環(huán)境對(duì)番茄果實(shí)品質(zhì)和風(fēng)味影響的研究進(jìn)展

芮文婧 王曉敏 高艷明 李建設(shè)

摘要 總結(jié)了光照、溫度、水分、肥料等不同環(huán)境因子對(duì)番茄果實(shí)品質(zhì)和風(fēng)味影響的研究現(xiàn)狀，分析了不同環(huán)境因子對(duì)番茄果實(shí)品質(zhì)和風(fēng)味主要指標(biāo)的影響，并討論了環(huán)境對(duì)番茄果實(shí)品質(zhì)和風(fēng)味影響研究中出現(xiàn)的問(wèn)題及未來(lái)的研究趨勢(shì)。

關(guān)鍵詞 番茄；品質(zhì)；風(fēng)味；研究進(jìn)展

中圖分類號(hào) S641.2 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 文章編號(hào) 0517-6611（2017）06-0034-03

Research Progress of Effects of Environmental Factors on Fruit Quality and Flavor of Tomatoes

RUI Wen-jing1，WANG Xiao-min1，2*，GAO Yan-ming1，2，LI Jian-she1，2，3*

（1.School of Agriculture，Ningxia University，Yinchuan，Ningxia 750021；2.Ningxia Facility Horticulture （Ningxia University） Technology Innovation Center，Yinchuan，Ningxia 750021；3.Planning and Development Department of Ningxia University Discipline Construction，Yinchuan，Ningxia 750021）

Abstract The research status of the influences of environmental factors on fruit quality and flavor of tomatoes were summarized.The influences of light，temperature，moisture and fertilizer on the main indicators of fruit quality and flavor were analyzed.Problems in the research of environmental effects on fruit quality and flavor and future research trend were discussed.

Key words Tomato；Quality；Flavor；Research progress

番茄（Solanum Lycopersicon）是設(shè)施栽培的主要蔬菜品種之一，由于其豐富的營(yíng)養(yǎng)和獨(dú)特的風(fēng)味而備受青睞[1]。隨著生活水平的提高，人們對(duì)番茄的需求逐漸從數(shù)量型向質(zhì)量型轉(zhuǎn)變，開(kāi)始越來(lái)越多地關(guān)注番茄的品質(zhì)[2]。番茄從種子萌發(fā)到抽穗座果，最后衰老死亡，在番茄的整個(gè)生命周期中，會(huì)受到各種環(huán)境因子包括光照、溫度、水分、肥料等的影響[3]。通過(guò)控制環(huán)境因子提高番茄果實(shí)品質(zhì)和風(fēng)味的研究備受栽培者和科研工作者的關(guān)注，近年來(lái)，在調(diào)控環(huán)境因子栽培高品質(zhì)番茄方面開(kāi)展了大量的研究，筆者對(duì)此進(jìn)行綜述。

1 光照對(duì)番茄果實(shí)品質(zhì)和風(fēng)味的影響

光照主要通過(guò)光質(zhì)、光強(qiáng)和光周期的變化，使蔬菜的形態(tài)結(jié)構(gòu)、生長(zhǎng)發(fā)育、生理生化等發(fā)生較大的變化。一方面，它可以為植物光合作用提供輻射能；另一方面，它作為一種環(huán)境信號(hào)影響植物生命周期中的許多生理過(guò)程[3]。

