黃靈丹，盧 斐，馬 麗，楊常新，曲繼松，楊子強(qiáng)

(1.寧夏吳忠國家農(nóng)業(yè)科技園區(qū)管理委員會(huì)，寧夏吳忠 751100; 2.寧夏農(nóng)林科學(xué)院種質(zhì)資源研究所，銀川 750002)

非耕地日光溫室4種櫻桃番茄初果期生長和葉綠素?zé)晒鈪?shù)及品質(zhì)的比較

黃靈丹1，盧 斐1，馬 麗1，楊常新1，曲繼松2，楊子強(qiáng)1

(1.寧夏吳忠國家農(nóng)業(yè)科技園區(qū)管理委員會(huì)，寧夏吳忠 751100; 2.寧夏農(nóng)林科學(xué)院種質(zhì)資源研究所，銀川 750002)

試驗(yàn)以4種櫻桃番茄‘碧嬌’‘愛莉特諾’‘綠寶石’和‘金妃’為材料，在開始開花時(shí)進(jìn)行定量灌水處理。探索在非耕地日光溫室基質(zhì)桶栽水肥一體化條件下，4種櫻桃番茄初果期生長和葉綠素?zé)晒鈪?shù)及品質(zhì)，為非耕地高效節(jié)水農(nóng)業(yè)發(fā)展及種植品種提供參考依據(jù)。結(jié)果表明：株高為‘愛莉特諾’>‘綠寶石’>‘金妃’>‘碧嬌’，莖粗為‘綠寶石’>‘愛莉特諾’>‘碧嬌’>‘金妃’；4種櫻桃番茄光系統(tǒng)Ⅱ的反應(yīng)中心用于電子傳遞的能量均高于用于熱耗散的能量，其中‘綠寶石’PSⅡ反應(yīng)中心用于電子傳遞的能量和用于熱耗散的能量均為最高；相比其他3個(gè)品種，‘碧嬌’相應(yīng)啟動(dòng)御防機(jī)制能力更強(qiáng)，葉片中的過剩激發(fā)能更好地及時(shí)耗散；‘金妃’的維生素C和可溶性糖達(dá)最高，‘碧嬌’最低；‘碧嬌’‘愛莉特諾’‘綠寶石’和‘金妃’的可溶性糖質(zhì)量分?jǐn)?shù)影響不大。研究表明，4種櫻桃番茄在定量灌水后，葉綠素?zé)晒鈪?shù)受到不同程度影響，進(jìn)而影響番茄植株的生長和果實(shí)品質(zhì)。

非耕地；日光溫室；櫻桃番茄；葉綠素?zé)晒鈪?shù)；品質(zhì)

非耕地是指除耕地以外未被開墾的土地，地力條件差，不適宜耕種，或耕作效益低。其主要類型有荒漠、戈壁、山地、鹽堿地等。近年來，西北地區(qū)的甘肅、寧夏、新疆各地在不適于糧食作物生產(chǎn)的荒坡地上發(fā)展設(shè)施園藝(主要有果蔬、食用菌等)，發(fā)展非耕地高效節(jié)水農(nóng)業(yè)，發(fā)揮非耕地設(shè)施生產(chǎn)“多用光、少用水、不占地、高效益”的優(yōu)勢[1]。

水分是植物生長代謝必不可少的物質(zhì)，干旱是抑制植物生長、降低產(chǎn)量的重要原因[2]，前人在干旱脅迫對(duì)植物的生理[3-5]、光合特性[6]及葉綠素?zé)晒鈪?shù)[7]等方面的影響已做諸多研究。其中，測定葉綠素?zé)晒饩哂锌焖佟⒎奖?、無損活體測定等特點(diǎn)[8]，越來越多地被用到干旱[9-10]、衰老[11]、逆境脅迫[12-14]等相關(guān)研究領(lǐng)域中。葉綠素?zé)晒庹T導(dǎo)動(dòng)力學(xué)曲線已成為研究光合作用特別是原初光化學(xué)反應(yīng)最有力工具之一[15],是研究植物光合生理與逆境脅迫關(guān)系的理想探針[16]。干旱脅迫會(huì)導(dǎo)致植株葉片水分降低，葉綠素降解，可能抑制光合原初反應(yīng)階段，從而使光合電子傳遞鏈?zhǔn)茏?，PSⅡ反應(yīng)中心耗散過剩光能的能力增強(qiáng)，光化學(xué)量子產(chǎn)額和光合效率下降[17]。林世青等[18]通過不同水稻品種苗期葉片的熒光參數(shù)測定，表明Fv/Fm可以作為快速、簡便地預(yù)測作物增產(chǎn)潛力的一種相對(duì)生理指標(biāo)。

