全 文 ：园艺学报，2016，43 (4)：789–795.
Acta Horticulturae Sinica
doi：10.16420/j.issn.0513-353x.2015-0963；http：//www. ahs. ac. cn 789
收稿日期：2016–01–14；修回日期：2016–03–22
基金项目：河北省现代农业产业技术体系蔬菜创新团队项目
* 通信作者 Author for correspondence（E-mail：nlch66@126.com）
番茄叶面喷施硅和钙对果实硬度及相关生理代
谢的影响
苏 敬，乜兰春*，齐迎斌，王苗苗
（河北农业大学园艺学院，河北保定 071000）
摘 要：以番茄品种‘红双喜’为试材，研究了生长期叶面喷施硅、钙对果实硬度、细胞壁组成物
质以及细胞壁代谢相关酶活性的影响。结果表明：叶面喷施 7 mmol · L-1 H4SiO4、7 mmol · L-1 K2SiO3、7
mmol · L-1 H4SiO4 + 45 mmol · L-1 CaCl2和 7 mmol · L-1 K2SiO3 + 45 mmol · L-1 CaCl2均显著提高了番茄采收
当天和采后 7 d 的果实硬度，4 个处理的果实在采收当天和采后 7 d 原果胶和纤维素含量显著高于对照，
可溶性果胶含量以及多聚半乳糖醛酸酶（polygalacturonase，PG）活性、果胶甲酯酶（pectin methylesterase，
PME）活性、纤维素酶（cellulose enzyme，Cx）活性显著低于对照。在各处理中，以 7 mmol · L-1 H4SiO4
和 7 mmol · L-1 K2SiO3 处理的效果最好，采后 7 d，果实硬度分别比对照高 14.31%和 13.84%，原果胶含量
分别比对照高 75.00%和 68.10%，纤维素含量分别比对照高 68.66%和 80.60%，可溶性果胶含量分别比对
照低 28.41%和 29.55%，PG 酶活性分别比对照低 18.70%和 20.87%，PME 酶活性分别比对照低 13.61%和
17.66%，Cx 酶活性分别比对照低 31.42%和 31.38%。
关键词：番茄；硅；钙；果实硬度；细胞壁组成物质；细胞壁代谢相关酶
中图分类号：S 641.2 文献标志码：A 文章编号：0513-353X（2016）04-0789-07

Effect of Foliar Application of Silicon and Calcium on the Firmness and
Related Physiological Metabolism of Tomato Fruits
SU Jing，NIE Lan-chun*，QI Ying-bin，and WANG Miao-miao
（College of Horticulture，Agricultural University of Hebei，Baoding，Hebei 071000，China）
Abstract：The effects of foliar application of calcium and silicon on Solanum lycopersicum
‘Hongshuangxi’fruits firmness，cell wall components and activities of cell wall-degrading enzymes were
studied. The results showed that foliar application of 7 mmol · L-1 H4SiO4，7 mmol · L-1 K2SiO3，7
mmol · L-1 H4SiO4 + 45 mmol · L-1 CaCl2 and 7 mmol · L-1 K2SiO3 + 45 mmol · L-1 CaCl2 significantly
increased the fruit firmness at the time of harvest and 7 days after harvest. The contents of protopectin and
cellulose were higher ， while the content of soluble pectin was lower ， and the activities of
polygalacturonase（PG），pectin methylesterase（PME） and cellulose enzyme（Cx）reduced in the fruits
of these four treatments. Among the treatments，foliar application of 7 mmol · L-1 H4SiO4 and 7 mmol · L-1
K2SiO3 showed the most significant effect. Compared to the control，in the fruits of these two treatments at

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Effect of foliar application of silicon and calcium on the firmness and related physiological metabolism of tomato fruits.
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7 days after harvest，the firmness increased by 14.31% and 13.84%；protopectin increased by 75.00% and
68.10%；cellulose increased by 68.66% and 80.60%；soluble pectin decreased by 28.41% and 29.55%；
polygalacturonase（PG）activity decreased by 18.70% and 20.87%；pectin methylesterase（PME）activity
decreased by 13.61% and 17.66%；and cellulose enzyme（Cx）activity decreased by 31.42% and 31.38%，
respectively.
Key words：tomato；silicon；calcium；fruits firmness；cell wall component；cell wall-degrading
enzyme