1.1 光質(zhì)對(duì)番茄果實(shí)品質(zhì)和風(fēng)味的影響

光質(zhì)即不同波長(zhǎng)的光譜成分，光質(zhì)影響蔬菜生長(zhǎng)發(fā)育過(guò)程中的諸多生理代謝活動(dòng)，對(duì)高等植物的碳水化合物和蛋白質(zhì)代謝也有調(diào)節(jié)作用。紅光能極大地促進(jìn)番茄紅素的合成，這與光質(zhì)可以調(diào)控色素合成酶的活性和基因表達(dá)有關(guān)[4]。張典勇[3]采用不同顏色棚膜覆蓋拱棚，也證實(shí)了這一點(diǎn)，其研究表明在保證產(chǎn)量的基礎(chǔ)上，紅色膜處理有利于番茄紅素的合成和積累，商品性好，同時(shí)提高了果實(shí)中可溶性糖和可滴定酸的含量；鄭冬梅等[5]用LED燈對(duì)櫻桃番茄處理的研究也得出相同的結(jié)論。在藍(lán)光下生長(zhǎng)的植物蛋白質(zhì)含量較高，而通常在紅光下生長(zhǎng)的植物碳水化合物含量較高[3]。劉林等[6]認(rèn)為光質(zhì)的改變誘導(dǎo)了光敏色素對(duì)糖代謝酶的調(diào)控，促進(jìn)了蔗糖代謝相關(guān)酶活性的提高，使光合產(chǎn)物更多地分配到果實(shí)中，但這只是一種猜測(cè)，其真正機(jī)理還有待研究。陳強(qiáng)[7]采用新型半導(dǎo)體光源發(fā)光二極管（LED）精量調(diào)制光質(zhì)（紅光、藍(lán)光和紅∶藍(lán)=3∶1的組合光），以普通日光燈（白光）為對(duì)照，就不同光質(zhì)對(duì)番茄果實(shí)品質(zhì)的影響進(jìn)行研究，結(jié)果表明不同 LED 光源對(duì)轉(zhuǎn)色過(guò)程中番茄果實(shí)品質(zhì)的影響不同，對(duì)其營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)和風(fēng)味影響顯著，紅光處理后果實(shí)硬度和VC含量最低，藍(lán)光處理下番茄果形指數(shù)最高，果實(shí)VC與可溶性蛋白含量均顯著提高，雖紅藍(lán)組合光處理番茄果實(shí)VC含量與對(duì)照差異不明顯，但可溶性蛋白的含量顯著提高，且番茄果實(shí)的糖酸比最高。綜上所述，紅光有利于番茄紅素的合成和積累，同時(shí)提高了果實(shí)中可溶性糖和可滴定酸的含量，但降低了果實(shí)硬度和VC 含量；藍(lán)光有利于提高果形指數(shù)、果實(shí)VC含量與可溶性蛋白含量；一定比例的紅藍(lán)組合光有利于提高可溶性蛋白含量和糖酸比。另外，紅光處理可提高番茄中主要香氣物質(zhì)和醛類物質(zhì)的含量，藍(lán)光處理除了香氣中醇類物質(zhì)含量較高，還可以促進(jìn)酯類物質(zhì)的合成。

