曹玉鑫，曹紅霞*，王 萍，吳宣毅

蔬菜是人類日常生活中必不可少的食物，但是傳統(tǒng)土壤栽培管理中大多單純追求產(chǎn)量，采用“肥大水勤”的管理方式，導致一系列環(huán)境問題如土壤酸化、次生鹽漬化、微生物生態(tài)破壞等，不僅降低土壤質(zhì)量，甚至對作物生長、產(chǎn)量以及品質(zhì)造成不利影響[1-3]。無土栽培作為一種新型集約化高效栽培技術，擺脫了傳統(tǒng)土壤栽培對土壤、空間和氣候條件的依賴，可高效利用土地資源，同時具有節(jié)水省肥、高產(chǎn)環(huán)保等一系列優(yōu)點，已被普遍應用于生產(chǎn)實踐中。

番茄（Solanum lycopersicum）果實營養(yǎng)豐富，能有效降低消化道癌、前列腺癌等多種疾病發(fā)生的幾率，是深受人們喜愛的蔬菜[4-5]。然而，番茄屬于典型的呼吸躍變型果蔬[6]，采后易腐爛，貯藏和運輸過程中容易造成擠壓裂果，易被外部污染發(fā)生品質(zhì)劣變，大大降低其食用性、營養(yǎng)性和商品性。目前關于番茄貯藏保鮮研究主要集中在番茄采后貯藏條件如電場[7]、溫度[8]、保鮮劑[6,9]、涂膜處理[10]等處理對其品質(zhì)的影響方面，有關番茄無土栽培條件下不同營養(yǎng)液濃度處理對其品質(zhì)以及耐貯性的影響報道較少。研究表明果實采后的各種處理措施并不能增加其營養(yǎng)物質(zhì)含量，貯藏只能延緩腐爛進程，采收時品質(zhì)與采后耐貯性密切相關[9,11]。在無土栽培系統(tǒng)中，作物所需養(yǎng)分通過營養(yǎng)液提供，營養(yǎng)液是無土栽培技術的核心，它不僅直接影響作物的生長發(fā)育、產(chǎn)量和品質(zhì)，而且對生產(chǎn)成本和經(jīng)濟效益也有一定影響。前人多側重于通過單一元素不同濃度供應來探究營養(yǎng)液濃度對番茄生長的影響。主要研究結果表明，營養(yǎng)液中適宜濃度的氮素能促進植株的生長和發(fā)育，但氮濃度超過15 mmol/L時會抑制植株的生長和發(fā)育[12]；低濃度磷和磷過量處理導致番茄葉片光合能力下降[13]；在開花期一次施用適宜濃度鉀能促進植株的生長發(fā)育、光合產(chǎn)物的積累，但過高鉀濃度反而不利于植株生長[14]。研究發(fā)現(xiàn)，植物生長環(huán)境中，某一元素含量過高時，會引起離子不平衡，產(chǎn)生特殊離子的毒害作用，全價營養(yǎng)液作為生理平衡溶液，可降低單鹽毒害，保障植物的良好生長[15]。而目前關于不同濃度全價營養(yǎng)液對番茄的影響報道較少，為此，該實驗以‘天碩308’品種番茄為原料，在珍珠巖基質(zhì)桶栽條件下，采用Hoagland營養(yǎng)液配方探究不同營養(yǎng)液濃度對溫室番茄生長、生理、產(chǎn)量、果實品質(zhì)及耐貯性的影響，旨在明確營養(yǎng)液濃度對番茄果實貯藏品質(zhì)及衰老的影響，探索采后番茄減損規(guī)律，為無土桶栽番茄的營養(yǎng)液濃度管理提供科學依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

番茄品種為‘天碩308’，由楊凌農(nóng)業(yè)高科技發(fā)展股份有限公司提供。該品種植株長勢較強，坐果能力強，產(chǎn)量高，成熟后鮮紅發(fā)亮，適合溫室大棚早春、秋延栽培。

