植物營(yíng)養(yǎng)中鈣的功能及其在土壤改良應(yīng)用

莫波

（深圳市南山區(qū)園林綠化管理所，廣東 深圳 518000）

0 引言

植物生長(zhǎng)對(duì)營(yíng)養(yǎng)元素的需求是非常關(guān)鍵且多樣的。作為營(yíng)養(yǎng)元素中的重要構(gòu)成部分，鈣元素對(duì)植物生長(zhǎng)所產(chǎn)生的影響是相當(dāng)關(guān)鍵的[1]。目前學(xué)界對(duì)鈣營(yíng)養(yǎng)元素在植物生長(zhǎng)中的研究相對(duì)深入與發(fā)展[2-3]，對(duì)鈣元素的關(guān)注度也有一定提升趨勢(shì)，大量報(bào)道均證實(shí)了鈣元素對(duì)植物生長(zhǎng)發(fā)育所產(chǎn)生的積極作用，其不但需要承擔(dān)面向植物供給養(yǎng)分的重要責(zé)任，同時(shí)還在植物生理以及土壤改良方面發(fā)揮著重要作用。從這一角度上來(lái)說(shuō)，為最大限度確保植物生長(zhǎng)穩(wěn)定與可靠，就需要積極展開(kāi)對(duì)植物營(yíng)養(yǎng)中鈣元素相關(guān)功能的研究活動(dòng)。

1 植物體內(nèi)鈣元素概況

植物體內(nèi)鈣元素的分布呈現(xiàn)出不均勻性狀態(tài)，主要分布區(qū)域?yàn)榍o葉部分，且老葉中鈣元素含量明顯比嫩葉鈣元素含量更高，但果實(shí)、種子以及根系中鈣元素的含量則呈現(xiàn)出相對(duì)較低的狀態(tài)。同時(shí)，從植物細(xì)胞構(gòu)成角度上來(lái)說(shuō)，鈣元素的分布狀態(tài)也呈現(xiàn)出了嚴(yán)重的不均勻性特征，在細(xì)胞壁膠層、細(xì)胞質(zhì)膜外表面、細(xì)胞內(nèi)質(zhì)網(wǎng)以及液泡中鈣元素的分布呈現(xiàn)出相對(duì)集中且高水平表達(dá)的狀態(tài)，但細(xì)胞質(zhì)內(nèi)鈣元素含量則呈現(xiàn)出相對(duì)偏低的狀態(tài)。細(xì)胞內(nèi)部鈣元素的存在形式包括3 種類型，分別是游離鈣、結(jié)合鈣和貯存鈣。

（1）從游離鈣的角度上來(lái)說(shuō)，在植物細(xì)胞內(nèi)鈣元素狀態(tài)為自由存在的情況下，可以將其定義為游離鈣，在植物體內(nèi)含量相對(duì)偏低[4]。

（2）從結(jié)合鈣的角度上來(lái)說(shuō)，在植物細(xì)胞中鈣元素與其他結(jié)構(gòu)成分緊密結(jié)合的情況下，結(jié)合鈣能夠表現(xiàn)出良好的親和力水平；最后，從貯存鈣的角度上來(lái)說(shuō)，在植物細(xì)胞內(nèi)鈣元素與其他結(jié)構(gòu)成分呈現(xiàn)出松弛結(jié)合狀態(tài)的情況下可以將其定義為貯存鈣，其主要體現(xiàn)在細(xì)胞器以及細(xì)胞壁中，是植物體內(nèi)含量較大的鈣元素表現(xiàn)形式。

