番茄中番茄紅素含量對各生育階段土壤水分的響應(yīng)

劉亭亭，胡田田，陳　思

(西北農(nóng)林科技大學(xué) a 資源環(huán)境學(xué)院，b 水利與建筑工程學(xué)院，陜西 楊凌 712100)

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番茄中番茄紅素含量對各生育階段土壤水分的響應(yīng)

劉亭亭a，胡田田b，陳思b

(西北農(nóng)林科技大學(xué) a 資源環(huán)境學(xué)院，b 水利與建筑工程學(xué)院，陜西 楊凌 712100)

[摘要]【目的】 研究不同生育階段不同土壤含水率對番茄紅素含量的影響，為番茄節(jié)水優(yōu)質(zhì)生產(chǎn)提供依據(jù)?！痉椒ā?以“農(nóng)城種業(yè)906”番茄為供試材料，采用五元二次通用旋轉(zhuǎn)組合設(shè)計，通過盆栽試驗建立番茄紅素含量與不同生育階段土壤水分間的數(shù)學(xué)模型，并對各單一因素及兩兩因素的耦合效應(yīng)進(jìn)行分析。【結(jié)果】 在供試條件下，當(dāng)其他因子為中間水平時，番茄紅素含量隨始花結(jié)果期、果實生長初期和果實品質(zhì)形成期土壤含水率的增加呈先減少后增加的趨勢，與果實快速膨大期土壤含水率呈正相關(guān)關(guān)系，而苗期土壤含水率對其影響不大。交互效應(yīng)表現(xiàn)為，苗期土壤含水率與果實生長初期、品質(zhì)形成期土壤含水率，以及果實快速膨大期土壤含水率與果實品質(zhì)形成期土壤含水率間存在顯著的負(fù)交互效應(yīng)；始花結(jié)果期土壤含水率與果實生長初期、果實快速膨大期土壤含水率，以及果實生長初期土壤含水率與快速膨大期土壤含水率間存在顯著的正交互作用；通過尋優(yōu)得出各生育階段土壤含水率為苗期土壤含水率50%θf～60%θf，始花結(jié)果期、果實生長初期、果實快速膨大期和品質(zhì)形成期土壤含水率均為90%θf～100%θf時可得最大番茄紅素含量(146.43 μg/g)。【結(jié)論】 苗期適當(dāng)虧水，番茄生長中期以及成熟采摘前期土壤水分充足有利于番茄紅素含量的增加。

[關(guān)鍵詞]番茄；番茄紅素；土壤含水率；虧水階段

隨著我國人民生活水平的提高，人們對園藝產(chǎn)品的需求已經(jīng)從數(shù)量型向質(zhì)量型轉(zhuǎn)變。番茄是我國最重要的園藝作物之一， 也是人類膳食營養(yǎng)的主要來源之一， 提高番茄的商品與營養(yǎng)品質(zhì)是近年來番茄栽培和育種研究的重點。番茄紅素是衡量番茄品質(zhì)優(yōu)劣的一項重要指標(biāo)。番茄紅素的抗氧化性很強(qiáng)，是維生素E的100倍，是β-胡蘿卜素的2倍以上。它能高效猝滅人體中的單線態(tài)氧并清除自由基，從而起到抗癌、抑癌的作用，同時可以預(yù)防和治療心腦血管、動脈硬化等疾病，有增強(qiáng)機(jī)體免疫功能和抗衰老等重要作用[1-3]。同許多膳食類胡蘿卜素不同，番茄紅素的來源十分有限，人們飲食中85%的番茄紅素來源于番茄及其制品[4]。

