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Ecophysiology of soursop seedlings fertilized with calcium silicate under different irrigation frequencies

在适度灌溉胁迫（每四天一次）下，向红毛榴莲幼苗施用硅酸钙肥料，通过改善气体交换、增加生物量以及调节脯氨酸合成，显著增强了其生态生理表现和对水分亏缺的耐受性。

原作者： Patrycia Elen Costa Amorim, Vander Mendonça, Thiago dos Reis, Fagner Nogueira Ferreira, David Emanoel Gomes da Silva, João Luíz Lima, Rodrigo Rafael da Silva, Matheus Augusto Silva, Adriana dos Santos

发布于 2026-10-14

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CC BY 4.0

原作者： Patrycia Elen Costa Amorim, Vander Mendonça, Thiago dos Reis, Fagner Nogueira Ferreira, David Emanoel Gomes da Silva, João Luíz Lima, Rodrigo Rafael da Silva, Matheus Augusto Silva, Adriana dos Santos Ferreira, João Everthon da Silva Ribeiro, Agda Malany Forte de Oliveira, Gabriel Cardoso da Silva, Elaine Cristina Marinho Vieira, Luilson Pinheiro da Costa, Antônio Gustavo de Luna Souto, Francisco Vanies da Silva Sá

原始论文采用 CC BY 4.0 许可（https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/）。 ✨ 这是对下方论文的AI生成解释。它不是由作者撰写或认可的。如需技术准确性，请参阅原始论文。阅读完整免责声明

技术摘要：施用硅酸钙对不同灌溉频率下红毛芋幼苗生理生态的影响

问题陈述
红毛芋（Annona muricata L.）是一种具有重要经济和营养价值的热带果树，尤其是在巴西的半干旱地区。然而，其栽培受到水分短缺和降雨模式不规律的严重制约，这会导致水分亏缺胁迫。这种胁迫会对植物的形态发育、生理过程（如光合作用和气体交换）以及生化稳定性产生负面影响，最终降低生物量和幼苗质量。虽然亏缺灌溉是水分匮乏地区必要的管理策略，但它往往会损害植物的生产力。因此，需要寻找补充性的缓解策略，例如施用含有硅（Si）和钙（Ca）的硅酸钙（CaSiO₃）——这些元素已知能增强多种物种的抗逆性，但其在不同灌溉制度下对红毛芋幼苗的具体相互作用仍有待深入研究。

研究方法
本研究于2023年9月至12月在巴西莫索罗联邦半干旱大学（UFERSA）的温室中进行。实验采用 4 × 2 因子设计及四个重复的随机区组设计。

因子：
1. 灌溉频率： 测试了四种方案：TR1（每日）、TR2（每两天一次）、TR3（每四天一次）和 TR4（每六天一次）。
2. 施肥： 在土壤中施用硅酸钙（CaSiO₃），剂量为每株植物 3.5 克，分为施用与未施用两种情况。
实验条件： 红毛窦幼苗（品种 Morada）被移植到含有沙子和商业基质混合物的 5 L 盆中。灌溉通过重量法进行管理，以维持特定的持水能力。在移栽 30 天后施用 CaSiO₃。
测量指标： 在处理施用 120 天后，研究评估了生长参数（高度、茎径、叶面积、根体积）、生物量积累、叶片气体交换（蒸腾作用、气孔导度和二氧化碳同化速率）、叶绿素 a 荧光、光合色素、渗透调节标志物（脯氨酸和总可溶性糖）以及叶片养分含量（K、Ca、Si）。利用迪克森质量指数（DQI）评估幼苗质量，并通过抗旱效率（DTE）和干旱敏感指数（DSI）计算抗旱性。

主要结果

灌溉频率的影响： 与每日灌溉（TR1）相比，严重的缺水（TR4，每六天灌溉一次）显著降低了植株高度、叶片数量、叶面积、根体积和总干重。TR4 还导致叶绿素含量下降和初始荧光（F₀）增加，表明光系统 II 受到了损伤。相反，在未施用 CaSiO₃ 的情况下，长达四天的灌溉间隔（TR3）仍能保持与每日灌溉（TR1）相当的生长和生理表现。
硅酸钙（CaSiO₃）的效果：
- 气体交换： 观察到显著的交互作用。在中度胁迫（TR3）下，与未施肥的幼苗相比，施用 CaSiO₃ 显著增加了蒸腾作用（E）、气孔导度（gs）和二氧化碳同化速率（AN）。具体而言，TR3 结合 CaSiO₃ 处理组表现出最高的气体交换值，与表现最低的组别（TR1 未施肥）相比，分别增长了 142.25%、122.31% 和 68.44%。
- 生物量与养分： 施用 CaSiO₃ 使叶片干质量增加了约 15%。它显著提高了叶片组织中的硅和钙含量，尤其是在 TR3 和 TR4 条件下。
- 渗透调节： CaSiO₃ 的施用调节了脯氨酸的合成。在中度胁迫（TR3）下，未施用 CaSiO₃ 的幼苗表现出大量的脯氨酸积累（比施肥组高出 192.30%），而施肥后的幼苗维持了显著较低的脯氨酸水平。这表明 CaSiO₃ 减轻了 TR3 下的胁迫强度，减少了植物通过脯氨酸合成进行过度渗透调节的需求。
- 抗旱性： CaSiO₃ 的存在提高了抗旱效率（DTE）并降低了干旱敏感指数（DSI），特别是在 TR3 和 TR4 条件下。

主要贡献与意义
本文证明了硅酸钙是缓解红毛窦幼苗水分亏缺胁迫的有效手段，特别是在中度灌溉间隔下。

生理机制： 研究认为，CaSiO₃ 通过维持气孔功能和渗透平衡来增强抗旱性。硅在细胞壁中的沉积可能增强了结构刚性并减少了过度的水分流失，而钙作为信号分子，起到调节气孔开放和抗氧化机制的作用。
农业可行性： 结果表明，每四天一次的灌溉间隔（TR3）结合 CaSiO₃ 施肥，可以在不损害幼苗发育、气体交换或生物量积累的情况下，实现显著的节水效果。这种组合的表现优于严重的亏缺灌溉（TR4），并显示出比相同胁迫下未施肥幼苗更高的生理效率。
可持续管理： 研究结果表明，对于半干旱地区的红毛窦生产，将硅酸钙施肥与中度亏缺灌溉（最高四天间隔）相结合，是优化水分利用效率并维持幼苗质量的可行策略。

结论
施用 CaSiO₃ 提高了红毛窦幼苗对亏缺灌溉制度的耐受性，主要是在中度胁迫（四天灌溉间隔）条件下。该处理维持了气孔调节，增强了光合效率，并改善了养分吸收（Si 和 Ca），从而减轻了水分短缺带来的生理影响。虽然每六天一次的灌溉无论是否施肥都会严重抑制生长，但四天灌溉计划与 CaSiO₃ 施肥的结合，为水分受限环境下的幼苗生产提供了一种可持续的方法。作者总结道，需要进一步研究不同的 CaSiO₃ 剂量，以充分挖掘其对该物种的农艺潜力。

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