本研究以4種櫻桃番茄為材料，測定非耕地日光溫室定量灌水條件下， 4種櫻桃番茄初果期的生長、葉綠素?zé)晒鈩?dòng)力參數(shù)和品質(zhì)變化，為進(jìn)一步了解櫻桃番茄的生理生化機(jī)制，完善非耕地節(jié)水灌溉體系和加強(qiáng)設(shè)施櫻桃番茄栽培管理奠定一定的實(shí)踐基礎(chǔ)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地概況

試驗(yàn)在寧夏吳忠(孫家灘)國家農(nóng)業(yè)科技園區(qū)日光溫室內(nèi)(106°6′26″E，37°57′10″N，海拔為1 130 m)進(jìn)行。吳忠(孫家灘)國家農(nóng)業(yè)科技園區(qū)為山坡荒地，位于寧夏中部，屬于大陸性干旱、半干旱氣候，全年光照時(shí)間達(dá)3 000 h、全年太陽輻射高達(dá)700 kJ/m2，年平均氣溫8.8 ℃，極端最高氣溫36.9 ℃，極端最低氣溫-24 ℃。7月最熱，平均氣溫24 ℃，無霜期170 d左右，冬季寒冷多風(fēng)、年平均降水量193 mm，年蒸發(fā)量在2 013 mm，氣候干燥。試驗(yàn)溫室寬15 m，長80 m，凈栽培面積1 050 m2，溫室后墻底寬8 m，溫室脊高7.5 m，保溫采光效果良好。試驗(yàn)期間溫室白天溫度25～30 ℃，相對(duì)濕度50%左右，晴天光照度高達(dá)60 000 lx。

1.2 試驗(yàn)材料

供試櫻桃番茄品種為‘金妃’(黃色) ‘愛莉特諾’(紅色)‘碧嬌’(粉色)‘綠寶石’(綠色)。

1.3 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

采用桶栽無土限根東西橫向輕簡栽培模式，供試桶采用上海孫橋第三代園藝栽培桶，桶高40 cm，直徑38 cm，桶內(nèi)放置一個(gè)打孔芯座，芯座上下各覆一層無紡布隔離膜，具有保水透氣等優(yōu)點(diǎn)。供試土壤為V(蛭石)∶V(珍珠巖)∶V(草炭灰)=1∶1∶1的無土基質(zhì)。1年種2茬，分別于2016-04-02和2016-09-08定植，每桶定植4株，每個(gè)品種定植200個(gè)桶。采用水肥一體化滴頭和滴箭裝置灌水，采用1桶2滴箭，滴箭流量(6 mL/min)，每天9:30開始控制統(tǒng)一灌水。定植后15 d，充足供水，保證基質(zhì)相對(duì)含水量(SWC)在70%～80%，空2 d的水，定植18 d后每天定量灌水，使基質(zhì)相對(duì)含水量維持在25%～30%。采收第1穗果后20～21 d后開始取樣測量。

1.4 測定項(xiàng)目及方法

1.4.1 生長指標(biāo) 于櫻桃番茄第1穗果成熟統(tǒng)一采收后的第20天進(jìn)行測定。從基質(zhì)平面量起至生長點(diǎn)，用直尺測定植株株高，用游標(biāo)卡尺測量莖粗、果長和果寬，其中莖粗均于子葉下1 cm處測量。每個(gè)品種隨機(jī)取3桶，取其平均值。

