套袋對(duì)溫室小型番茄果實(shí)生長及果面光系統(tǒng)Ⅱ活性的影響

趙立坤，高志奎，王梅，李惠

隨著人們生活水平的提高，食品的安全質(zhì)量受到廣大消費(fèi)者以及社會(huì)各界的高度重視。番茄為連續(xù)坐果、連續(xù)采摘的蔬菜類型，難以保證農(nóng)藥施用后安全間隔期的采收上市要求。采用套袋技術(shù)，可以通過物理空間隔離方式，明顯避免農(nóng)藥直接接觸附著污染的殘留量[1~4]。另外，也有報(bào)道認(rèn)為套袋番茄單果質(zhì)量提高[2]、產(chǎn)量增加、品質(zhì)有所改善[2~4]。然而，果穗套袋后，袋內(nèi)光強(qiáng)變?nèi)?，?duì)果實(shí)生長、品質(zhì)以及果面光能吸收轉(zhuǎn)化利用的影響尚不明確。

本試驗(yàn)以小型番茄為試材，采用袋面6對(duì)打孔通風(fēng)透氣的聚乙烯淋膜白紙袋和聚丙烯透明塑料袋對(duì)日光溫室番茄進(jìn)行整穗套袋處理，通過套袋材質(zhì)的光譜透過率、果實(shí)生長、果實(shí)商品品質(zhì)、果實(shí)營養(yǎng)品質(zhì)、果實(shí)表面葉綠素含量及其光系統(tǒng)Ⅱ動(dòng)力學(xué)活性的測(cè)定，觀察了2種材質(zhì)果袋對(duì)番茄果實(shí)生長及品質(zhì)的影響，同時(shí)分析了袋內(nèi)光強(qiáng)對(duì)果面光能吸收利用性能的影響，以期篩選出適宜的果袋袋型，充實(shí)無公害蔬菜生產(chǎn)新技術(shù)，并探索有利于套袋番茄果實(shí)生長發(fā)育和綜合品質(zhì)提高的理論基礎(chǔ)。

1 材料與方法

1.1 供試材料

供試番茄品種為春桃。試驗(yàn)于2010年3~4月在河北省定興縣石象村日光溫室內(nèi)進(jìn)行。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

共設(shè)3個(gè)處理：①空白對(duì)照（CK）；②聚丙烯透明塑料薄膜袋（TPF，平均透光率93.2%）；③聚乙烯淋膜白紙袋（WPF，平均透光率45.1%）。果袋長35 cm，寬27 cm，3邊封口，袋面6對(duì)打孔通風(fēng)。每個(gè)處理5次重復(fù)。套袋時(shí)選擇長勢(shì)和結(jié)果部位基本一致的植株上的第2穗花，在入選果穗上選留4個(gè)大小均勻的幼果，將其余花果摘除，套袋時(shí)將果袋由上至下套住果穗，頂部用曲別針扎好袋口，上掛標(biāo)簽。切記套袋前將萎蔫的花瓣及腐葉摘除，以免由于袋內(nèi)高溫高濕而感染灰霉病。其他管理按常規(guī)方法進(jìn)行。

1.3 測(cè)定指標(biāo)及方法

①果袋材質(zhì)透光率指標(biāo)的測(cè)定 采用光纖光譜儀（QE65000，USA）對(duì)果袋透過光譜進(jìn)行測(cè)定。

②果實(shí)膨大速率的測(cè)定 套袋前用游標(biāo)卡尺測(cè)量果實(shí)初始橫徑，每隔20 d測(cè)定1次果實(shí)的最大橫徑，直至果實(shí)采收，測(cè)量最終橫徑。

③果實(shí)葉綠素含量測(cè)定 采用丙酮和無水乙醇提取法測(cè)定果實(shí)表面葉綠素含量。取表層3 mm厚的果肉，將其切成1 mm3的小塊，取2 g置于6 mL丙酮和無水乙醇 2∶1（V∶V）混合液中，于黑暗處浸提24 h。待果肉組織變白后混勻取上清液，采用日本島津公司生產(chǎn)的UV-2450型分光光度計(jì)，在波長645、663 nm下測(cè)定其OD值，3次重復(fù)。按照Arnon公式計(jì)算葉綠素 a（chl a）和葉綠素 b（chl b）的含量。

