散射光薄膜对番茄生长和果实品质的影响

散射光薄膜对番茄生长和果实品质的影响孙士景 周 清*范冰琳 赵淑梅 王平智 曲英华（中国农业大学水利与土木工程学院，农业部设施农业工程重点实验室，北京 100083）摘 要：以番茄品种博粉为试材，以普通薄膜为对照，研究散射光薄膜对番茄生长与果实品质的影响。结果表明：相对于普通薄膜，在散射光薄膜温室中生长的番茄长势更强，叶绿素含量更高，番茄果实数量和平均单果质量分别增加 12.52% 和7.71%，产量提高 21.19%；果实的体积显著增大，果形更接近于该品种特征果形（果形指数为 0.80.9）；在果实品质方面，番茄的可溶性固形物含量及 VC 含量都有显著提高。表明散射光薄膜不仅有助于番茄植株的生长，对果实的品质也有一定的改善。关键词：番茄；散射光薄膜；日光温室；生长；品质 近年来，我国设施农业迅速发展，设施蔬菜的面积也在逐年扩大。据统计，21 世纪我国蔬菜种植面积的年均增长率为 3.5%，2014 年的蔬菜种植面积达到了 2 140.5 万 hm2（中华人民共和国农业部，2015）。在植物生长发育过程中，光照作为重要的环境因子之一，不仅是植物光合作用的能源，同时还以环境信号的形式作用于植物并调节其生长发育的过程（胡阳 等，2009； 李汉生和徐永，2014）。所以，在植物整个生命周期中如果能够给予合理的光环境，不仅可以促进作物生长，提高产量，还可以改变作物的品质（Durieux，1997；Kitaya etal.，1998；苏娜娜 等，2013；佘新 等，2014）。在设施栽培中，设施薄膜是影响设施内光环境的重要因素。它通过影响设施内作物的光合作用进而影响作物的营养生长与生殖生长（Cockshull etal.，1992； 马光恕 等，2002） 。温室内散射光是由外界光通过温室的散射光覆盖材料时，其中部分光偏离主要的传播方向形成的。目前，温室中散射光的应用在赤道附近国家已经非常普遍，而且有研究表明，散射光对植物的生长具有一定的促进作用（Hemming etal.，2007）。在普通薄膜材料覆盖下的温室中，由于植株等各方面的遮挡，植株的中下部叶片获得的光照强度不能满足其生长发育的需要，而散射光薄膜覆盖下的温室内的光照更加均匀，植株的中下部叶片可以获得更多的光，提高植株的光合作用，为植株的生长发育奠定基础（Hemming etal.，2006） 。目前，我国对散射光在设施栽培中的应用研究较少，本试验研究散射光薄膜下的光环境对番茄生长性状与品质的影响，旨在为我国设施栽培散射光的利用提供一定的参考。1 材料与方法1.1 试验材料供试番茄（ Solanum lycopersicum L.）品种为博粉，采用穴盘育苗，2015年2月2日幼苗于四叶一心时定植于温室中。供试薄膜为聚乙烯流滴耐老化膜，编号 A3.6 和 B3.6，由博禄贸易（上海）有限公司提供。其中 A3.6 为普通对照薄膜，B3.6 为散射光试验薄膜。经农业部设施农业工程重点实验室检测，试验用 A3.6 和 B3.6 薄膜的实测厚度分别为 0.053 mm 和 0.054 mm， 平均透光率为 92.1% 和91.8%，平均雾度为 16.8% 和 36.2%。1.2 试验设计试验于2015年2月2日至6月11日在山东省寿光市赵旺铺村的两栋同等规模（长孙士景，女，硕士研究生，专业方向：设施园艺环境工程，E-mail：sunshijingcau.edu.cn* 通讯作者（Correspoding author）：周清，女，副教授，硕士生导师，专业方向：生物环境控制与能源工程，E-mail：cauzhoucau.edu.cn收稿日期：2015-11-12；接受日期：2016-01-20基金项目：国际合作项目（201404810910617） 22新优品种栽培管理本期视点产业市场病虫防控 研究论文中 国 蔬 菜 CHINA VEGETABLES 2016（5）：22 -26度55 m，跨度13.2 m）、位置相邻的日光温室内进行。分别覆盖编号为B3.6的散射光棚膜（试验温室）和编号为A3.6的普通棚膜（对照 温室）。温室内番茄采用槽式栽培方法，每个温室中共设置 29 个南北方向的槽，每个槽内栽植 2 行，每行栽植 24 株。在试验温室内中间区域随机选取 24株番茄苗，对照温室在相同位置选取 24 株。在试验期间，两栋日光温室内番茄的管理方式完全一致。1.3 测定项目及方法1.3.1 温室内的光合有效光子密度（ PPF） 用光合有效辐射传感器测定温室内植株冠层和根际的光合有效光子密度，设定每10 min记录1个均值，自定植 30 d 起开始测定，直至番茄拔秧。