鄭冬梅，林志斌，陳藝群，林碧英

(福建農(nóng)林大學(xué) 園藝學(xué)院，福建 福州 350002)

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不同光質(zhì)對(duì)櫻桃番茄產(chǎn)量及品質(zhì)的影響

鄭冬梅，林志斌，陳藝群，林碧英*

(福建農(nóng)林大學(xué) 園藝學(xué)院，福建 福州 350002)

摘要：[目的]探討光質(zhì)對(duì)櫻桃番茄的響應(yīng)機(jī)制。[方法]在南方設(shè)施大棚內(nèi)封閉式植物光照培養(yǎng)架上，以櫻桃番茄為試驗(yàn)材料，試驗(yàn)設(shè)計(jì)了6種不同LED燈光質(zhì)(白光、黃光、藍(lán)光、紅光、綠光和復(fù)合光)對(duì)櫻桃番茄產(chǎn)量和品質(zhì)的影響。[結(jié)果]紅光、藍(lán)光和復(fù)合光處理均有助于提高植株果實(shí)單果重、單株結(jié)果數(shù)和單株產(chǎn)量，以紅光處理的效果最好，單株產(chǎn)量增加19.992%。藍(lán)光處理的番茄果實(shí)轉(zhuǎn)色時(shí)間最短； Vc含量和可溶性蛋白質(zhì)含量顯著增加，硝酸鹽含量降低。紅光處理增加果實(shí)的可溶性糖含量和番茄紅素含量。綠光處理使番茄果實(shí)品質(zhì)和產(chǎn)量下降。[結(jié)論]研究結(jié)果表明，紅光有助于提高果實(shí)產(chǎn)量，藍(lán)光有助于番茄果實(shí)品質(zhì)的提高。

關(guān)鍵詞：光質(zhì)；櫻桃番茄；轉(zhuǎn)色；品質(zhì)；產(chǎn)量

光是植株生長(zhǎng)的必需環(huán)境因素。植物對(duì)光的要求除光強(qiáng)和光周期之外，光的質(zhì)量也是一個(gè)很重要的因素，已有前人實(shí)驗(yàn)證明光質(zhì)對(duì)植物的生長(zhǎng)發(fā)育[1]、光合作用[2]、產(chǎn)量、果實(shí)品質(zhì)、抗逆[3]等方面均有極大的影響。近年來(lái)，光質(zhì)對(duì)植物生長(zhǎng)發(fā)育影響的研究已成為熱點(diǎn)，但很多都是局限在植物組織培養(yǎng)和對(duì)植物嫩芽的影響上[4]。光質(zhì)對(duì)果實(shí)品質(zhì)影響的報(bào)道相對(duì)較少，并且光質(zhì)大多是采用普通電源或?yàn)V光膜等途徑獲取光質(zhì)。

番茄(Lycopersicon esculentumMill.)經(jīng)濟(jì)效益高、營(yíng)養(yǎng)豐富而深受人們的歡迎，是中國(guó)南北設(shè)施栽培的主栽蔬菜之一，設(shè)施內(nèi)不同光質(zhì)處理對(duì)番茄產(chǎn)量和品質(zhì)具有較大影響。本試驗(yàn)以提高櫻桃番茄產(chǎn)量和品質(zhì)為目的，在外層覆蓋黑色遮光材料的培養(yǎng)架上，通過(guò)LED精量調(diào)制光質(zhì)，研究其對(duì)櫻桃番茄產(chǎn)量和品質(zhì)等的影響。旨在探明番茄對(duì)光質(zhì)的響應(yīng)機(jī)制，試圖找出番茄轉(zhuǎn)色期間適宜的光質(zhì)，以期為番茄大棚生產(chǎn)補(bǔ)光技術(shù)提供一些理論依據(jù)，推動(dòng)番茄大棚栽培的發(fā)展，并為設(shè)施番茄的燈光管理以及高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)生產(chǎn)提供參考。

1材料與方法

1.1試驗(yàn)材料

供試番茄品種為美國(guó)引進(jìn)矮化型觀賞類(lèi)櫻桃番茄品種-矮生ky。

1.2試驗(yàn)設(shè)計(jì)

LED光源燈管由上海仁和照明電器有限公司生產(chǎn)，試驗(yàn)共設(shè)白色光(混合光)、黃色光(570～600nm)、藍(lán)色光(420～470nm)、紅色光(630～780nm)、綠色光(490～560nm)、紅藍(lán)混合的復(fù)合光(紅∶藍(lán)=3∶1)6個(gè)處理，以白色光為對(duì)照。燈管固定于培養(yǎng)箱頂部，光強(qiáng)為100μmol·m-2·s-1, 光源燈管距離植株距離約為50cm,處理室外周用黑色硬紙板包圍，防止外源燈光對(duì)試驗(yàn)結(jié)果造成影響。