④果實(shí)商品品質(zhì)的測(cè)定 果實(shí)成熟后采收，測(cè)定單果質(zhì)量、體積，用GY-1型果實(shí)硬度計(jì)和RHB系列手持測(cè)糖儀對(duì)果實(shí)硬度及果實(shí)可溶性糖含量指標(biāo)進(jìn)行測(cè)量并記錄。統(tǒng)計(jì)病蟲害果、空洞果發(fā)生情況。果實(shí)表面潔凈度分為4級(jí)，污點(diǎn)多為0級(jí)，污點(diǎn)較多為1級(jí)，污點(diǎn)較少為2級(jí)，無污點(diǎn)為3級(jí)。果實(shí)外觀色澤分為4級(jí)，污點(diǎn)多、極淺紅且光澤暗為0級(jí)，污點(diǎn)多、淺紅且光澤較暗為1級(jí)，紅色且光澤較亮為2級(jí)，深紅且光澤亮為3級(jí)。

果實(shí)空洞指數(shù)＝果實(shí)質(zhì)量/果實(shí)體積；果實(shí)潔凈指數(shù)=果實(shí)潔凈等級(jí)值總和/（果實(shí)總數(shù)×3）；果實(shí)色澤指數(shù)=果實(shí)色澤等級(jí)值總和/（果實(shí)總數(shù)×3）。

⑤番茄果實(shí)表面光系統(tǒng)Ⅱ光化學(xué)效率測(cè)定 采用德國WALZ公司生產(chǎn)的成像熒光儀MINIIMAGING-PAM，對(duì)番茄果實(shí)表面進(jìn)行葉綠素?zé)晒鈩?dòng)力學(xué)參數(shù)測(cè)定。材料暗適應(yīng)20 min后，在測(cè)量光（強(qiáng)度為 0.1 μmol·m-2·s-1，脈沖頻率為 1 Hz）下誘導(dǎo)產(chǎn)生初始熒光（Fo），隨后用強(qiáng)飽和脈沖光（強(qiáng)度為4 800 μmol·m-2·s-1，脈沖光時(shí)間為 0.8 s）激發(fā)產(chǎn)生最大熒光（Fm）。當(dāng)熒光從最大值降到接近Fo水平時(shí)，用光化光（強(qiáng)度為 40 μmol·m-2·s-1）誘導(dǎo)熒光動(dòng)力學(xué)，并每隔20 s打開飽和脈沖進(jìn)行熒光參數(shù)Fm'和Fs測(cè)定。根據(jù)下列公式計(jì)算的葉綠素誘導(dǎo)熒光動(dòng)力學(xué)參數(shù)。 其中，NPQ＝（Fm-Fm'）/Fm'，qL＝（Fm'-F）/（Fm'-Fo'）×Fo'/F，F(xiàn)o'＝Fo/（Fv/Fm+Fo/Fm）； 光系統(tǒng)Ⅱ最大量子產(chǎn)量Fv/Fm＝（Fm-Fo）/Fm；光系統(tǒng)Ⅱ?qū)嶋H量子產(chǎn)量 Y（Ⅱ）＝（Fm'-F）/Fm'；光系統(tǒng)Ⅱ調(diào)節(jié)性能量耗散量子產(chǎn)量Y （NPQ）＝1-Y （Ⅱ）-1/[1+qL（Fm/Fo-1）]；非調(diào)節(jié)性能量耗散量子產(chǎn)量 Y（NO）＝1/[NPQ+1+qL（Fm/Fo-1）]。

1.4 統(tǒng)計(jì)分析

對(duì)原始數(shù)據(jù)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化或歸一化處理，采用Microsoft Excel 2003處理數(shù)據(jù)和作圖，用DPS軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 果袋材質(zhì)的透光性能

