非耕地日光溫室4種櫻桃番茄初果期生長和葉綠素熒光參數(shù)及品質的比較

黃靈丹，盧 斐，馬 麗，楊常新，曲繼松，楊子強

(1.寧夏吳忠國家農業(yè)科技園區(qū)管理委員會，寧夏吳忠 751100; 2.寧夏農林科學院種質資源研究所，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熒光參數(shù)及品質的比較

黃靈丹1，盧 斐1，馬 麗1，楊常新1，曲繼松2，楊子強1

(1.寧夏吳忠國家農業(yè)科技園區(qū)管理委員會，寧夏吳忠 751100; 2.寧夏農林科學院種質資源研究所，銀川 750002)

試驗以4種櫻桃番茄‘碧嬌’‘愛莉特諾’‘綠寶石’和‘金妃’為材料，在開始開花時進行定量灌水處理。探索在非耕地日光溫室基質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熒光參數(shù)及品質，為非耕地高效節(jié)水農業(yè)發(fā)展及種植品種提供參考依據(jù)。結果表明：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個品種，‘碧嬌’相應啟動御防機制能力更強，葉片中的過剩激發(fā)能更好地及時耗散；‘金妃’的維生素C和可溶性糖達最高，‘碧嬌’最低；‘碧嬌’‘愛莉特諾’‘綠寶石’和‘金妃’的可溶性糖質量分數(shù)影響不大。研究表明，4種櫻桃番茄在定量灌水后，葉綠素熒光參數(shù)受到不同程度影響，進而影響番茄植株的生長和果實品質。

非耕地；日光溫室；櫻桃番茄；葉綠素熒光參數(shù)；品質

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的荒坡地上發(fā)展設施園藝(主要有果蔬、食用菌等)，發(fā)展非耕地高效節(jié)水農業(yè)，發(fā)揮非耕地設施生產“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，干旱是抑制植物生長、降低產量的重要原因[2]，前人在干旱脅迫對植物的生理[3-5]、光合特性[6]及葉綠素熒光參數(shù)[7]等方面的影響已做諸多研究。其中，測定葉綠素熒光具有快速、方便、無損活體測定等特點[8]，越來越多地被用到干旱[9-10]、衰老[11]、逆境脅迫[12-14]等相關研究領域中。葉綠素熒光誘導動力學曲線已成為研究光合作用特別是原初光化學反應最有力工具之一[15],是研究植物光合生理與逆境脅迫關系的理想探針[16]。干旱脅迫會導致植株葉片水分降低，葉綠素降解，可能抑制光合原初反應階段，從而使光合電子傳遞鏈受阻，PSⅡ反應中心耗散過剩光能的能力增強，光化學量子產額和光合效率下降[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、簡便地預測作物增產潛力的一種相對生理指標。

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、葉綠素熒光動力參數(shù)和品質變化，為進一步了解櫻桃番茄的生理生化機制，完善非耕地節(jié)水灌溉體系和加強設施櫻桃番茄栽培管理奠定一定的實踐基礎。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況

試驗在寧夏吳忠(孫家灘)國家農業(yè)科技園區(qū)日光溫室內(106°6′26″E，37°57′10″N，海拔為1 130 m)進行。吳忠(孫家灘)國家農業(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，全年光照時間達3 000 h、全年太陽輻射高達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、年平均降水量193 mm，年蒸發(fā)量在2 013 mm，氣候干燥。試驗溫室寬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。試驗期間溫室白天溫度25～30 ℃，相對濕度50%左右，晴天光照度高達60 000 lx。

1.2 試驗材料

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 試驗設計

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，桶內放置一個打孔芯座，芯座上下各覆一層無紡布隔離膜，具有保水透氣等優(yōu)點。供試土壤為V(蛭石)∶V(珍珠巖)∶V(草炭灰)=1∶1∶1的無土基質。1年種2茬，分別于2016-04-02和2016-09-08定植，每桶定植4株，每個品種定植200個桶。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，保證基質相對含水量(SWC)在70%～80%，空2 d的水，定植18 d后每天定量灌水，使基質相對含水量維持在25%～30%。采收第1穗果后20～21 d后開始取樣測量。

1.4 測定項目及方法

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

1.4.2 葉綠素熒光參數(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熒光參數(shù)，測定前，需要先暗適應30 min。每個品種測量3片葉片，樣品隨機選取。葉綠素熒光基本參數(shù)包括起始熒光值(F0)、最大熒光值(Fm)、可變熒光值(Fv)、最大熒光的化學反應效率(Fv/Fm)。根據(jù)葉綠素熒光的基本參數(shù)進行計算得如下參數(shù)[17]：