營養(yǎng)液：供試大量營養(yǎng)液配方是Hoagland營養(yǎng)液標準配方[16]，每升營養(yǎng)液包括：236 mg Ca(NO3)2·4H2O、708 mg KNO3、192 mg NH4H2PO4、246 mg MgSO4·7H2O；微量元素采用通用Arnon配方[16]，每升營養(yǎng)液包括：14.5 mg乙二胺四乙酸二鈉鐵（ethylene diamine tetraacetic acid, disodium ferric salt，EDTA-2NaFe）、1.43 mg H3BO3、0.81 mg MnSO4·H2O、0.11 mg ZnSO4·7H2O、0.04 mg CuSO4·5H2O、0.01 mg (NH4)6Mo7O24·4H2O。

栽培基質(zhì)采用珍珠巖基質(zhì)（屬無菌基質(zhì)，理化性質(zhì)穩(wěn)定，具有良好的保水性和通氣性，不含磷、鉀元素，有機質(zhì)含量低，對營養(yǎng)液施用無影響[17]），由西安市戶縣珍珠巖廠提供。

桶栽實驗在西北農(nóng)林科技大學旱區(qū)農(nóng)業(yè)水土工程教育部重點實驗室的日光溫室內(nèi)進行，該基地位于北緯34°18’、東經(jīng)108°40’，海拔高度521 m，多年平均氣溫12.5 ℃，年均降水量632 mm，年均蒸發(fā)量1 500 mm。

1.2 儀器與設備

NICOLET 300型紫外分光光度計 美國熱電公司；CR21G型高速冷凍離心機 日本日立公司；00000129型電子天平 天津市衡器公司；BWS-10型數(shù)顯恒溫水浴鍋 上海一恒科學儀器有限公司；GY-4型水果硬度計 浙江托普儀器有限公司；JR593型溫濕度計美德時（北京）儀器儀表有限公司。

1.3 方法

1.3.1 番茄果實采摘前栽培處理

實驗共設4 個大量營養(yǎng)液濃度，分別為標準配方濃度的1/4、2/4、3/4、4/4（用符號S1、S2、S3和S4表示）；微量元素全部采用Arnon營養(yǎng)液標準配方濃度，每個處理重復5 次?？紤]到珍珠巖基質(zhì)栽培番茄，所需營養(yǎng)來源于營養(yǎng)液供給及本研究目的在于探討不同營養(yǎng)液濃度對番茄的影響，故未設不施用營養(yǎng)液的空白處理。

實驗采用珍珠巖基質(zhì)桶栽法，塑料桶為圓柱形（高30 cm、底部內(nèi)徑25 cm），桶底鋪有紗網(wǎng)，桶底均勻地打有5 個小孔以提供良好的通氣條件。每桶裝珍珠巖0.8 kg，移栽后用透明聚氯乙烯膜覆蓋，以減少株間蒸發(fā)。處理開始后施入4 種濃度Hoagland營養(yǎng)液作為肥料。

選取生長狀況一致且健康的植株于2015年9月4日移栽（1 桶1 株），此時植株處于四葉一心期，于2015年12月30日收獲。為保證番茄成活，定植當天每桶灌溉去離子水2 L，并澆灌標準濃度大量和微量營養(yǎng)液1 L，于定植后5 d，各處理組均用去離子水灌至飽和，番茄緩苗以后（定植后10 d）開始實驗處理。營養(yǎng)液灌溉用量各處理相同，采用水量平衡法：每天早上08∶00利用精度為0.1 g的電子天平稱量澆灌S2濃度營養(yǎng)液處理的質(zhì)量并記錄，按此相鄰2 次灌水間隔內(nèi)耗水量（W）對所有組植株進行補充灌溉（實驗期間，桶底無滲漏）。灌溉量計算方法如式（1）所示。

式中：Mn為第n次灌水前桶、珍珠巖與番茄植株總質(zhì)量/g；Mn+1為第n+1次灌水前桶、珍珠巖與番茄植株總質(zhì)量/g；ρ為水的密度（103g/L）；In為第n次灌水量/L。

