“半封闭温室小气候改变对番茄发育及果实产量和保健化合物含量的交互影响” 论文评述_程智慧.pdf

收稿日期 2012 09 04 接受日期 2012 12 29 作者简介 程智慧 教授 博士生导师 专业方向 园艺植物栽培生理生态和生物技术 E mail chengzh 中国蔬菜 2013 2 1 3 CHINA VEGETABLES 半封闭温室小气候改变对番茄发育及果实产 量和保健化合物含量的交互影响 论文评述 程智慧 仲丽洁 西北农林科技大学园艺学院 陕西杨凌 712100 摘 要 针对气候变暖导致温室冬夏两季极端温度多发 尤其是夏季平均温度过高和相对湿度降低的 问题 以及这种小气候变化如何影响温室番茄生长和品质的问题 德国科学家提出一种新的温室小气候调 控策略 并撰文报道了为期 2 a 的研究结果 本文介绍和评述了该项研究 在较高环境温度和伴随的高平 均温度情况下 可应用高压雾系统结合 CO 2 施肥的方法降低温室内温度 提高相对湿度和 CO 2 浓度 与 常规气候条件下的番茄相比 新温室小气候调控策略能有效促进植株生长 增加叶片干物质质量 优化每 个花序的产量构成 使总产量提高 20 脐腐病发生程度减轻 在春季试验还能显著增大果实 新温室小 气候调控策略能显著促进次生代谢物的形成 番茄红素 胡萝卜素 酚类化合物含量分别提高 49 35 和 16 非水溶性和水溶性组分抗氧化活性分别提高 18 5 和 35 4 因此 新温室小气候调控策 略可提高番茄总产量及品质 有利于保健化合物的形成 关键词 雾化降温 番茄品质 类胡萝卜素 酚类化合物 抗氧化活性 中图分类号 S641 2 文献标识码 A 文章编号 1000 6346 2013 02 0001 03 A Review on the Paper Interactions between Changing Climate Conditions in a Semi closed Greenhouse and Plant Development Fruit Yield and Health promoting Plant Compounds of Tomatoes CHENG Zhi hui ZHONG Li jie College of Horticulture Northwest A F University Yangling 712100 Shaanxi China Abstract Focusing on the extreme temperatures during winter and summer seasons particularly the higher mean temperature and lower humidity generated by climate warming and the influence of this microclimate change in greenhouse on growth and fruit quality of tomato German scientists developed a new climate strategy for greenhouses to avoid plant damages and reported their two year research In this context the results are introduced and reviewed The results showed that a combined application of a high pressure fog system and CO 2 enrichment can be applied to decrease the inside temperature and to increase the levels of relative humidity and CO 2 concentrations at a high ambient temperature accompanied by an increase in mean temperature Such microclimate in the greenhouse were sufficient to accelerate plant growth to increase dry matter in leaves and to promote the formation of fruit set per truss in comparison to those grown under conventional climate conditions Furthermore the algorithm of the new climate strategy led to a maximum total yield increase by 20 to a reduction of blossom end rot in tomatoes and to a pronounced increase in fruit size during the spring experiments The climate 2 2013 年 1 月 下 中 国 蔬 菜 CHINA VEGETABLES conditions caused by the new technology significantly promoted secondary metabolism resulting in a maximum increase in contents of lycopene by 49 carotene by 35 and phenolic compounds by 16 as well as associated antioxidant activity in the water insoluble by 18 5 and water soluble by 35 4 fraction compared to the conventional treated plants Therefore the new climate strategy may be appropriate to increase the total yield and to improve the fruit quality as well as the health promoting properties of tomatoes Key words Fog cooling Tomato fruit quality Carotenoids Phenolic compounds Antioxidant activity 2012 年 Scientia Horticulturae 138 235 243 发表了德国柏林洪堡大学农业与园艺学院 Dannehl D Huber C Rocksch T Schmidt U 和德国城市植物生态生理部采后品质动态生理分部 Huyskens Keil S 的研究论文 半封闭温室小气候改变对番茄发育及果实产量和保健化合物含量 的交互影响 Interactions between changing climate conditions in a semi closed greenhouse and plant development fruit yield and health promoting plant compounds of tomatoes Dannehl et al 2012 该研究认为 全球气候变暖趋势引起了冬季和夏季极端气候频繁出现 尤其是夏季平均 