鈣元素不但是植物礦物質(zhì)營(yíng)養(yǎng)成分構(gòu)成中的重要內(nèi)容，同時(shí)也表現(xiàn)出了一系列獨(dú)特的生理功能，通過(guò)充當(dāng)植物細(xì)胞內(nèi)部功能調(diào)節(jié)信號(hào)物質(zhì)的方式，對(duì)植物多種生理功能進(jìn)行積極調(diào)節(jié)，同時(shí)在土壤改良方面發(fā)揮重要作用。若植物體內(nèi)鈣元素流失或缺乏，將可能導(dǎo)致植物呈現(xiàn)出一系列的生理性失調(diào)癥狀，影響植物種植效果。除此以外，植物生長(zhǎng)期間植物體對(duì)于鈣元素的需求呈現(xiàn)出一定的變化趨勢(shì)[5]，生理?xiàng)l件下為最大限度滿足植物體生長(zhǎng)需求，可以實(shí)現(xiàn)不同鈣元素的轉(zhuǎn)化，以保障植物細(xì)胞生理活動(dòng)的實(shí)現(xiàn)。尤其是在科學(xué)技術(shù)快速發(fā)展的背景下，植物細(xì)胞生理活動(dòng)的實(shí)現(xiàn)難度降低，為鈣營(yíng)養(yǎng)元素的研究提供技術(shù)保障，這對(duì)于后期鈣元素存在形式的豐富發(fā)展有重要意義與價(jià)值。

2 植物營(yíng)養(yǎng)鈣的功能

（1）從植物體生長(zhǎng)發(fā)育的角度上來(lái)說(shuō)，鈣元素在植物體內(nèi)發(fā)揮著的穩(wěn)定細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)的重要功能。作為細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)重要構(gòu)成元素，鈣元素能夠?qū)﹄x子的選擇性吸收產(chǎn)生調(diào)節(jié)作用，對(duì)細(xì)胞質(zhì)溶質(zhì)滲漏問(wèn)題進(jìn)行積極調(diào)節(jié)。在植物體生長(zhǎng)發(fā)育期間受脅迫條件影響的情況下，保護(hù)性作用進(jìn)一步凸顯。鈣元素影響下，植物體面對(duì)環(huán)境脅迫所產(chǎn)生的抗逆能力更為顯著與突出。既往有關(guān)報(bào)道中認(rèn)為，在組織與細(xì)胞存在缺鈣問(wèn)題的情況下，植物體內(nèi)低分子溶質(zhì)滲漏明顯增多，甚至可能受細(xì)胞質(zhì)膜結(jié)構(gòu)影響而導(dǎo)致解體等嚴(yán)重問(wèn)題的產(chǎn)生。在植物體生長(zhǎng)發(fā)育過(guò)程當(dāng)中，鈣元素實(shí)現(xiàn)的穩(wěn)定細(xì)胞膜作用的關(guān)鍵在于橋接磷酸鹽同磷脂以及蛋白質(zhì)羥基，在細(xì)胞膜表面鈣元素相關(guān)結(jié)合點(diǎn)位仍然能夠與其他陽(yáng)離子產(chǎn)生交換反應(yīng)，但鈣離子穩(wěn)定細(xì)胞膜功能是始終存在的。在此過(guò)程當(dāng)中，鈣元素發(fā)揮細(xì)胞膜保護(hù)劑的重要作用，并具有穩(wěn)定蛋白質(zhì)功能的效果，這對(duì)于細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的提升是非常關(guān)鍵的。

（2）從維持細(xì)胞壁結(jié)構(gòu)的角度上來(lái)說(shuō)，在植物體細(xì)胞中，細(xì)胞壁是非常關(guān)鍵的特征結(jié)構(gòu)要素之一。鈣元素在細(xì)胞壁結(jié)構(gòu)物維持以及功能實(shí)現(xiàn)過(guò)程中所發(fā)揮的作用是相當(dāng)關(guān)鍵的。以果膠物質(zhì)為核心的多糖物質(zhì)與鈣離子形成一定反應(yīng)并導(dǎo)致離子鍵的產(chǎn)生，形成細(xì)胞壁的多糖物質(zhì)交換形式[6]。同時(shí)，受細(xì)胞壁膠層結(jié)構(gòu)的影響，鈣元素與果膠酸結(jié)合形成果膠酸鈣，這種物質(zhì)對(duì)控制細(xì)胞壁其他成分受果膠酸影響所產(chǎn)生破壞有一定的抑制作用。除此以外，也有報(bào)道中證實(shí)，鈣元素對(duì)多聚半乳糖醛酸酶活性水平的表達(dá)有一定控制作用，通過(guò)此種方式對(duì)細(xì)胞壁分解產(chǎn)生控制功能。界于鈣元素的上述優(yōu)勢(shì)，對(duì)真菌病害相對(duì)于植物體細(xì)胞的侵染得到抵抗，鈣元素含量較高的成熟果實(shí)能夠避免貯藏環(huán)節(jié)中可能出現(xiàn)的腐爛、變質(zhì)問(wèn)題，這對(duì)于延長(zhǎng)果實(shí)貯藏周期，提高貯藏品質(zhì)有重要意義。

