“半封閉溫室小氣候改變對(duì)番茄發(fā)育及果實(shí)產(chǎn)量和保健化合物含量的交互影響”論文評(píng)述

（西北農(nóng)林科技大學(xué)園藝學(xué)院，陜西楊凌 712100）

2012年Scientia Horticulturae，138：235-243 發(fā)表了德國柏林洪堡大學(xué)農(nóng)業(yè)與園藝學(xué)院Dannehl D, Huber C, Rocksch T, Schmidt U 和德國城市植物生態(tài)生理部采后品質(zhì)動(dòng)態(tài)生理分部Huyskens-Keil S 的研究論文“半封閉溫室小氣候改變對(duì)番茄發(fā)育及果實(shí)產(chǎn)量和保健化合物含量的交互影響”（Interactions between changing climate conditions in a semi-closed greenhouse and plant development, fruit yield, and health-promoting plant compounds of tomatoes）（Dannehl et al.，2012）。該研究認(rèn)為，全球氣候變暖趨勢引起了冬季和夏季極端氣候頻繁出現(xiàn)，尤其是夏季平均溫度過高使溫室管理中頻繁開啟通風(fēng)設(shè)備，溫室內(nèi)相對(duì)濕度降低，CO2施肥效果難以保持，這些氣候條件變化可能對(duì)番茄生長發(fā)育及果實(shí)品質(zhì)帶來不利影響。為此，他們?cè)诎亓趾楸ご髮W(xué)建立了一種遞減霧系統(tǒng)（DescFog）半封閉溫室，并提出了溫室氣候控制新策略，這個(gè)新系統(tǒng)將溫室通風(fēng)與高壓霧系統(tǒng)和CO2施肥管理相結(jié)合。該文報(bào)道了這種環(huán)境控制策略和遞減霧系統(tǒng)對(duì)不同生長季節(jié)番茄的營養(yǎng)生長、果實(shí)產(chǎn)量、類胡蘿卜素和酚類化合物含量及番茄水溶性和非水溶性組分抗氧化活性的交互影響。

1 試驗(yàn)方法

試驗(yàn)于2008 和2009年在德國柏林洪堡大學(xué)芬洛式試驗(yàn)溫室中進(jìn)行，每年分春季（3～6月）和秋季（8～11月）兩個(gè)試驗(yàn)時(shí)期。將供試溫室分成兩個(gè)115 m2光照條件相同的小溫室，一個(gè)采用常規(guī)氣候控制策略調(diào)控（對(duì)照），按生產(chǎn)常規(guī)參數(shù)（保持晝溫不低于18℃、夜溫不低于16℃，溫度超過25℃時(shí)開啟通風(fēng)設(shè)備）管理；另一個(gè)采用DescFog 系統(tǒng)管理（保持晝溫不低于18℃、夜溫不低于16℃）。兩個(gè)小溫室CO2施肥均設(shè)置為5：00～11：00 900 μL·L-1，11：00～18：00 700 μL·L-1。另外，在DescFog 小溫室配備了高壓霧系統(tǒng)（150 bar），由固定在墻上4 m 高處的6個(gè)霧氣噴嘴構(gòu)成，可以在植株上方產(chǎn)生去離子水小液滴（10 μm），確保蒸發(fā)冷卻均衡。當(dāng)這些小液滴蒸發(fā)時(shí)，冷空氣可以沉降到植株冠層內(nèi)，而攜帶熱量的水蒸氣則上升到溫室頂部。為了維持液滴蒸發(fā)，用一個(gè)微控制器控制霧氣和通風(fēng)，當(dāng)植株上方相對(duì)濕度（RH）達(dá)80%時(shí)，通風(fēng)裝置就以短脈沖方式以最小量（最大僅為通風(fēng)口的10%）開啟，以排出溫室頂部的水蒸氣。霧系統(tǒng)在植株群體相對(duì)濕度達(dá)80%時(shí)則關(guān)閉，以免引發(fā)病害。當(dāng)植株群體內(nèi)溫度在25～27℃范圍時(shí)，DescFog 開啟以維持高的CO2水平。DescFog 系統(tǒng)半封閉操作模式的上限溫度設(shè)為27℃，以免植株傷害。每個(gè)小溫室中栽植番茄（Solanum lycopersicumL.cv.Pannovy） 128株，采用巖棉塊栽培，滴灌。

試驗(yàn)期間每30 s 記錄一次溫室小氣候數(shù)據(jù)。生長期間定期測量植株生長發(fā)育及果實(shí)產(chǎn)量和品質(zhì)。按單果質(zhì)量對(duì)果實(shí)進(jìn)行分級(jí)：70 g以上為A級(jí)，50～70 g 為B級(jí)，50 g 以下為C級(jí)。