試驗(yàn)于2014年9-12月在福建農(nóng)林大學(xué)園藝學(xué)院設(shè)施溫室大棚進(jìn)行種植栽培。2014年12月至2015年2月在福建農(nóng)林大學(xué)園藝學(xué)院園藝科技樓進(jìn)行光質(zhì)處理。生理生化試驗(yàn)在福建農(nóng)林大學(xué)園藝學(xué)院蔬菜生理生化實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行。種子在播種前進(jìn)行催芽處理，待種子露白后以點(diǎn)播的形式播種在穴盤(pán)中，基質(zhì)比例按珍珠巖：泥炭土：椰糠：蛭石=1∶3∶1∶1。待櫻桃番茄幼苗長(zhǎng)至六葉一心時(shí)進(jìn)行移栽定植，將幼苗定植到10cm×10cm營(yíng)養(yǎng)缽中進(jìn)行管理，每隔2d澆1次水，每隔1周施復(fù)合肥。植株開(kāi)花結(jié)果至果實(shí)為青果期時(shí)進(jìn)行光質(zhì)處理試驗(yàn)。

1.3測(cè)定項(xiàng)目和方法

櫻桃番茄果實(shí)轉(zhuǎn)色個(gè)數(shù)：統(tǒng)計(jì)不同光質(zhì)處理相同時(shí)間內(nèi)植株果實(shí)轉(zhuǎn)色的個(gè)數(shù)，以果實(shí)全部變紅為標(biāo)準(zhǔn)。

果實(shí)成熟后測(cè)定單果重、單株產(chǎn)量和計(jì)數(shù)單株結(jié)果數(shù)。

品質(zhì)指標(biāo)測(cè)定:采用2,6-二氯酚靛酚滴定法測(cè)定維生素C含量[5]、可溶性糖含量采用蒽酮-硫酸法[6]，番茄紅素采用甲醇-氯仿法[7]，硝態(tài)氮含量采用水楊酸-硫酸法[8]，可溶性蛋白含量的測(cè)定采用考馬斯亮藍(lán)G-250法[9]。各項(xiàng)品質(zhì)指標(biāo)的測(cè)定均去除果實(shí)的果皮和種子，取其果肉進(jìn)行試驗(yàn)指標(biāo)測(cè)定。

1.4數(shù)據(jù)處理

試驗(yàn)所有數(shù)據(jù)作3個(gè)重復(fù)，選用MicrosoftExcel2007和DPS(7.05)Duncan新復(fù)極差法分析數(shù)據(jù)。

2結(jié)果與分析

2.1不同光質(zhì)LED燈對(duì)櫻桃番茄果實(shí)轉(zhuǎn)色的影響

從圖1可以看出，果實(shí)轉(zhuǎn)色個(gè)數(shù)隨著光質(zhì)處理時(shí)間的延長(zhǎng)逐漸增多，處理40d時(shí)，番茄果實(shí)轉(zhuǎn)色個(gè)數(shù)依次為：藍(lán)光>紅光>復(fù)合光>白光>綠光>黃光。不同光質(zhì)處理的植株果實(shí)在處理10d、20d、30d、40d時(shí)轉(zhuǎn)色個(gè)數(shù)存在差別。與對(duì)照相比，藍(lán)光、紅光和復(fù)合光處理的效果均高于對(duì)照，以40d時(shí)藍(lán)光處理效果最好，處理的植株果實(shí)轉(zhuǎn)色個(gè)數(shù)比對(duì)照增加25%。由此說(shuō)明藍(lán)光處理可以促進(jìn)番茄提早轉(zhuǎn)色。

圖1　不同光質(zhì)LED燈處理櫻桃番茄果實(shí)轉(zhuǎn)色個(gè)數(shù)比較Fig.1　Cherry tomato fruit coloring number between the different light quality LED lamp