比活性參數(shù)：反應中心吸收的能量(ABS/RC)，ABS/RC=M0·(1/Vj)·(1/ψP0)；反應中心所捕獲的能量(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)：捕獲的激子能導致電子傳遞的效率(ψ0)，ψ0=ETo/TRo；最大光化學效率(ψP0)，ψP0=TRo/ABS；電子傳遞的量子產額(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出，RC指有活性的反應中心。

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

1.5 數(shù)據(jù)分析

采用Excel 2007與SPSS 22.0對試驗數(shù)據(jù)進行分析處理。

2 結果與分析

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，長勢最弱。

表1 4種櫻桃番茄的生長指標

注：表中數(shù)據(jù)為平均值±標準誤，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熒光參數(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是光化學反應狀況的一個重要指標，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熒光參數(shù)

2.2.2 光系統(tǒng)Ⅱ反應中心活性參數(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反應中心活性最強，‘金妃’的活性最弱。同時，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。

建立三個機制，首先是領導協(xié)調機制，縱向上加強領導，橫向加強聯(lián)系。其次是網絡運行機制，建立黨建工作目標責任制，明確黨支部領導核心、統(tǒng)籌協(xié)調、管理服務作用。明確網格黨支部“示范引領、組織協(xié)調、關愛黨員、聯(lián)系群眾”四項主要職能，每周召開一次黨支部例會保持信息互通。再次是黨員管理機制。通過網格，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’。‘金妃’的最大光合效率(ψP0)較其他3個品種最高，但是其電子傳遞的量子產額卻是最低的?！異劾蛱刂Z’的電子傳遞的量子產額(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品質的比較

由表5可知，‘碧嬌’‘愛莉特諾’‘綠寶石’和‘金妃’之間的維生素C達顯著差異，其中‘金妃’的維生素C質量分數(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，可見定量灌水對這4個品種櫻桃番茄的可溶性糖質量分數(shù)影響不大?！虌伞目扇苄怨绦挝镔|量分數(shù)最高，‘愛莉特諾’次之，‘綠寶石’最低?！虌伞?‘綠寶石’和‘金妃’的有機酸質量分數(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種櫻桃番茄果實品質

3 討 論

3.1 4種櫻桃番茄初果期的生長指標

水分是植物生長代謝必不可少的物質，灌水不當會抑制植物生長，從而造成產量下降[1]。通過定量灌水，對4種櫻桃番茄進行比較，‘愛莉特諾’株高最高，‘綠寶石’的莖粗最大，‘愛莉特諾’果穗數(shù)及結果數(shù)較高，產量高于其他3個品種，‘金妃’受水分的影響最大，莖桿最細，果實少。這說明品種不同，對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]等因素都會影響PSⅡ反應。當植物生長環(huán)境受到脅迫后，植株體內葉綠素熒光會相應發(fā)生變化[20]。F0是光系統(tǒng)Ⅱ反應中心在完全打開時的熒光，但其并沒有參與 到PSⅡ反應中心的光化學反應中，F(xiàn)m是反應中心在完全閉合時的熒光，其數(shù)值的大小體現(xiàn)了通過PSⅡ的電子傳遞的強弱，F(xiàn)v/Fm是光化學反應的一個重要指標。本試驗中‘綠寶石’的F0、Fm、Fv和Fv/Fm都達到最大，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、光合電子傳遞過程的能力高于其他3個品種。本試驗通過對不同品種櫻桃番茄葉綠素熒光參數(shù)的測定，分析光合機構的比活性參數(shù)，4個品種都存在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品質

櫻桃番茄作為鮮食性果蔬，其品質的好壞直接影響著該品種的商品果性和市場認可度。水分作為植物一切反應必不可少的物質之一，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?shù)乃置{迫，反而會改善果實的品質。本試驗對4種櫻桃番茄進行相同的灌水后(相對含水量25%～30%)，不同品種的品質也表現(xiàn)不同，其中‘金妃’的維生素C和可溶性糖達到最高，‘碧嬌’最低。‘碧嬌’‘愛莉特諾’‘綠寶石’和‘金妃’的可溶性糖質量分數(shù)影響不大。

4 結 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)和結果數(shù)等指標差異較大，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’響應啟動御防機制力量更強，葉片中的過剩激發(fā)能更好地及時耗散。水分作為植株的生長代謝必不可少的物質之一，其含量的大小必然會影響光合電子傳遞，從而影響光合效率。4種櫻桃番茄品質表現(xiàn)不同，‘金妃’的品質表現(xiàn)較其他3個品種好，但是在水分受限情況下，‘金妃’生長勢較弱，光反應系統(tǒng)活性差。通過對4種櫻桃番茄初果期的植株生長、葉片葉綠素熒光和果實品質的綜合分析得出，為發(fā)展節(jié)水農業(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

農業(yè)部行業(yè)(農業(yè))科技專項(201503137)。

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

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

日期：2016-12-12

網絡出版地址：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).