1個(gè)樣地土壤的鈣含量處于適量范圍，2個(gè)樣地土壤的鈣含量處于高鈣范圍，37個(gè)樣地土壤的鈣含量處于過量范圍。由此可見，喀斯特地區(qū)野生毛葡萄分布地土壤的pH值和含鈣量普遍很高，這種情況絕非偶然，可能與毛葡萄的喜鈣特性有關(guān)。

表1 喀斯特地區(qū)野生毛葡萄立地土壤的pH(n=40)

表2 喀斯特地區(qū)野生毛葡萄立地土壤的交換性鈣含量(n=40)

2.2 喀斯特地區(qū)野生毛葡萄器官中總鈣及鈣組分的含量與分布

2.2.1 器官總鈣含量與分布表3顯示，40個(gè)野生毛葡萄樣本中，根、莖、葉總鈣含量范圍分別為9.65～32.76、6.83～21.24和11.22～32.94 mg·g-1，總鈣含量的平均值表現(xiàn)為葉>根>莖，且相互間的差異均達(dá)到顯著水平(P<0.05)，各器官中葉總鈣含量變異系數(shù)最小(16.71%)。同時(shí)，40個(gè)野生毛葡萄樣本中，根、莖、葉總鈣含量分別主要分布在20.0～30.0、10.0～20.0、20.0～30.0 mg·g-1范圍內(nèi)，樣本數(shù)分別為26、33、23個(gè)，其中的葉鈣含量主要分布在較高水平，37個(gè)樣本總鈣含量高于20.0 mg·g-1。喜鈣植物葉中鈣的含量明顯高于根和莖[5-7]，喀斯特地區(qū)的野生毛葡萄根、莖、葉鈣含量分布特征與此類似。

表3 喀斯特地區(qū)野生毛葡萄根、莖、葉中的總鈣含量(n=40)

2.2.2 器官不同鈣組分含量與分布野生毛葡萄根、莖、葉中的鈣組分及含量的差異較大。在所測定的含鈣物質(zhì)中，根、莖、葉中都含有草酸鈣、果膠酸鈣、水溶性鈣、硝酸鈣+氯化鈣、磷酸鈣+碳酸鈣和硅酸鈣等鈣組分(表4)，且不同鈣組分在根、莖、葉中的含量平均值差異均達(dá)到了顯著水平(P<0.05)。其中，野生毛葡萄葉中草酸鈣和果膠酸鈣的平均含量分別達(dá)到11.02和7.43 mg·g-1，均明顯高于根和莖。根和葉中不同鈣組分含量大小變化特征相類似，均表現(xiàn)為草酸鈣>果膠酸鈣>水溶性鈣>磷酸鈣+碳酸鈣>硝酸鈣+氯化鈣>硅酸鈣，在莖中略有不同，表現(xiàn)為草酸鈣>果膠酸鈣>磷酸鈣+碳酸鈣>水溶性鈣>硝酸鈣+氯化鈣>硅酸鈣。同時(shí)，野生毛葡萄根、莖、葉中的草酸鈣占所有鈣組分總量的比例分別為41.99%、40.51%、39.69%，占全鈣含量的比例分別為42.25%、39.81%、39.90%，都比其他鈣組分要高得多，占比較高的其次是果膠酸鈣。喀斯特地區(qū)野生毛葡萄體內(nèi)的草酸鈣含量很高可能是其適應(yīng)高鈣環(huán)境的一種重要生理表征。

表4 喀斯特地區(qū)野生毛葡萄根、莖、葉中鈣組分的含量及其占鈣組分總量和鈣含量的百分比(n=40)