水分作為作物生長發(fā)育的必需條件，過多或過少都會造成作物的生長逆境。灌水增加了作物的產(chǎn)量，卻降低了果實內(nèi)糖、有機(jī)酸等可溶物的含量以及干物質(zhì)的含量[5]。盡管水分是番茄生長發(fā)育所依賴的，但缺水卻使番茄的營養(yǎng)品質(zhì)如番茄紅素、維生素C等的含量增加[6-9]。目前，有關(guān)不同土壤含水率對番茄品質(zhì)影響的研究較多，而涉及番茄生育階段以及不同生育階段土壤含水率間交互作用的研究卻很少，關(guān)于土壤含水率對番茄中番茄紅素含量影響的研究也有限。本試驗將番茄生育期劃分為苗期、始花結(jié)果期、果實生長初期、果實快速膨大期和果實品質(zhì)形成期5個生育階段，研究番茄各生育階段不同土壤含水率對番茄紅素含量的影響，以及不同階段土壤含水率間的交互效應(yīng)，探索番茄最優(yōu)的土壤含水率與灌水時期的組合模式。

1材料與方法

1.1供試材料

供試番茄品種為“農(nóng)城種業(yè)906”，由陜西楊凌農(nóng)城種業(yè)科技有限公司提供。

供試土壤為土婁土，含有機(jī)質(zhì)16.09 g/kg，全氮0.85 g/kg，速效磷28.08 mg/kg，速效鉀83.40 mg/kg，田間持水量(θf)為24%，土壤體積質(zhì)量1.30 g/cm3。試驗裝置為塑料桶，桶底部的直徑為20 cm，頂部的直徑為25 cm，底部到頂部的高度為30 cm，為防止滯水，每桶底部裝河沙2 kg。

1.2試驗方案

盆栽試驗于2012年在西北農(nóng)林科技大學(xué)旱區(qū)農(nóng)業(yè)水土工程教育部重點實驗室的灌溉試驗站遮雨棚下進(jìn)行。3月10日，采用瓜果蔬菜富營養(yǎng)基質(zhì)(有機(jī)質(zhì)>45%，水分≤25%，總氮2%，總磷2%，總鉀2%，均為質(zhì)量分?jǐn)?shù))育苗。為減少土壤蒸發(fā)，基質(zhì)表面鋪蛭石1 cm。4月18日待幼苗長至5～6片葉、高15 cm時移栽定植于塑料桶中。移栽后立即澆水至田間持水量進(jìn)行緩苗，待緩苗期過后，當(dāng)土壤含水率降至55%θf時開始灌水處理，通過稱重法確定灌水時間和灌水量以保持一定的土壤含水率。

每桶裝風(fēng)干土20 kg，水分通過灌水管灌入，每桶裝2個灌水管。所用氮、磷、鉀化肥分別為尿素、過磷酸鈣、硫酸鉀，有機(jī)肥為精制純雞糞(氮磷鉀≥4%，有機(jī)質(zhì)≥30%，氨基酸≥10%，蛋白質(zhì)≥8%，中微量元素≥5%，腐殖酸≥10%，水分≤20%，均為質(zhì)量分?jǐn)?shù);有益活性菌≥0.2億/g)。氮、磷、鉀及有機(jī)肥用量分別為0.240，0.132，0.210和20 g/kg。磷肥和有機(jī)肥與風(fēng)干土混勻一次性基施。氮肥和鉀肥按基追比1∶2施用，追肥分別在第1穗果和第2穗果膨大期按1∶1比例進(jìn)行。追肥方法為隨水灌入。

根據(jù)第1穗果的發(fā)育情況，將番茄全生育期劃分為5個生育階段：苗期(移栽緩苗后→現(xiàn)蕾)、始花結(jié)果期(現(xiàn)蕾→坐果)、果實生長初期(坐果→果實4 cm)、果實快速膨大期(果實4 cm→轉(zhuǎn)色期)、果實品質(zhì)形成期(轉(zhuǎn)色期→成熟采收)；每個生育階段均設(shè)5個土壤含水率水平：-2(50%θf～60%θf)、-1(60%θf～70%θf)、0(70%θf～80%θf)、1(80%θf～90%θf)和2(90%θf～100%θf)。苗期、始花結(jié)果期、果實生長初期、果實快速膨大期、果實品質(zhì)形成期土壤含水率分別用X1、X2、X3、X4、X5表示。以5個生育階段的土壤含水率為試驗因素，采用五元二次通用旋轉(zhuǎn)組合設(shè)計1/2實施，共32個處理，重復(fù)3次，完全隨機(jī)區(qū)組排列。