1.4.2 葉綠素?zé)晒鈪?shù) 選擇晴朗天，在10:00-12:00用連續(xù)激發(fā)式熒光儀Handy PEA(英國Hansatech公司)測定最高一片完全展開的功能葉的葉綠素?zé)晒鈪?shù)，測定前，需要先暗適應(yīng)30 min。每個(gè)品種測量3片葉片，樣品隨機(jī)選取。葉綠素?zé)晒饣緟?shù)包括起始熒光值(F0)、最大熒光值(Fm)、可變熒光值(Fv)、最大熒光的化學(xué)反應(yīng)效率(Fv/Fm)。根據(jù)葉綠素?zé)晒獾幕緟?shù)進(jìn)行計(jì)算得如下參數(shù)[17]：

比活性參數(shù)：反應(yīng)中心吸收的能量(ABS/RC)，ABS/RC=M0·(1/Vj)·(1/ψP0)；反應(yīng)中心所捕獲的能量(TRo/RC)，TRo/RC=M0·(1/Vj)；電子傳遞的能量(ETo/RC)，ETo/RC=M0·(1/Vj)·ψ0；熱散耗的能量(DIo/RC)，DIo/RC=(ABS/RC)-(TRo/RC)

能量分配比率參數(shù)：捕獲的激子能導(dǎo)致電子傳遞的效率(ψ0)，ψ0=ETo/TRo；最大光化學(xué)效率(ψP0)，ψP0=TRo/ABS；電子傳遞的量子產(chǎn)額(ψE0)，ψE0=ETo/ABS；熱耗散的量子比率(ψD0)，ψD0=1-ψP0。

上式中M0和Vj可以直接從儀器中導(dǎo)出，RC指有活性的反應(yīng)中心。

1.4.3 櫻桃番茄品質(zhì) 可溶性固形物質(zhì)量分?jǐn)?shù)采用折光儀法；還原糖質(zhì)量分?jǐn)?shù)采用菲林試劑滴定法；可溶性糖質(zhì)量分?jǐn)?shù)用苯酚法測定；有機(jī)酸采用NaOH滴定法[19]。

1.5 數(shù)據(jù)分析

采用Excel 2007與SPSS 22.0對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理。

2 結(jié)果與分析

2.1 4種櫻桃番茄初果期生長的比較

由表1可知， ‘愛莉特諾’株高最高，但與‘綠寶石’差異不顯著，‘碧嬌’最低，其株高僅是‘愛莉特諾’的62.96%，但 ‘碧嬌’的果穗數(shù)最多，比最低的‘金妃’高43.48%。金妃的莖粗和果穗數(shù)都最小，分別是最高的61.1%和69.7%，‘金妃’的株高比‘碧嬌’高44.83%，但莖粗卻比‘碧嬌’低29.9%?？梢姟異劾蛱刂Z’長勢最高，‘綠寶石’次之，‘金妃’莖桿最細(xì)，長勢最弱。

表1 4種櫻桃番茄的生長指標(biāo)

注：表中數(shù)據(jù)為平均值±標(biāo)準(zhǔn)誤，不同字母表示差異為0.05顯著水平，下同。

Note: The values in table are average±SE, different letters mean significant difference at 0.05 level, the same as below.

2.2 4種櫻桃番茄初果期葉片葉綠素?zé)晒鈪?shù)的比較

2.2.1 基本參數(shù) 由表2可知，‘綠寶石’的F0(365.00)、Fm(2 193.00)和Fv(1 844.67)值都最大。對(duì)于F0來說，‘綠寶石’>‘金妃’>‘愛莉特諾’>‘碧嬌’，F(xiàn)m和Fv均呈現(xiàn)為‘綠寶石’>‘愛莉特諾’>‘碧嬌’>‘金妃’，‘綠寶石’的Fm和Fv較‘金妃’高12.08%和14.86%。Fv/Fm是光化學(xué)反應(yīng)狀況的一個(gè)重要指標(biāo)，反映電子傳遞能力的大小，從表2可以看出，‘綠寶石’Fv/Fm最大，但與‘碧嬌’和 ‘愛麗特諾’差異不顯著，比‘金妃’僅高出2.44%。