2.3 喀斯特地區(qū)野生毛葡萄葉片中的Ca+Mg含量特征

表5顯示，喀斯特地區(qū)野生毛葡萄葉片中的Ca、Mg元素含量有差異。在所有測定樣本中，葉片中Ca+Mg含量范圍為1.30%～4.07%，平均值為3.17%，變異系數(shù)為16.66%。其中，29個(gè)樣本的葉片Ca+Mg含量大于3.0%，占總樣本數(shù)的72.5%；8個(gè)樣本的葉片中Ca+Mg含量在2.50%～2.99%之間，只有3個(gè)樣本的Ca+Mg含量低于2.49%。喜鈣型植物葉片的Ca+Mg含量普遍大于3.0%[14-19]，因此，可以判定野生毛葡萄屬于喜鈣植物。野生毛葡萄少數(shù)樣本葉片中Ca+Mg的含量未達(dá)到3.0%，可能與立地土壤的鈣含量較低降低了Ca、Mg的吸收有關(guān)。

表5 喀斯特地區(qū)野生毛葡萄葉片中Ca+Mg含量

2.4 野生毛葡萄立地土壤交換性鈣含量、器官總鈣含量、不同鈣組分含量間的關(guān)系

2.4.1 土壤交換性鈣含量與葉中Ca+Mg含量的相關(guān)性喀斯特地區(qū)野生毛葡萄立地土壤中的交換性鈣含量與其葉片中Ca+Mg含量呈極顯著正相關(guān)(圖1)，說明在喀斯特地區(qū)土壤高鈣環(huán)境中，野生毛葡萄葉中能富集大量的鈣、鎂，且這種富集能力會(huì)隨土壤中鈣的含量增大而增強(qiáng)，這也表明野生毛葡萄在土壤含鈣量增加的條件下，根系會(huì)吸收大量的鈣和鎂并貯存于葉片中。

圖1 土壤交換性鈣含量與野生毛葡萄葉片中Ca+Mg含量的相關(guān)性(n=40)

2.4.2 土壤交換性鈣含量與器官中總鈣含量的相關(guān)性喀斯特地區(qū)野生毛葡萄立地土壤中的交換性鈣含量與野生毛葡萄葉中總鈣含量呈極顯著正相關(guān)(0.53**)，與根中的總鈣含量呈顯著正相關(guān)(0.34*)，但與莖中總鈣含量的相關(guān)性不顯著(圖2)。這一結(jié)果說明：在土壤鈣含量豐富的條件下，野生毛葡萄能夠提高根系從土壤中吸收大量鈣的能力，進(jìn)而富集在根和葉中，這也進(jìn)一步印證了野生毛葡萄具有喜鈣特性。而莖中的鈣含量與土壤的交換性鈣含量相關(guān)性不顯著，可能與莖是疏導(dǎo)器官而不是鈣的貯存器官有關(guān)。

圖2 土壤交換性鈣含量與野生毛葡萄根、莖、葉中鈣含量的相關(guān)性(n=40)

2.4.3 土壤交換性鈣含量與器官中不同鈣組分含量的相關(guān)性喀斯特地區(qū)野生毛葡萄立地土壤中的交換性鈣含量與植株中大多數(shù)鈣組分含量有密切的關(guān)系(表6)。其中，土壤交換性鈣含量與野生毛葡萄根、莖、葉中的草酸鈣含量之間均呈顯著正相關(guān)，與葉中果膠酸鈣、水溶性鈣的含量也分別呈極顯著或顯著正相關(guān)，與葉中的磷酸鈣+碳酸鈣、硝酸鈣+氯化鈣、硅酸鈣的含量雖有一定的負(fù)相關(guān)關(guān)系，但相關(guān)性不顯著。同時(shí)，土壤中交換性鈣含量與野生毛葡萄根中的硅酸鈣含量呈顯著正相關(guān)，與莖中的硅酸鈣含量呈極顯著負(fù)相關(guān)，與莖中的硝酸鈣+氯化鈣呈顯著正相關(guān)。以上相關(guān)性測定結(jié)果說明：土壤鈣含量大小對野生毛葡萄根、莖、葉中草酸鈣形成的影響比其他鈣組分要大，對葉片中果膠酸鈣和水溶性鈣形成的影響較為明顯，土壤的鈣含量大小對莖中的硝酸鈣+氯化鈣及硅酸鈣的影響比果膠酸鈣、水溶性鈣及磷酸鈣+碳酸鈣更加明顯。同時(shí)，野生毛葡萄葉中草酸鈣和果膠酸鈣的含量隨土壤的鈣含量增加而增大，這種行為可能是野生毛葡萄應(yīng)對喀斯特土壤高鈣環(huán)境的一種特殊適應(yīng)方式，這種方式對降低葉片中的Ca2+濃度和維持葉片正常生理代謝有積極作用。

