“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

（西北农林科技大学园艺学院，陕西杨凌 712100）

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，CO2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CO2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 m2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CO2施肥均设置为5：00～11：00 900 μL·L-1，11：00～18：00 700 μL·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 µm），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CO2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 lycopersicumL.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。

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β-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β-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CO2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CO2施肥的方法可降低温室内温度，提高相对湿度和CO2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、β-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CO2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CO2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。

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 lycopersiconL.）.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.

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