2.2不同光質(zhì)LED燈對(duì)櫻桃番茄植株產(chǎn)量的影響

從表1可以看出，紅光、藍(lán)光和復(fù)合光處理的果實(shí)單果重、單株果數(shù)和單株產(chǎn)量均高于對(duì)照，紅光、藍(lán)光和復(fù)合光與白光相比分別增產(chǎn)19.992%、17.784%和13.859%，差異極顯著。黃光和綠光處理則降低產(chǎn)量，分別比白光低24.202%和4.906%。說(shuō)明紅光、藍(lán)光和復(fù)合光處理均有助于提高植株果實(shí)產(chǎn)量，其中紅光處理效果最好，產(chǎn)量最高，說(shuō)明紅光處理最有利于番茄果實(shí)產(chǎn)量的增加。黃光和綠光處理則會(huì)降低產(chǎn)量。

2.3不同光質(zhì)LED燈對(duì)櫻桃番茄果實(shí)的影響

2.3.1對(duì)果實(shí)品質(zhì)的影響

由表2可知，不同光質(zhì)處理對(duì)番茄果實(shí)的Vc含量、可溶性糖含量和番茄紅素含量達(dá)到顯著性差異水平。Vc含量依次為：藍(lán)光>復(fù)合光>黃光>白光>紅光>綠光，以藍(lán)光處理效果最好，Vc含量達(dá)25.620mg·100g-1，較白光增加23.072%，復(fù)合光、黃光處理分別較白光增加14.618%和9.540%?？扇苄蕴呛勘憩F(xiàn)為：紅光>白光>藍(lán)光>復(fù)合光>黃光>綠光，紅光處理的可溶性糖含量最高，較白光增加33.333%,綠光、黃光處理的可溶性糖含量較低，分別比白光低43.590%和35.897%。由此可知，與白光相比，紅光促進(jìn)番茄可溶性糖的形成。紅光處理顯著增加了果實(shí)的番茄紅素含量，較白光增加16.522%，達(dá)差異顯著水平。藍(lán)光、黃光和綠光處理的番茄紅素較白光分別低16.596%、26.819%和52.864%，以綠光處理效果最差。由此可知，紅光處理可以提高果實(shí)的番茄紅素含量，而藍(lán)光、黃光和綠光處理則會(huì)抑制果實(shí)番茄紅素的形成。

表1　不同光質(zhì)LED處理對(duì)櫻桃番茄植株產(chǎn)量的影響

注：同列數(shù)字后不同小寫(xiě)字母表示差異顯著(p<0.05),同列數(shù)字后不同大寫(xiě)字母表示差異極顯著(p<0.01)。下同

Note:differentlowercaselettersforthesignificantdifferenceatthe0.05level,differentcapitallettersshowsignificantdifferenceatthe0.01level.Thesameasfollows

表2　不同光質(zhì)LED光處理對(duì)轉(zhuǎn)色期櫻桃番茄果實(shí)品質(zhì)的影響

2.3.2對(duì)果實(shí)硝酸鹽含量的影響

從圖2可以看出，處理40d后，果實(shí)硝酸鹽含量隨著光質(zhì)處理時(shí)間的延長(zhǎng)而呈上升趨勢(shì)，依次為：綠光>白光>紅光>黃光>復(fù)合光>藍(lán)光。以40d時(shí)藍(lán)光處理的番茄果實(shí)硝酸鹽含量最低為26.313mg·g-1，與白光差異顯著，較白光低19.298%，復(fù)合光處理比白光低15.332%，黃光和紅光處理分別比白光低12.946%、5.220%，以綠光處理的果實(shí)硝酸鹽含量最高，為35.407mg·g-1，比白光高8.594%。由此可知藍(lán)光、復(fù)合光、黃光和紅光處理均有助于減少果實(shí)的硝酸鹽含量，以藍(lán)光處理效果最佳，而綠光處理則會(huì)促進(jìn)果實(shí)硝酸鹽含量的形成。

圖2　不同光質(zhì)LED燈處理櫻桃番茄果實(shí)硝酸鹽含量的比較Fig.2　Comparison of cherry tomato fruit nitrate content in different light quality LED

圖3　不同光質(zhì)LED燈處理櫻桃番茄果實(shí)可溶性蛋白質(zhì)含量的比較Fig.3　Comparison of different light quality LED treatment of soluble protein content on fruit

2.3.3對(duì)果實(shí)可溶性蛋白含量的影響

從圖3可以看出，隨著光照處理時(shí)間的加長(zhǎng)，果實(shí)的可溶性蛋白質(zhì)含量呈上升趨勢(shì)，處理40d時(shí)，番茄果實(shí)可溶性蛋白含量的大小依次為：藍(lán)光>白光>紅光>綠光>復(fù)合光>黃光。以40d時(shí)藍(lán)光處理的番茄果實(shí)可溶性蛋白含量最高為1.646mg·g-1，比白光高6.302%，黃光、綠光、復(fù)合光和紅光分別比白光低39.110%、14.942%、18.144%和9.040%，以黃光處理的效果最差，可溶性蛋白含量為0.973mg·g-1。由此可知藍(lán)光處理最有利于果實(shí)可溶性蛋白含量的增加，有利于提高果實(shí)品質(zhì)，黃光、綠光、復(fù)合光和紅光處理則會(huì)降低果實(shí)可溶性蛋白含量。

