收稿日期 2012 09 04 接受日期 2012 12 29 作者簡(jiǎn)介 程智慧 教授 博士生導(dǎo)師 專業(yè)方向 園藝植物栽培生理生態(tài)和生物技術(shù) E mail chengzh 中國(guó)蔬菜 2013 2 1 3 CHINA VEGETABLES 半封閉溫室小氣候改變對(duì)番茄發(fā)育及果實(shí)產(chǎn) 量和保健化合物含量的交互影響 論文評(píng)述 程智慧 仲麗潔 西北農(nóng)林科技大學(xué)園藝學(xué)院 陜西楊凌 712100 摘 要 針對(duì)氣候變暖導(dǎo)致溫室冬夏兩季極端溫度多發(fā) 尤其是夏季平均溫度過高和相對(duì)濕度降低的 問題 以及這種小氣候變化如何影響溫室番茄生長(zhǎng)和品質(zhì)的問題 德國(guó)科學(xué)家提出一種新的溫室小氣候調(diào) 控策略 并撰文報(bào)道了為期 2 a 的研究結(jié)果 本文介紹和評(píng)述了該項(xiàng)研究 在較高環(huán)境溫度和伴隨的高平 均溫度情況下 可應(yīng)用高壓霧系統(tǒng)結(jié)合 CO 2 施肥的方法降低溫室內(nèi)溫度 提高相對(duì)濕度和 CO 2 濃度 與 常規(guī)氣候條件下的番茄相比 新溫室小氣候調(diào)控策略能有效促進(jìn)植株生長(zhǎng) 增加葉片干物質(zhì)質(zhì)量 優(yōu)化每 個(gè)花序的產(chǎn)量構(gòu)成 使總產(chǎn)量提高 20 臍腐病發(fā)生程度減輕 在春季試驗(yàn)還能顯著增大果實(shí) 新溫室小 氣候調(diào)控策略能顯著促進(jìn)次生代謝物的形成 番茄紅素 胡蘿卜素 酚類化合物含量分別提高 49 35 和 16 非水溶性和水溶性組分抗氧化活性分別提高 18 5 和 35 4 因此 新溫室小氣候調(diào)控策 略可提高番茄總產(chǎn)量及品質(zhì) 有利于保健化合物的形成 關(guān)鍵詞 霧化降溫 番茄品質(zhì) 類胡蘿卜素 酚類化合物 抗氧化活性 中圖分類號(hào) S641 2 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 文章編號(hào) 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 國(guó) 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 發(fā)表了德國(guó)柏林洪堡大學(xué)農(nóng)業(yè)與園藝學(xué)院 Dannehl D Huber C Rocksch T Schmidt U 和德國(guó)城市植物生態(tài)生理部采后品質(zhì)動(dòng)態(tài)生理分部 Huyskens Keil S 的研究論文 半封閉溫室小氣候改變對(duì)番茄發(fā)育及果實(shí)產(chǎn)量和保健化合物含量 的交互影響 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 該研究認(rèn)為 全球氣候變暖趨勢(shì)引起了冬季和夏季極端氣候頻繁出現(xiàn) 尤其是夏季平均 溫度過高使溫室管理中頻繁開啟通風(fēng)設(shè)備 溫室內(nèi)相對(duì)濕度降低 CO 2 施肥效果難以保持 這些 氣候條件變化可能對(duì)番茄生長(zhǎng)發(fā)育及果實(shí)品質(zhì)帶來不利影響 為此 他們?cè)诎亓趾楸ご髮W(xué)建立 了一種遞減霧系統(tǒng) DescFog 半封閉溫室 并提出了溫室氣候控制新策略 