（3）從植物體新陳代謝反應(yīng)的角度上來(lái)說(shuō)，鈣元素還表現(xiàn)出了一系列的營(yíng)養(yǎng)功能。植物體細(xì)胞中，成熟細(xì)胞內(nèi)鈣元素主要存在于液泡內(nèi)，鈣元素通過(guò)陽(yáng)離子形式對(duì)液泡中有機(jī)陰離子與無(wú)機(jī)陰離子進(jìn)行平衡，確保液泡陰陽(yáng)離子達(dá)到平衡狀態(tài)。同時(shí)，在植物體代謝反應(yīng)中，鈣元素能夠?qū)χ参锎x期間所產(chǎn)生酸性物質(zhì)進(jìn)行中和反應(yīng)，尤其在結(jié)合草酸的過(guò)程中形成一定比例的不溶性草酸鈣，這對(duì)于消除過(guò)量有機(jī)酸物質(zhì)相對(duì)于細(xì)胞的毒害影響有積極意義。

3 鈣在土壤改良中的應(yīng)用

（1）從土壤改良的角度上來(lái)說(shuō)，植物體生長(zhǎng)發(fā)育的最核心載體即為土壤。在植物體生長(zhǎng)過(guò)程中，土壤能夠面向植物體提供充分的水分以及養(yǎng)分支持。植物對(duì)于水分以及養(yǎng)分的吸收主要是通過(guò)根系實(shí)現(xiàn)的。從這一角度上來(lái)說(shuō)，土壤結(jié)構(gòu)的良好性質(zhì)對(duì)植物生長(zhǎng)發(fā)育以及優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)會(huì)產(chǎn)生直接性的影響。在植物體生長(zhǎng)過(guò)程中，土壤營(yíng)養(yǎng)元素構(gòu)成中鈣元素所占比重的是相當(dāng)高的，土壤中含有豐富的鈣元素，此情形下能夠滿足植物生長(zhǎng)對(duì)營(yíng)養(yǎng)元素的需求，但部分土壤受缺乏鈣元素因素影響，為不影響植物體生長(zhǎng)發(fā)育，需要嘗試對(duì)含鈣肥料進(jìn)行采用，通過(guò)應(yīng)用肥料的方式改善土壤環(huán)境，為植物生長(zhǎng)發(fā)育提供更為可靠且良好的土壤環(huán)境作為支持。但需要注意的一點(diǎn)是，土壤環(huán)境受一系列因素影響可能導(dǎo)致各種問(wèn)題的產(chǎn)生，隨著化學(xué)肥料長(zhǎng)期且大量使用，導(dǎo)致植物體缺鈣問(wèn)題頻頻出現(xiàn)，這對(duì)于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)所造成的損失是相當(dāng)巨大的。如土壤酸堿度過(guò)大、外部環(huán)境潮濕多雨、鈣元素大量流失、土壤含鈣量持續(xù)下降等因素均會(huì)對(duì)植物體有關(guān)鈣元素的吸收產(chǎn)生不良影響，值得引起注意。除此以外，植物根系周邊土壤中鈣元素濃度過(guò)高也可能導(dǎo)致植物體受到毒害影響，如抑制種子萌發(fā)，降低植物生長(zhǎng)發(fā)育速度。鈣元素含量過(guò)多會(huì)導(dǎo)致栽培型作物出現(xiàn)生理失調(diào)情況，如造成黃金斑的產(chǎn)生，甚至造成草酸鈣的形成。因此，在對(duì)鈣肥進(jìn)行施作時(shí)，必須安排專人對(duì)其用量進(jìn)行嚴(yán)格控制，在面向土壤環(huán)境條件進(jìn)行改良的同時(shí)注意預(yù)防毒害問(wèn)題的發(fā)生。

