不同時(shí)期CO2加富對(duì)番茄果實(shí)生長(zhǎng)的影響

郭嬌，宋陽(yáng)，崔世茂，潘璐，張毅，孫勝，李志鑫，宛濤★

（1 內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué)，內(nèi)蒙古呼和浩特 010019；2 山西省設(shè)施蔬菜提質(zhì)增效協(xié)同創(chuàng)新中心，山西太谷 030800；3 包頭市農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣中心，內(nèi)蒙古包頭 014010）

番茄是世界上栽培最為普遍的蔬菜之一，也是我國(guó)重要的蔬菜，全國(guó)各地普遍種植，且栽培面積仍在擴(kuò)大[1]。番茄用途廣泛，含有豐富的番茄紅素、維生素等有益物質(zhì)，以其豐富的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值深受人們的喜愛。我國(guó)設(shè)施栽培的發(fā)展與完善，很大程度上解決了長(zhǎng)期以來(lái)蔬菜供不應(yīng)求的問題。為了滿足消費(fèi)者需要并獲得利潤(rùn)，番茄也采用溫室大棚栽培提早上市[2]。但也存在突出問題，其設(shè)施環(huán)境封閉，溫室內(nèi)缺乏CO2，夏季伴隨高溫發(fā)生，番茄的色澤、口感差。因此，提高番茄品質(zhì)成為栽培中亟需解決的問題[3]。

近年來(lái)，溫室栽培番茄已成為普遍模式，但溫室中環(huán)境封閉，缺乏光合所需的CO2，這成為影響果蔬品質(zhì)最重要的因素之一，間接影響植物生長(zhǎng)與物質(zhì)積累，最后影響果蔬品質(zhì)與產(chǎn)量[4-10]。最適合植物生長(zhǎng)的CO2濃度大約是800～1000uL/L。目前，有關(guān)CO2加富對(duì)番茄的影響已有研究，表明CO2增加了番茄果實(shí)可溶性糖、維生素C、番茄紅素、類胡蘿卜素含量，提高了番茄的風(fēng)味品質(zhì)[11-13]。學(xué)者研究發(fā)現(xiàn)，在番茄果實(shí)發(fā)育過程中，施用CO2會(huì)增加果實(shí)中葡萄糖、果糖、維生素C 含量，并且果實(shí)顏色加深[14]。但有關(guān)不同時(shí)期加富CO2對(duì)番茄果實(shí)生長(zhǎng)的影響基本無(wú)研究。

試驗(yàn)針對(duì)日光溫室低濃度CO2，探索不同時(shí)期加富CO2對(duì)番茄果實(shí)生長(zhǎng)的影響，以期得到番茄溫室栽培適宜的CO2施用時(shí)期，為提高溫室番茄果實(shí)品質(zhì)與產(chǎn)量提供理論基礎(chǔ)，以期提高越夏栽培番茄的果實(shí)品質(zhì)與抗性。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

以CM160 番茄為供試材料，育苗基質(zhì)使用“蒙大育苗基質(zhì)”。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

本試驗(yàn)于2019 年在內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué)試驗(yàn)基地日光溫室內(nèi)進(jìn)行，4 月23 日于試驗(yàn)室浸種催芽，4 月25日播種育苗，采用50 穴穴盤育苗方式，每穴1 粒。5 月4 日番茄幼苗2 葉1 心時(shí)開始增施CO2，搭建2 個(gè)塑料小棚使其相互獨(dú)立，一個(gè)小棚增施700±50μl/L 濃度的CO2，另一個(gè)小棚不施CO2，為大氣濃度。6 月2 日番茄開花前定植于日光溫室，定植采用雙行種植，每個(gè)小區(qū)內(nèi)植株行距為50cm，株距40cm，每處理3 壟，每壟種2 行，交叉種植，每處理30 株。提前用塑料隔膜搭建4個(gè)隔斷，相互獨(dú)立，每個(gè)隔斷長(zhǎng)6.7 m、寬4m、高3.7m。