這個(gè)新系統(tǒng)將溫室 通風(fēng)與高壓霧系統(tǒng)和 CO 2 施肥管理相結(jié)合 該文報(bào)道了這種環(huán)境控制策略和遞減霧系統(tǒng)對(duì)不同 生長(zhǎng)季節(jié)番茄的營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng) 果實(shí)產(chǎn)量 類胡蘿卜素和酚類化合物含量及番茄水溶性和非水溶性 組分抗氧化活性的交互影響 1 試驗(yàn)方法 試驗(yàn)于 2008 和 2009 年在德國(guó)柏林洪堡大學(xué)芬洛式試驗(yàn)溫室中進(jìn)行 每年分春季 3 6 月 和秋季 8 11 月 兩個(gè)試驗(yàn)時(shí)期 將供試溫室分成兩個(gè) 115 m 2 光照條件相同的小溫室 一個(gè) 采用常規(guī)氣候控制策略調(diào)控 對(duì)照 按生產(chǎn)常規(guī)參數(shù) 保持晝溫不低于 18 夜溫不低于 16 溫度超過 25 時(shí)開啟通風(fēng)設(shè)備 管理 另一個(gè)采用 DescFog 系統(tǒng)管理 保持晝溫不低于 18 夜溫不低于 16 兩個(gè)小溫室 CO 2 施肥均設(shè)置為 5 00 11 00 900 L L 1 11 00 18 00 700 L L 1 另外 在 DescFog 小溫室配備了高壓霧系統(tǒng) 150 bar 由固定在墻上 4 m 高處 的 6 個(gè)霧氣噴嘴構(gòu)成 可以在植株上方產(chǎn)生去離子水小液滴 10 m 確保蒸發(fā)冷卻均衡 當(dāng)這 些小液滴蒸發(fā)時(shí) 冷空氣可以沉降到植株冠層內(nèi) 而攜帶熱量的水蒸氣則上升到溫室頂部 為了 維持液滴蒸發(fā) 用一個(gè)微控制器控制霧氣和通風(fēng) 當(dāng)植株上方相對(duì)濕度 RH 達(dá) 80 時(shí) 通風(fēng) 裝置就以短脈沖方式以最小量 最大僅為通風(fēng)口的 10 開啟 以排出溫室頂部的水蒸氣 霧系 統(tǒng)在植株群體相對(duì)濕度達(dá) 80 時(shí)則關(guān)閉 以免引發(fā)病害 當(dāng)植株群體內(nèi)溫度在 25 27 范圍時(shí) DescFog 開啟以維持高的 CO 2 水平 DescFog 系統(tǒng)半封閉操作模式的上限溫度設(shè)為 27 以免植株 傷害 每個(gè)小溫室中栽植番茄 Solanum lycopersicum L cv Pannovy 128 株 采用巖棉塊栽培 滴灌 試驗(yàn)期間每 30 s 記錄一次溫室小氣候數(shù)據(jù) 生長(zhǎng)期間定期測(cè)量植株生長(zhǎng)發(fā)育及果實(shí)產(chǎn)量和 品質(zhì) 按單果質(zhì)量對(duì)果實(shí)進(jìn)行分級(jí) 70 g 以上為 A 級(jí) 50 70 g 為 B 級(jí) 50 g 以下為 C 級(jí) 從每個(gè)供試小溫室的番茄植株第 5 穗果上隨機(jī)采收 A 級(jí) 70 g 成熟階段 9 依據(jù)經(jīng)濟(jì)合 作與發(fā)展組織顏色標(biāo)準(zhǔn) 的果實(shí) 45 個(gè) 分成 3 次重復(fù) 將每個(gè)果實(shí)四等分縱切 其中 1 份立即 用于測(cè)定果實(shí)干物質(zhì)含量 其余 3 份在 20 冷凍貯存用于測(cè)定果實(shí)保健化合物的含量 2013 年 2 3 苯酚的提取與總酚含量測(cè)定 取凍貯番茄果實(shí)樣品 1 份 凍干后用乙酸丙酮 體積分?jǐn)?shù) 