（2）從植物生理的角度上來(lái)說(shuō)，對(duì)于存在缺鈣癥狀的土壤而言，植物生理失調(diào)問(wèn)題會(huì)立即出現(xiàn)。土壤中所含有鈣元素在滿足植物生長(zhǎng)需求的基礎(chǔ)之上，可能出現(xiàn)部分人員因?qū)崿F(xiàn)植物產(chǎn)量增多的需求對(duì)化學(xué)肥料進(jìn)行大量應(yīng)用，導(dǎo)致土壤結(jié)構(gòu)缺鈣問(wèn)題頻頻發(fā)生，在影響植物生長(zhǎng)發(fā)育的同時(shí)對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)質(zhì)量與產(chǎn)量產(chǎn)生非常不良的影響，造成農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效益的下降。植物體缺鈣問(wèn)題是多種因素共同作用的結(jié)果，以環(huán)境因素為例，在植物體處于長(zhǎng)期潮濕、多雨?duì)顟B(tài)的情況下，導(dǎo)致土壤濕度增加，土壤中鈣元素會(huì)大量流失，植物體內(nèi)鈣元素含量也會(huì)呈現(xiàn)出下降的趨勢(shì)。受此因素影響，土壤處于較為嚴(yán)重的缺氧狀態(tài)，植物體對(duì)鈣元素的吸收受到不利影響，最終造成缺鈣問(wèn)題的產(chǎn)生。在這一背景下，為有效解決植物體受缺鈣因素所產(chǎn)生生理失調(diào)問(wèn)題，需要對(duì)含鈣肥料進(jìn)行合理施作，也可應(yīng)用含鈣肥料對(duì)植物葉面進(jìn)行噴灑，以達(dá)到幫助植物體補(bǔ)充鈣元素，促進(jìn)其生長(zhǎng)發(fā)育質(zhì)量提升的目的。

4 應(yīng)用實(shí)例

于深圳地區(qū)展開(kāi)水稻田土壤改良實(shí)驗(yàn)。供實(shí)土壤為青紫泥，酸堿值為5.5，有機(jī)質(zhì)含量為46.1g/kg。實(shí)驗(yàn)共設(shè)置不同處理方案：A 方案按照農(nóng)戶習(xí)慣施肥，基肥施復(fù)合肥；B 方案按照農(nóng)戶習(xí)慣施肥，基肥施復(fù)合肥、尿素；C 方案在B 方案基礎(chǔ)之上追加鈣肥進(jìn)行施作。按照不同方法對(duì)酸性土壤改良效果進(jìn)行分析具體如下。

（1）從土壤酸堿值角度上來(lái)說(shuō)，相較于A 方案以及B 方案而言，C 方案施作模式下土壤酸堿值上升0.4。進(jìn)一步對(duì)土壤交換性酸進(jìn)行分析，在B 方案基礎(chǔ)之上進(jìn)行鈣肥施作能夠進(jìn)一步降低土壤交換性氫及土壤交換性鋁含量水平，且在鈣肥用量增加的過(guò)程中，其降幅進(jìn)一步明確。C 方案處理?xiàng)l件下，土壤交換性酸中交換性氫占比達(dá)到50%以上，在此基礎(chǔ)之上進(jìn)一步增加鈣肥用量，會(huì)導(dǎo)致土壤中交換性氫占交換性酸比例的持續(xù)增加。結(jié)果表現(xiàn)為：A 方案處理?xiàng)l件下，交換性氫為0.11cmol/kg，交換性鋁為0.31cmol/kg，交換性酸為0.42cmol/kg；B 方案處理?xiàng)l件下，交換性氫為0.08cmol/kg，交換性鋁為0.23cmol/kg，交換性酸為0.31cmol/kg；C 方案處理?xiàng)l件下，交換性氫為0.07cmol/kg，交換性鋁為0.08cmol/kg，交換性酸為0.15cmol/kg。