温度过高使温室管理中频繁开启通风设备 温室内相对湿度降低 CO 2 施肥效果难以保持 这些 气候条件变化可能对番茄生长发育及果实品质带来不利影响 为此 他们在柏林洪堡大学建立 了一种递减雾系统 DescFog 半封闭温室 并提出了温室气候控制新策略 这个新系统将温室 通风与高压雾系统和 CO 2 施肥管理相结合 该文报道了这种环境控制策略和递减雾系统对不同 生长季节番茄的营养生长 果实产量 类胡萝卜素和酚类化合物含量及番茄水溶性和非水溶性 组分抗氧化活性的交互影响 1 试验方法 试验于 2008 和 2009 年在德国柏林洪堡大学芬洛式试验温室中进行 每年分春季 3 6 月 和秋季 8 11 月 两个试验时期 将供试温室分成两个 115 m 2 光照条件相同的小温室 一个 采用常规气候控制策略调控 对照 按生产常规参数 保持昼温不低于 18 夜温不低于 16 温度超过 25 时开启通风设备 管理 另一个采用 DescFog 系统管理 保持昼温不低于 18 夜温不低于 16 两个小温室 CO 2 施肥均设置为 5 00 11 00 900 L L 1 11 00 18 00 700 L L 1 另外 在 DescFog 小温室配备了高压雾系统 150 bar 由固定在墙上 4 m 高处 的 6 个雾气喷嘴构成 可以在植株上方产生去离子水小液滴 10 m 确保蒸发冷却均衡 当这 些小液滴蒸发时 冷空气可以沉降到植株冠层内 而携带热量的水蒸气则上升到温室顶部 为了 维持液滴蒸发 用一个微控制器控制雾气和通风 当植株上方相对湿度 RH 达 80 时 通风 装置就以短脉冲方式以最小量 最大仅为通风口的 10 开启 以排出温室顶部的水蒸气 雾系 统在植株群体相对湿度达 80 时则关闭 以免引发病害 当植株群体内温度在 25 27 范围时 DescFog 开启以维持高的 CO 2 水平 DescFog 系统半封闭操作模式的上限温度设为 27 以免植株 伤害 每个小温室中栽植番茄 Solanum lycopersicum L cv Pannovy 128 株 采用岩棉块栽培 滴灌 试验期间每 30 s 记录一次温室小气候数据 生长期间定期测量植株生长发育及果实产量和 品质 按单果质量对果实进行分级 70 g 以上为 A 级 50 70 g 为 B 级 50 g 以下为 C 级 从每个供试小温室的番茄植株第 5 穗果上随机采收 A 级 70 g 成熟阶段 9 依据经济合 作与发展组织颜色标准 的果实 45 个 分成 3 次重复 将每个果实四等分纵切 其中 1 份立即 用于测定果实干物质含量 其余 3 份在 20 冷冻贮存用于测定果实保健化合物的含量 2013 年 2 3 苯酚的提取与总酚含量测定 取冻贮番茄果实样品 1 份 冻干后用乙酸丙酮 体积分数 50 蒸馏水 49 5 丙酮 0 5 冰醋酸 提取 福林酚法测定 分析方法见 Dannehl 等 2011 的文献 类胡萝卜素提取与分析 取冻贮番茄果实样品 1 份 按 Fish 等 2002 的方法提取番茄红 素及 胡萝卜素 用分光光度计测定 按 Nagata 和 Yamashita 1992 的方法计算总番茄红素 和 胡萝卜素的含量 抗氧化活性分析 取冻贮番茄果实样品 1 份 参照 Wang 等 1996 优化的方法提取酚类 化合物和类胡萝卜素 按 Rohn 等 2004 的方法 用水溶性 VE 的等效抗氧化能力分析提取的 酚类化合物和类胡萝卜素中的抗氧化物 在收获番茄时 剪取植株顶部第一片发育完全的叶 105 干燥 24 h 依叶片的干鲜质量 比计算叶片样品干物质量 不同环境控制策略对番茄的影响的方差分析 ANOVA 用SPSS19 0程序包进行 用 XLSTAT 2010 对总产量 每周各级果实产量 以及 CO 2 浓度 RH 和温度的周平均值等不同观测 参数的多个数据集进行主成分分析 PCA 2 试验结果 试验结果表明 在温室较高环境温度和伴随的高平均温度情况下 应用高压雾系统结合 CO 2 施肥的方法可降低温室内温度 提高相对湿度和 CO 2 浓度 与常规气候条件下的番茄相比 温 室小气候调控新策略能有效促进植株生长 增加叶片干物质量 优化每个花序的产量构成 使 总产量提高 20 番茄脐腐病发生程度减轻 在春季试验中番茄果实显著增大 温室小气候调 控新策略能显著促进番茄次生代谢物的形成 其果实番茄红素 胡萝卜素 酚类化合物含量 分别提高 49 35 和 16 非水溶性和水溶性组分抗氧化活性分别提高 18 5 和 35 4 3 评述 DescFog 系统是积极应对未来环境气候变化带来温室蔬菜栽培管理问题的一种有力手段 这 种温室环境调控新策略 是将高压雾系统与 CO 2 施肥相结合的一种新方法 可以在高温环境下 降低温室内温度 并提高相对湿度和 CO 2 浓度 同时保持温室内平均温度比常规环境管理稍高 DescFog 系统的小气候环境可能有利于植物的光合作用和其他代谢活动 包括碳水化合物供应 的增加 从而加速了植物生长 增加了叶片干物质量 因此 温室小气候调控新策略可提高番 茄总产量及品质 有利于番茄果实中对人类健康有益的类胡萝卜素和酚类化合物的形成 当然 在 DescFog 系统中 究竟哪个气候因子对番茄次生代谢物形成的影响更大 尚需进一步研究 参考文献 Dannehl D Huyskens Keil S Eichholz I Ulrichs C Schmidt U 2011 Effects of direct electric current on secondary plant compounds and antioxidant activity in harvested tomato fruits Solanum lycopersicon L Food Chem 126 157 165 Dannehl D Huber C Rocksch T Huyskens Keil S Schmidt U 2012 Interactions between changing climate conditions in a semi closed greenhouse and plant development fruit yield and health promoting plant compounds of tomatoes Scientia Horticulturae 138 235 243 Fish W W Perkins Veazie P Collins J K 2002 A quantitative assay for lycopene that utilizes reduced volumes of organic solvents J Food Compos Anal 15 309 317 Nagata M Yamashita I 1992 Simple method for simultaneous determination of chlorophyll and carotenoids in tomato fruit J Jpn Soc Food Sci Technol 39 925 928 Rohn S Rawel H M Kroll J 2004 Antioxidant activity of protein bound quercetin J Agric Food Chem 52 4725 4729 Wang H Cao G H Prior R L 1996 Total antioxidant capacity of fruits J Agric Food Chem 44 701 705 程智慧等 半封闭温室小气候改变对番茄发育及果实产量和保健化合物含量的交互影响 论文评述