設(shè)3 個(gè)處理和1 個(gè)對(duì)照，每個(gè)處理3 次重復(fù)。處理為育苗期加富CO2（MC）、結(jié)果期加富CO2（GC）、整個(gè)時(shí)期加富CO2（C）3 個(gè)處理，以全生育期不施CO2為對(duì)照（CK），6 月11 日增施CO2，定植后期增施的CO2濃度為950±50μL/L。試驗(yàn)在同一溫室內(nèi)進(jìn)行，各處理除CO2體積分?jǐn)?shù)不同外，其溫室光照強(qiáng)度、濕度與溫度等其他栽培條件均一致。苗期與定植后均用CO2氣體鋼瓶配合使用LY-CO21TJ 型二氧化碳檢測(cè)控制一體機(jī)釋放與控制CO2濃度，苗期處理時(shí)間為8：00～10：00，定植后處理時(shí)間為8：00～11：00，陰雨天均不施，9 月底試驗(yàn)結(jié)束。

1.3 測(cè)定指標(biāo)與方法

1.3.1 果實(shí)品質(zhì)指標(biāo)。果實(shí)成熟期劃分依據(jù)為美國(guó)番茄成熟度分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，分為綠熟期，已達(dá)到商業(yè)成熟，全果深綠；破色期，外觀開始微顯紅色，顯色＜10%；轉(zhuǎn)色期，果實(shí)淡紅色，顯色60%～90%；紅熟期，果實(shí)深紅色，顯色100%（GS=綠熟期、BS=破色期、TS=轉(zhuǎn)色期、RS=紅熟期）[15]。

在各個(gè)處理中，番茄大規(guī)模開花時(shí)，隨機(jī)選取長(zhǎng)勢(shì)良好、開花位置相同的植株和花進(jìn)行標(biāo)記，取樣時(shí)從不同植株上選取花期標(biāo)記日期與外觀都屬于同一時(shí)期的果實(shí)。取樣期為綠熟期、破色期、轉(zhuǎn)色期、紅熟期，每個(gè)成熟時(shí)期各選取5 個(gè)番茄，采摘后放入超低溫冰箱保存。取樣后，用考馬斯亮藍(lán)G-250 法，測(cè)定可溶性蛋白含量；用蒽酮法，測(cè)定可溶性糖含量；用滴定法，測(cè)定可滴定酸含量；用鉬藍(lán)比色法，測(cè)定維生素C 含量；用可溶性糖含量/可滴定酸含量，計(jì)算糖酸比[16]。

1.3.2 果實(shí)產(chǎn)量指標(biāo)。各處理調(diào)查5 株番茄，從第1 穗果到第4 穗果的開花數(shù)、結(jié)果數(shù)。計(jì)算坐果率，坐果率（%）=結(jié)果數(shù)/開花數(shù)×100。每處理選取長(zhǎng)勢(shì)良好一致的5 株具有代表性的番茄掛牌，果實(shí)成熟時(shí)，從第2穗或第3 穗上取標(biāo)準(zhǔn)果實(shí)各5 個(gè)，分別用天平稱量果實(shí)的單果重；從第1 穗果至第4 穗果，在試驗(yàn)期間持續(xù)統(tǒng)計(jì)其結(jié)果數(shù)與產(chǎn)量。

1.4 統(tǒng)計(jì)與分析試驗(yàn)數(shù)據(jù)方法

數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)與分析用Microsoft Excel 2010 軟件與SPSS17.0 方差分析軟件。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同時(shí)期加富CO2 對(duì)溫室番茄果實(shí)品質(zhì)的影響

2.1.1 不同時(shí)期加富CO2對(duì)溫室番茄可溶性糖含量的影響。從圖1 可知，番茄在成熟過程中可溶性糖含量呈先降低后升高的趨勢(shì)，從綠熟期到破色期可溶性總糖含量整體下降。從破色期到紅熟期，可溶性總糖含量總體增加，各加富CO2的處理在各個(gè)時(shí)期均高于對(duì)照。在破色期，各加富CO2的處理可溶性總糖含量無(wú)顯著差異；在轉(zhuǎn)色期，處理MC、C、GC 可溶性糖含量分別比對(duì)照CK 高30.4%、72.1%、84.6%；在紅熟期，處理MC、C、GC 可溶性糖含量平均比對(duì)照高40%、96.3%、61.8%。

圖1 不同時(shí)期加富CO2 對(duì)溫室番茄可溶性糖含量的影響

2.1.2 不同時(shí)期加富CO2對(duì)溫室番茄可滴定酸含量的影響。由圖2 可知，果實(shí)可滴定酸含量隨著果實(shí)的成熟總體呈先升后降的趨勢(shì)。從綠熟期到破色期可滴定酸含量含量上升，GC 處理上升最顯著，上升了85.5%；從破色期到紅熟期，除了在轉(zhuǎn)色期到紅熟期對(duì)照升高，可滴定酸含量總體呈降低趨勢(shì)，處理MC、C 在各個(gè)成熟時(shí)期都低于對(duì)照；在綠熟期，各加富CO2的處理可滴定酸含量差異不顯著；在轉(zhuǎn)色期，處理MC、C、GC 可滴定酸含量分別比對(duì)照CK 低4.02%、40.3%、22.2%；在紅熟期，處理MC、C、GC 可滴定酸含量分別比對(duì)照CK 低22%、50%、33.8%。