（2）從土壤交換性鈣鎂以及鹽基飽和度的角度上來(lái)說(shuō)，在對(duì)土壤肥力進(jìn)行評(píng)價(jià)過(guò)程中，土壤鹽基飽和度占據(jù)著非常重要的作用。鹽基飽和度水平越高，提示土壤有效養(yǎng)分含量越高。既往報(bào)道中顯示，在鹽基飽和度達(dá)到80%及以上水平的情況下，土壤肥力較高。當(dāng)該數(shù)值下降至50%～80%的情況下，提示土壤肥力中等，低于50%的情況下提示土壤肥力較差。A 方案處理?xiàng)l件下，交換性鈣為7.83cmol/kg，交換性鎂為3.29cmol/kg，陽(yáng)離子交換量為17.20cmol/kg，對(duì)應(yīng)鹽基飽和度為97.57%；B 方案處理?xiàng)l件下，交換性鈣為8.58cmol/kg，交換性鎂為3.81cmol/kg，陽(yáng)離子交換量為17.33cmol/kg，對(duì)應(yīng)鹽基飽和度為98.24%；C 方案處理?xiàng)l件下，交換性鈣為8.63cmol/kg，交換性鎂為3.63cmol/kg，陽(yáng)離子交換量為17.67cmol/kg，對(duì)應(yīng)鹽基飽和度為99.15%。以上數(shù)據(jù)顯示，通過(guò)對(duì)鈣肥的追加應(yīng)用，交換性鈣、交換性鎂、陽(yáng)離子交換量以及鹽基飽和度均呈現(xiàn)出一定程度上的上升趨勢(shì)?？赡芘c鈣肥中含有部分鹽基離子，進(jìn)入土壤內(nèi)部后與土壤溶液H＋發(fā)生中和反應(yīng)，同時(shí)導(dǎo)致鹽基離子取代原本吸附在土壤膠體表面的質(zhì)酸離子，進(jìn)而造成土壤膠體表面鹽基離子含量增加，土壤酸堿度提升存在相關(guān)性關(guān)系。

（3）從土壤養(yǎng)分的角度上來(lái)說(shuō)，方案C 相較于前兩種方案而言通過(guò)追加鈣肥的方式促進(jìn)了土壤養(yǎng)分水平的提升。A 方案處理?xiàng)l件下，有機(jī)質(zhì)含量為42.6g/kg，堿解氮含量為101.3mg/kg，全氮含量為3.9g/kg，有效磷含量為18.1mg/kg，速效鉀含量為77.1mg/kg，有效硅含量為159.6mg/kg；B 方案處理?xiàng)l件下，有機(jī)質(zhì)含量為46.0g/kg，堿解氮含量為94.3mg/kg，全氮含量為3.5g/kg，有效磷含量為16.7mg/kg，速效鉀含量為60.1mg/kg，有效硅含量為157.6mg/kg；C 方案處理?xiàng)l件下，有機(jī)質(zhì)含量為46.0g/kg，堿解氮含量為102.9mg/kg，全氮含量為3.6g/kg，有效磷含量為17.3mg/kg，速效鉀含量為65.8mg/kg，有效硅含量為164.2mg/kg。由此可見(jiàn)，隨著鈣肥的施加，土壤有效硅含量提升，進(jìn)而達(dá)到改善肥力的目的。

5 結(jié)語(yǔ)

本文對(duì)植物營(yíng)養(yǎng)中鈣元素的相關(guān)功能及其應(yīng)用進(jìn)行了系統(tǒng)分析，首先對(duì)植物體內(nèi)鈣元素概況進(jìn)行分析，然后從植物體生長(zhǎng)發(fā)育以及維持細(xì)胞壁結(jié)構(gòu)兩個(gè)方面入手，對(duì)植物營(yíng)養(yǎng)鈣元素的功能進(jìn)行分析。在此基礎(chǔ)之上就鈣元素在植物營(yíng)養(yǎng)素上的應(yīng)用功能進(jìn)行分析，包括土壤改良以及植物生理改良兩個(gè)方面的內(nèi)容，最后結(jié)合應(yīng)用案例，對(duì)鈣肥在土壤改良中的具體應(yīng)用效果進(jìn)行研究，希望能夠引起業(yè)內(nèi)參考與重視。