1.3.2 番茄果實采后貯藏處理

番茄一穗果成熟時進行采摘，選擇形狀相似、大小均一、表面光潔、無病害、無機械損傷、色澤及成熟度一致的番茄果實，立即運回實驗室并用流動水充分清洗番茄，去除表面雜質(zhì)。對清洗晾干后的番茄用薄膜袋貯藏法保存[18]：每個處理挑選20 個番茄，每400 g左右番茄為一組裝入0.04 mm厚的聚乙烯薄膜袋中，隨即扎緊袋口，放于實驗室內(nèi)，并遮光處理進行貯藏。每隔3 d打開薄膜袋，排出袋內(nèi)的CO2并補入新鮮空氣，同時擦掉袋壁上的小水珠，扎好密封。貯藏時間為2016年1月4日到2016年1月19日，這一時間段實驗室內(nèi)平均溫度范圍為9.8～13.5 ℃，相對濕度范圍為32%～64%（圖1）。每隔3 d 取一次樣，測定各處理相關指標，每個處理重復3 次。

圖1 番茄貯藏期間平均溫濕度變化曲線Fig. 1 Change curves in average atmosphere temperature and relative humidity during the storage period of tomato fruits

1.3.3 番茄株高測定及模擬

在每個處理組中選取有代表性的5 株植株并掛牌，用卷尺測量從番茄莖基部至生長點的距離，記為株高，從定植后第10天起，每隔7 d測一次；利用Logistic生長模型模擬番茄株高的動態(tài)生長過程，表達式如式（2）～（5）[19]。

式中：y為番茄株高/cm；t為番茄定植后的時間/d；k為番茄株高的理論極值/cm；a為與方程曲線位置有關的參數(shù)；b為內(nèi)稟增長率系數(shù)；t1為株高快速增加起始時間/d；t2為株高快速增加終止時間/d；tm為最大相對生長出現(xiàn)時間/d。

1.3.4 葉片葉綠素含量的測定

分別于番茄苗期（9月12日）、開花坐果期（10月4 日）、果實膨大期（11月1日）、果實成熟期（12月4日）采集葉片活體樣本，使用紫外分光光度計測量葉綠素含量[20]，每個處理重復3 次。

1.3.5 葉片脯氨酸和丙二醛含量的測定

脯氨酸含量采用酸性茚三酮顯色比色測定法測定[20]；丙二醛含量采用硫代巴比妥酸反應比色法測定[20]。于2015年10月5日采集植株上部完整展平的第3～5片功能葉樣本測定，每個處理取3 個樣，每個樣進行3 次重復。

1.3.6 番茄果實品質(zhì)指標的測定

以下各指標每4 d測定一次，重復3 次，取平均值。

1.3.6.1 番茄果實營養(yǎng)品質(zhì)指標測定

VC含量的測定采用鉬藍比色測定法[21]；番茄紅素含量采用紫外分光光度法[21]測定；可溶性糖含量采用蒽酮比色法[21]測定；硝酸鹽含量采用水楊酸比色法[21]測定。

1.3.6.2 番茄果實硬度的測定

選取各處理選取形狀、大小均勻一致的果實6 個，圍繞果實赤道部，等距離取3 個點（避開腔室隔，測果實硬度不剝皮）處，使用果實硬度計，使探針垂直指向果實并施加壓力直至探頭頂端壓入果肉為止，在硬度計圓盤上讀數(shù)，求出每一個處理果實的平均硬度[6]。

1.3.6.3 營養(yǎng)品質(zhì)指標評價方法以及數(shù)據(jù)處理

番茄品質(zhì)綜合評價利用模糊數(shù)學隸屬法[22]，計算標準方法如式（6）～（8）。其中式（6）適用于優(yōu)良指標（番茄紅素、可溶性糖、VC含量），式（7）適用于不良指標（硝酸鹽含量）。用公式（8）計算兩種營養(yǎng)指標的平均隸屬函數(shù)值，越大，番茄營養(yǎng)品質(zhì)越好。

式中：X(iu)為i處理組j指標的隸屬函數(shù)值；Xij為i處理組的j指標值；Ximin為j指標中最小值；Ximax為j指標中最大值；為i處理組的營養(yǎng)品質(zhì)平均隸屬函數(shù)值；n為指標個數(shù)。

1.4 數(shù)據(jù)處理

用DPS 7.05軟件對實驗數(shù)據(jù)進行多重比較分析，用鄧肯氏新復極差法檢驗不同處理間的差異顯著性，P＜0.05表示差異顯著，用Origin9.0軟件作圖。

