不同光质对樱桃番茄产量及品质的影响

郑冬梅，林志斌，陈艺群，林碧英

(福建农林大学 园艺学院，福建 福州 350002)



不同光质对樱桃番茄产量及品质的影响

郑冬梅，林志斌，陈艺群，林碧英*

(福建农林大学 园艺学院，福建 福州 350002)

摘要：[目的]探讨光质对樱桃番茄的响应机制。[方法]在南方设施大棚内封闭式植物光照培养架上，以樱桃番茄为试验材料，试验设计了6种不同LED灯光质(白光、黄光、蓝光、红光、绿光和复合光)对樱桃番茄产量和品质的影响。[结果]红光、蓝光和复合光处理均有助于提高植株果实单果重、单株结果数和单株产量，以红光处理的效果最好，单株产量增加19.992%。蓝光处理的番茄果实转色时间最短； Vc含量和可溶性蛋白质含量显著增加，硝酸盐含量降低。红光处理增加果实的可溶性糖含量和番茄红素含量。绿光处理使番茄果实品质和产量下降。[结论]研究结果表明，红光有助于提高果实产量，蓝光有助于番茄果实品质的提高。

关键词：光质；樱桃番茄；转色；品质；产量

光是植株生长的必需环境因素。植物对光的要求除光强和光周期之外，光的质量也是一个很重要的因素，已有前人实验证明光质对植物的生长发育[1]、光合作用[2]、产量、果实品质、抗逆[3]等方面均有极大的影响。近年来，光质对植物生长发育影响的研究已成为热点，但很多都是局限在植物组织培养和对植物嫩芽的影响上[4]。光质对果实品质影响的报道相对较少，并且光质大多是采用普通电源或滤光膜等途径获取光质。

番茄(Lycopersicon esculentumMill.)经济效益高、营养丰富而深受人们的欢迎，是中国南北设施栽培的主栽蔬菜之一，设施内不同光质处理对番茄产量和品质具有较大影响。本试验以提高樱桃番茄产量和品质为目的，在外层覆盖黑色遮光材料的培养架上，通过LED精量调制光质，研究其对樱桃番茄产量和品质等的影响。旨在探明番茄对光质的响应机制，试图找出番茄转色期间适宜的光质，以期为番茄大棚生产补光技术提供一些理论依据，推动番茄大棚栽培的发展，并为设施番茄的灯光管理以及高产优质生产提供参考。

1材料与方法

1.1试验材料

供试番茄品种为美国引进矮化型观赏类樱桃番茄品种-矮生ky。

1.2试验设计

LED光源灯管由上海仁和照明电器有限公司生产，试验共设白色光(混合光)、黄色光(570～600nm)、蓝色光(420～470nm)、红色光(630～780nm)、绿色光(490～560nm)、红蓝混合的复合光(红∶蓝=3∶1)6个处理，以白色光为对照。灯管固定于培养箱顶部，光强为100μmol·m-2·s-1, 光源灯管距离植株距离约为50cm,处理室外周用黑色硬纸板包围，防止外源灯光对试验结果造成影响。

试验于2014年9-12月在福建农林大学园艺学院设施温室大棚进行种植栽培。2014年12月至2015年2月在福建农林大学园艺学院园艺科技楼进行光质处理。生理生化试验在福建农林大学园艺学院蔬菜生理生化实验室进行。种子在播种前进行催芽处理，待种子露白后以点播的形式播种在穴盘中，基质比例按珍珠岩：泥炭土：椰糠：蛭石=1∶3∶1∶1。待樱桃番茄幼苗长至六叶一心时进行移栽定植，将幼苗定植到10cm×10cm营养钵中进行管理，每隔2d浇1次水，每隔1周施复合肥。植株开花结果至果实为青果期时进行光质处理试验。

1.3测定项目和方法

樱桃番茄果实转色个数：统计不同光质处理相同时间内植株果实转色的个数，以果实全部变红为标准。

果实成熟后测定单果重、单株产量和计数单株结果数。

品质指标测定:采用2,6-二氯酚靛酚滴定法测定维生素C含量[5]、可溶性糖含量采用蒽酮-硫酸法[6]，番茄红素采用甲醇-氯仿法[7]，硝态氮含量采用水杨酸-硫酸法[8]，可溶性蛋白含量的测定采用考马斯亮蓝G-250法[9]。各项品质指标的测定均去除果实的果皮和种子，取其果肉进行试验指标测定。

1.4数据处理

试验所有数据作3个重复，选用MicrosoftExcel2007和DPS(7.05)Duncan新复极差法分析数据。

2结果与分析

2.1不同光质LED灯对樱桃番茄果实转色的影响

从图1可以看出，果实转色个数随着光质处理时间的延长逐渐增多，处理40d时，番茄果实转色个数依次为：蓝光>红光>复合光>白光>绿光>黄光。不同光质处理的植株果实在处理10d、20d、30d、40d时转色个数存在差别。与对照相比，蓝光、红光和复合光处理的效果均高于对照，以40d时蓝光处理效果最好，处理的植株果实转色个数比对照增加25%。由此说明蓝光处理可以促进番茄提早转色。