3討論與結(jié)論

光質(zhì)對(duì)番茄的生長(zhǎng)發(fā)育起著重要作用。試驗(yàn)結(jié)果表明不同光質(zhì)處理番茄果實(shí)，果實(shí)的轉(zhuǎn)色時(shí)間存在差異，藍(lán)光、紅光和復(fù)合光3種光質(zhì)有助于果實(shí)提早轉(zhuǎn)色，其中以藍(lán)光處理的番茄果實(shí)轉(zhuǎn)色時(shí)間最短，綠光和黃光則會(huì)抑制果實(shí)轉(zhuǎn)色，這與蒲高斌[10]紅光處理番茄果實(shí)有助于果實(shí)提早轉(zhuǎn)色不一致，原因還需進(jìn)一步探討。

紅光處理后番茄果實(shí)產(chǎn)量極顯著增加，原因一方面是由于植株葉面積和葉綠素含量的增加,另一方面是紅光有利于提高葉片光合速率[11]，增加干物質(zhì)的積累[12]?？赡茉蚴羌t光有利于番茄果實(shí)同化物的增加，提高產(chǎn)量。光質(zhì)與果實(shí)內(nèi)部光合產(chǎn)物運(yùn)輸分配的關(guān)系還有待進(jìn)一步探究。本試驗(yàn)光質(zhì)處理對(duì)番茄植株產(chǎn)量的影響為：紅光>藍(lán)光>復(fù)合光。紅光處理的番茄植株果實(shí)產(chǎn)量最高，這與黃枝[13]、林碧英[14]紅光能提高豌豆芽苗菜產(chǎn)量結(jié)果一致。

維生素C又叫抗壞血酸，是一種水溶性維生素[15]。維生素C含量的高低可以作為番茄果實(shí)品質(zhì)的衡量標(biāo)準(zhǔn)，植物中維生素C的含量在植物生長(zhǎng)不同時(shí)期的含量大小也不一樣，本試驗(yàn)結(jié)果表明，不同光質(zhì)LED燈處理后番茄果實(shí)維生素C含量大小為：藍(lán)光>復(fù)合光>黃光>白光>紅光>綠光。藍(lán)光處理的轉(zhuǎn)色后番茄果實(shí)維生素C含量比白光處理的更高。說(shuō)明在番茄轉(zhuǎn)色期增加藍(lán)色光照，可以提高番茄果實(shí)的維生素C的含量，這與吳根良[16]對(duì)越冬辣椒果實(shí)品質(zhì)研究結(jié)果一致。

劉淵川[17]在做不同LED光照時(shí)長(zhǎng)對(duì)菜心生長(zhǎng)與品質(zhì)的影響實(shí)驗(yàn)中表明，伴隨LED燈光照時(shí)間延長(zhǎng)，有助于菜心的可溶性糖含量的增加。本試驗(yàn)結(jié)果表明：紅光處理的果實(shí)可溶性糖含量最高，說(shuō)明添加紅光可以促進(jìn)果實(shí)可溶性糖含量的增加，這與蒲高斌[18]在光質(zhì)對(duì)番茄果實(shí)轉(zhuǎn)色期品質(zhì)變化影響以及陳祥偉[19]在不同LED光源對(duì)烏塌菜光合特性及品質(zhì)的影響結(jié)果一致,原因可能是紅光比例的增加促進(jìn)了碳代謝強(qiáng)度和碳水化合物合成。說(shuō)明紅光處理轉(zhuǎn)色期番茄果實(shí)的效果最好，最有利于果實(shí)可溶性糖含量的積累。

番茄紅素是一種重要的生理功能性色素。本試驗(yàn)結(jié)果表明6種不同光質(zhì)LED燈處理后番茄紅素含量大小為：紅光>復(fù)合光>白光>藍(lán)光>黃光>綠光。6種光質(zhì)以紅光處理轉(zhuǎn)色期番茄果實(shí)其番茄紅素含量最高6.326mg·kg-1，極顯著高于白光處理的番茄紅素含量。試驗(yàn)結(jié)果與劉曉英[20]和孫娜[21]在番茄上的試驗(yàn)結(jié)果一致，說(shuō)明紅光處理可提高櫻桃番茄果實(shí)番茄紅素含量?？赡茉蚴羌t光處理果實(shí)后促進(jìn)果實(shí)內(nèi)某些基因的表達(dá)，轉(zhuǎn)錄和翻譯，從而提高了一些酶的水平，如八氫番茄紅素合成酶，從而加速番茄紅素的合成：降低了某些酶的合成，抑制了番茄紅素的降解[22]。