1.3測定項目及方法

在果實成熟期取樣，每株分別選取第1、2穗果成熟度一致的果實用于測定各穗果實番茄紅素含量[10]。

1.4數(shù)據(jù)統(tǒng)計與分析

應(yīng)用統(tǒng)計軟件DPS 3.01對試驗數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，建立番茄紅素含量和試驗因子間的數(shù)學(xué)模型，用Excel及Sigmaplot軟件制圖。

2結(jié)果與分析

2.1番茄紅素含量與不同生育階段土壤含水率的回歸模型

不同生育階段土壤含水率下番茄果實中番茄紅素含量的測定結(jié)果見表1。以表1中的數(shù)據(jù)擬合不同生育階段土壤含水率與番茄果實中番茄紅素含量(Y)的關(guān)系，得到回歸方程如下：

(1)

表 1　番茄果實中番茄紅素含量的測定結(jié)果

注：32個處理具體方案同文獻(xiàn)[6] 。

Note:The definition of treatments can be found in literature [6].

對回歸方程進(jìn)行方差分析，結(jié)果見表2。由表2可知，回歸方程的P值為0.013 8(<0.05)，達(dá)到顯著水平，說明該回歸模型能夠反映番茄中番茄紅素含量與不同生育時期土壤含水率之間的關(guān)系。因通用旋轉(zhuǎn)設(shè)計的常數(shù)項與二次項系數(shù)以及二次項系數(shù)之間都具有相關(guān)性[11]， 為方便對模型的分析，保留不顯著的各項。

由表2還可以看出，一次項中X2、X4的P值達(dá)到顯著水平，表明在試驗條件下，始花結(jié)果期和果實快速膨大期不同土壤含水率對番茄紅素含量影響顯著，其他生育階段土壤含水率影響不顯著。在交互項中，X1X3、X1X5、X3X4的P值達(dá)到顯著水平，表明苗期土壤含水率與果實生長初期、品質(zhì)形成期土壤含水率之間，以及果實生長初期與果實快速膨大期土壤含水率之間對番茄紅素含量存在顯著的交互作用；X2X3、X2X4、X4X5的P值達(dá)到0.25顯著水平，表明始花結(jié)果期與果實生長初期、果實膨大期土壤含水率之間，以及果實膨大期與果實品質(zhì)形成期土壤含水率間均有一定的交互作用。

表 2　不同生育階段土壤含水率與番茄果實中番茄紅素含量回歸方程的方差分析

續(xù)表 2　Continued table 2

2.2不同生育階段土壤含水率對番茄紅素含量影響的主因素效應(yīng)分析

在通用旋轉(zhuǎn)設(shè)計中，由于設(shè)計中各因素均已經(jīng)過無量綱線性編碼處理，可以由回歸系數(shù)絕對值的大小來直接比較各因素一次項對番茄中番茄紅素含量的影響。由回歸方程和表2可以看出，5個生育階段土壤含水率對番茄紅素含量影響的大小順序為：X4>X2>X1>X3>X5。其中，果實快速膨大期土壤含水率為顯著的正效應(yīng)，始花結(jié)果期土壤含水率為顯著的負(fù)效應(yīng)，而其他3個時期土壤含水率對番茄紅素含量沒有顯著影響。而二次項回歸系數(shù)間是相關(guān)的，不能直接由他們的絕對值大小來比較二次項作用的大小。

2.3不同生育階段土壤含水率對番茄紅素含量影響的單因素效應(yīng)分析

對于2.1節(jié)的回歸方程，若固定其他因素為零水平，對回歸模型進(jìn)行降維處理，則得到以一個因素為確定變量的偏回歸子模型如下。

由以上模型可繪出5個生育階段土壤含水率單因素與番茄紅素含量的關(guān)系圖(圖1)。由圖1可見，在試驗設(shè)計的各因素范圍內(nèi)，始花結(jié)果期、果實生長初期和果實品質(zhì)形成期土壤含水率對番茄紅素含量影響較大，呈先減少后增加的趨勢，且始花結(jié)果期在土壤含水率最低時番茄紅素含量達(dá)到最大值，而果實生長初期和果實品質(zhì)形成期土壤含水率最低和最高水平時均達(dá)到最大值；隨苗期土壤含水率增加，番茄紅素含量基本沒有變化；而果實快速膨大期隨著土壤含水率的增加，番茄紅素含量持續(xù)增加，且在最高土壤含水率時達(dá)到最大值。