图1　不同光质LED灯处理樱桃番茄果实转色个数比较Fig.1　Cherry tomato fruit coloring number between the different light quality LED lamp

2.2不同光质LED灯对樱桃番茄植株产量的影响

从表1可以看出，红光、蓝光和复合光处理的果实单果重、单株果数和单株产量均高于对照，红光、蓝光和复合光与白光相比分别增产19.992%、17.784%和13.859%，差异极显著。黄光和绿光处理则降低产量，分别比白光低24.202%和4.906%。说明红光、蓝光和复合光处理均有助于提高植株果实产量，其中红光处理效果最好，产量最高，说明红光处理最有利于番茄果实产量的增加。黄光和绿光处理则会降低产量。

2.3不同光质LED灯对樱桃番茄果实的影响

2.3.1对果实品质的影响

由表2可知，不同光质处理对番茄果实的Vc含量、可溶性糖含量和番茄红素含量达到显著性差异水平。Vc含量依次为：蓝光>复合光>黄光>白光>红光>绿光，以蓝光处理效果最好，Vc含量达25.620mg·100g-1，较白光增加23.072%，复合光、黄光处理分别较白光增加14.618%和9.540%。可溶性糖含量表现为：红光>白光>蓝光>复合光>黄光>绿光，红光处理的可溶性糖含量最高，较白光增加33.333%,绿光、黄光处理的可溶性糖含量较低，分别比白光低43.590%和35.897%。由此可知，与白光相比，红光促进番茄可溶性糖的形成。红光处理显著增加了果实的番茄红素含量，较白光增加16.522%，达差异显著水平。蓝光、黄光和绿光处理的番茄红素较白光分别低16.596%、26.819%和52.864%，以绿光处理效果最差。由此可知，红光处理可以提高果实的番茄红素含量，而蓝光、黄光和绿光处理则会抑制果实番茄红素的形成。

表1　不同光质LED处理对樱桃番茄植株产量的影响

注：同列数字后不同小写字母表示差异显著(p<0.05),同列数字后不同大写字母表示差异极显著(p<0.01)。下同

Note:differentlowercaselettersforthesignificantdifferenceatthe0.05level,differentcapitallettersshowsignificantdifferenceatthe0.01level.Thesameasfollows

表2　不同光质LED光处理对转色期樱桃番茄果实品质的影响

2.3.2对果实硝酸盐含量的影响

从图2可以看出，处理40d后，果实硝酸盐含量随着光质处理时间的延长而呈上升趋势，依次为：绿光>白光>红光>黄光>复合光>蓝光。以40d时蓝光处理的番茄果实硝酸盐含量最低为26.313mg·g-1，与白光差异显著，较白光低19.298%，复合光处理比白光低15.332%，黄光和红光处理分别比白光低12.946%、5.220%，以绿光处理的果实硝酸盐含量最高，为35.407mg·g-1，比白光高8.594%。由此可知蓝光、复合光、黄光和红光处理均有助于减少果实的硝酸盐含量，以蓝光处理效果最佳，而绿光处理则会促进果实硝酸盐含量的形成。

图2　不同光质LED灯处理樱桃番茄果实硝酸盐含量的比较Fig.2　Comparison of cherry tomato fruit nitrate content in different light quality LED

图3　不同光质LED灯处理樱桃番茄果实可溶性蛋白质含量的比较Fig.3　Comparison of different light quality LED treatment of soluble protein content on fruit

2.3.3对果实可溶性蛋白含量的影响

从图3可以看出，随着光照处理时间的加长，果实的可溶性蛋白质含量呈上升趋势，处理40d时，番茄果实可溶性蛋白含量的大小依次为：蓝光>白光>红光>绿光>复合光>黄光。以40d时蓝光处理的番茄果实可溶性蛋白含量最高为1.646mg·g-1，比白光高6.302%，黄光、绿光、复合光和红光分别比白光低39.110%、14.942%、18.144%和9.040%，以黄光处理的效果最差，可溶性蛋白含量为0.973mg·g-1。由此可知蓝光处理最有利于果实可溶性蛋白含量的增加，有利于提高果实品质，黄光、绿光、复合光和红光处理则会降低果实可溶性蛋白含量。

3讨论与结论

光质对番茄的生长发育起着重要作用。试验结果表明不同光质处理番茄果实，果实的转色时间存在差异，蓝光、红光和复合光3种光质有助于果实提早转色，其中以蓝光处理的番茄果实转色时间最短，绿光和黄光则会抑制果实转色，这与蒲高斌[10]红光处理番茄果实有助于果实提早转色不一致，原因还需进一步探讨。

红光处理后番茄果实产量极显著增加，原因一方面是由于植株叶面积和叶绿素含量的增加,另一方面是红光有利于提高叶片光合速率[11]，增加干物质的积累[12]。可能原因是红光有利于番茄果实同化物的增加，提高产量。光质与果实内部光合产物运输分配的关系还有待进一步探究。本试验光质处理对番茄植株产量的影响为：红光>蓝光>复合光。红光处理的番茄植株果实产量最高，这与黄枝[13]、林碧英[14]红光能提高豌豆芽苗菜产量结果一致。

