不同时期CO2加富对番茄果实生长的影响

郭娇，宋阳，崔世茂，潘璐，张毅，孙胜，李志鑫，宛涛★

（1 内蒙古农业大学，内蒙古呼和浩特 010019；2 山西省设施蔬菜提质增效协同创新中心，山西太谷 030800；3 包头市农业技术推广中心，内蒙古包头 014010）

番茄是世界上栽培最为普遍的蔬菜之一，也是我国重要的蔬菜，全国各地普遍种植，且栽培面积仍在扩大[1]。番茄用途广泛，含有丰富的番茄红素、维生素等有益物质，以其丰富的营养价值深受人们的喜爱。我国设施栽培的发展与完善，很大程度上解决了长期以来蔬菜供不应求的问题。为了满足消费者需要并获得利润，番茄也采用温室大棚栽培提早上市[2]。但也存在突出问题，其设施环境封闭，温室内缺乏CO2，夏季伴随高温发生，番茄的色泽、口感差。因此，提高番茄品质成为栽培中亟需解决的问题[3]。

近年来，温室栽培番茄已成为普遍模式，但温室中环境封闭，缺乏光合所需的CO2，这成为影响果蔬品质最重要的因素之一，间接影响植物生长与物质积累，最后影响果蔬品质与产量[4-10]。最适合植物生长的CO2浓度大约是800～1000uL/L。目前，有关CO2加富对番茄的影响已有研究，表明CO2增加了番茄果实可溶性糖、维生素C、番茄红素、类胡萝卜素含量，提高了番茄的风味品质[11-13]。学者研究发现，在番茄果实发育过程中，施用CO2会增加果实中葡萄糖、果糖、维生素C 含量，并且果实颜色加深[14]。但有关不同时期加富CO2对番茄果实生长的影响基本无研究。

试验针对日光温室低浓度CO2，探索不同时期加富CO2对番茄果实生长的影响，以期得到番茄温室栽培适宜的CO2施用时期，为提高温室番茄果实品质与产量提供理论基础，以期提高越夏栽培番茄的果实品质与抗性。

1 材料与方法

1.1 试验材料

以CM160 番茄为供试材料，育苗基质使用“蒙大育苗基质”。

1.2 试验设计

本试验于2019 年在内蒙古农业大学试验基地日光温室内进行，4 月23 日于试验室浸种催芽，4 月25日播种育苗，采用50 穴穴盘育苗方式，每穴1 粒。5 月4 日番茄幼苗2 叶1 心时开始增施CO2，搭建2 个塑料小棚使其相互独立，一个小棚增施700±50μl/L 浓度的CO2，另一个小棚不施CO2，为大气浓度。6 月2 日番茄开花前定植于日光温室，定植采用双行种植，每个小区内植株行距为50cm，株距40cm，每处理3 垄，每垄种2 行，交叉种植，每处理30 株。提前用塑料隔膜搭建4个隔断，相互独立，每个隔断长6.7 m、宽4m、高3.7m。

设3 个处理和1 个对照，每个处理3 次重复。处理为育苗期加富CO2（MC）、结果期加富CO2（GC）、整个时期加富CO2（C）3 个处理，以全生育期不施CO2为对照（CK），6 月11 日增施CO2，定植后期增施的CO2浓度为950±50μL/L。试验在同一温室内进行，各处理除CO2体积分数不同外，其温室光照强度、湿度与温度等其他栽培条件均一致。苗期与定植后均用CO2气体钢瓶配合使用LY-CO21TJ 型二氧化碳检测控制一体机释放与控制CO2浓度，苗期处理时间为8：00～10：00，定植后处理时间为8：00～11：00，阴雨天均不施，9 月底试验结束。

1.3 测定指标与方法

1.3.1 果实品质指标。果实成熟期划分依据为美国番茄成熟度分级标准，分为绿熟期，已达到商业成熟，全果深绿；破色期，外观开始微显红色，显色＜10%；转色期，果实淡红色，显色60%～90%；红熟期，果实深红色，显色100%（GS=绿熟期、BS=破色期、TS=转色期、RS=红熟期）[15]。

在各个处理中，番茄大规模开花时，随机选取长势良好、开花位置相同的植株和花进行标记，取样时从不同植株上选取花期标记日期与外观都属于同一时期的果实。取样期为绿熟期、破色期、转色期、红熟期，每个成熟时期各选取5 个番茄，采摘后放入超低温冰箱保存。取样后，用考马斯亮蓝G-250 法，测定可溶性蛋白含量；用蒽酮法，测定可溶性糖含量；用滴定法，测定可滴定酸含量；用钼蓝比色法，测定维生素C 含量；用可溶性糖含量/可滴定酸含量，计算糖酸比[16]。