已有报道，番茄（Solanum lycopersicum）生长期或采后钙处理可提高果实硬度，减缓后熟过程，
增强耐贮性（陈书霞 等，2006；魏宝东 等，2011）。硅作为植物生长发育的重要有益元素越来越受
到关注，硅具有促进作物对矿质元素平衡吸收（王继朋，2003）、提高作物抗病性和抗逆性（曹逼力
等，2014），提高植物茎秆强度和果实硬度（赵晓美，2012）、促进光合作用、提高产量和品质（Stamatakis
et al.，2003；曹逼力 等，2013）等多种作用。前人在硅促进番茄植株生长发育方面已有不少报道（代
兆辉和杜相革，2010；薛高峰 等，2012；唐爱均 等，2015），但目前有关生长期增施硅元素对果实
硬度及相关生理影响的研究报道还很少。本试验中研究了番茄生长期叶面喷施硅和钙对果实硬度、
细胞壁物质及细胞壁代谢相关酶活性的影响，旨在为改善果实品质的研究，也为生产实践中硅、钙
肥的利用提供理论依据。
1 材料与方法
1.1 试验材料与试验设计
番茄品种为‘红双喜’。单硅酸（H4SiO4）购于河北省深州市中科启润生物有机肥料厂；氯化钙
（CaCl2）、硅酸钾（K2SiO3）购于国药集团化学有限公司。
试验于 2015 年在河北保定望都县红果实蔬菜专业合作社塑料大棚内进行。番茄植株于 3 月 18
日定植，在第一穗果开花时开始叶面喷施硅和钙。共设 6 个处理：①7 mmol · L-1 H4SiO4，②7 mmol · L-1
K2SiO3，③45 mmol · L-1 CaCl2，④7 mmol · L-1 H4SiO4 + 45 mmol · L-1 CaCl2，⑤7 mmol · L-1 K2SiO3 +
45 mmol · L-1 CaCl2，⑥以喷施等量清水为对照。其中处理④和⑤分别是在喷施 7 mmol · L-1 H4SiO4、
K2SiO3 后 0.5 h，待叶面干爽后再喷 45 mmol · L-1 CaCl2。喷施时间为晴天上午 9 时，用喷雾器均匀
喷洒在叶片上，每 2 d 喷施 1 次，6 次后改为每 15 d 喷施 1 次，再喷 4 次。每处理 15 株，3 次重复，
采用随机区组排列，对同一天开花的果实进行挂牌标记，其他管理同生产田。在果实商品成熟期，
各小区采收大小均匀、无病虫害和机械损伤的挂牌番茄果实 20 个，分别在采后当天和采后 7 d 时测
定不同处理番茄果实的硬度、细胞壁物质及细胞壁代谢相关酶活性等指标。
1.2 测定方法
果实硬度利用 TMS-PRO FTC 质构仪测定，每个番茄果实在赤道部位选取对称的 4 个点测定，
求平均值。
原果胶和可溶性果胶含量测定参照曹建康等（2007）的方法。取冷冻果实组织 4 g，匀浆，加
入 25 mL 无水乙醇，85 ~ 90 ℃恒温水浴 20 min，弃去含糖乙醇溶液，沉淀用无水乙醇洗涤数次，
直至检测滤液无糖为止。向沉淀中加入 20 mL 蒸馏水，50 ℃水浴 30 min，8 000 r · min-1 离心 15 min，
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上清液转入 100 mL 容量瓶中，洗涤沉淀数次，定容，即为可溶性果胶测定液。向沉淀加入 1 mol · L-1
硫酸 100 mL，沸水浴 1 h，8 000 r · min-1 离心 15 min，上清液转入 100 mL 容量瓶中，定容，此为原
果胶测定液。取 1 mL 相应提取液，加 6 mL 浓硫酸，沸水浴 20 min，冷却后，加入 0.2 mL 1.5 g · L-1
咔唑–乙醇溶液，暗处放置 30 min，测定其在 530 nm 处的吸光度值。
纤维素含量的测定参照韩雅珊（1992）的蒽酮—硫酸法，取 150 mg 粉碎干样放入 100 mL 容量
瓶中，加 1 mL 蒸馏水，摇匀，用 60% H2SO4 定容至 100 mL，冰浴 0.5 h，取 5 mL 液体放入 100 mL
容量瓶，取上述液体 2 mL，加 0.5 mL 2%蒽酮试剂，加 5 mL 浓 H2SO4，沸水浴 10 min。用葡萄糖
含量作标准曲线，计算相应纤维素含量。
细胞壁代谢相关酶的提取参照曹建康等（2007）的方法。取 5 g 冷冻果实组织，加入 10 mL 经
预冷的 95%乙醇，在冰浴条件下匀浆，低温放置 10 min，于 4 ℃、12 000 r · min-1 离心 20 min。弃
去上清液，向沉淀物中再加入 10 mL 经预冷的 80%乙醇，振荡，低温放置 10 min，在相同条件下离
心。弃去上清液，向沉淀物中加入 5 mL 经预冷的 1.8 mol · L-1 NaCl 提取缓冲液，于 4 ℃放置提取
20 min，收集上清液即为酶提取液，4 ℃保存备用。
PG 酶和 Cx 酶活性测定参照曹建康等（2007）的方法，即 DNS 显色法，PG 酶测定时，取 2 支
25 mL 具塞刻度试管，均加入 1 mL 50 mmol · L-1、pH 5.5 乙酸—乙酸钠缓冲液和 0.5 mL 10 g · L-1 多
聚半乳糖酸溶液。然后分别加入 0.5 mL 酶提取液和经煮沸 5 min 的酶提取液，37 ℃水浴 1 h 后迅速
加入 1.5 mL 3, 5–二硝基水杨酸试剂，沸水浴 5 min，冷却后，定容至 25 mL，540 nm 处测定反应
液吸光度值。PG 酶活性以每小时每克样品在 37 ℃催化多聚半乳糖醛酸水解生成半乳糖醛酸的质量
表示，测定 Cx 酶操作步骤与 PG 酶相同，只是将反应底物换为 1.5 mL 10 g · L-1 羧甲基纤维素钠溶
液。Cx 酶活性以每小时每克样品在 37 ℃催化羧甲基纤维素水解形成还原糖的质量表示。PME 酶活
性测定参照陈善波（2008）的方法，即 NaOH 滴定法，取酶液 l mL，37 ℃预热 3 min，加入 2 滴酚
酞指示剂，再加入 2 mL 1%果胶，用 0.l mol · L-1 NaOH 滴定至淡红色开始记时，37 ℃水浴 30 min，
期间滴入 NaOH 中和果胶酸，记录溶液保持淡红色所消耗 NaOH 的体积“以该条件下每 min 每 g 鲜
样催化果胶释放 l mmol 的 CH3O-为一个酶活性单位（U）”。
以上测定均重复 3 次。
采用 Microsoft Excel 2007 对试验数据进行统计整理，采用 DPS7.05 软件对数据进行方差分析和
显著性测验。
2 结果与分析
2.1 硅和钙处理对番茄果实采后硬度的影响
由表 1 可以看出，各处理番茄果实采收当天的硬度均显著高于对照，比对照高 11.57% ~ 17.31%，
各处理间差异不显著。采后 7 d 的番茄果实硬度较采收当天有所降低，但与对照相比，除 CaCl2处
理与对照差异不显著外，其他 4 个处理均显著高于对照，其中 H4SiO4 和 K2SiO3 处理最高，分别比
对照高 14.31%和 13.84%；其次为H4SiO4 + CaCl2和K2SiO3 + CaCl2处理，分别比对照高 8.30%和 7.82%。
2.2 硅和钙处理对番茄果实细胞壁物质的影响
由表 1 可知，采收当天，各处理番茄果实可溶性果胶含量均显著低于对照，比对照低 25% ~
31.82%，不同处理间差异不显著。原果胶含量各处理均显著高于对照，以 K2SiO3 和 K2SiO3 + CaCl2
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最高，分别比对照高 111.30%和 92.17%。其次为 H4SiO4 和 H4SiO4 + CaCl2 处理，分别比对照高 63.48%
和 67.83%。CaCl2 处理比对照高 44.35%。果实纤维素含量以喷施 H4SiO4 和 K2SiO3 的最高，分别比
对照高 33.57%和 19.58%，其他处理与对照差异不显著。
与采收当天比，采后 7 d 的果实可溶性果胶含量增加，原果胶和纤维素含量降低。但与对照相
比，各处理果实可溶性果胶含量均显著低于对照，比对照低 20.00% ~ 31.82%，其中 H4SiO4、K2SiO3、
K2SiO3 + CaCl2 和 H4SiO4 + CaCl2 处理还显著低于 CaCl2 处理。各处理果实原果胶含量显著高于对照，
其中叶面喷施 H4SiO4、K2SiO3 和 K2SiO3 + CaCl2 处理最高，分别比对照高 75.00%、68.10%和 66.38%，
CaCl2 和 H4SiO4 + CaCl2 处理分别比对照高 43.97%和 52.59%。果实纤维素含量除 CaCl2 处理与对照
差异不显著外，其他处理也显著高于对照。其中以 H4SiO4 和 K2SiO3 处理最高，分别比对照高 68.66%
和 80.60%，并显著高于其他 3 个处理。
可见生长期喷施硅、钙可显著提高番茄果实的原果胶和纤维素含量，降低可溶性果胶含量，且
在采后果实衰老过程中使果实仍然保持较高的原果胶和纤维素含量以及较低的可溶性果胶含量。