2 結果與分析

2.1 營養(yǎng)液濃度對番茄生長的影響

表1 不同營養(yǎng)液濃度下番茄株高及其Logistic模型參數(shù)Table 1 Characteristic parameters of the Logistic model and tomato plant heights at different nutrition concentrations

對番茄株高生長動態(tài)進行Logistic回歸模型分析，得到如表1所示的方程和參數(shù)特征值，Logistic模型擬合效果良好（R2＞0.9）。說明番茄植株生長發(fā)育過程中，各處理組的番茄株高隨時間的變化趨勢基本一致，均呈“S”型曲線增長。各處理組番茄株高在移栽后27～33 d左右進入最大相對生長增長期，此時期要注意營養(yǎng)液的及時供應，以保證番茄生長所需養(yǎng)分的充足供應。營養(yǎng)液濃度對番茄株高快速增長開始時間t1影響不明顯，但提高營養(yǎng)液濃度會延長番茄株高快速增長持續(xù)時間，與低濃度S1處理組相比，S2、S3和S4處理組番茄株快速增長持續(xù)時間分別增加26.58%、54.70%和32.38%，且S3處理組株高快速增加終止時間最遲，持續(xù)時間最長（34.92 d）。說明不同的養(yǎng)分環(huán)境中，低濃度營養(yǎng)液會縮短營養(yǎng)生長階段，導致作物生長弱小，發(fā)育不良，適量提高營養(yǎng)液濃度有助于延長番茄快速生長時間。

2.2 營養(yǎng)液濃度對番茄葉片葉綠素含量的影響

表2 不同營養(yǎng)液濃度下番茄葉片葉綠素含量變化Table 2 Change in chlorophyll content of tomato at different nutrition concentrationsμg/g

葉片葉綠素含量是反映植株生理活性變化的重要指標之一，可反映植物光合性能的強弱[23]。由表2可知，隨生育期的推進，番茄葉片葉綠素含量呈“單峰”曲線變化，各處理組番茄葉片葉綠素含量均在開花坐果期達峰值，而后番茄葉片中葉綠素含量逐漸降低。苗期S2處理組番茄葉片葉綠素含量最高，與其他處理組差異顯著（P＜0.05），該時期內(nèi)，番茄處于幼苗期，根小葉少，營養(yǎng)物質(zhì)積累緩慢，總葉綠素含量最低；開花坐果期不同處理組間番茄葉片葉綠素含量差異增大，S3處理組含量最高，S4處理組次之，S1處理組顯著低于其他處理組（P＜0.05），各處理組葉綠素含量較苗期相比，分別增加143.1%、122.2%、238.4%和211.1%。該時期可能是因為番茄正處于營養(yǎng)生長的旺盛階段，各處理組總葉綠素含量與其他時期相比均最高。開花坐果期至果實膨大期，番茄生長逐漸轉入生殖生長階段，提供的營養(yǎng)主要向果實運輸，促進果實膨大和成熟，從而使葉片生長受到限制，葉綠素含量降低，S3處理組番茄葉片葉綠素含量最高，與其他處理間差異性顯著（P＜0.05），S2和S4處理組次之，且差異不顯著（P＞0.05）。果實成熟期，番茄葉片趨于衰老，生理功能變?nèi)?，葉綠素含量進一步降低。S4處理組番茄葉片葉綠素含量最高，S3處理組次之，S1和S2處理組較低，且與其他處理組差異顯著（P＜0.05）；S1、S2和S3處理組較S4處理組葉綠素含量分別降低20.22%、19.23%和7.93%。與果實膨大期同處理相比，S1、S2、S3和S4處理分別降低10.98%、11.05%、17.50%和9.07%。

2.3 營養(yǎng)液濃度對葉片丙二醛和脯氨酸含量的影響

表3 營養(yǎng)液濃度對番茄葉片丙二醛及脯氨酸含量的影響Table 3 Effect of nutrition solution concentrations on MDA and praline contents of tomato

從表3可以看出，隨著營養(yǎng)液濃度的增加，番茄葉片丙二醛含量總體呈現(xiàn)先降低再升高的趨勢，在S3處理條件下，丙二醛含量顯著低于其他處理組（P＜0.05）。S1處理由于濃度過低，限制了番茄的正常生長，對植株傷害最嚴重，導致丙二醛含量最高，較S3處理組增加了42.61%，且S1和S4處理組之間差異不顯著；說明較高或較低的營養(yǎng)液濃度，均會對作物膜組織和細胞造成傷害，加劇丙二醛的積累。