表2 4種櫻桃番茄葉片葉綠素?zé)晒鈪?shù)

2.2.2 光系統(tǒng)Ⅱ反應(yīng)中心活性參數(shù) 從表3可以看出，‘碧嬌’吸收的能量(ABS/RC)、反應(yīng)中心所捕獲的能量(TRo/RC)和電子傳遞的能量(ETo/RC)都為最小，分別是最高值的93.1%、83.5%、91.8%，但‘碧嬌’用于熱消耗的能量(DIo/RC)卻是最大。‘金妃’吸收的能量(ABS/RC)、反應(yīng)中心所捕獲的能量(TRo/RC)最大，但電子傳遞的能量(ETo/RC)和電子傳遞的能量(ETo/RC)卻是最小，可見‘碧嬌’的光系統(tǒng)Ⅱ反應(yīng)中心活性最強(qiáng)，‘金妃’的活性最弱。同時(shí)，從表3中可知，不同品種櫻桃番茄葉片都呈現(xiàn)出ABS/RC>TRo/RC>ETo/RC>DIo/RC的趨勢。

建立三個(gè)機(jī)制，首先是領(lǐng)導(dǎo)協(xié)調(diào)機(jī)制，縱向上加強(qiáng)領(lǐng)導(dǎo)，橫向加強(qiáng)聯(lián)系。其次是網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行機(jī)制，建立黨建工作目標(biāo)責(zé)任制，明確黨支部領(lǐng)導(dǎo)核心、統(tǒng)籌協(xié)調(diào)、管理服務(wù)作用。明確網(wǎng)格黨支部“示范引領(lǐng)、組織協(xié)調(diào)、關(guān)愛黨員、聯(lián)系群眾”四項(xiàng)主要職能，每周召開一次黨支部例會(huì)保持信息互通。再次是黨員管理機(jī)制。通過網(wǎng)格，將在職黨員、離退休黨員教育管理全覆蓋。

表3 4種櫻桃番茄葉片反應(yīng)中心活性參數(shù)

2.2.3 光系統(tǒng)Ⅱ能量分配比率ψ0反映有活性的反應(yīng)中心的開放程度，從表4可見，‘碧嬌’‘愛莉特諾’和‘綠寶石’的開放程度無顯著差異，但顯著高于‘金妃’。對(duì)于用來熱消耗的量子比率(ψD0)，‘碧嬌’‘愛莉特諾’和‘綠寶石’也無顯著差異，卻顯著低于‘金妃’?！疱淖畲蠊夂闲?ψP0)較其他3個(gè)品種最高，但是其電子傳遞的量子產(chǎn)額卻是最低的。‘愛莉特諾’的電子傳遞的量子產(chǎn)額(ψE0)最高，比最低‘金妃’高11.45%。

表4 4種櫻桃番茄葉片PSⅡ能量分配比率

2.3 4種櫻桃番茄初果期果實(shí)品質(zhì)的比較

由表5可知，‘碧嬌’‘愛莉特諾’‘綠寶石’和‘金妃’之間的維生素C達(dá)顯著差異，其中‘金妃’的維生素C質(zhì)量分?jǐn)?shù)最高(0.177 8 mg/kg)，分別較‘碧嬌’‘愛莉特諾’和‘綠寶石’高125.1%、94.7%、32.1%。各品種的可溶性糖差異不顯著，可見定量灌水對(duì)這4個(gè)品種櫻桃番茄的可溶性糖質(zhì)量分?jǐn)?shù)影響不大?！虌伞目扇苄怨绦挝镔|(zhì)量分?jǐn)?shù)最高，‘愛莉特諾’次之，‘綠寶石’最低?！虌伞?‘綠寶石’和‘金妃’的有機(jī)酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)差異不顯著，但顯著低于‘愛莉特諾’，分別是‘愛莉特諾’的70.01%、65.5%、68.4%。

表5 4種櫻桃番茄果實(shí)品質(zhì)

3 討 論

3.1 4種櫻桃番茄初果期的生長指標(biāo)