表 1 硅和钙处理对番茄果实硬度和细胞壁物质含量的影响
Table 1 Effect of foliar application of calcium and silicon on the firmness and cell wall components of tomato fruits
硬度/N
Firmness
可溶性果胶含量/（mg · g-1）
Soluble pectin content
原果胶/（mg · g-1）
Protopectin
纤维素/（mg · g-1）
Cellulose
处理
Treatment
浓度/（mmol · L-1）
Concentration
0 d 7 d 0 d 7 d 0 d 7 d 0 d 7 d
H4SiO4 7 13.16 a 11.98 a 0.63 b 0.79 c 3.76 b 2.03 a 1.91 a 1.13 a
K2SiO3 7 13.02 a 11.93 a 0.62 b 0.69 c 4.86 a 1.95 a 1.71 a 1.21 a
CaCl2 45 13.42 a 10.61 c 0.66 b 0.96 b 3.32 c 1.67 b 1.31 b 0.78 c
H4SiO4 + CaCl2 7 + 45 12.76 a 11.35 b 0.60 b 0.77 c 3.86 b 1.77 b 1.63 b 0.99 b
K2SiO3 + CaCl2 7 + 45 12.81 a 11.30 b 0.65 b 0.66 c 4.42 a 1.93 a 1.51 b 0.98 b
对照 Control 0 11.44 b 10.48 c 0.88 a 1.20 a 2.30 d 1.16 c 1.43 b 0.67 c
注：不同小写字母表示邓肯氏新复极差测验达 5%显著水平。
Note：Different letters in the same column mean significant difference at 5% level by Duncan’s test.
2.3 硅和钙处理对番茄果实细胞壁降解酶活性的影响
由图 1 可知，采收当天的果实，各处理 PG 酶活性均显著低于对照，其中叶面喷施 H4SiO4 + CaCl2
和 K2SiO3 + CaCl2 处理最低，分别比对照低 34.59%和 30.82%，其次为 H4SiO4、K2SiO3和 CaCl2 处
理，分别比对照低 12.24%、12.63%和 9.29%。采后 7 d，果实 PG 酶活性较采收当天升高，但与对
照相比，各处理 PG 酶活性均显著低于对照，其中 H4SiO4 + CaCl2 处理最低，较对照低 27.96%，其
次为 H4SiO4、K2SiO3 和 K2SiO3 + CaCl2 处理，分别较对照低 18.70%、20.87%、16.07%，CaCl2 处理
的果实 PG 酶活性比对照低 11.15%。