1.3.2 株高、茎粗 用卷尺测量定植后番茄的株高，株高为土壤至植株心叶顶端的距离，自定植15d 起开始测量，每隔 15 d 左右测量 1 次；用游标卡尺测量定植后番茄的茎粗，测量点为植株第1、2、3 花序下方 2 cm 处，并取 3 处平均值作为该株番茄的茎粗。每个处理测量 24 株，取平均值作为该处理下番茄的株高和茎粗。1.3.3 叶片叶绿素含量（ SPAD 值 ） 采用叶绿素计SPAD-502（KONICA MINOLTA，Japan） ，从植株最上部的生长点算起，选取完全展开的第 3 片叶进行测定，测定 3 次取平均值作为本株番茄叶片的叶绿素含量，每隔15 d左右测定1次，每个处理测定24 株，取平均值作为该处理下番茄植株叶片的叶绿素含量。1.3.4 坐果数 记录从番茄开始坐果到摘心期间内，不同处理番茄在同一时间的坐果数，从 3 月 5日开始调查，每隔15 d左右记录1次，每个处理调查 24 株，取平均值作为该处理下番茄在此时间之前的坐果数。1.3.5 产量 对每个处理温室中，番茄从开始收获到拔秧期间所有果实进行计数与称重。每个处理记录 144 株番茄产量。1.3.6 果实品质指标 果实成熟后，从每个处理的同一穗果中随机选取 8 个果实，进行果实的品质测定。在整个试验期间进行 3 次果实品质检测，果实分别取自第 1、第 3、第 5 穗果。采用手持式数显糖度计（PAL-1，日本 Atago公司）测定番茄果实中的可溶性固形物含量，每个果实测量 3 次，取平均值作为该果实的可溶性固形物含量，将 8 个果实的可溶性固形物取平均值作为该处理区番茄可溶性固形物含量的测量值；用 2，6- 二氯靛酚滴定法（李合生，2000）、蒽酮比色法（李合生，2000）、酸碱中和滴定法（张志良 等 ，2009）分别测定番茄果实中 VC、可溶性糖、可滴定酸含量；用果实硬度计（FT-02，意大利FruitTest 公司）测定番茄果实的硬度；用游标卡尺测量果实的横径、纵径；用排水法测定果实的体积。1.4 数据处理采用 Microsoft Excel2003软 件进行试验数据的整理与作图，采用 SPSS 17.0 软件进行方差分析，并用 T 检验（ P 0.05）检验各处理平均数之间的差异显著性。2 结果与分析2.1 散射光薄膜对温室内光合有效光子密度（ PPF）的影响以 2015 年 4 月 24 日（晴天）温室内植株冠层和根际的PPF为例，探讨温室内PPF的分布。由图 1 可以看出，7：0013：00 散射光温室内植株冠层 PPF 高于对照，而 13：0017：00 散射光温室内植株冠层 PPF 低于对照，但二者之间均不存在显著性差异；由图 2 可以看出，7：0017：00 散射光温室内植株根际PPF一直高于对照，且差异 显著。由此可以认为，散射光温室内的光照更加图 1 2015 年 4 月 24 日温室内植株冠层 PPF 变化趋势Bn11NPMeNeTU UU UU UUUUU U UUU“K %0u:6#U EF:6#UU$,U 23新优品种栽培管理本期视点产业市场病虫防控 研究论文中 国 蔬 菜 CHINA VEGETABLES均匀，散射光薄膜将室外的直射光转变为散射光后，温室内植株根际可以获得更多的光合有效辐射（PAR），从而提高植株中下部叶片的光合作用，为植物后期果实发育奠定基础。这与 Hemming 等（2006）的研究结果相同。2.2 散射光薄膜对番茄株高和茎粗的影响 由图3可以看出，在整个试验期间试验温室和对照温室番茄的生长趋势一致，散射光温室中的番茄株高一直显著高于对照，且二者的差距随生长时间延长逐渐加大。其中，2015 年 4 月 23 日的株高数据属于番茄摘心后的数据，所以会出现对照温室番茄株高在 4 月 23 日低于 4 月 9 日的现象。由图 4 可以看出，在整个试验期间试验温室和对照温室番茄的茎粗变化趋势一致，散射光温室中的番茄茎粗一直大于对照温室番茄的茎粗，在番茄定植 2 个月后二者差异显著。试验结果表明，散射光薄膜下的温室内环境可以促进番茄的生长，提高植株的健壮程度，但对后者的影响需要较长的 时间。2.3 散射光薄膜对番茄叶片叶绿素含量（ SPAD值）的影响由图 5 可以看出，在整个试验期间处理温室和对照温室中番茄叶片的叶绿素含量的变化趋势基本一致，散射光薄膜下的番茄叶片叶绿素含量一直显著高于对照。而且，二者之间的差距有逐渐增大的趋势，并能一直持续到叶片内叶绿素含量下降。由此可以说明：温室覆盖散射光薄膜可以促进叶片叶绿素的合成，从而为植物后期果实的发育奠定有利的基础。2.4 散射光薄膜对番茄坐果状况及产量的影响分析表 1 数据可以看出，自番茄开始坐果到摘心期间，散射光温室的番茄坐果数一直显著高于对照温室。由于生产中番茄需进行摘心，不能判断不同处理番茄最终坐果数的多少。