圖 1　不同生育階段土壤含水率對番茄紅素含量的影響

2.4不同生育階段土壤含水率對番茄紅素含量的耦合效應(yīng)

在本試驗中，不同生育階段對番茄紅素含量影響顯著的交互項有X1X3、X1X5、X2X3、X2X4、X3X4、X4X5。用降維法處理后可以得到如下子模型：

(2)

(3)

(4)

(5)

(6)

(7)

2.4.1苗期與果實生長初期土壤含水率間的耦合效應(yīng)由耦合效應(yīng)子模型(2)可知，番茄苗期土壤含水率與果實生長初期土壤含水率的交互效應(yīng)系數(shù)為-4.10，說明二者的相互作用阻礙番茄紅素含量的提高。由表3可以看出，隨苗期土壤含水率的增加番茄紅素含量均值降低；而隨著果實生長初期土壤含水率增加，番茄紅素含量呈先減少后增加的趨勢，且轉(zhuǎn)折點隨苗期土壤含水率的增加逐漸向果實生長初期土壤含水率高水平移動，說明苗期土壤含水率越充分，果實生長初期的灌水對番茄紅素含量的增加效應(yīng)越小。番茄紅素含量在苗期土壤含水率為最高水平和果實生長初期含水率為最低水平時達(dá)到最大值，在苗期最低土壤含水率和果實生長初期最高含水率時達(dá)到次高值，而在2個階段土壤含水率均最高時接近最低值。說明在苗期和果實生長初期土壤水分充足會阻礙番茄紅素含量的增加，而在苗期或果實生長初期適當(dāng)降低土壤含水率有利于番茄紅素含量的增加。各土壤含水率水平下，果實生長初期土壤含水率引起番茄紅素含量變化的變異系數(shù)均大于苗期，表明果實生長初期的土壤含水率對番茄紅素的增加更加重要。由此可見，降低苗期土壤含水率，提高果實生長初期土壤含水率對番茄紅素含量的增加有利。

表 3　苗期與果實生長初期土壤含水率對番茄果實番茄紅素含量的耦合效應(yīng)

注：變異系數(shù)單位為%，下表同。

Note:The unit ofCVis %,the same below.

2.4.2苗期與果實品質(zhì)形成期土壤含水率的耦合效應(yīng)由耦合效應(yīng)子模型(3)及表4可以看出，番茄苗期與果實品質(zhì)形成期土壤含水率的交互效應(yīng)相較于苗期與果實生長初期的交互效應(yīng)基本趨勢一致。交互效應(yīng)系數(shù)為-4.64，苗期與果實品質(zhì)形成期灌水的交互作用抑制番茄紅素的合成。果實品質(zhì)形成期土壤含水率水平在0以下時，番茄紅素含量隨苗期土壤含水率增加而增加，含水率水平≥0時，隨苗期土壤含水率增加而減少；隨果實品質(zhì)形成期土壤含水率增加，番茄紅素含量先減少后增加；在苗期土壤含水率最低，果實品質(zhì)形成期土壤含水率最高時番茄紅素含量達(dá)到最大值，達(dá)70.64 μg/g。說明苗期保持較低土壤含水率，果實品質(zhì)形成期充分灌水有利于番茄紅素的合成。

