環(huán)境對番茄可溶性固形物影響的研究進(jìn)展

劉雨婷，馮巖，王恩軍，張輝，王紀(jì)忠，楊學(xué)東，黃志楠

（1.淮陰工學(xué)院生命科學(xué)與食品工程學(xué)院，江蘇淮安，223001；2.上海市農(nóng)業(yè)科學(xué)院園藝研究所；3.上海玲鑰果蔬專業(yè)合作社）

番茄起源于中美洲和南美洲，是全球最重要的經(jīng)濟(jì)作物之一。番茄果實營養(yǎng)豐富，內(nèi)含維生素A、維生素E等多種有益于人體健康的營養(yǎng)成分。番茄果實中的可溶性糖、有機(jī)酸和氨基酸決定了它的風(fēng)味品質(zhì)，其中可溶性糖和有機(jī)酸是番茄可溶性固形物的主要構(gòu)成物質(zhì)。通常情況下番茄可溶性固形物含量可以用可溶性糖的含量來表示[1]。因此，可溶性固形物是番茄的一個重要性狀。

番茄的可溶性固形物含量受栽培環(huán)境影響很大，研究環(huán)境對番茄可溶性固形物含量的影響，利用人工手段調(diào)控環(huán)境提高番茄果實可溶性糖具有重大意義。

1 溫度

溫度對番茄生長的影響很大，不適宜的溫度會影響植株的生長速率、呼吸速率、光合速率等。日最高溫與日均溫直接影響番茄果實可溶性固形物含量；最低溫與日溫差直接影響可溶性糖含量；溫度低有利于番茄有機(jī)酸的積累。

提高水果溫度有利于糖分配到水果[2]。在適宜溫度內(nèi)提高溫度，葡萄糖、果糖和蔗糖含量增加。Rosales等[3]研究表明，在高溫（30～35℃）下，番茄果實糖含量增加，而有機(jī)酸含量減少。在降水量影響不大的高溫地區(qū)，氣溫與植物生長之間呈正相關(guān)，但氣溫過高會限制番茄生長，造成果實產(chǎn)量低、品質(zhì)差。短期內(nèi)低溫處理下，番茄可溶性糖含量增加[4]。長時間亞低溫處理會使番茄植株生長發(fā)育遲緩，品質(zhì)顯著下降[5]。因此，在一定溫度范圍內(nèi)，溫差越大，番茄可溶性固形物含量越高。

2 光照

番茄是喜光作物，不同的光質(zhì)、光照強(qiáng)度和光照時間對番茄的生長、發(fā)育、開花、結(jié)果等方面產(chǎn)生不同影響。

2.1 光質(zhì)調(diào)控

通過改變光質(zhì)可以調(diào)控植物的生長、形態(tài)建成、物質(zhì)代謝及基因表達(dá)。光質(zhì)調(diào)控對番茄生長影響的研究結(jié)果不盡相同。

大多數(shù)學(xué)者認(rèn)為，紅光與藍(lán)光的組合是番茄生長的最佳光源，在紅、藍(lán)光下處理能加快幼苗的光合速率，提高番茄糖酸比。在紅光的照射下番茄營養(yǎng)生長快、積累干物質(zhì)多，蔗糖、蛋白質(zhì)以及番茄紅素含量高，蔗糖相關(guān)的酶活性較高；藍(lán)光處理下光合速率加快，花期提前，果實產(chǎn)量顯著提高[6，7]。也有研究發(fā)現(xiàn)，在紅、藍(lán)光的基礎(chǔ)上添加紫光、綠光、黃光可以促進(jìn)作物生長，如在弱光條件下紅、藍(lán)、黃、紫光處理的番茄苗長勢較好。

2.2 光照強(qiáng)度調(diào)控

光照強(qiáng)度可以調(diào)控番茄的生長、產(chǎn)量和果實品質(zhì)。一般光強(qiáng)在600～1 400μmol·m-2·s-1番茄的單片葉片具有最大的光合能力[8]。在合適的范圍內(nèi)，增加光照強(qiáng)度有利于增加番茄的莖粗、培育矮壯苗，這為之后番茄植株的增產(chǎn)、果實的高品質(zhì)奠定基礎(chǔ)。

適當(dāng)?shù)墓庹諒?qiáng)度促進(jìn)番茄植株的生長。夏季適度減弱光強(qiáng)可促進(jìn)植株的生長，增加氮含量，改善植株的營養(yǎng)狀況；冬季光照較弱，會抑制植株的生長，可以進(jìn)行適當(dāng)補(bǔ)光，調(diào)節(jié)光照強(qiáng)度，從而改善作物的營養(yǎng)狀況。