图 1 硅和钙处理对番茄采后 0 d 和 7 d 果实 PG 酶活性的变化
Fig. 1 Effect of calcium and silicon on PG activity of tomato fruits at the time of harvest and 7 days after harvest
苏 敬，乜兰春，齐迎斌，王苗苗.
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由图 2 可知，采收当天各处理果实 PME 酶活性均显著低于对照，其中叶面喷施 H4SiO4、K2SiO3
和 K2SiO3 + CaCl2 的果实 PME 酶活性最低。采后 7 d，PME 酶活性较采收当天升高。但与对照相比，
叶面喷施 K2SiO3、H4SiO4、H4SiO4 + CaCl2 和 K2SiO3 + CaCl2 处理的果实 PME 酶活性显著低于对照，
分别比对照低 17.66%、13.61%、12.55%和 13.61%，而叶面喷施 CaCl2 的果实 PME 酶活性与对照差
异不显著。


图 2 不同处理对番茄果实 PME 酶活性的影响
Fig. 2 Effect of calcium and silicon on PME activity of tomato fruits at the time of harvest and 7 days after harvest

由图 3 可知，采收当天各处理果实 Cx 酶活性显著低于对照，较对照低 24.93% ~ 48.51%。采后
7 d，番茄果实 Cx 酶活性较采收当天升高，但各处理果实 Cx 酶活性均显著低于对照，其中叶面喷
施 H4SiO4、H4SiO4 + CaCl2、K2SiO3 和 K2SiO3 + CaCl2 处理比对照低 31.38% ~ 40.67%，也显著低于
CaCl2 处理，CaCl2 处理比对照低 16.40%。