脯氨酸是一種有效的小分子滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)，在植物體內(nèi)的氧化還原反應中起著重要的作用。由表3可知，營養(yǎng)液濃度對番茄葉片脯氨酸含量有顯著影響。脯氨酸含量隨營養(yǎng)液濃度的增加呈先降低后增加的趨勢。S1處理組番茄葉片的脯氨酸含量最高，S4處理組次之；可能是因為高濃度和低濃度營養(yǎng)液處理均會對番茄植株產(chǎn)生營養(yǎng)脅迫，造成逆境刺激，致使脯氨酸含量高于其他處理組。S3處理組脯氨酸含量最低，較S1、S2和S4處理組分別降低了30.02%、12.38%和17.78%。

2.4 營養(yǎng)液濃度對番茄果實品質(zhì)的影響

表4 營養(yǎng)液濃度對番茄品質(zhì)影響及4 種處理的平均隸屬函數(shù)值Table 4 Effect of nutrition solution concentrations on fruit quality of tomato and average subordinate function values of four treatments

番茄的品質(zhì)評價指標比較多，本研究中選取可溶性糖、番茄紅素、VC和硝酸鹽含量4 個主要指標進行分析。由表4可知，可溶性糖、番茄紅素和VC含量隨著營養(yǎng)液濃度的增加均呈先升高再降低的趨勢。S3處理組番茄果實的可溶性糖含量顯著高于其他處理組（P＜0.05），S1處理組最低，與其他處理組差異顯著（P＜0.05）。S3處理組番茄果實的番茄紅素含量最高，為90.800 μg/g，顯著高于其他處理組（P＜0.05），S1處理組含量最低，較S3處理組降低了27.90%。S1處理組番茄果實內(nèi)VC含量顯著低于其他處理組（P＜0.05），同時其他3 個處理組差異不顯著。果實中硝酸鹽含量過多會危害人類的健康，本實驗結果中，S2、S3和S4處理組番茄果實內(nèi)硝酸鹽含量均高于S1處理組，較S1處理組分別增加了27.39%、44.57%和63.34%；說明隨著營養(yǎng)液濃度梯度的增加，過量的氮素供給造成果實內(nèi)硝酸鹽積累量增多。分析表明，適當提高營養(yǎng)液濃度對改善番茄果實風味和營養(yǎng)有促進作用，但同時會增加果實中硝酸鹽的含量；因此，僅憑方差分析不能對番茄品質(zhì)做出全面科學的評價。本研究利用隸屬函數(shù)法，依據(jù)測定的各項品質(zhì)指標結果，對4 種不同營養(yǎng)液濃度供應的番茄品質(zhì)進行綜合評價。根據(jù)公式（6）～（8），得出4 種處理平均隸屬函數(shù)值范圍為0.250～0.807。S3處理組平均值最高，S1處理組最低。平均隸屬函數(shù)值越大，說明綜合指標值越好，可以得出，S3處理組番茄綜合營養(yǎng)品質(zhì)最優(yōu)，而S1處理組綜合營養(yǎng)品質(zhì)較差；S3處理組可有效提高番茄果實可溶性糖、番茄紅素、VC含量，較S1處理組分別增加40.51%、38.70%和12.72%。

2.5 營養(yǎng)液濃度對番茄果實耐貯性的影響

2.5.1 營養(yǎng)液濃度對番茄果實貯藏期間硬度的影響

圖2 營養(yǎng)液濃度對番茄果實硬度變化的影響Fig. 2 Effect of nutrient solution concentrations on firmness of tomato fruits

果實硬度是衡量果實品質(zhì)及判斷果蔬貯藏效果的重要指標。如圖2所示，番茄在貯藏期間，果實硬度不斷下降。而高營養(yǎng)液濃度處理能減緩貯藏期間硬度下降速率，如貯藏8 d時，S2、S3和S4處理組番茄果實硬度分別高出S1處理組33.7%、53.0%及46.8%。S1處理組的番茄硬度在貯藏4 d后顯著低于S3處理組（P＜0.05）。貯藏16 d后，番茄果實硬度的大?。篠3處理組（3.593 kg/cm2）＞S4處理組（2.843 kg/cm2）＞S2處理組（2.740 kg/cm2）＞S1處理組（2.300 kg/cm2）。可見，采前不同營養(yǎng)液濃度處理能夠影響番茄果實貯藏期間的硬度，S3和S4處理均有效地延緩了貯藏過程中番茄果實硬度的降低。