表6 土壤交換性鈣含量與野生毛葡萄根、莖、葉中鈣組分含量的相關(guān)系數(shù)(n=40)

2.4.4 野生毛葡萄器官總鈣含量與其鈣組分含量的相關(guān)性表7顯示：野生毛葡萄根中總鈣含量與其草酸鈣、果膠酸鈣、水溶性鈣、硝酸鈣+氯化鈣、硅酸鈣的含量之間呈極顯著正相關(guān)，與其磷酸鈣+碳酸鈣含量間呈顯著正相關(guān)；莖中總鈣含量與其草酸鈣、果膠酸鈣含量呈極顯著正相關(guān)，與其水溶性鈣、硝酸鈣+氯化鈣的含量呈顯著正相關(guān)，與其磷酸鈣+碳酸鈣、硅酸鈣的相關(guān)性不顯著；葉中總鈣含量與其草酸鈣、果膠酸鈣和水溶性鈣的含量呈極顯著正相關(guān)，但與其磷酸鈣+碳酸鈣、硝酸鈣+氯化鈣、硅酸鈣含量的相關(guān)性不顯著。上述結(jié)果說明，野生毛葡萄根和莖中總鈣含量對幾乎其所有的鈣組分含量均有著重要的影響，而葉中總鈣含量則主要對其草酸鈣、果膠酸鈣和水溶性鈣等組分含量有重要影響。

表7 野生毛葡萄根、莖、葉中鈣含量與其鈣組分含量的相關(guān)系數(shù)(n=40)

2.5 高鈣土壤上野生毛葡萄葉面和器官中的鈣晶體形態(tài)

掃描電鏡觀察結(jié)果(圖3)顯示，高鈣土壤上野生毛葡萄葉面和根、莖、葉中均有晶體物質(zhì)存在；通過X射線能譜儀分析后發(fā)現(xiàn)，這些晶體主要由C、O、Ca 3種元素組成，表明可能是草酸鈣或碳酸鈣，然而植物組織中可見的碳酸鈣主要以鐘乳體的形式存在，而草酸鈣則以棱晶、簇晶、柱晶、針晶、砂晶等多種形式存在[44-47]，因此，可以判定所觀察到的晶體成分是草酸鈣。其中，在野生毛葡萄葉背面表皮毛叢中，可以觀察到草酸鈣的棱晶(圖3，A、B)，葉片上沒有觀察到腺體，這顯然是從葉背氣孔排出的草酸鈣所形成的棱晶，這一排鈣行為對降低葉片中的Ca2+濃度有積極意義。在葉主脈、葉柄、莖和根的橫切面上，分別觀察到有草酸鈣針晶和棱晶(圖3，C-F)。其中，葉主脈和葉柄橫切面上的草酸鈣棱晶較大，數(shù)量較多(圖3，C、D)，莖的橫切面上觀察到有少量的草酸鈣針晶(圖3，E)，根的橫切面上有大量的草酸鈣針晶存在(圖3，F(xiàn))。以上結(jié)果表明，野生毛葡萄根、莖、葉組織中草酸鈣晶體的形態(tài)、大小和多少都有明顯差異，葉中的草酸鈣棱晶體積大、數(shù)量較多，說明葉片是大量貯存草酸鈣的重要器官，其次是根。