2.4.3始花結(jié)果期與果實生長初期土壤含水率的耦合效應(yīng)由耦合效應(yīng)子模型(4)可知，番茄始花結(jié)果期與果實生長初期土壤含水率的交互系數(shù)為2.16，即二者協(xié)同作用可促進(jìn)番茄紅素含量的升高。從圖2可以看出，在試驗范圍內(nèi)，不論果實生長初期土壤含水率處于何種水平，隨著始花結(jié)果期土壤含水率的增加，番茄紅素含量先減少后增加；在試驗范圍內(nèi)，不論始花結(jié)果期土壤含水率處于何種水平，隨果實生長初期土壤含水率的增加，番茄紅素含量亦先降低后升高，說明始花結(jié)果期與果實生長初期土壤含水率均較高時，二者相互作用才有利于番茄紅素含量的提高。

表 4　苗期與果實品質(zhì)形成期土壤含水率對番茄果實番茄紅素含量的耦合效應(yīng)

2.4.4始花結(jié)果期與果實快速膨大期土壤含水率的耦合效應(yīng)由耦合效應(yīng)子模型(5)可知，番茄始花結(jié)果期與果實快速膨大期土壤含水率的交互項系數(shù)為2.48，其交互作用為正效應(yīng)，即二者相互作用可以促進(jìn)番茄紅素的累積。從圖3可以看出，在試驗范圍內(nèi)，不論果實快速膨大期土壤含水率處于何種水平，隨著始花結(jié)果期土壤含水率增加，番茄紅素含量均先減少后增加；始花結(jié)果期土壤含水率水平≤0時，番茄紅素含量隨果實膨大期土壤含水率增大先減少后增加，含水率水平>0時則表現(xiàn)為持續(xù)增加；在這2個時期土壤含水率均最大時番茄紅素含量達(dá)到最大值。以上結(jié)果說明，在始花結(jié)果期和果實快速膨大期土壤水分充足有利于番茄紅素的積累。

圖 2　始花結(jié)果期與果實生長初期土壤含水率對番茄果實番茄紅素含量的耦合效應(yīng)

2.4.5果實生長初期與果實快速膨大期土壤含水率的耦合效應(yīng)由耦合效應(yīng)子模型(6)可知，番茄果實生長初期與果實快速膨大期土壤含水率的交互系數(shù)為4.06，即二者相互作用促進(jìn)番茄紅素的累積。從表5可以看出，果實生長初期土壤含水率水平≤0時，隨著果實快速膨大期土壤含水率的增加番茄紅素含量先減少后增加，而含水率水平>0時隨土壤含水率增加則呈持續(xù)增加趨勢；無論果實快速膨大期土壤含水率處于何種水平，隨著果實生長初期土壤含水率的增加，番茄紅素含量先減少后增加，但轉(zhuǎn)折點隨果實快速膨大期土壤含水率增大而逐漸前移，即果實快速膨大期土壤含水率越大，番茄紅素含量最低值對應(yīng)的果實生長初期土壤含水率越?。还麑嵣L初期和果實快速膨大期土壤含水率均在較高水平時對番茄紅素含量的正效應(yīng)較大，當(dāng)二者均達(dá)到最高水平時番茄紅素含量最高，為74.70 μg/g。上述結(jié)果表明，在生長初期土壤含水率較低的情況下提高果實快速膨大期的土壤含水率對番茄紅素增加作用不明顯；而在果實生長初期土壤含水率較高時、在果實快速膨大期提高土壤含水率對番茄紅素有顯著的增加效應(yīng)，因此在2個時期同時適當(dāng)提高土壤含水率才能有效增加番茄紅素含量。

表 5　果實生長初期與果實快速膨大期土壤含水率對番茄果實番茄紅素含量的耦合效應(yīng)

2.4.6果實快速膨大期與果實品質(zhì)形成期土壤含水率的耦合效應(yīng)由耦合效應(yīng)子模型(7)可知，番茄果實快速膨大期與果實品質(zhì)形成期土壤含水率的交互項系數(shù)為-2.20，說明二者相互作用抑制番茄紅素含量的合成。從圖4可以看出，不論果實快速膨大期土壤含水率處于何種水平，隨著果實品質(zhì)形成期土壤含水率的增加，番茄紅素含量先減少后增加；果實品質(zhì)形成期土壤含水率水平處于0以下時，番茄紅素含量隨果實快速膨大期土壤含水率增加持續(xù)增大，含水率水平>0時，番茄紅素含量先減少后增加；果實快速膨大期土壤含水率為90%θf～100%θf而果實品質(zhì)形成期土壤含水率為50%θf～60%θf時番茄紅素含量達(dá)到最大值。以上結(jié)果說明果實快速膨大期較高的土壤含水率對番茄紅素的積累具有重要意義，而在果實品質(zhì)成熟期適當(dāng)降低土壤含水率也有利于番茄紅素的積累。