葉菜類(lèi)和根菜類(lèi)中含有大量硝酸鹽，在烹飪和腌制過(guò)程中可轉(zhuǎn)化成亞硝酸鹽而危害健康，因此硝酸鹽含量成為蔬菜及其加工品的重要品質(zhì)指標(biāo)。本試驗(yàn)結(jié)果表明藍(lán)光處理的番茄植株果實(shí)硝酸鹽含量最低，說(shuō)明藍(lán)光處理有利于提高番茄果實(shí)的安全品質(zhì)。這與劉文科[23]藍(lán)光處理顯著降低了生菜地上部分硝酸鹽含量結(jié)果一致。

本試驗(yàn)藍(lán)光處理的番茄果實(shí)可溶性蛋白質(zhì)含量明顯高于其它處理，說(shuō)明藍(lán)光處理促進(jìn)番茄果實(shí)中可溶性蛋白質(zhì)含量的增加，推測(cè)藍(lán)光可以促進(jìn)番茄果實(shí)相關(guān)蛋白的合成。其原因可能是藍(lán)光可促進(jìn)線粒體的暗呼吸，暗呼吸中的有機(jī)酸為有機(jī)含氮化合物的合成提供了碳架，進(jìn)而促進(jìn)了蛋白質(zhì)的合成[24]。

不同光質(zhì)LED燈處理櫻桃番茄，對(duì)產(chǎn)量和品質(zhì)的影響各不相同，在6種不同光質(zhì)的處理下，以紅光處理產(chǎn)量最高。光質(zhì)對(duì)番茄品質(zhì)的影響;紅光提高果實(shí)的可溶性糖含量和番茄紅素含量，藍(lán)光有助于降低果實(shí)硝酸鹽含量，提高果實(shí)可溶性蛋白含量。綜上所述，紅光處理可以提高果實(shí)產(chǎn)量，藍(lán)光處理可提升番茄果實(shí)品質(zhì)。本試驗(yàn)只針對(duì)單色光質(zhì)和紅藍(lán)光配比對(duì)番茄產(chǎn)量及品質(zhì)的研究，其它不同光質(zhì)配比對(duì)番茄果實(shí)產(chǎn)量和品質(zhì)的研究有待進(jìn)一步分析和探討。

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(編輯：馬榮博)

收稿日期：2016-03-18 修回日期：2016-05-12

作者簡(jiǎn)介：鄭冬梅(1993-)，女(漢)，福建永定人，碩士研究生，研究方向:蔬菜生理生化 *通訊作者：林碧英，教授，碩士生導(dǎo)師。Tel:13905015517;E-mail：lby3675878@163.com

基金項(xiàng)目：福建省科技重點(diǎn)項(xiàng)目(2014N0022)；福建省科技重大項(xiàng)目(2014NZ0002-2)

中圖分類(lèi)號(hào)：S641.2

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1671-8151(2016)08-0567-05

Effectsofdifferentlightqualitiesontheyieldandqualityofcherrytomato

ZhengDongmei,LinZhibin,ChenYiqun,LinBiying*

(College of Horticulture, Fujian Agriculture and Forestry University, Fuzhou 350002, China)

Abstract:[Objective]The aim was to find out the light qualitative physiological response mechanis, [Methods]Under the southern facility plant incubator environment, with cherry tomato as experimental material, experiments were designed on the six different LED lamp light quality (white, yellow, blue, red, green and complex light) of cherry tomato yield and quality effects. [Results]The results were: the red, blue and composite light treatments could help improve plant fruit weight, fruit number per plant and yield per plant, the best deal with the effect of red light, a 19.992% increased in yield per plant. Blue ray processing tomato fruit color turning time shortest; VC content and soluble protein content significantly increased, nitrate content decreased. Red light treatment increased fruit soluble sugar content and tomato red pigment content. Yield and fruit quality of tomato was reduced by green light. [Conclusion]The results showed that red light was helpful to increase fruit yield, and blue light was helpful to improve the quality of tomato fruit.

Key words:Light quality; Cherry tomato; Coloration; Quality; Yield