1.2 光強(qiáng)對(duì)番茄果實(shí)品質(zhì)和風(fēng)味的影響

光照強(qiáng)度對(duì)植物會(huì)產(chǎn)生很大影響。一切綠色植物必須在陽(yáng)光的照射下才能進(jìn)行光合作用。植物體內(nèi)的各種器官和組織能保持發(fā)育上的正常比例，也與一定的光照強(qiáng)度有直接聯(lián)系。關(guān)于光照強(qiáng)度對(duì)蔬菜品質(zhì)影響的研究相對(duì)較少，主要是將果樹(shù)上的套袋技術(shù)應(yīng)用于蔬菜栽培中。王梅等[8]發(fā)現(xiàn)不同材質(zhì)果袋均具有降低光強(qiáng)、提高溫度、促進(jìn)早熟的作用，其中以白紙貼膜袋的作用效果最顯著；王磊等[4]也發(fā)現(xiàn)不同材質(zhì)果袋對(duì)番茄風(fēng)味品質(zhì)的影響不同，硫酸紙袋顯著提高了果實(shí)的可溶性糖含量以及糖酸比，對(duì)番茄風(fēng)味有較好的改善作用，套袋還具有一定的隔離作用，減少了果實(shí)與外界環(huán)境的物質(zhì)交換，尤其是避免了與農(nóng)藥的直接接觸，降低了果實(shí)的農(nóng)藥殘留，但另一方面套袋也會(huì)使番茄果實(shí)硬度降低，含水量提高，營(yíng)養(yǎng)風(fēng)味物質(zhì)減少。趙立坤等[9-10]研究發(fā)現(xiàn)經(jīng)過(guò)打孔處理的聚丙烯透明塑料薄膜袋（TPF）和聚乙烯淋膜白紙袋（WPF）的袋內(nèi)溫度明顯降低，WPF 8孔處理的果實(shí)體積和單果重增加明顯，套袋整體提高了果實(shí)表面的色澤指數(shù)和潔凈指數(shù)，外觀商品品質(zhì)明顯提升。經(jīng)過(guò)套袋處理后除了夏季TPF處理的含糖量有所降低，其他3個(gè)季節(jié)的可溶性糖、維生素C和游離性氨基酸含量都與CK沒(méi)有顯著性差異，改善了套袋對(duì)番茄果實(shí)品質(zhì)具有一定負(fù)效應(yīng)的影響，綜合比較其生長(zhǎng)品質(zhì)發(fā)現(xiàn)，WPF處理果實(shí)的綜合評(píng)價(jià)高于TPF處理。在光強(qiáng)對(duì)番茄果實(shí)品質(zhì)和風(fēng)味影響的研究中關(guān)于套袋材質(zhì)、紙袋形式、如何增加正效應(yīng)和減少負(fù)效應(yīng)等方面還有待進(jìn)一步研究。

2 溫度對(duì)番茄果實(shí)品質(zhì)和風(fēng)味的影響

番茄是典型的喜溫蔬菜，20～25 ℃是番茄生長(zhǎng)的最適宜溫度，溫度過(guò)高或過(guò)低都會(huì)對(duì)番茄生長(zhǎng)造成影響，高溫下番茄苗徒長(zhǎng)，植株長(zhǎng)勢(shì)變?nèi)酰蜏叵路巡荒荛_(kāi)花或授粉受精不良，長(zhǎng)時(shí)間在5 ℃以下的環(huán)境中會(huì)引起低溫傷害[11]。因此，設(shè)施生產(chǎn)番茄中最主要的就是控制溫度。

張潔等[12-13]先后研究了不同時(shí)期和不同天數(shù)晝間亞高溫處理對(duì)日光溫室番茄品質(zhì)的影響，結(jié)果顯示，長(zhǎng)期35 ℃晝間亞高溫條件下番茄果實(shí)品質(zhì)下降，處理時(shí)期越早，品質(zhì)下降越明顯，且亞高溫處理的天數(shù)越長(zhǎng)，果實(shí)品質(zhì)越差。白鵬威等[14]以溫室內(nèi)自然栽培的番茄為對(duì)照，在番茄開(kāi)花期應(yīng)用不同的溫度和光照處理，發(fā)現(xiàn)當(dāng)溫室內(nèi)自然溫度增加3～5 ℃[（27±2）℃]，光照強(qiáng)度增加10 000 lx（約30 000 lx）時(shí)，番茄果實(shí)蔗糖、果糖和可溶性糖的積累顯著增加。楊再?gòu)?qiáng)等[15]也證實(shí)了在日均氣溫18 ℃條件下，12 ℃溫差處理時(shí)番茄幼果期和采收果實(shí)中的可溶性糖質(zhì)量分?jǐn)?shù)最高，品質(zhì)最好，說(shuō)明12 ℃溫差能夠促進(jìn)果實(shí)中可溶性糖的積累；當(dāng)日均氣溫為25 ℃時(shí)，6 ℃溫差處理下可溶性糖質(zhì)量分?jǐn)?shù)最高，個(gè)別生育期除外，說(shuō)明6 ℃溫差處理促進(jìn)可溶性糖在各個(gè)器官的積累。大量研究結(jié)果表明，對(duì)番茄糖含量起主導(dǎo)作用的是最低溫度和日溫差，在一定溫度范圍內(nèi)，日溫差越大越有利于糖類的積累，但是對(duì)晝夜溫差范圍及負(fù)溫差還需要進(jìn)一步研究。