圖 4果實快速膨大期與果實品質(zhì)形成期土壤含水率對番茄果實番茄紅素含量的耦合效應(yīng)

Fig.4Coupling effects of soil moisture on lycopene content at stages of fruit rapid inflation and quality forming

2.5模型尋優(yōu)

應(yīng)用DPS統(tǒng)計軟件，通過對目標(biāo)函數(shù)進(jìn)行尋優(yōu)，得出本試驗條件下番茄紅素含量最大時各時期土壤含水率的最佳組合為：苗期土壤含水率處于50%θf～60%θf，而其他4個時期的土壤含水率均為最高水平(90%θf～100%θf)，此條件下番茄紅素含量達(dá)到最大值146.43 μg/g。

3討論

本研究結(jié)果表明，當(dāng)其他試驗因子為中間水平時，番茄苗期灌水量對番茄紅素含量影響不大。苗期植株小，葉面積指數(shù)小，且氣溫低，需水強(qiáng)度小，所以在苗期土壤含水率保持在50%θf～60%θf足以保證植株的正常營養(yǎng)生長。在交互效應(yīng)中，苗期土壤含水率與果實生長初期和果實品質(zhì)形成期土壤含水率為顯著負(fù)效應(yīng)，即苗期土壤含水率與二者相互作用會阻礙番茄紅素的積累。若要獲得較高的番茄紅素含量，應(yīng)適當(dāng)降低苗期土壤含水率或者果實生長初期和果實品質(zhì)形成期的土壤含水率。劉浩等[12]研究表明，番茄的需水過程表現(xiàn)為前期小、中期大、后期小的變化規(guī)律，可見在果實生長初期及果實品質(zhì)形成期保持適當(dāng)高的土壤含水率對番茄生長發(fā)育有利，因此在苗期將土壤含水率控制在最低(50%θf～60%θf)，而在果實生長初期和品質(zhì)形成期保持適當(dāng)高的土壤含水率，可以實現(xiàn)在提高番茄紅素含量的同時又節(jié)約用水。且在苗期適當(dāng)虧水可以控制植株徒長，促進(jìn)根系的生成和深扎，使作物在后期仍能吸收到更深層次的土壤水分，有利于提高產(chǎn)量[13]。

本試驗中，始花結(jié)果期(現(xiàn)蕾→坐果)為番茄營養(yǎng)生長與生殖生長并進(jìn)的時期，此階段土壤水分對番茄紅素含量的影響為開口向上的拋物線，即在土壤含水率最低與最高時分別達(dá)到最大值。但此時充足的土壤含水量對保證正常坐果及高坐果率至關(guān)重要。始花結(jié)果期土壤水分控制不當(dāng)，會導(dǎo)致產(chǎn)量大大降低：水分虧缺易形成小果，降低坐果數(shù)；水分過多，植株營養(yǎng)生長旺盛，葉子過茂，則花、果易脫落，坐果數(shù)降低，易產(chǎn)生畸形果[14-15]。李建明等[16]通過研究不同灌溉土壤水分上限對溫室番茄開花坐果期生理指標(biāo)的影響認(rèn)為，溫室土壤相對含水量灌溉上限為85%θf～90%θf時對番茄開花期最為有利。由此可見，在始花結(jié)果期將土壤含水率保持在50%θf～60%θf雖然能獲得較高的番茄紅素含量，但對植株的后續(xù)生長影響不利。并且在交互效應(yīng)中，始花結(jié)果期土壤含水率與果實生長初期及果實快速膨大期土壤含水率為顯著的正交互效應(yīng)，說明在這3個時期土壤含水率越高對番茄紅素的積累越有利，原因可能是始花結(jié)果期的充分灌水保障了番茄植株的良好生長狀態(tài)，為植株的后期生長奠定了良好基礎(chǔ)。所以，在始花結(jié)果期保持較高的土壤含水率是獲得高番茄紅素含量的必要條件之一。