1.3.2 果实产量指标。各处理调查5 株番茄，从第1 穗果到第4 穗果的开花数、结果数。计算坐果率，坐果率（%）=结果数/开花数×100。每处理选取长势良好一致的5 株具有代表性的番茄挂牌，果实成熟时，从第2穗或第3 穗上取标准果实各5 个，分别用天平称量果实的单果重；从第1 穗果至第4 穗果，在试验期间持续统计其结果数与产量。

1.4 统计与分析试验数据方法

数据统计与分析用Microsoft Excel 2010 软件与SPSS17.0 方差分析软件。

2 结果与分析

2.1 不同时期加富CO2 对温室番茄果实品质的影响

2.1.1 不同时期加富CO2对温室番茄可溶性糖含量的影响。从图1 可知，番茄在成熟过程中可溶性糖含量呈先降低后升高的趋势，从绿熟期到破色期可溶性总糖含量整体下降。从破色期到红熟期，可溶性总糖含量总体增加，各加富CO2的处理在各个时期均高于对照。在破色期，各加富CO2的处理可溶性总糖含量无显著差异；在转色期，处理MC、C、GC 可溶性糖含量分别比对照CK 高30.4%、72.1%、84.6%；在红熟期，处理MC、C、GC 可溶性糖含量平均比对照高40%、96.3%、61.8%。

图1 不同时期加富CO2 对温室番茄可溶性糖含量的影响

2.1.2 不同时期加富CO2对温室番茄可滴定酸含量的影响。由图2 可知，果实可滴定酸含量随着果实的成熟总体呈先升后降的趋势。从绿熟期到破色期可滴定酸含量含量上升，GC 处理上升最显著，上升了85.5%；从破色期到红熟期，除了在转色期到红熟期对照升高，可滴定酸含量总体呈降低趋势，处理MC、C 在各个成熟时期都低于对照；在绿熟期，各加富CO2的处理可滴定酸含量差异不显著；在转色期，处理MC、C、GC 可滴定酸含量分别比对照CK 低4.02%、40.3%、22.2%；在红熟期，处理MC、C、GC 可滴定酸含量分别比对照CK 低22%、50%、33.8%。

图2 不同时期加富CO2 对温室番茄可滴定酸含量的影响

2.1.3 不同时期加富CO2对温室番茄果实糖酸比的影响。从图3 可以看出，番茄糖酸比随着果实的成熟总体呈先降低后升高的趋势。各加富CO2处理糖酸比在整个成熟期都大于对照，总体变化趋势为C＞GC＞MC＞CK。从绿熟期到破色期糖酸比整体下降；从破色期到转色期，糖酸比都大幅升高；从转色期到红熟期，处理MC、C 上升，对照与处理GC 下降；在绿熟期，各加富CO2的处理糖酸比差异不明显；在转色期，处理MC、C、GC 糖酸比分别比对照CK 高35.8%、188.7%、137.3%；在红熟期，处理MC、C、GC 可滴定酸含量分别比对照CK 高80.6%、292.7%、144.3%。

2.1.4 不同时期加富CO2对温室番茄可溶性蛋白含量的影响。从图4 可知，番茄可溶性蛋白含量随着果实的成熟处理MC 与CK 呈先升高后降低趋势，处理C 与处理GC 呈先降低、后升高、再降低的趋势。处理C 与处理GC 大于处理MC 与对照。在转色期，处理MC 可溶性蛋白含量比CK 低5.31%，处理C、GC 可溶性蛋白含量分别比CK 高82.3%、54.43%；在红熟期，处理MC 可溶性蛋白含量比CK 低35.8%，处理C、GC 可溶性蛋白含量分别比对照CK 高84.8%、60.3%。

图4 不同时期加富CO2 对温室番茄可溶性蛋白含量的影响

2.1.5 不同时期加富CO2对温室番茄维生素C 含量的影响。如图5 所示，不同时期增施CO2，从绿熟期到红熟期，果实维C 含量先增加后降低。绿熟期的维C 含量最少，转色期的维C 含量最多，总体变化趋势为C＞GC＞MC＞CK。处理C、GC 显著大于处理MC、CK，处理MC与CK 差异不显著，从破色期到转色期，维C 含量增长最多。在转色期各处理差异比较大，处理MC、C、GC 分别比对照CK 升高16.95%、82.1%、52.2%。处理MC、C、GC 番茄果实维生素C 分别比对照CK 平均升高8.72%、81.6%、46%。