水分是植物生長代謝必不可少的物質(zhì)，灌水不當(dāng)會(huì)抑制植物生長，從而造成產(chǎn)量下降[1]。通過定量灌水，對(duì)4種櫻桃番茄進(jìn)行比較，‘愛莉特諾’株高最高，‘綠寶石’的莖粗最大，‘愛莉特諾’果穗數(shù)及結(jié)果數(shù)較高，產(chǎn)量高于其他3個(gè)品種，‘金妃’受水分的影響最大，莖桿最細(xì)，果實(shí)少。這說明品種不同，對(duì)水分的抗性程度不同。

3.2 4種櫻桃番茄初果期的熒光參數(shù)

在植物生長過程中，高溫[20]、低溫[21]、干旱[8-9]等因素都會(huì)影響PSⅡ反應(yīng)。當(dāng)植物生長環(huán)境受到脅迫后，植株體內(nèi)葉綠素?zé)晒鈺?huì)相應(yīng)發(fā)生變化[20]。F0是光系統(tǒng)Ⅱ反應(yīng)中心在完全打開時(shí)的熒光，但其并沒有參與 到PSⅡ反應(yīng)中心的光化學(xué)反應(yīng)中，F(xiàn)m是反應(yīng)中心在完全閉合時(shí)的熒光，其數(shù)值的大小體現(xiàn)了通過PSⅡ的電子傳遞的強(qiáng)弱，F(xiàn)v/Fm是光化學(xué)反應(yīng)的一個(gè)重要指標(biāo)。本試驗(yàn)中‘綠寶石’的F0、Fm、Fv和Fv/Fm都達(dá)到最大，說明定量灌水后‘綠寶石’的PSⅡ潛在活性中心受損、抑制光合作用的原初反應(yīng)、光合電子傳遞過程的能力高于其他3個(gè)品種。本試驗(yàn)通過對(duì)不同品種櫻桃番茄葉綠素?zé)晒鈪?shù)的測定，分析光合機(jī)構(gòu)的比活性參數(shù)，4個(gè)品種都存在ABS/RC>TRo/RC>ETo/RC>DIo/RC，說明熱耗散以電子傳遞鏈的延伸而增加，光能利用率降低。這與曲繼松等[22]研究相一致。

3.3 4種櫻桃番茄初果期的果實(shí)品質(zhì)

櫻桃番茄作為鮮食性果蔬，其品質(zhì)的好壞直接影響著該品種的商品果性和市場認(rèn)可度。水分作為植物一切反應(yīng)必不可少的物質(zhì)之一，是阻礙植物的正常生長代謝的因素之一，但是雷廷武等[23]研究表明，適當(dāng)?shù)乃置{迫，反而會(huì)改善果實(shí)的品質(zhì)。本試驗(yàn)對(duì)4種櫻桃番茄進(jìn)行相同的灌水后(相對(duì)含水量25%～30%)，不同品種的品質(zhì)也表現(xiàn)不同，其中‘金妃’的維生素C和可溶性糖達(dá)到最高，‘碧嬌’最低?！虌伞異劾蛱刂Z’‘綠寶石’和‘金妃’的可溶性糖質(zhì)量分?jǐn)?shù)影響不大。

4 結(jié) 論

在定量灌水條件下，4種櫻桃番茄初果期植株的株高、莖粗、果穗數(shù)和結(jié)果數(shù)等指標(biāo)差異較大，PSⅡ光合電子傳遞都有影響，并且4種櫻桃番茄的PSⅡ反應(yīng)中心用于電子傳遞的能量均高于用于熱耗散的能量，其中‘綠寶石’的PSⅡ反應(yīng)中心用于電子傳遞的能量和用于熱耗散的能量均為最高，‘碧嬌’響應(yīng)啟動(dòng)御防機(jī)制力量更強(qiáng)，葉片中的過剩激發(fā)能更好地及時(shí)耗散。水分作為植株的生長代謝必不可少的物質(zhì)之一，其含量的大小必然會(huì)影響光合電子傳遞，從而影響光合效率。4種櫻桃番茄品質(zhì)表現(xiàn)不同，‘金妃’的品質(zhì)表現(xiàn)較其他3個(gè)品種好，但是在水分受限情況下，‘金妃’生長勢較弱，光反應(yīng)系統(tǒng)活性差。通過對(duì)4種櫻桃番茄初果期的植株生長、葉片葉綠素?zé)晒夂凸麑?shí)品質(zhì)的綜合分析得出，為發(fā)展節(jié)水農(nóng)業(yè)，適合種植生長較旺的‘愛莉特諾’和‘碧嬌’，若要選種‘金妃’，需加大灌水量，滿足其需水要求，以保證其生長旺盛。