试验结果表明，温室覆盖散射光薄膜时，可以使番茄的坐果期提前。图 3 不同薄膜覆盖处理对番茄株高的影响图柱上不同小写字母表示差异显著（p 0.05），下图同。图 5 不同薄膜覆盖处理对叶片叶绿素含量的影响41“%h “K U4UCBCBCBCBCBCB0u:6#UEF:6#UU$,U图 4 不同薄膜覆盖处理对番茄茎粗的影响8:1DN “K U4UCCCCBBBBBB0u:6#UEF:6#UU$,UVPDN “K U4UCBCBCBCBCB0u:6#UEF:6#UU$,U图 2 2015 年 4 月 24 日温室内植株根际 PPF 变化趋势eKq11NPMeNeT“K %0u:6#U EF:6#UU$,UU UU UU UUUUU U UUU 24新优品种栽培管理本期视点产业市场病虫防控 研究论文中 国 蔬 菜 CHINA VEGETABLES试验温室番茄于2015年4月17日开始采收，一直持续到 5 月 23 日。如表 1 所示，散射光温室的果实数量、平均单果质量分别比对照高 12.52% 和7.71%，果实产量比对照增加 21.19%。2.5 散射光薄膜对番茄果实品质的影响分析表2中数据，在果实单果质量和单果体积方面，散射光温室的番茄果实都显著高于对照；果实的比重是反映番茄果实成熟度和品质的重要指标，只有散射光温室的第 3 穗果实的果实比重与对照存在显著性差异，由此可见，散射光薄膜下的温室环境对番茄的果实比重影响不大。番茄的果形指数为 0.80.9 时果实通常为圆形或近圆形，0.60.8则为扁圆形，分析表 2 中数据，第 1 穗果和第 3 穗果为扁圆形，第 5 穗果为圆形或近圆形，散射光温室的第 3 穗果和第 5 穗果的果形指数与对照之间存在显著性差异，由此可以推断，散射光薄膜下的温室环境有利于番茄果实向圆形或近圆形生长，更接近博粉的特征果形。分析表 3 中数据，散射光温室 3 穗番茄果实中的可溶性固形物含量依次比对照提高 0.25、0.24 和0.23 个百分点，VC 含量增加 11.07%、23.28% 和22.55%，可溶性糖、有机酸、糖酸比与对照差异不显著（第 1 穗果有机酸含量除外）。由此可以推测，散射光薄膜下的光环境有助于提高果实中的可溶性固形物和 VC 含量，但对于提高果实内的糖酸比效果不明显。表 1 不同薄膜下番茄的坐果状况及产量处理坐果数单果质量/g 果数/个m-2产量/gm-23月5日 3月21日 4月9日散射光薄膜温室 4.381.10 a 10.929.29 a 24.212.80 a 171.64 39.99 6864.02普通薄膜温室（CK） 3.251.33 b 9.282.07 b 22.383.05 b 159.36 35.54 5663.77注：表中同列数据后不同小写字母表示差异显著（ P 0.05），下表同。表 2 不同薄膜下番茄的感官品质果实 处理 单果质量/g 单果体积/cm3果实比重/gcm-3果形指数第1穗果 散射光薄膜温室 171.5716.48 a 186.6717.22 a 0.920.03 a 0.780.03 a普通薄膜温室（CK） 151.1213.13 b 162.5010.84 b 0.930.01 a 0.760.04 a第3穗果 散射光薄膜温室 193.3415.81 a 193.3314.72 a 1.010.02 a 0.800.02 a普通薄膜温室（CK） 166.496.94 b 171.677.53 b 0.980.01 b 0.750.03 b第5穗果 散射光薄膜温室 158.3614.13 a 163.3313.29 a 0.960.02 a 0.840.02 a普通薄膜温室（CK） 152.6311.07 b 155.8313.57 b 0.970.02 a 0.810.03 b表 3 不同薄膜下番茄的营养品质果实 处理 可溶性固形物/% VC/mgkg-1可溶性糖/% 有机酸/gkg-1糖酸比第1穗果 散射光薄膜温室 4.520.32 a 1.110.10 a 5.510.37 a 2.750.34 b 19.952.55 a普通薄膜温室（CK） 4.270.25 b 1.000.18 b 5.490.49 a 2.960.40 a 19.323.78 a第3穗果 散射光薄膜温室 4.640.21 a 1.530.20 a 6.121.11 a 2.440.35 a 26.046.77 a普通薄膜温室（CK） 4.400.33 b 1.240.08 b 5.981.17 a 2.830.85 a 23.489.17 a第5穗果 散射光薄膜温室 4.900.18 a 1.790.19 a 5.310.21 a 2.950.77 a 18.945.29 a普通薄膜温室（CK） 4.670.25 b 1.460.22 b 5.380.47 a 3.180.81 a 17.503.64 a3 结论本试验通过研究散射光薄膜下温室内环境对番茄生长性状及产量品质的影响，得出以下主要 结论： 散射光薄膜下的温室环境可以促进番茄植株的生长 ，提高叶绿素含量，而且随着生长进程，株高和茎粗的增长效果愈加明显，叶绿素含量也显著高于对照，为后期番茄的生殖生长提供了一定的基础。 