维生素C又叫抗坏血酸，是一种水溶性维生素[15]。维生素C含量的高低可以作为番茄果实品质的衡量标准，植物中维生素C的含量在植物生长不同时期的含量大小也不一样，本试验结果表明，不同光质LED灯处理后番茄果实维生素C含量大小为：蓝光>复合光>黄光>白光>红光>绿光。蓝光处理的转色后番茄果实维生素C含量比白光处理的更高。说明在番茄转色期增加蓝色光照，可以提高番茄果实的维生素C的含量，这与吴根良[16]对越冬辣椒果实品质研究结果一致。

刘渊川[17]在做不同LED光照时长对菜心生长与品质的影响实验中表明，伴随LED灯光照时间延长，有助于菜心的可溶性糖含量的增加。本试验结果表明：红光处理的果实可溶性糖含量最高，说明添加红光可以促进果实可溶性糖含量的增加，这与蒲高斌[18]在光质对番茄果实转色期品质变化影响以及陈祥伟[19]在不同LED光源对乌塌菜光合特性及品质的影响结果一致,原因可能是红光比例的增加促进了碳代谢强度和碳水化合物合成。说明红光处理转色期番茄果实的效果最好，最有利于果实可溶性糖含量的积累。

番茄红素是一种重要的生理功能性色素。本试验结果表明6种不同光质LED灯处理后番茄红素含量大小为：红光>复合光>白光>蓝光>黄光>绿光。6种光质以红光处理转色期番茄果实其番茄红素含量最高6.326mg·kg-1，极显著高于白光处理的番茄红素含量。试验结果与刘晓英[20]和孙娜[21]在番茄上的试验结果一致，说明红光处理可提高樱桃番茄果实番茄红素含量。可能原因是红光处理果实后促进果实内某些基因的表达，转录和翻译，从而提高了一些酶的水平，如八氢番茄红素合成酶，从而加速番茄红素的合成：降低了某些酶的合成，抑制了番茄红素的降解[22]。

叶菜类和根菜类中含有大量硝酸盐，在烹饪和腌制过程中可转化成亚硝酸盐而危害健康，因此硝酸盐含量成为蔬菜及其加工品的重要品质指标。本试验结果表明蓝光处理的番茄植株果实硝酸盐含量最低，说明蓝光处理有利于提高番茄果实的安全品质。这与刘文科[23]蓝光处理显著降低了生菜地上部分硝酸盐含量结果一致。

本试验蓝光处理的番茄果实可溶性蛋白质含量明显高于其它处理，说明蓝光处理促进番茄果实中可溶性蛋白质含量的增加，推测蓝光可以促进番茄果实相关蛋白的合成。其原因可能是蓝光可促进线粒体的暗呼吸，暗呼吸中的有机酸为有机含氮化合物的合成提供了碳架，进而促进了蛋白质的合成[24]。

不同光质LED灯处理樱桃番茄，对产量和品质的影响各不相同，在6种不同光质的处理下，以红光处理产量最高。光质对番茄品质的影响;红光提高果实的可溶性糖含量和番茄红素含量，蓝光有助于降低果实硝酸盐含量，提高果实可溶性蛋白含量。综上所述，红光处理可以提高果实产量，蓝光处理可提升番茄果实品质。本试验只针对单色光质和红蓝光配比对番茄产量及品质的研究，其它不同光质配比对番茄果实产量和品质的研究有待进一步分析和探讨。

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(编辑：马荣博)

收稿日期：2016-03-18 修回日期：2016-05-12

作者简介：郑冬梅(1993-)，女(汉)，福建永定人，硕士研究生，研究方向:蔬菜生理生化 *通讯作者：林碧英，教授，硕士生导师。Tel:13905015517;E-mail：lby3675878@163.com

基金项目：福建省科技重点项目(2014N0022)；福建省科技重大项目(2014NZ0002-2)

中图分类号：S641.2

文献标识码：A

文章编号：1671-8151(2016)08-0567-05

Effectsofdifferentlightqualitiesontheyieldandqualityofcherrytomato

ZhengDongmei,LinZhibin,ChenYiqun,LinBiying*

(College of Horticulture, Fujian Agriculture and Forestry University, Fuzhou 350002, China)

Abstract:[Objective]The aim was to find out the light qualitative physiological response mechanis, [Methods]Under the southern facility plant incubator environment, with cherry tomato as experimental material, experiments were designed on the six different LED lamp light quality (white, yellow, blue, red, green and complex light) of cherry tomato yield and quality effects. [Results]The results were: the red, blue and composite light treatments could help improve plant fruit weight, fruit number per plant and yield per plant, the best deal with the effect of red light, a 19.992% increased in yield per plant. Blue ray processing tomato fruit color turning time shortest; VC content and soluble protein content significantly increased, nitrate content decreased. Red light treatment increased fruit soluble sugar content and tomato red pigment content. Yield and fruit quality of tomato was reduced by green light. [Conclusion]The results showed that red light was helpful to increase fruit yield, and blue light was helpful to improve the quality of tomato fruit.

Key words:Light quality; Cherry tomato; Coloration; Quality; Yield