图 3 不同处理对番茄果实 Cx 酶活性的影响
Fig. 3 Effect of calcium and silicon on Cx activity of tomato fruits at the time of harvest and 7 days after harvest
3 讨论
果实硬度与细胞壁结构和组成物质密切相关，原果胶、纤维素与半纤维素相互交联是维持细胞
骨架形态的基本单元。果实衰老过程中，PG 酶、PME 酶和 Cx 酶等细胞壁代谢相关酶活性升高，造
成原果胶和纤维素等细胞壁组成物质降解，可溶性果胶等代谢物质含量上升，果实软化（Abu-Goukh
& Bashir，2003；Nikolic & Majoric，2007）。钙离子可与细胞壁中的果胶结合为“钙桥”，形成果胶
酸钙，该物质可抑制中胶层溶解，限制细胞壁酶降解作用，增加细胞壁机械强度，维持其结构的稳
定性（Hirschi，2004）。关志华和程智慧（2009）研究表明，在番茄果实发育期叶面喷施 CaCl2 可显
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著提高果实采收时的硬度。魏宝东等（2011）报道，生长期叶面喷施 5 μg · L-1 泛酸钙，番茄果实冷
藏期间硬度下降最为缓慢。在本试验中，生长期叶面喷施 45 mmol · L-1 CaCl2 显著提高了采收时番
茄果实原果胶含量，减少了可溶性果胶含量，降低了 PG 酶、PME 酶和 Cx 酶的活性，提高了采收
时果实的硬度，这与前人研究结果一致。但采后 7 d，45 mmol · L-1 CaCl2 处理的果实硬度与对照差
异不显著，为此，生长期喷施 CaCl2 对番茄采后果实衰老软化的影响尚待进一步系统研究。
硅是组成细胞壁的重要成分，具有加强细胞壁机械强度及稳定性，提高果实果皮厚度及硬度，
增加果实韧性的作用（Savvas & Ntatsi，2015）。胡永军等（2012）通过底施硅钙肥、在番茄第 2 穗
果长至 2 ~ 3 cm 时冲施高钙高镁肥、在番茄果实第 4 穗果长至 0.3 ~ 0.5 cm 时叶面喷施钙镁肥发明
了提高番茄果实硬度的栽培方法专利。Young 等（2003）用珍珠岩培养番茄植株，通过增加硅酸盐
的含量，将番茄果实的硬度提高了 19.26% ~ 22.96%。在本试验中，各硅处理均显著提高了番茄果实
采收时和采后 7 d 的硬度，这与其降低了 PG 酶、PME 酶和 Cx 酶活性，使果实中原果胶和纤维素保
持较高水平，减少了可溶性果胶产生密切相关。综合各处理对果实硬度、细胞壁组成物质以及细胞
壁代谢相关酶活性的影响，本试验中以叶面喷施 7 mmol · L-1 H4SiO4 和 7 mmol · L-1 K2SiO3 的效果最
好，可使采后 7 d 的果实硬度分别提高 14.31%和 13.84%。这为延缓番茄果实衰老，提高贮运品质，
延长货架期提供了一项有效措施。至于硅素作用于细胞壁组成物质、细胞壁代谢相关酶活性，提高
果实硬度的分子机制尚有待于进一步研究。
硅和钙均具有提高果实硬度，延缓果实软化的作用（Yong et al.，2003；陈书霞 等，2006），但
硅与钙哪个更有效，它们是否具有协同作用，目前相关研究报道还很少。从本试验结果看，生长期
叶面喷施 CaCl2 虽然提高了采收时果实硬度，但采后 7 d 果实硬度与对照差异不显著；而叶面喷施
硅素的处理不仅提高了采收当天的果实硬度，也提高了采后 7 d 的果实硬度，综合对细胞壁组成物
质和细胞壁降解相关酶活性的影响，生长期喷施硅素对延缓番茄果实衰老和软化的效果较好，但在
其他作物的果实上是否也有相同的效应，还有待进一步研究。李子双等（2015）在辣椒上研究表明，
硅钙肥与氮肥、磷肥存在显著的互作效应，但硅与钙之间互作效应目前尚未见明确报道。本研究中，
7 mmol · L-1 H4SiO4 + 45 mmol · L-1 CaCl2 和 7 mmol · L-1 K2SiO3 + 45 mmol · L-1 CaCl2 处理分别与 7
mmol · L-1 H4SiO4 和 7 mmol · L-1 K2SiO3 相比，效应并未加强，而且 7 mmol · L-1 H4SiO4 和 7 mmol · L-1
K2SiO3 处理对果实硬度及细胞壁物质成分影响更大，硅与钙被叶片吸收、转运及其交互作用还有待
更深入研究。

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