圖2 不同時(shí)期加富CO2 對(duì)溫室番茄可滴定酸含量的影響

2.1.3 不同時(shí)期加富CO2對(duì)溫室番茄果實(shí)糖酸比的影響。從圖3 可以看出，番茄糖酸比隨著果實(shí)的成熟總體呈先降低后升高的趨勢(shì)。各加富CO2處理糖酸比在整個(gè)成熟期都大于對(duì)照，總體變化趨勢(shì)為C＞GC＞MC＞CK。從綠熟期到破色期糖酸比整體下降；從破色期到轉(zhuǎn)色期，糖酸比都大幅升高；從轉(zhuǎn)色期到紅熟期，處理MC、C 上升，對(duì)照與處理GC 下降；在綠熟期，各加富CO2的處理糖酸比差異不明顯；在轉(zhuǎn)色期，處理MC、C、GC 糖酸比分別比對(duì)照CK 高35.8%、188.7%、137.3%；在紅熟期，處理MC、C、GC 可滴定酸含量分別比對(duì)照CK 高80.6%、292.7%、144.3%。

2.1.4 不同時(shí)期加富CO2對(duì)溫室番茄可溶性蛋白含量的影響。從圖4 可知，番茄可溶性蛋白含量隨著果實(shí)的成熟處理MC 與CK 呈先升高后降低趨勢(shì)，處理C 與處理GC 呈先降低、后升高、再降低的趨勢(shì)。處理C 與處理GC 大于處理MC 與對(duì)照。在轉(zhuǎn)色期，處理MC 可溶性蛋白含量比CK 低5.31%，處理C、GC 可溶性蛋白含量分別比CK 高82.3%、54.43%；在紅熟期，處理MC 可溶性蛋白含量比CK 低35.8%，處理C、GC 可溶性蛋白含量分別比對(duì)照CK 高84.8%、60.3%。

圖4 不同時(shí)期加富CO2 對(duì)溫室番茄可溶性蛋白含量的影響

2.1.5 不同時(shí)期加富CO2對(duì)溫室番茄維生素C 含量的影響。如圖5 所示，不同時(shí)期增施CO2，從綠熟期到紅熟期，果實(shí)維C 含量先增加后降低。綠熟期的維C 含量最少，轉(zhuǎn)色期的維C 含量最多，總體變化趨勢(shì)為C＞GC＞MC＞CK。處理C、GC 顯著大于處理MC、CK，處理MC與CK 差異不顯著，從破色期到轉(zhuǎn)色期，維C 含量增長(zhǎng)最多。在轉(zhuǎn)色期各處理差異比較大，處理MC、C、GC 分別比對(duì)照CK 升高16.95%、82.1%、52.2%。處理MC、C、GC 番茄果實(shí)維生素C 分別比對(duì)照CK 平均升高8.72%、81.6%、46%。

圖5 不同時(shí)期加富CO2 對(duì)溫室番茄維生素C 含量的影響

2.2 不同時(shí)期加富CO2 對(duì)溫室番茄開花與坐果的影響

由表1 可知，各處理開花數(shù)、結(jié)果數(shù)、坐果率均大于對(duì)照，處理C 的開花數(shù)顯著高于CK，高于處理MC、GC。處理C 的單株結(jié)果數(shù)顯著大于處理MC、GC、CK，處理C、GC 大于對(duì)照，但差異不顯著，處理C 單株結(jié)果數(shù)比CK 顯著增加37.5%。處理C 的坐果率顯著大于處理GC、MC、CK，處理GC 顯著大于處理MC、CK。處理MC、C、GC 坐果率分別比對(duì)照CK 升高1.27%、20.1%、14.8%。