2.5.2 營養(yǎng)液濃度對番茄果實貯藏期間番茄紅素含量的影響

圖3 營養(yǎng)液濃度對番茄果實內(nèi)番茄紅素含量的影響Fig. 3 Effect of nutrient solution concentrations on lycopene content of tomato fruits

番茄紅素是近年來發(fā)現(xiàn)的一類具有良好保健作用的類胡蘿卜素，在番茄果實中含量豐富，是評定番茄品質(zhì)的一個重要指標。隨著貯藏時間延長，4 個處理組番茄果實的番茄紅素含量均呈現(xiàn)先升后降的趨勢（圖3）。貯藏初期S1處理組番茄果實番茄紅素含量為65.467 μg/g，在貯藏后第4天達到最大值84.269 μg/g，然后迅速下降，而S2、S3、S4處理組番茄紅素積累變慢，至第8天才達到最大值，相對于S1處理組推遲了4 d，并不同程度地增加了番茄紅素含量的峰值，其中S3處理組的峰值最大，S4處理組次之，且處理組間差異顯著（P＜0.05）。差異顯著性檢驗結果表明，S3處理組與其他3 個處理組番茄紅素含量差異在貯藏過程中始終顯著（P＜0.05）。說明不同營養(yǎng)液濃度處理對番茄果實貯藏期間番茄紅素含量有較大影響，高濃度營養(yǎng)液處理能提高番茄果實番茄紅素含量，且能推遲番茄紅素含量峰值出現(xiàn)時間。

2.5.3 營養(yǎng)液濃度對番茄果實貯藏期間可溶性糖含量的影響

圖4 營養(yǎng)液濃度對番茄果實內(nèi)可溶性糖含量的影響Fig. 4 Effect of nutrient solution concentrations on soluble sugar content of tomato fruits

番茄果實可溶性糖含量能在一定程度上反映貯藏過程中番茄果實營養(yǎng)物質(zhì)損失的多少。由圖4可知，番茄果實可溶性糖含量隨貯藏時間的延長呈現(xiàn)先升高后降低的趨勢。在貯藏8 d時，4 個處理組番茄果實的可溶性糖含量均有所增加，其中S3處理組果實增幅最大，其可溶性糖含量達到了25.1 mg/g，顯著高于S1處理組（P＜0.05）；之后隨著貯藏時間的延長，所有處理組果實可溶性糖含量均逐漸下降，這可能是由于貯藏期間淀粉等多糖類不斷轉化為碳水化合物，之后糖作為呼吸基質(zhì)被消耗。貯藏至第16天時，S3處理組番茄果實的可溶性糖含量最高，S4處理組次之，且均高于S1和S2處理組的果實，說明S3和S4處理可以延緩果實可溶性糖的下降，維持果實的口感。

2.5.4 營養(yǎng)液濃度對番茄果實貯藏期間VC含量的影響

VC在植物體內(nèi)代謝中起著重要的作用，它能清除組織內(nèi)有害的自由基，延緩植物的衰老。如圖5所示，隨著貯藏時間的延長，所有處理組番茄果實VC含量呈先升高后降低的趨勢，在貯藏前4 d，果實VC含量上升，其中S3處理組番茄果實VC含量上升幅度最大，之后呈下降趨勢。S3處理組和S4處理組番茄果實的VC含量在4～16 d內(nèi)下降較快。貯藏時間內(nèi)，S1處理組番茄果實的VC含量始終低于其他處理組。在貯藏至16 d時，S3處理組果實VC含量最高，S4和S2處理組番茄果實的VC含量差異不顯著（P＞0.05)，說明S3處理組果實的VC含量在貯藏過程中比較穩(wěn)定，且采前施加的營養(yǎng)液的濃度是影響番茄果實VC貯藏穩(wěn)定性的重要因素。在貯藏后期，本實驗中S3和S4處理組之間VC含量出現(xiàn)波動性。