图5 不同时期加富CO2 对温室番茄维生素C 含量的影响

2.2 不同时期加富CO2 对温室番茄开花与坐果的影响

由表1 可知，各处理开花数、结果数、坐果率均大于对照，处理C 的开花数显著高于CK，高于处理MC、GC。处理C 的单株结果数显著大于处理MC、GC、CK，处理C、GC 大于对照，但差异不显著，处理C 单株结果数比CK 显著增加37.5%。处理C 的坐果率显著大于处理GC、MC、CK，处理GC 显著大于处理MC、CK。处理MC、C、GC 坐果率分别比对照CK 升高1.27%、20.1%、14.8%。

表1 不同时期加富CO2 对温室番茄开花数与结果数的影响

2.3 不同时期加富CO2 对温室番茄产量的影响

由表2 可知，处理C 的单果重显著高于处理MC、GC、CK，处理MC、GC 单果重大于CK，处理MC、C、GC单果重比CK 显著增加0.64%、22.6%、14.1%。处理C的单株果数显著大于处理MC、GC、CK，处理C、GC 大于对照，处理C 单株结果数比CK 显著增加28.8%。处理C 单株产量显著大于处理G、MC、CK，处理GC 的单株产量显著大于处理MC 与对照。处理MC 单株产量大于CK，差异不显著，处理MC、C、GC 单株产量比CK 显著增加11.6%、50.7%、36.3%。处理C 产量显著大于处理GC、MC、CK，处理GC 的产量显著大于处理MC、CK，处理MC 产量大于对照，差异不显著，处理MC、C、GC 产量比CK 显著增加12.8%、51.1%、35.4%。

表2 不同时期加富CO2 对温室番茄产量的影响

3 讨论与结论

加富CO2可以使蔬果类作物光合作用、抗逆性增加，最终大幅提高作物品质与产量，本试验研究了在番茄不同时期加富CO2对番茄生长的影响。朱艳丽等[17]研究了加富CO2对番茄果实成熟期品质的影响，不同的成熟阶段，果实维C 含量也不同，从绿熟期到白熟期维C 含量显著增加，之后慢慢不再增大。在不同生育期加富CO2，番茄果实转色期与红熟期，维生素C 均有大幅度提升，效果明显，维生素C 含量在转色期达到最高。张志明等[18]也做了相关研究，研究表明，CO2施肥促进了番茄果实各个成熟时期维生素、可溶性糖、可溶性蛋白含量的增加。陈珊珊等[19]研究结果表明，增加CO2浓度会显著提高番茄果实可溶性蛋白、可溶性糖含量。其中，维生素C 和番茄红素的增幅最大，而本试验在C 处理下，维生素C 最大增幅为79.27%。

本试验中番茄可溶性固形物、维生素C、可溶性糖含量在整个生育期增施CO2与对照相比差异最显著，而酸的含量在整个生育期增施CO2时降低最明显。同时，糖酸比在红熟期时最高，此时番茄果实口感相对最佳。孙培良等[20]研究发现，增施CO2不仅能增加番茄的株高、茎粗等生长特性，还能增加番茄果实个数，提高番茄产量。研究发现，开花期和结果期都比不施CO2番茄提前7d 左右，番茄果实含酸量减少、含糖量提高、维生素C 含量增加。欧志英[21]等人研究表明，增加CO2浓度可使植物提早开花，且花的数量比CO2浓度正常情况下多，这与本研究得出结论相似。

综上所述，无论在什么时期加富CO2都有利于番茄果实增长、风味增加，并显著提高番茄果实可溶性糖、可溶性蛋白质、维生素C 含量，减少可滴定酸含量，最终增加番茄果实单果重、单株产量、总产量。综合比较，整个生育期不间断地加富CO2效果最为明显，各项指标与只在后期增施CO2相比差异不显著。苗期加富CO2虽起到壮苗效果，但随着番茄的生长与对照相比有增幅，差异不显著，所以，只在苗期加富CO2对番茄果实生长并无显著作用。本试验可为我国温室番茄生产提供一些参考，最终通过实践投入可选择什么时期增施CO2，如果投入多，可在整个生育期增势CO2；若投入不多，选择在定植后期增势CO2，可使收益最大化。