50 蒸餾水 49 5 丙酮 0 5 冰醋酸 提取 福林酚法測(cè)定 分析方法見 Dannehl 等 2011 的文獻(xiàn) 類胡蘿卜素提取與分析 取凍貯番茄果實(shí)樣品 1 份 按 Fish 等 2002 的方法提取番茄紅 素及 胡蘿卜素 用分光光度計(jì)測(cè)定 按 Nagata 和 Yamashita 1992 的方法計(jì)算總番茄紅素 和 胡蘿卜素的含量 抗氧化活性分析 取凍貯番茄果實(shí)樣品 1 份 參照 Wang 等 1996 優(yōu)化的方法提取酚類 化合物和類胡蘿卜素 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 酚類化合物和類胡蘿卜素中的抗氧化物 在收獲番茄時(shí) 剪取植株頂部第一片發(fā)育完全的葉 105 干燥 24 h 依葉片的干鮮質(zhì)量 比計(jì)算葉片樣品干物質(zhì)量 不同環(huán)境控制策略對(duì)番茄的影響的方差分析 ANOVA 用SPSS19 0程序包進(jìn)行 用 XLSTAT 2010 對(duì)總產(chǎn)量 每周各級(jí)果實(shí)產(chǎn)量 以及 CO 2 濃度 RH 和溫度的周平均值等不同觀測(cè) 參數(shù)的多個(gè)數(shù)據(jù)集進(jìn)行主成分分析 PCA 2 試驗(yàn)結(jié)果 試驗(yàn)結(jié)果表明 在溫室較高環(huán)境溫度和伴隨的高平均溫度情況下 應(yīng)用高壓霧系統(tǒng)結(jié)合 CO 2 施肥的方法可降低溫室內(nèi)溫度 提高相對(duì)濕度和 CO 2 濃度 與常規(guī)氣候條件下的番茄相比 溫 室小氣候調(diào)控新策略能有效促進(jìn)植株生長(zhǎng) 增加葉片干物質(zhì)量 優(yōu)化每個(gè)花序的產(chǎn)量構(gòu)成 使 總產(chǎn)量提高 20 番茄臍腐病發(fā)生程度減輕 在春季試驗(yàn)中番茄果實(shí)顯著增大 溫室小氣候調(diào) 控新策略能顯著促進(jìn)番茄次生代謝物的形成 其果實(shí)番茄紅素 胡蘿卜素 酚類化合物含量 分別提高 49 35 和 16 非水溶性和水溶性組分抗氧化活性分別提高 18 5 和 35 4 3 評(píng)述 DescFog 系統(tǒng)是積極應(yīng)對(duì)未來環(huán)境氣候變化帶來溫室蔬菜栽培管理問題的一種有力手段 這 種溫室環(huán)境調(diào)控新策略 是將高壓霧系統(tǒng)與 CO 2 施肥相結(jié)合的一種新方法 可以在高溫環(huán)境下 降低溫室內(nèi)溫度 并提高相對(duì)濕度和 CO 2 濃度 同時(shí)保持溫室內(nèi)平均溫度比常規(guī)環(huán)境管理稍高 DescFog 系統(tǒng)的小氣候環(huán)境可能有利于植物的光合作用和其他代謝活動(dòng) 包括碳水化合物供應(yīng) 的增加 從而加速了植物生長(zhǎng) 增加了葉片干物質(zhì)量 因此 溫室小氣候調(diào)控新策略可提高番 茄總產(chǎn)量及品質(zhì) 有利于番茄果實(shí)中對(duì)人類健康有益的類胡蘿卜素和酚類化合物的形成 當(dāng)然 在 DescFog 系統(tǒng)中 究竟哪個(gè)氣候因子對(duì)番茄次生代謝物形成的影響更大 尚需進(jìn)一步研究 參考文獻(xiàn) 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 半封閉溫室小氣候改變對(duì)番茄發(fā)育及果實(shí)產(chǎn)量和保健化合物含量的交互影響 論文評(píng)述