3 水分對(duì)番茄果實(shí)品質(zhì)和風(fēng)味的影響

水是綠色植物進(jìn)行光合作用最主要的原料，又是植物體內(nèi)原生質(zhì)的主要成分，是植物體內(nèi)各種生化反應(yīng)和物質(zhì)吸收、運(yùn)輸?shù)牧己媒橘|(zhì)。水分在蔬菜的整個(gè)生長(zhǎng)動(dòng)態(tài)和生理活動(dòng)過(guò)程中起著重要作用，最終影響蔬菜作物的品質(zhì)[16]。

一般來(lái)說(shuō)，含水量越低，蔬菜體內(nèi)的纖維素就越發(fā)達(dá)，產(chǎn)品組織開(kāi)始硬化，從而影響品質(zhì)；含水量過(guò)多時(shí)，糖、鹽的相對(duì)濃度就會(huì)降低，蔬菜風(fēng)味變淡，耐儲(chǔ)性、抗病性較低，產(chǎn)量和效益降低[16]。雖然增加灌水量能夠提高番茄產(chǎn)量，但番茄果實(shí)內(nèi)糖、有機(jī)酸等可溶物的含量會(huì)降低，造成番茄品質(zhì)下降，這是因?yàn)樗謱?duì)番茄果實(shí)中酸和可溶性固形物有稀釋作用。Machado等[17]利用滴灌方法研究了灌水量分別為蒸發(fā)蒸騰量的0.6倍、0.9倍、1.2倍時(shí)對(duì)番茄產(chǎn)量和品質(zhì)的影響，結(jié)果證實(shí)隨灌水量的增加番茄果實(shí)可溶性固形物含量減少，pH降低。這與馮騰騰等[18]針對(duì)揚(yáng)州地區(qū)番茄灌水量研究得出的結(jié)論相同。Mohmed等[19]基于彭曼-蒙蒂斯法計(jì)算作物需水量（ETc），研究不同灌溉水平對(duì)番茄品質(zhì)的影響，最后綜合產(chǎn)量分析得出100%ETc（I100）是溫室番茄滴灌的最佳水量，過(guò)多灌水量不利于果實(shí)品質(zhì)和灌溉水利用率的提高。近年來(lái)科技工作者還發(fā)現(xiàn)一種新的灌水方法——虧缺灌溉，即通過(guò)適度控制水分給作物提供一個(gè)適中的干旱逆境來(lái)提高果實(shí)的品質(zhì)。劉向莉[20]從不同虧缺灌溉水平和開(kāi)始時(shí)間兩方面研究其對(duì)番茄品質(zhì)和風(fēng)味的影響，發(fā)現(xiàn)隨著水分脅迫的增強(qiáng)，果實(shí)外觀、營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)和口感品質(zhì)都逐漸提高，但是產(chǎn)量逐漸下降，綜合后得出用輕度-中度虧缺灌溉處理，即控制灌水量為正常灌水量的50%～75%為最佳灌水方式。同時(shí)由于番茄各個(gè)生長(zhǎng)階段對(duì)水分虧缺的敏感性不同，對(duì)番茄果實(shí)品質(zhì)影響也不同，虧缺灌溉開(kāi)始時(shí)間越早，番茄果實(shí)的品質(zhì)越高，但是產(chǎn)量越低。在生產(chǎn)中，為了提高番茄的品質(zhì)，產(chǎn)量又不會(huì)降低太多，可以選擇在果實(shí)膨大期進(jìn)行虧缺灌溉。唐曉偉等[21]也做了關(guān)于調(diào)虧灌溉對(duì)番茄果實(shí)品質(zhì)和風(fēng)味影響的研究，試驗(yàn)結(jié)果表明，番茄中己醛的相對(duì)百分含量隨著調(diào)虧灌溉程度的加深逐漸增多，在中度調(diào)虧灌溉時(shí)達(dá)到最大值，重度調(diào)虧灌溉又略有下降，反-2-己烯醛的相對(duì)百分含量也呈增加趨勢(shì)。這與Veit-Khler等[22]認(rèn)為不同水分條件下，番茄果實(shí)中糖分、VC、芳香物質(zhì)（己醛、順-3-己烯醛和反-2-己烯醛）的濃度均顯著提高，番茄整體品質(zhì)提高的報(bào)道相同。王曉森等[23]采用溫室內(nèi)桶栽土培法研究了不同灌水下限對(duì)番茄品質(zhì)的影響，結(jié)果表明以中低灌水下限處理的番茄，番茄口味營(yíng)養(yǎng)指標(biāo)如VC、可溶性糖和可滴定酸指標(biāo)較高。綜上所述，合理的灌水量不僅能夠提高番茄的品質(zhì)和風(fēng)味，而且能夠提高水分利用率。