在波長400~890 nm范圍內(nèi)，2種材質(zhì)果袋的透光率有顯著差異（圖1）。聚丙烯透明塑料薄膜袋（TPF）平均透光率為93.2%；聚乙烯淋膜白紙袋（WPF）平均透光率均較低，只有45.1%，并且隨著波長的增加透光率略有增加。

2.2 套袋對(duì)果實(shí)生長膨大的影響

WPF和TPF套袋后，番茄果實(shí)橫徑均比CK略大（圖2），據(jù)此計(jì)算的膨果速率也高于CK。其中，WPF和TPF套袋后20 d，膨果速率分別比CK提高14.5%和5.5%；WPF和TPF套袋40 d時(shí)，膨果速率有所下降，但仍分別比CK提高12.5%和7.5%。

2.3 套袋對(duì)番茄果實(shí)品質(zhì)的影響

套袋處理后，WPF處理的果實(shí)硬度顯著低于CK，TPF處理的果實(shí)硬度與CK無顯著性差異；TPF和WPF處理的果實(shí)含糖量均顯著低于CK，其中WPF處理的果實(shí)含糖量極顯著降低；TPF和WPF處理后的果實(shí)空洞指數(shù)與CK無顯著差異；TPF和WPF處理后的果實(shí)表面的色澤指數(shù)和潔凈指數(shù)均極顯著高于CK，TPF和WPF處理間無顯著差異（表1）。

圖1 2種材質(zhì)果袋的透射光譜

圖2 2種材質(zhì)果袋對(duì)番茄果實(shí)生長膨大的影響

表1 套袋對(duì)番茄果實(shí)品質(zhì)的影響

2.4 套袋對(duì)番茄果實(shí)葉綠素含量的影響

番茄果實(shí)表層chl a含量隨著生育進(jìn)程逐漸下降（圖3A）。TPF和WPF套袋后的初期和中期果實(shí)表面chl a含量略高于CK，而TPF和WPF套袋后的后期果實(shí)表面chl a含量與CK無明顯差異。

番茄果實(shí)表層chl b含量也隨著生育進(jìn)程的推進(jìn)呈現(xiàn)逐漸下降趨勢(shì)（圖3B）。與CK相比，TPF和WPF套袋后的初期和中期果實(shí)表面chl b含量較高，但是后期chl b降解較快。

2.5 套袋對(duì)番茄果實(shí)表面光系統(tǒng)Ⅱ動(dòng)力學(xué)活性的影響

從圖4可見，WPF套袋后30 d內(nèi)番茄果實(shí)表面的Fv/Fm略高于CK，而TPF的Fv/Fm與CK沒有顯著性差異。與CK相比，WPF和TPF套袋后40 d果實(shí)表面的Fv/Fm降幅明顯，田間觀察此時(shí)2種材質(zhì)套袋果實(shí)比CK較早接近綠熟期。

Y（Ⅱ）在生長期內(nèi)呈現(xiàn)下降趨勢(shì)，TPF和WPF處理下降明顯，第40天下降至0；光系統(tǒng)Ⅱ調(diào)節(jié)性能量耗散量Y（NPQ）在整個(gè)生長發(fā)育過程中均呈現(xiàn)緩慢降低趨勢(shì)，CK在40 d時(shí)仍存在少量Y（NPQ）；TPF和WPF處理的非調(diào)節(jié)性能量耗散量子產(chǎn)量Y（NO）在10~20 d保持著比CK高的水平，20 d之后隨著果實(shí)成熟都有顯著增高，最終套袋番茄果實(shí)的非調(diào)節(jié)性能量耗散量子產(chǎn)量Y（NO）在40 d達(dá)到了約100%（圖5）。

3 結(jié)論與討論

在影響番茄果實(shí)生長的環(huán)境因子方面，以往的研究焦點(diǎn)主要集中在適宜溫度方面[5，6]，而果實(shí)生長的適宜光照強(qiáng)度研究很少受到關(guān)注。