散射光薄膜下的温室环境可以使番茄的坐果期提前 ，果实数量比对照增加 12.52%，产量增加 21.19%。这与 Li（2015）研究的散射光可以提高番茄的产量结果大体一致。 与普通薄膜下温室环境中的番茄果实相比 ，散射光薄膜下温室环境中的番茄不仅果实偏大 25新优品种栽培管理本期视点产业市场病虫防控 研究论文中 国 蔬 菜 CHINA VEGETABLES（平均单果质量比对照高 7.71%），果实更加接近圆形或近圆形，而且果实内可溶性固形物、VC 含量均显著高于对照，在一定程度上可以改善番茄果实的商品性和品质。由于散射光薄膜下温室中光照更加均匀，使得植株中下部叶片可以获得更多的散射光，进而积累更多的营养物质（Hemming，2006），而且叶片灼伤少，植株不易早衰。综合以上分析可知，相对于普通薄膜，散射光薄膜下的番茄植株健壮、长势强，叶片内叶绿素含量高；坐果期提前，增产效果明显；果实单果质量高、体积大，可溶性固形物及VC含量也显著提高。由此可见，散射光薄膜对植株中下部叶片光环境的改善可以在一定程度上影响植株的生长发育，在日光温室中将有较好的应用 前景。参考文献HemmingS，Reindere U，高瞻，蔡峰2007散射光对作物生长的影响农业工程技术（温室园艺） 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Holland：Wa geningenUniversityEffect of Diffuse Light Thin Film on Tomato Growth and Fruit Quality SUNShi-jing，ZHOU Qing*，FAN Bing-lin，ZHAO Shu-mei，WANG Ping-zhi，QU Ying-hua（ CollegeofWaterResourcesandCivilEngineering， ChinaAgriculturalUniversity， KeyLaboratoryofAgriculturalEngineeringinStructureandEnvironment， MinistryofAgriculture， Beijing100083， China）Abstract：Takingtomatovarietybofen asexperimentalmaterialandordinaryfilmasthecontrast，thispaperstudiedtheeffectofdiffuselightthinfilmontomatogrowthandfruitquality.Theresultsshowedthattomatohadstronggrowthvigorunderdiffuselightthinfilm，the contentofchlorophyllwashigher，the fruitsettingnumberandaveragesinglefruitweightwereincreasedby12.52%and7.71%，respectively. Itsyieldwasalsopromotedby21.19%.Besides，the fruitvolumewassignificantlyenlarged.Thefruitshapeindexwas0.8-0.9.Furthermore，its fruitqualitywasimproved.ThecontentsofsolublesolidcontentandVCwereremarkablyincreased，indicating thediffuselightthinfilmwasnotonlyhelpfulforpromotingtomatoplantgrowth，but alsoforimprovingitsfruitquality.Key words：Tomato；Diffuse lightthinfilm；Sunlight greenhouse；Growth；Quailty 26新优品种栽培管理本期视点产业市场病虫防控 研究论文中 国 蔬 菜 CHINA VEGETABLES