不論是果實生長初期還是果實快速膨大期均是番茄需水量較大的時期，是番茄水分敏感期[14]。鄭健等[17]對西瓜的研究結(jié)果也表明，溫室西瓜的水分敏感指數(shù)在果實膨大期最大，開花坐果期次之，苗期和成熟期較低。生長初期和快速膨大期果實快速生長，需要吸收大量水分，若此時供水不足則細(xì)胞不能正常膨脹，果實生長就會受阻，不但會使產(chǎn)量降低還會影響果實品質(zhì)。有研究表明，在果實膨大盛期，若果內(nèi)水分缺乏，會使果皮呈網(wǎng)狀，果肉硬化，果實著色不良[18]。從本試驗單因素效應(yīng)來看，在果實快速膨大期土壤含水率最小時，番茄紅素含量最少，隨土壤含水率的增加番茄紅素含量升高。始花結(jié)果期、果實生長初期以及果實快速膨大期的土壤含水率之間對番茄紅素含量的影響為兩兩之間顯著的正交互效應(yīng)，且在前2個時期土壤含水率較高的情況下，在果實快速膨大期增加灌水對番茄紅素含量的增加效應(yīng)更明顯。但王峰[19]的大棚試驗結(jié)果表明，在開花期和果實膨大期采用1/3充分灌水處理可以顯著提高番茄紅素含量，這可能與盆栽和大田試驗條件不同有關(guān)。

番茄紅素在番茄轉(zhuǎn)色后開始合成[20]，所以由轉(zhuǎn)色期到成熟采收的品質(zhì)形成期是合成積累番茄紅素的關(guān)鍵時期。本試驗結(jié)果表明，在其他4個時期土壤含水率水平為0時，果實品質(zhì)形成期土壤含水率對番茄紅素含量的影響呈開口向上的拋物線型；交互效應(yīng)中，果實品質(zhì)形成期土壤含水率與果實快速膨大期土壤含水率為顯著的負(fù)交互作用，在果實快速膨大期充分灌水，果實品質(zhì)形成期適度減少灌水有利于番茄紅素含量的提高。原因可能是適量的水分給番茄紅素的合成提供了良好的溶劑環(huán)境，保證番茄紅素合成所需的各種酶類的活性；而水分供應(yīng)量過大則番茄含水量相應(yīng)變大，反而會降低果實中番茄紅素的濃度。但通過DPS軟件分析的優(yōu)化模型則指出，果實品質(zhì)形成期土壤含水率在最高水平時才得到最高的番茄紅素含量，與實際測算分析結(jié)果有出入，原因可能是此時溫度較高，所以仍需提供大量灌水以保證正常的生長發(fā)育。這與劉浩等[12]的“番茄需水高峰在開花坐果和成熟采摘前期”研究結(jié)果一致。

本試驗結(jié)果表明，在供試條件下，苗期取最小土壤含水率(50%θf～60%θf)，其余4個時期在最大土壤含水率(90%θf～100%θf)情況下，番茄紅素含量達(dá)到最大；即在本試驗條件下僅在苗期虧缺灌水便可獲得高番茄紅素含量。牛曉麗等[21]研究發(fā)現(xiàn)，全生育期40%的灌水量時番茄紅素含量最高。郭艷紅等[22]也發(fā)現(xiàn)，番茄全生育期輕度和中度虧水處理均能顯著提高番茄紅素含量。所以不論是全生育期還是一定的生育階段虧水均有利于番茄紅素含量的提高，但究竟是部分時期適當(dāng)降低土壤含水率還是全生育期進(jìn)行適當(dāng)虧缺灌溉更有利于番茄紅素的積累則需要進(jìn)一步的研究。