4 肥料對(duì)番茄果實(shí)品質(zhì)和風(fēng)味的影響

養(yǎng)分是作物生長(zhǎng)的重要因素，是可調(diào)控的重要技術(shù)措施，肥料在作物生命周期中占據(jù)重要的位置。我國(guó)化肥用量占世界的比率，遠(yuǎn)大于蔬菜產(chǎn)量在世界蔬菜產(chǎn)量中的比率。肥料的大量投入不僅沒(méi)有收到預(yù)想的增產(chǎn)效果，而且給環(huán)境帶來(lái)了嚴(yán)重的破壞和污染。如何通過(guò)合理施肥來(lái)增產(chǎn)和提高蔬菜品質(zhì)是目前科技工作者面臨的嚴(yán)峻問(wèn)題。

4.1 氮、磷、鉀肥對(duì)番茄果實(shí)品質(zhì)和風(fēng)味的影響

氮、磷、鉀是番茄生長(zhǎng)所必需的3種營(yíng)養(yǎng)元素，對(duì)番茄果實(shí)的品質(zhì)有較大的影響。王玉濤等[24]采用砂培試驗(yàn)方法，研究了氮、磷、鉀及氮鉀配合對(duì)番茄品質(zhì)和風(fēng)味的影響，結(jié)果表明隨施氮量的增加，番茄果實(shí)中的可滴定酸、可溶性糖和可溶性固形物含量均呈增加的趨勢(shì)；隨施磷量增加，這些物質(zhì)含量的比例無(wú)明顯變化；隨著施鉀量的增加，這些物質(zhì)含量呈先增加后降低的趨勢(shì)。鉀肥能夠改善蔬菜的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值及風(fēng)味，提高大棚番茄的VC含量，降低硝酸鹽含量，這與前人研究得出番茄施用鉀肥后，果實(shí)中可溶性固形物、可溶性糖、VC含量都有所提高，品質(zhì)得到明顯改善的結(jié)論相同[25]。另外早春塑料大棚番茄偏施氮肥能夠提高莖腐病發(fā)病率，番茄生產(chǎn)上常因施氮過(guò)多而造成“燒苗”“燒根”。番茄對(duì)肥料的依賴性很大，平衡施肥是番茄獲得高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)所必需的。氮磷鉀合理配比能夠較好地提高番茄的品質(zhì)，增加單果重。

4.2 微量元素對(duì)番茄果實(shí)品質(zhì)和風(fēng)味的影響

番茄生長(zhǎng)還需要微量元素來(lái)提供能量，研究者在此方面做了大量研究[26-29]，分別從不同供硼、供鋅、供鐵、供錳水平來(lái)研究其對(duì)番茄品質(zhì)和風(fēng)味的影響，結(jié)果表明，無(wú)論是缺微量元素，還是多微量元素都會(huì)降低番茄果實(shí)的品質(zhì)，影響其風(fēng)味。