2.3 光周期與光分布調(diào)控

光周期是指晝夜交替中光照時間與黑暗時間長短的變化。光周期調(diào)控是改變光照時間，從而影響植株的生長和發(fā)育的控制方法。

番茄植株生長點的水平位置上，光照充足且分布較均勻，但是莖下部分水平方向由于遮擋，光照較少且分布不均勻；植株垂直方向上光照強(qiáng)度不同，光強(qiáng)從頂部至底部逐漸減弱。一般情況下可以根據(jù)番茄生長的位置利用補(bǔ)光燈對下層葉片進(jìn)行補(bǔ)光，或使用透明繩人工改變垂吊方向避免遮蔭[9]。

在LED燈補(bǔ)光下的番茄植株生長速度加快。Xu等[10]研究表明，經(jīng)過藍(lán)光補(bǔ)光處理的番茄產(chǎn)量和品質(zhì)明顯提高，并且有效減少了番茄植株的病害問題；暗期對番茄植株冠層進(jìn)行2 h藍(lán)光LED補(bǔ)充照射，發(fā)現(xiàn)果實顏色更紅，葡萄糖濃度、產(chǎn)量更高，同時還提高了番茄的抗病性。Tewolde等[11]在冬季夜間對番茄植株進(jìn)行補(bǔ)光，發(fā)現(xiàn)番茄可溶性固形物含量提高了。番茄幼苗夜間補(bǔ)充紅橙光可以促進(jìn)植株的生長、開花以及產(chǎn)物積累[12]。因此，在番茄生長期對番茄進(jìn)行適當(dāng)?shù)难a(bǔ)光，能培育壯苗、提高產(chǎn)量以及提升品質(zhì)。

3 水分

番茄植株對水分十分敏感，生長期不同階段對水分需求有所不同。水分是番茄幼苗生長過程中重要的影響因素之一，不同的澆灌方式、灌水量對番茄的風(fēng)味品質(zhì)與外觀品質(zhì)均有一定的影響。

3.1 灌水量對番茄品質(zhì)的影響

適宜的灌水處理使得番茄果實積累較多的可溶性固形物，從而改善番茄果實的品質(zhì)。水分虧缺會抑制番茄生長，在改善果實品質(zhì)的同時，降低了產(chǎn)量。有研究表明，虧缺灌溉在一定程度上提高了番茄的總糖、總酸含量，但是降低了可溶性固形物總量。

對番茄植株進(jìn)行適宜的水分脅迫可以改變番茄果實的可溶性固形物含量，改善番茄果實的品質(zhì)、提高果實中干物質(zhì)的含量。Chen等[13]的研究表明，在番茄的花期和果期對其進(jìn)行虧缺灌溉與對照相比，可溶性固形物含量明顯提高。王曉森等[14]關(guān)于番茄灌水量下限的研究表明，在灌水較少的處理下，番茄可溶性糖和可滴定酸含量均比較高。

番茄果實的可溶性固形物有“稀釋作用”，即隨著灌水量的增加可溶性固形物含量降低。哈麗代等[15]對不同灌溉量下的番茄果實品質(zhì)的研究表明，隨著植株灌水量增大，可溶性糖含量呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢。因此，適當(dāng)減少灌溉量可促進(jìn)番茄營養(yǎng)品質(zhì)的提升。

3.2 灌水方式對番茄品質(zhì)的影響

植物澆灌的方法有很多，如噴灌、滴灌、溝灌等，水分進(jìn)入土壤的方式不同會改變土壤的理化性狀，影響植株吸收養(yǎng)分，從而影響到番茄的生長發(fā)育以及果實產(chǎn)量、品質(zhì)。

趙偉等[16]研究表明，不同灌水方式對番茄果實的產(chǎn)量、總糖含量和可溶性固形物含量造成的影響差異不顯著。但是就滴灌、噴灌等方式與大水漫灌相比，番茄植株的生長量與產(chǎn)量均有所提高，且可溶性固形物含量也相對增加。大水漫灌還會造成番茄裂果，影響番茄外觀，降低經(jīng)濟(jì)效益。楊洋等[17]的研究表明，滴灌處理之后土壤中腐殖質(zhì)含量與對照相比較高，這有助于番茄吸收養(yǎng)分，促進(jìn)果實膨大。

4 空氣

4.1 空氣濕度對番茄品質(zhì)的影響

番茄喜溫、干燥，不耐高溫多濕?？諝鉂穸冗^高容易孳生病菌，不利植株生長；濕度過低，番茄葉片水汽供應(yīng)不足，葉片容易壞死。不同的番茄品種有不同的最適濕度，濕度在番茄生長中的作用不可或缺。