表1 不同時(shí)期加富CO2 對(duì)溫室番茄開花數(shù)與結(jié)果數(shù)的影響

2.3 不同時(shí)期加富CO2 對(duì)溫室番茄產(chǎn)量的影響

由表2 可知，處理C 的單果重顯著高于處理MC、GC、CK，處理MC、GC 單果重大于CK，處理MC、C、GC單果重比CK 顯著增加0.64%、22.6%、14.1%。處理C的單株果數(shù)顯著大于處理MC、GC、CK，處理C、GC 大于對(duì)照，處理C 單株結(jié)果數(shù)比CK 顯著增加28.8%。處理C 單株產(chǎn)量顯著大于處理G、MC、CK，處理GC 的單株產(chǎn)量顯著大于處理MC 與對(duì)照。處理MC 單株產(chǎn)量大于CK，差異不顯著，處理MC、C、GC 單株產(chǎn)量比CK 顯著增加11.6%、50.7%、36.3%。處理C 產(chǎn)量顯著大于處理GC、MC、CK，處理GC 的產(chǎn)量顯著大于處理MC、CK，處理MC 產(chǎn)量大于對(duì)照，差異不顯著，處理MC、C、GC 產(chǎn)量比CK 顯著增加12.8%、51.1%、35.4%。

表2 不同時(shí)期加富CO2 對(duì)溫室番茄產(chǎn)量的影響

3 討論與結(jié)論

加富CO2可以使蔬果類作物光合作用、抗逆性增加，最終大幅提高作物品質(zhì)與產(chǎn)量，本試驗(yàn)研究了在番茄不同時(shí)期加富CO2對(duì)番茄生長(zhǎng)的影響。朱艷麗等[17]研究了加富CO2對(duì)番茄果實(shí)成熟期品質(zhì)的影響，不同的成熟階段，果實(shí)維C 含量也不同，從綠熟期到白熟期維C 含量顯著增加，之后慢慢不再增大。在不同生育期加富CO2，番茄果實(shí)轉(zhuǎn)色期與紅熟期，維生素C 均有大幅度提升，效果明顯，維生素C 含量在轉(zhuǎn)色期達(dá)到最高。張志明等[18]也做了相關(guān)研究，研究表明，CO2施肥促進(jìn)了番茄果實(shí)各個(gè)成熟時(shí)期維生素、可溶性糖、可溶性蛋白含量的增加。陳珊珊等[19]研究結(jié)果表明，增加CO2濃度會(huì)顯著提高番茄果實(shí)可溶性蛋白、可溶性糖含量。其中，維生素C 和番茄紅素的增幅最大，而本試驗(yàn)在C 處理下，維生素C 最大增幅為79.27%。

本試驗(yàn)中番茄可溶性固形物、維生素C、可溶性糖含量在整個(gè)生育期增施CO2與對(duì)照相比差異最顯著，而酸的含量在整個(gè)生育期增施CO2時(shí)降低最明顯。同時(shí)，糖酸比在紅熟期時(shí)最高，此時(shí)番茄果實(shí)口感相對(duì)最佳。孫培良等[20]研究發(fā)現(xiàn)，增施CO2不僅能增加番茄的株高、莖粗等生長(zhǎng)特性，還能增加番茄果實(shí)個(gè)數(shù)，提高番茄產(chǎn)量。研究發(fā)現(xiàn)，開花期和結(jié)果期都比不施CO2番茄提前7d 左右，番茄果實(shí)含酸量減少、含糖量提高、維生素C 含量增加。歐志英[21]等人研究表明，增加CO2濃度可使植物提早開花，且花的數(shù)量比CO2濃度正常情況下多，這與本研究得出結(jié)論相似。

綜上所述，無(wú)論在什么時(shí)期加富CO2都有利于番茄果實(shí)增長(zhǎng)、風(fēng)味增加，并顯著提高番茄果實(shí)可溶性糖、可溶性蛋白質(zhì)、維生素C 含量，減少可滴定酸含量，最終增加番茄果實(shí)單果重、單株產(chǎn)量、總產(chǎn)量。綜合比較，整個(gè)生育期不間斷地加富CO2效果最為明顯，各項(xiàng)指標(biāo)與只在后期增施CO2相比差異不顯著。苗期加富CO2雖起到壯苗效果，但隨著番茄的生長(zhǎng)與對(duì)照相比有增幅，差異不顯著，所以，只在苗期加富CO2對(duì)番茄果實(shí)生長(zhǎng)并無(wú)顯著作用。本試驗(yàn)可為我國(guó)溫室番茄生產(chǎn)提供一些參考，最終通過實(shí)踐投入可選擇什么時(shí)期增施CO2，如果投入多，可在整個(gè)生育期增勢(shì)CO2；若投入不多，選擇在定植后期增勢(shì)CO2，可使收益最大化。