4.3 有機(jī)肥對(duì)番茄果實(shí)品質(zhì)和風(fēng)味的影響

化學(xué)肥料雖然可以在一定程度上提高土壤肥力，但對(duì)環(huán)境造成的壓力不容小覷。近年來(lái)化學(xué)肥料對(duì)土壤和地下水造成污染引起了科技工作者的重視，國(guó)內(nèi)外開(kāi)展了大量關(guān)于施肥措施對(duì)番茄產(chǎn)量、品質(zhì)影響等方面的工作，合理的有機(jī)、無(wú)機(jī)肥料配比可以提高作物的產(chǎn)量與品質(zhì)。李吉進(jìn)等[30]在有機(jī)生產(chǎn)條件下布置小區(qū)試驗(yàn)，研究了有機(jī)肥料對(duì)番茄生長(zhǎng)、養(yǎng)分平衡和果實(shí)品質(zhì)的影響，結(jié)果表明施用適量有機(jī)肥料增加了番茄可溶性糖、固形物、VC含量以及糖酸比，降低了硝酸鹽含量，從而提高了番茄果實(shí)品質(zhì)。此外，靳麗云等[31]也認(rèn)為施用適量有機(jī)肥能夠提高番茄可溶性固形物含量。同時(shí)研究揭示，有機(jī)廢棄物的資源化利用，可以促進(jìn)作物產(chǎn)量提高和品質(zhì)改善，但過(guò)多的有機(jī)肥投入不利于產(chǎn)量和品質(zhì)的進(jìn)一步增長(zhǎng)，相反還可能存在著環(huán)境污染風(fēng)險(xiǎn)。田雪蓮等[32]研究表明微生物菌肥、大量元素水溶肥料、微生物菌肥與肥料混配對(duì)番茄品質(zhì)有一定的提高，可以作為番茄生產(chǎn)的高效肥料。

5 環(huán)境對(duì)番茄果實(shí)品質(zhì)與風(fēng)味影響研究中存在的問(wèn)題與發(fā)展趨勢(shì)

縱觀國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀，科技工作者們就環(huán)境因子對(duì)番茄果實(shí)品質(zhì)和風(fēng)味的影響進(jìn)行了大量的研究，并取得了一定的成果，但大多數(shù)是針對(duì)某個(gè)環(huán)境因子單項(xiàng)機(jī)理的研究，因而研究結(jié)果具有一定的局限性。目前越來(lái)越多的消費(fèi)者認(rèn)為番茄產(chǎn)品缺乏原有的品質(zhì)和風(fēng)味。當(dāng)前我國(guó)的番茄生產(chǎn)正處于由產(chǎn)量型向質(zhì)量型轉(zhuǎn)變的時(shí)期，加強(qiáng)對(duì)番茄產(chǎn)品品質(zhì)影響的研究迫在眉睫。研究未能從番茄生長(zhǎng)的各個(gè)階段對(duì)某一或多個(gè)環(huán)境因子進(jìn)行調(diào)控，最終研究其對(duì)番茄品質(zhì)的影響。如何在番茄生長(zhǎng)的各個(gè)階段控制環(huán)境因子來(lái)提高番茄的品質(zhì)是未來(lái)研究的方向。環(huán)境因子是相互制約的綜合體，在今后的研究中，應(yīng)將環(huán)境因子進(jìn)行統(tǒng)一調(diào)配，加強(qiáng)環(huán)境因子共同作用下對(duì)番茄果實(shí)品質(zhì)和風(fēng)味影響的研究。同時(shí)品質(zhì)是一個(gè)綜合的概念，其包含指標(biāo)眾多，各指標(biāo)間彼此相關(guān)，這就給番茄品質(zhì)評(píng)價(jià)體系建立帶來(lái)了一定的困難。如何將多指標(biāo)轉(zhuǎn)化為極少的綜合指標(biāo)，是形成番茄品質(zhì)評(píng)價(jià)體系及進(jìn)行效益評(píng)定的基礎(chǔ)。另外，番茄品質(zhì)提高的同時(shí)產(chǎn)量降低，如何達(dá)到最佳經(jīng)濟(jì)效益，尋求產(chǎn)量和品質(zhì)同時(shí)最優(yōu)化是最終要實(shí)現(xiàn)的目標(biāo)。

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