A. 葉片表皮毛叢中的棱晶；B. 葉片表皮毛叢中的針晶和棱晶；C. 葉主脈橫切面上針晶和棱晶；D. 葉柄橫切面上的棱晶；E. 莖橫切面上的針晶；F. 根橫切面上的針晶。箭頭所示為草酸鈣晶體

3 討 論

3.1 野生毛葡萄的喜鈣特性

喀斯特地區(qū)優(yōu)勢植物能將大量的Ca+Mg富集于葉片中[12,15-16]，因此，將葉片中Ca+Mg含量比例大小作為劃分植物需鈣和適鈣類型的量化指標(biāo)得到研究者們的廣泛認(rèn)同。嗜鈣型植物葉片的Ca+Mg含量普遍高于4.0%，對Ca的需求量極大，否則不能生長；喜鈣型植物葉片的Ca+Mg含量一般在3.0%～4.0%之間，對Ca的需求量大，只有在土壤鈣含量豐富的條件下才能正常生長；嫌鈣型植物葉片中Ca+Mg含量大多小于1.3%，這類植物不需要過多的Ca，在土壤鈣含量稍多的條件下也不能正常生長；在嫌鈣型和喜鈣型之間的植物屬于中間型(又稱為隨遇型)，其葉片中Ca+Mg含量大多在1.4% ～2.5%之間，這類植物既能適應(yīng)含Ca量較高的土壤環(huán)境，也能適應(yīng)含Ca量較低的土壤環(huán)境[14-19]。石山吳茱萸(Evodiacalcicola)、楓香(Liquidambarformosana)、小葉欒(Boniodendronminus)、短柄枹櫟(Quercusserrata)、漆樹(Toxicodendronvernicifluum)、楓楊(Pterocaryastenoptera)、烏桕(Sapiumsebiferum)、多脈榆(Ulmuscastaneifolia)、野桐(Mallotusjaponicus)、燈臺樹(Bothrocaryumcontroversum)、大葉土蜜(Brideliafordii)屬于喜鈣型植物，葉片中的Ca+Mg含量都在3.0%～4.0%之間[16,18]。此外，很多喜鈣植物葉片中的鈣含量都明顯高于根和莖[5-7]。在本研究中，絕大多數(shù)樣地野生毛葡萄植株葉片的Ca+Mg含量都在3.0%～4.0%之間，且葉片中的Ca含量遠(yuǎn)高于根和莖，具有喜鈣型植物的相似特征，因此，野生毛葡萄屬于喜鈣植物。在實(shí)地調(diào)查中發(fā)現(xiàn)，野生毛葡萄在貴州喀斯特石漠化地區(qū)鈣含量豐富的土壤環(huán)境中分布極多，生長良好，而在鈣含量較低的環(huán)境中分布很少，這也證明了野生毛葡萄具有明顯的喜鈣特性。在本研究中，有3個(gè)樣本來自土壤含Ca量稍低的環(huán)境，土壤交換性鈣含量分別為0.52、1.84和2.25 mg·g-1，其植株的生長都不如高鈣環(huán)境中好，葉片中Ca+Mg的含量低于2.5%，說明土壤含鈣量較低不利于野生毛葡萄的生長，這3個(gè)樣本葉片中Ca+Mg含量低于喜鈣植物的含量范圍與立地土壤鈣含量不夠豐富有關(guān)，不能因此就否定野生毛葡萄的喜鈣特性。