眾所周知，與葉片相比，果實(shí)的葉綠素含量較低，果實(shí)的光合碳吸收速率也低。韓苗苗等[7]研究蘋果、梨果實(shí)在生長過程中碳水化合物的變化，發(fā)現(xiàn)自身合成的碳水化合物含量很低。因此一般認(rèn)為，果實(shí)光合碳吸收能力微弱，其光合作用合成的同化產(chǎn)物對(duì)果實(shí)生長的貢獻(xiàn)也較小。

本課題組以往的套袋研究發(fā)現(xiàn)，用WPF對(duì)冠層枝系茂密的大果型番茄套袋后，在光照弱的冬季溫室番茄果實(shí)略小，而在光照充足的春夏秋季節(jié)對(duì)溫室番茄果實(shí)體積無顯著影響[8]。而筆者試驗(yàn)采用袋面有6對(duì)打孔通風(fēng)透氣的果袋對(duì)小果型番茄套袋后表明，雖然果袋內(nèi)微域環(huán)境光照降低，但對(duì)果實(shí)生長有輕微的促進(jìn)作用（圖2）。試驗(yàn)是在光照充足的春季3~4月進(jìn)行，同時(shí)溫室小果型番茄春桃的田間枝細(xì)葉小稀疏，冠層光照狀況明顯優(yōu)于大果型番茄，然而這種輕微的促進(jìn)果實(shí)膨大效應(yīng)是否與果袋內(nèi)微域環(huán)境光強(qiáng)處于適宜光強(qiáng)有關(guān)尚待深入研究。

圖3 套袋對(duì)番茄果實(shí)葉綠素a（A）和葉綠素b（B）含量的影響

圖4 套袋對(duì)番茄果實(shí)表面光系統(tǒng)Ⅱ最大量子產(chǎn)量Fv/Fm的影響

圖5 套袋對(duì)番茄果實(shí)表面光系統(tǒng)Ⅱ量子產(chǎn)量分配的影響

近年來果實(shí)表面光系統(tǒng)Ⅱ?qū)饽艿牟东@吸收、轉(zhuǎn)化利用開始受到關(guān)注[9]。林麗等[10]探索了高溫對(duì)黃瓜果實(shí)表面光系統(tǒng)Ⅱ光能吸收利用效率的影響，王俊玲等[11]研究了熱激脅迫對(duì)番茄果實(shí)表面光化學(xué)活性的影響。然而，光強(qiáng)對(duì)果實(shí)光合機(jī)構(gòu)構(gòu)建及其動(dòng)力學(xué)活性的影響卻鮮有報(bào)道。

筆者采用比TPF透光率低近1倍的WPF果袋套袋后，初步觀察到果袋內(nèi)微域環(huán)境光照降低明顯且影響著果實(shí)表層光合機(jī)構(gòu)的葉綠素含量（圖3），也引起果實(shí)表面光系統(tǒng)Ⅱ動(dòng)力學(xué)活性的響應(yīng) （圖4，5）。綜合來看，果袋內(nèi)光照減弱后會(huì)引起PSⅡ原初光化學(xué)潛能提升，但是PSⅡ?qū)嶋H光化學(xué)效率卻下降，同時(shí)更多地依賴于非調(diào)節(jié)性能量耗散方式來分流PSⅡ的能流。

一些套袋研究表明，套袋后果實(shí)營養(yǎng)品質(zhì)會(huì)有所下降。套袋后蘋果和錦豐梨的總糖含量低于不套袋果[12～14]，黃瓜套袋后的 VC、游離氨基酸、可溶性糖含量相應(yīng)降低[15]。筆者的試驗(yàn)亦看到番茄果實(shí)含糖量呈現(xiàn)WPF＜TPF＜CK（表 1），這種袋內(nèi)果實(shí)含糖量偏低的現(xiàn)象是否因?yàn)閅（Ⅱ）偏低影響了光合產(chǎn)物從葉片向果實(shí)轉(zhuǎn)運(yùn)，或者影響了果實(shí)內(nèi)光合產(chǎn)物轉(zhuǎn)化的代謝活性，均尚待研究。

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