4結(jié)論

1)采用五元二次通用旋轉(zhuǎn)組合設(shè)計，建立了苗期、始花結(jié)果期、果實生長初期、果實快速膨大期和果實品質(zhì)形成期土壤含水率對番茄紅素含量的數(shù)學(xué)模型，模型通過檢驗達(dá)到顯著水平，模型成立。

2)在供試條件下，當(dāng)其他因子為中間水平時，番茄紅素含量隨始花結(jié)果期、果實生長初期和果實品質(zhì)形成期土壤含水率的增大呈先減少后增加的趨勢，與果實快速膨大期土壤含水率呈正相關(guān)關(guān)系，而苗期土壤含水率對其影響不大；交互效應(yīng)表現(xiàn)為，苗期土壤含水率與果實生長初期、品質(zhì)形成期土壤含水率以及果實快速膨大期土壤含水率與果實品質(zhì)形成期土壤含水率間存在顯著的負(fù)交互效應(yīng)，始花結(jié)果期土壤含水率與果實生長初期、果實快速膨大期土壤含水率以及果實生長初期土壤含水率與快速膨大期土壤含水率間存在顯著的正交互作用。

3)通過模擬尋優(yōu)，得出試驗條件下番茄紅素含量最大值為146.43 μg/g，各階段土壤含水率最優(yōu)組合為：苗期土壤含水率50%θf～60%θf，始花結(jié)果期、果實生長初期、果實快速膨大期和品質(zhì)形成期土壤含水率均為90%θf～100%θf。

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Response of lycopene content in tomato to soil moisture at different growth stages

LIU Ting-tinga,HU Tian-tianb,CHEN Sib

(aCollegeofNaturalResourcesandEnvironment,bCollegeofWaterResourcesandArchitecturalEngineering,NorthwestA&FUniversity,Yangling,Shaanxi712100,China)

Abstract：【Objective】 The effect of soil moisture on lycopene content in tomato at different growth stages was investigated to provide basis for saving water and improving tomato quality.【Method】 Pot experiment was conducted with “Nongcheng 906” based on quadratic general rotary unitized design with five factors.Then regression models were established between soil moisture and lycopene content in tomato at different growth stages.Single and coupling effects of all five factors were also studied.【Result】 When other factors were at intermediate levels,lycopene content decreased firstly and then increased as soil moisture content increased during the stages of fruit appearance,fruit early growth and quality forming.Lycopene and soil moisture content were directly related at fruit rapid inflation stage while they had no relationship at seedling stage.Significantly negative interactions were observed between stages of seedling and fruit early growth,stages of seedling and quality forming,and stages of fruit rapid inflation and quality forming.Significantly positive interactions existed between stages of fruit bearing and fruit early growth,stages of fruit bearing and rapid inflation,and stages of fruit early growth and rapid inflation.When soil moisture content at seedling stage was 50%θf-60%θf and those at other stages were 90%θf-100%θf,lycopene content in tomato reached the maximum of 146.43 μg/g.【Conclusion】 Proper water deficit at seedling stage and high soil moisture at the middle stage of tomato growth and early picking stage were beneficial to lycopene accumulation.

Key words:tomato;lycopene content;soil moisture content;water deficit stage

DOI：網(wǎng)絡(luò)出版時間:2016-03-1408:4510.13207/j.cnki.jnwafu.2016.04.023

[收稿日期]2014-08-05

[基金項目]國家“863”計劃項目(2011AA100504)；國家自然科學(xué)基金項目(51279169，50939005)

[作者簡介]劉亭亭(1989-)，女，安徽阜陽人，在讀碩士，主要從事植物營養(yǎng)生理調(diào)控研究。E-mail：liutt091209@163.com[通信作者]胡田田(1966-)，女，陜西咸陽人，教授，博士，博士生導(dǎo)師，主要從事生物節(jié)水理論與技術(shù)研究。

[中圖分類號]S641.2

[文獻(xiàn)標(biāo)志碼]A

[文章編號]1671-9387(2016)04-0168-09

網(wǎng)絡(luò)出版地址:http://www.cnki.net/kcms/detail/61.1390.S.20160314.0845.046.html

E-mail：hutiantian@tom.com