在高溫條件下，增加空氣濕度可顯著促進(jìn)番茄植株的生長。王艷芳等[18]研究高溫下空氣濕度對番茄植株的影響表明，提高空氣的濕度番茄干物質(zhì)積累較對照有所增加。張宇等[19]的研究則表明，在亞高溫低濕度的條件下，番茄植株生長雖然加快，但是光合產(chǎn)物的積累卻減少了，并且番茄空洞果的比率也大大增加，即番茄果實的品質(zhì)降低了。

4.2 通風(fēng)對番茄品質(zhì)的影響

通風(fēng)可以增加CO2的運輸量，降低葉片的溫度，改變氣孔狀態(tài)，從而促進(jìn)番茄植株的光合作用，增加植株群體內(nèi)光照進(jìn)入量。

馬得力[20]關(guān)于空氣擾動對番茄影響的研究表明，適宜的風(fēng)速和時間頻率下，空氣擾動可以增加番茄果實可溶性糖的含量。郭永青[21]的研究表明，不同通風(fēng)量與灌水量組合對番茄植株生長影響不同，其中通風(fēng)量為60%、灌水量為80%的組合下，番茄果實的可溶性固形物高于其他組合。

4.3 根區(qū)加氣對番茄品質(zhì)的影響

在番茄生長過程中，水分灌溉的方式引起的土壤板結(jié)等問題會造成根系缺氧現(xiàn)象，從而造成低氧脅迫。低氧脅迫會導(dǎo)致番茄植株出現(xiàn)黃葉、發(fā)育遲緩、結(jié)果少等現(xiàn)象，因此出現(xiàn)了在作物根區(qū)加氣的研究，即地下氧灌。

劉恬恬[22]對加氣地下滴灌影響番茄的研究表明，加氣地下滴灌的番茄果實可溶性固形物含量、糖酸比較對照相比均有所提高。加氣灌溉后番茄果實可溶性糖的含量變化在1.60%～3.16%，與對照相比，果實的品質(zhì)有所提升。加氣灌溉能延長番茄的花期，增加果實的干質(zhì)量，可溶性糖含量顯著增加，改善了番茄果實的品質(zhì)和風(fēng)味[23]。Li等[24]的研究也表明，在滴灌的水中注入空氣，使得番茄的糖酸比增大了43%。

5 土壤肥料

番茄果實品質(zhì)主要由遺傳基因和生長環(huán)境影響，在環(huán)境因素之中，水分和肥料是影響其品質(zhì)的主要因子。施用適宜的肥料種類及用量對番茄的可溶性固形物有一定的改善作用。

氮肥對番茄的產(chǎn)量和品質(zhì)的影響最大，且氮素影響植株對土壤中其他元素的吸收。包紅靜等[25]的研究則表明，施用不足量的鉀肥會導(dǎo)致土壤肥力下降，影響番茄的產(chǎn)量和品質(zhì)。朱應(yīng)遠(yuǎn)等[26]將鈣肥與鉀肥聯(lián)合施用，證明鉀肥能顯著增加番茄果實中還原性糖含量，鈣沒有增產(chǎn)效果，但能顯著提高番茄的耐貯性。番茄植株缺鈣會導(dǎo)致果實臍腐病，降低產(chǎn)量、損害品質(zhì)。土壤中鉀的含量在達(dá)到一定水平之前，果實甜度隨著鉀含量的增加而增加，達(dá)到一定水平后果實品質(zhì)不再改變。劉永菁等[27]研究鋅肥對番茄的影響，發(fā)現(xiàn)番茄果實產(chǎn)量提高的同時品質(zhì)也在提升，可溶性糖含量顯著提高。

施肥量一直增加，番茄品質(zhì)先升高后降低，過量施肥會降低蔬菜產(chǎn)量。施用氮肥過多會使植株過分依賴肥料，并且會造成“燒苗”現(xiàn)象，反而影響其生長。

6 展望

番茄是設(shè)施栽培的主要蔬菜品種之一，其品質(zhì)近些年來備受關(guān)注。番茄的品質(zhì)是眾多環(huán)境因子協(xié)同作用的結(jié)果，因此，在番茄生長發(fā)育的過程中調(diào)控光照、溫度、濕度等環(huán)境因子能提高番茄的品質(zhì)。但在番茄品質(zhì)提高的同時，果實產(chǎn)量往往會降低，在保證番茄產(chǎn)量的前提下改善番茄品質(zhì)，是目前主要的研究方向。研發(fā)出耐寒、耐旱的番茄品種，降低番茄種植過程中成本損耗以獲得最大的經(jīng)濟(jì)效益也是研究的重點。