3.2 野生毛葡萄對喀斯特地區(qū)土壤高鈣環(huán)境的適應(yīng)機(jī)制分析

在喀斯特地區(qū)廣泛分布的野生毛葡萄，對土壤高鈣環(huán)境有極強(qiáng)的適應(yīng)性，體內(nèi)形成的大量草酸鈣和果膠酸鈣、在葉和根中大量儲(chǔ)存的草酸鈣晶體以及通過葉片氣孔排出草酸鈣，是野生毛葡萄在高鈣環(huán)境中表現(xiàn)出的特殊適應(yīng)機(jī)制。適應(yīng)高鈣環(huán)境的植物，會(huì)在體內(nèi)形成大量的草酸鈣[28-32]和硅酸鈣[20]，從而將過多的Ca2+在體內(nèi)沉淀下來，這些鈣組分很穩(wěn)定，形成后可降低體內(nèi)的Ca2+濃度，避免過量的Ca2+對細(xì)胞產(chǎn)生的毒害[27-28,48]。野生毛葡萄的根、莖、葉中的草酸鈣含量很高也充分證實(shí)了這一點(diǎn)。果膠酸鈣能增強(qiáng)細(xì)胞壁的韌性，維持細(xì)胞膜的穩(wěn)定性，在細(xì)胞壁中形成大量的果膠酸鈣不僅有利于細(xì)胞構(gòu)建，而且能夠?qū)⑦^多Ca2+阻隔于原生質(zhì)外，避免Ca2+過多對原生質(zhì)的侵害[20]。硝酸鈣和氯化鈣、水溶性鈣都是植物體內(nèi)游離的鈣成分，它們廣泛參與植物體內(nèi)的各種生理生化過程[20]，磷酸鈣的形成對細(xì)胞具有預(yù)防Ca2+過多產(chǎn)生的傷害作用[49]。在本研究中，野生毛葡萄體內(nèi)的果膠酸鈣含量較高，同時(shí)具有一定含量的硝酸鈣、氯化鈣、磷酸鈣、硅酸鈣等鈣組分，它們在野生毛葡萄適應(yīng)高鈣環(huán)境過程中也具有重要的生理作用。同時(shí)，一些植物能夠?qū)Ⅲw內(nèi)的鈣排出體外，從而能夠避免因高鈣對自身的傷害[49]。忍冬屬(FlosLonicera)植物能夠通過葉上的泌鈣腺體將多余的鈣排出到體外[50]，華南忍冬則是通過葉片氣孔排出鈣鹽，進(jìn)而在氣孔周圍形成不同形態(tài)的鈣鹽晶體[33-34]，野生毛葡萄也有通過氣孔排鈣的特性，這對其適應(yīng)喀斯特高鈣環(huán)境也有重要的作用。

4 結(jié) 論

野生毛葡萄屬于喜鈣植物，需鈣量大，對喀斯特地區(qū)土壤高鈣環(huán)境具有極強(qiáng)的適應(yīng)能力，根、莖、葉中含有草酸鈣、果膠酸鈣、水溶性鈣、硝酸鈣+氯化鈣、磷酸鈣+碳酸鈣和硅酸鈣等鈣組分，其中草酸鈣和果膠酸鈣占總鈣含量和鈣組分總量的比例大。野生毛葡萄葉片中鈣+鎂的含量大多在3.0%～4.0%之間，具有喜鈣植物鈣、鎂分布的比例特征，在葉片和根中儲(chǔ)存有大量的草酸鈣晶體，同時(shí)可通過葉片氣孔將草酸鈣排出體外，這種儲(chǔ)鈣和排鈣特性對野生毛葡萄適應(yīng)高鈣環(huán)境發(fā)揮著重要作用。喀斯特地區(qū)的土壤大多含有豐富的游離碳酸鈣，適應(yīng)這種土壤的植物相對較少，有重要經(jīng)濟(jì)價(jià)值的更不多。野生毛葡萄的喜鈣特性和對高鈣土壤的適應(yīng)性，在今后喀斯特地區(qū)植被恢復(fù)中有重要的利用價(jià)值，可以將野生毛葡萄作為喀斯特地區(qū)植被恢復(fù)的重要經(jīng)濟(jì)樹種加以利用。