圖5 營養(yǎng)液濃度對番茄果實內(nèi)VC含量的影響Fig. 5 Effect of nutrient solution concentrations on vitamin C content in tomato fruits

2.5.5 營養(yǎng)液濃度對番茄果實貯藏期間丙二醛含量的影響

圖6 營養(yǎng)液濃度對番茄果實內(nèi)丙二醛含量的影響Fig. 6 Effect of nutrient solution concentrations on malondialdehyde content in tomato fruits

丙二醛含量可以反映果蔬衰老代謝情況。從圖6可以看出，番茄果實丙二醛含量隨貯藏時間的延長而增加，達到一定值后又迅速下降。貯藏前期（0～12 d）番茄果實丙二醛含量劇增，說明貯藏的前期階段，番茄細胞的膜脂過氧化程度較高，第12天后開始下降。在整個貯藏過程中，S3處理組番茄果實的丙二醛含量始終低于其他處理組，且與其他處理組差異顯著（P＜0.05）。

3 討 論

關于營養(yǎng)液濃度對無土栽培蔬菜的生長發(fā)育和葉綠素含量的影響，前人已做了大量的研究。研究表明：營養(yǎng)液濃度過高會在植株根系周圍產(chǎn)生滲透脅迫，影響植株對養(yǎng)分的吸收，濃度過低則無法滿足植株生長發(fā)育對養(yǎng)分的需求[23-25]，適宜的營養(yǎng)液濃度利于植株的生長發(fā)育，提高葉綠素含量[23-24]。本研究同樣得出，適當提高營養(yǎng)液濃度可以增加葉綠素含量，S3處理組番茄植株生長狀況最好，而在較低或較高的營養(yǎng)液濃度下，其長勢均較弱。另有研究表明，高濃度營養(yǎng)液處理會對作物產(chǎn)生營養(yǎng)脅迫，植物為應答營養(yǎng)脅迫會進行滲透調(diào)節(jié)，來阻止膨壓的喪失，為番茄細胞的擴展提供驅動，但由于營養(yǎng)液脅迫會造成植物細胞壁彈性和起始膨壓的變化，盡管膨壓維持正常水平，其生長仍低于非脅迫生長的植株[18,26-27]。本實驗條件下，葉片葉綠素含量在苗期較低，然后逐漸升高，在生育后期又降低，周旋等[28]在研究中也得出相似結論，可能是因為番茄在進入果實膨大期后，植株干物質(zhì)向生殖生長轉移[29]，而葉綠素含量可以反映葉片營養(yǎng)狀況及衰老程度。本實驗通過Logistic模型對番茄植株的株高生長進行模擬分析得出，較低的營養(yǎng)液濃度S1處理下，植株的營養(yǎng)生長階段不充分，會降低植物體內(nèi)能量的傳遞轉化及干物質(zhì)積累能力，從而影響作物的開花結果和果實的品質(zhì)，這也與本研究用模糊隸屬函數(shù)對番茄果實品質(zhì)的評價中S1處理組平均隸屬函數(shù)值最低相一致。無土栽培中營養(yǎng)液濃度管理是為了調(diào)節(jié)果實礦質(zhì)營養(yǎng)元素之間的相互平衡，從而提高品質(zhì)。模糊數(shù)學隸屬法研究發(fā)現(xiàn)，S3處理組番茄果實綜合營養(yǎng)品質(zhì)最佳，表明過高或過低的營養(yǎng)液濃度都會降低番茄品質(zhì)，這與前人的研究一致[29-31]。