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(責(zé)任編輯：史亞歌 Responsible editor:SHI Yage)

Comparison of Growth at First Fruit Stage and Chlorophyll Fluorescence Parameters and Qualities of Four Varieties of Cherry Tomato in the Greenhouse of Non-cultivated Land

HUANG Lingdan1, LU Fei1, MA Li1, YANG Changxin1, QU Jisong2and YANG Ziqiang1

(1.Management Commitee of Wuzhong National Agricultural Sci-Tech Garden,Wuzhong Ningxia 751100, China; 2.Institute of Germplasm Resources, Ningxia Academy of Agriculture and Forestry Science, Yinchuan Ningxia 750002,China)

Taking four varieties of cherry tomato ‘Bijiao’‘Ailitenuo’‘Lubaoshi’ and‘Jinfei’ as materials, we conducted quantitative water treatment at the beginning of flowering and studied growth of four varieties of cherry tomato at first fruit and chlorophyll fluorescence induction kinetics curves under condition of pot tomato in the greenhouse of non-cultivated land, so as to provide the scientific basis for development of high efficiency water-saving agriculture and varieties-selecting in non-cultivated land. The results showed that ‘Ailitenuo’ > ‘Lubaoshi’ > ‘Jinfei’ >‘Bijiao’ in plant height，in stem diameter,‘Lubaoshi’> ‘Ailitenuo’>‘Bijiao’> ‘Jinfei’. In the four varieties of cherry tomato, the electron transport flux per cross-section(ETo/CS) were higher than dissipated energy flux per cross-section(DIo/CS), the electron transport flux per cross-section(ETo/CS) and dissipated energy flux per cross-section(DIo/CS) of ‘Lubaoshi’ were the highest. Compared with the other three varieties, the resisting mechanism ability of ‘Bijiao’ was stronger, and excess heat energy in the leaves could be dissipated in more timely manner.The mass fraction of vitamin C and soluble sugar of ‘Jinfei’ reached the maximum,‘Bijiao’had the lowest mass fraction.The soluble sugar of‘Bijiao’‘Ailitenuo’‘Lubaoshi’ and‘Jinfei’had a little influence on the mass fraction. Therefore, the chlorophyll fluorescence parameters change were directly affected by the quantitative water for the cherry tomato,then it affected the growth of the plant and the qualities of the fruit.

Non-cultivated land； Greenhouse；Cherry tomato；Chlorophyll fluorescence parameters； Quality

HUANG Lingdan,female,master student.Research area:cultivating facilities vegetables. E-mail:huanglingdand3@163.com

YANG Ziqiang,male,research fellow.Research area:facilities environment regulation and R&D.E-mail:wznmj@sina.com

SI詞頭

2016-06-07

2016-08-09

農(nóng)業(yè)部行業(yè)(農(nóng)業(yè))科技專項(xiàng)(201503137)。

黃靈丹，女，碩士研究生，從事設(shè)施蔬菜栽培研究。E-mail:huanglingdand3@163.com

楊子強(qiáng)，男，研究員，主要從事設(shè)施環(huán)境調(diào)控及技術(shù)研發(fā)。E-mail: wznmj@sina.com

日期：2016-12-12

網(wǎng)絡(luò)出版地址：http://www.cnki.net/kcms/detail/61.1220.S.20161212.1117.030.html

S641.2

A

1004-1389(2016)12-1844-07

Received 2016-06-07 Returned 2016-08-09

Foundation item Special Fund for Agro-scientific Research in the Public Interest(No. 201503137).