從每個(gè)供試小溫室的番茄植株第5 穗果上隨機(jī)采收A級(jí)（>70 g）、成熟階段9（依據(jù)經(jīng)濟(jì)合作與發(fā)展組織顏色標(biāo)準(zhǔn)）的果實(shí)45個(gè)，分成3次重復(fù)。將每個(gè)果實(shí)四等分縱切，其中1份立即用于測定果實(shí)干物質(zhì)含量，其余3份在-20℃冷凍貯存用于測定果實(shí)保健化合物的含量。

苯酚的提取與總酚含量測定：取凍貯番茄果實(shí)樣品1份，凍干后用乙酸丙酮（體積分?jǐn)?shù)50%蒸餾水，49.5%丙酮，0.5%冰醋酸）提取，福林酚法測定。分析方法見Dannehl 等（2011）的文獻(xiàn)。

類胡蘿卜素提取與分析：取凍貯番茄果實(shí)樣品1份，按Fish 等（2002）的方法提取番茄紅素及β-胡蘿卜素，用分光光度計(jì)測定，按Nagata 和Yamashita（1992）的方法計(jì)算總番茄紅素和β-胡蘿卜素的含量。

抗氧化活性分析：取凍貯番茄果實(shí)樣品1份，參照Wang 等（1996）優(yōu)化的方法提取酚類化合物和類胡蘿卜素，按Rohn 等（2004）的方法，用水溶性VE 的等效抗氧化能力分析提取的酚類化合物和類胡蘿卜素中的抗氧化物。

在收獲番茄時(shí)，剪取植株頂部第一片發(fā)育完全的葉，105℃干燥24 h，依葉片的干鮮質(zhì)量比計(jì)算葉片樣品干物質(zhì)量。

不同環(huán)境控制策略對(duì)番茄的影響的方差分析（ANOVA）用SPSS19.0 程序包進(jìn)行，用XLSTAT 2010 對(duì)總產(chǎn)量、每周各級(jí)果實(shí)產(chǎn)量，以及CO2濃度、RH 和溫度的周平均值等不同觀測參數(shù)的多個(gè)數(shù)據(jù)集進(jìn)行主成分分析（PCA）。

2 試驗(yàn)結(jié)果

試驗(yàn)結(jié)果表明，在溫室較高環(huán)境溫度和伴隨的高平均溫度情況下，應(yīng)用高壓霧系統(tǒng)結(jié)合CO2施肥的方法可降低溫室內(nèi)溫度，提高相對(duì)濕度和CO2濃度。與常規(guī)氣候條件下的番茄相比，溫室小氣候調(diào)控新策略能有效促進(jìn)植株生長，增加葉片干物質(zhì)量，優(yōu)化每個(gè)花序的產(chǎn)量構(gòu)成，使總產(chǎn)量提高20%，番茄臍腐病發(fā)生程度減輕，在春季試驗(yàn)中番茄果實(shí)顯著增大；溫室小氣候調(diào)控新策略能顯著促進(jìn)番茄次生代謝物的形成，其果實(shí)番茄紅素、β-胡蘿卜素、酚類化合物含量分別提高49%、35%和16%，非水溶性和水溶性組分抗氧化活性分別提高18.5%和35.4%。

3 評(píng)述

DescFog 系統(tǒng)是積極應(yīng)對(duì)未來環(huán)境氣候變化帶來溫室蔬菜栽培管理問題的一種有力手段。這種溫室環(huán)境調(diào)控新策略，是將高壓霧系統(tǒng)與CO2施肥相結(jié)合的一種新方法，可以在高溫環(huán)境下降低溫室內(nèi)溫度，并提高相對(duì)濕度和CO2濃度，同時(shí)保持溫室內(nèi)平均溫度比常規(guī)環(huán)境管理稍高。DescFog 系統(tǒng)的小氣候環(huán)境可能有利于植物的光合作用和其他代謝活動(dòng)，包括碳水化合物供應(yīng)的增加，從而加速了植物生長，增加了葉片干物質(zhì)量。因此，溫室小氣候調(diào)控新策略可提高番茄總產(chǎn)量及品質(zhì)，有利于番茄果實(shí)中對(duì)人類健康有益的類胡蘿卜素和酚類化合物的形成。當(dāng)然，在DescFog 系統(tǒng)中，究竟哪個(gè)氣候因子對(duì)番茄次生代謝物形成的影響更大，尚需進(jìn)一步研究。

Dannehl D，Huyskens-Keil S，Eichholz I，Ulrichs C，Schmidt U.2011.Effects of direct-electric-current on secondary plant compounds and antioxidant activity in harvested tomato fruits （Solanum lycopersiconL.）.Food Chem，126：157-165.

Dannehl D，Huber C，Rocksch T，Huyskens-Keil S，Schmidt U.2012.Interactions between changing climate conditions in a semi-closed greenhouse and plant development，fruit yield，and health-promoting plant compounds of tomatoes.Scientia Horticulturae，138：235-243.

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