細胞膜是活細胞與環(huán)境之間的屏障，也是細胞與周圍生理環(huán)境進行物質(zhì)交換的重要通道，逆境環(huán)境會改變細胞膜結構，引起膜透性的變化和正常生命功能的紊亂[32]。植物體內(nèi)過多的自由基和活性氧氧化膜結構中不飽和脂肪酸的雙鍵受逆境條件影響發(fā)生斷鏈、分解而破壞，導致膜脂過氧化，產(chǎn)生丙二醛。本實驗研究中，在S1～S3濃度范圍內(nèi)，葉片中丙二醛含量隨著營養(yǎng)液濃度的增加逐漸降低，在S3～S4濃度下，隨著營養(yǎng)液濃度的增加丙二醛含量增加。前人研究也有相似結果，比如羅盼等[33]研究發(fā)現(xiàn)1/2濃度Hoagland營養(yǎng)液培養(yǎng)的蟹爪蘭丙二醛含量最低；吳曉艷等[34]在研究營養(yǎng)液濃度對鴨兒芹丙二醛含量影響時指出營養(yǎng)液濃度對鴨兒芹幼苗具有雙重作用，低濃度和過高濃度都會導致膜脂過氧化，造成丙二醛的積累。出現(xiàn)這種現(xiàn)象的原因可能是過高濃度營養(yǎng)液會增加無土栽培作物生長環(huán)境中總鹽分含量，易導致滲透脅迫、離子毒害以及養(yǎng)分失衡等逆境；低濃度營養(yǎng)液會造成礦質(zhì)營養(yǎng)元素的缺乏，影響作物正常的生命代謝過程，造成活性氧代謝不平衡，膜脂過氧化。脯氨酸作為羥自由基清除劑，可維持滲透平衡，能夠維持活性氧在逆境脅迫中的代謝平衡，穩(wěn)定膜結構，抵御不良營養(yǎng)液濃度的營養(yǎng)脅迫，保證番茄的正常生長。在本實驗中，番茄植株在S3營養(yǎng)液濃度中培養(yǎng)，其葉片中丙二醛和脯氨酸含量最低，說明S3濃度營養(yǎng)液能減輕營養(yǎng)脅迫對番茄植株的損傷，較適宜珍珠巖基質(zhì)桶栽番茄的生長。

礦質(zhì)元素對延長果實耐貯性、減少貯藏病害和腐爛具有重要的意義[35]，作物對養(yǎng)分元素的吸收取決于養(yǎng)分供應量，一般適當提高養(yǎng)分供應，能促進養(yǎng)分元素在番茄果實中的分配和積累[29]。園藝作物貯藏期間，蒸騰失水引起果實細胞壁結構、果膠含量發(fā)生一定變化，細胞壁完整性被破壞，導致細胞壁機械強度下降，造成果實軟化，這與羅自生[36]、童斌[37]等在柿果上的研究相似。果實軟化易導致微生物浸染，從而引起腐爛和病害，細胞膜結構損傷；膜功能喪失可能加劇膜脂過氧化，加速衰老使得番茄品質(zhì)劣變。S3處理能保證番茄果實采后正常的生理代謝，可能是通過降低果皮多酚氧化酶活性而延緩果皮酶促褐變、降低果皮丙二醛含量，從而降低果皮細胞膜脂過氧化程度，維持良好的果實肉質(zhì)結構。作物在采后仍持續(xù)進行生命活動，貯藏中后期，果實品質(zhì)下降，可能是自身積累的蛋白質(zhì)、多糖等大分子物質(zhì)被消耗降解。本實驗結果表明，S3濃度的營養(yǎng)液可以較好地提高番茄的耐貯性，可能是因為經(jīng)S3營養(yǎng)液濃度處理的番茄果實積累了更多的磷、鉀等礦質(zhì)元素，磷、鉀等元素能減緩果實后期糖類的降解速率和VC含量的下降[38-39]，維持果實中營養(yǎng)物質(zhì)含量，從而提高了果實的耐貯性。本實驗中，番茄果實貯藏期間番茄紅素含量變化規(guī)律與魏寶東等[40]研究結果一致。本實驗還表明營養(yǎng)液濃度能影響番茄紅素含量峰值的出現(xiàn)時間。

養(yǎng)分供應與植株的生理活動密切相關。營養(yǎng)液作為無土栽培植物獲取養(yǎng)分的介質(zhì)，其組成和濃度管理都直接影響到植株的生長發(fā)育、物質(zhì)代謝、生理生化過程以及產(chǎn)品的產(chǎn)量和品質(zhì)。本研究采用單因素控制變量法，研究不同營養(yǎng)液濃度對番茄植株生長、生理、果實品質(zhì)及其耐貯性的影響。本研究表明：S3濃度Hoagland營養(yǎng)液促進了番茄植株生長，較好地改善了番茄果實的營養(yǎng)品質(zhì)，且有效提高了番茄貯藏性能。

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