不同类型叶面肥对日光温室越冬番茄风味品质的影响

肖雪梅 ，高程斐 ，武 玥 ，唐中祺 ，钟 源 ，张 丹 ，魏晋梅 ，郁继华 ※

（1.甘肃农业大学园艺学院， 兰州 730070；2.省部共建干旱生境作物学国家重点实验室，兰州 730070）

0 引 言

番茄（Solanum lycopersicumL.），别名西红柿、洋柿子等，属茄科，番茄属。番茄色泽鲜艳，果肉鲜美，富含多种营养物质，具有健胃消食、降脂降压等诸多功效[1]。番茄作为中国设施栽培面积最大的蔬菜，以其独特的风味深受广大消费者的喜爱[2-3]。随着人们对生活水平更高品质的追求以及设施番茄具有反季节、短周期、高效益等优势，设施番茄的生产需求仍在持续增加。然而，在中国北方越冬番茄生产中，由于低温弱光和病害频发导致的番茄生长缓慢、产量和品质下降问题日益突出[4-5]。此外，越来越多的消费者反映设施生产出来的番茄缺少儿时的“番茄味”，也就是番茄风味品质明显降低。因此，探寻提升番茄品质尤其是风味品质的措施是目前设施越冬番茄优质生产的关键和研究热点。

叶面肥是将多种营养元素和生长调节剂按一定比例配制而成的液体肥料或水溶性肥料，是一种多元复合型的速效肥料，可以通过作物茎叶直接吸收利用，弥补作物根部吸收养分的不足，促进作物生长发育和生理代谢，同时提高作物的产量与品质[6-7]。因具有吸收效率高、使用方法简便、投资少、效益高、能快速促进植物生长和增收、增强植物抗逆性等优点[8-9]，叶面肥在设施番茄生产中的应用日益广泛，且取得了明显的效果。王彧彧[10]研究表明，在设施番茄上喷施复合叶面肥可以有效促进番茄株高、茎粗生长，提高番茄叶片的 SOD 活性，增加果实中可溶性蛋白、可溶性糖和维生素C含量。AHMED等[11]综述了叶面施用锌肥和纳米锌对番茄生产的影响，发现其可以促进番茄种子萌发、增强光合性能和酶活性、提升抗逆性、提高产量和品质。SOURI等[12]研究发现，氨基酸复合肥能促进番茄生长和生物量积累，提高产量，且叶面喷施效果优于土壤追施。ZHU等[13]研究了铜基叶面肥与控释氮肥同时施用对番茄生长、产量和土壤性质的影响，发现施用后番茄株高和叶绿素含量明显提高，产量较对照提高27.07%，土壤铜含量和EC值显著增加。VINAS等[14]研究发现，叶面喷施亚磷酸盐可激活番茄植株低磷条件下的防御机制，但对植物生长和营养状况无明显影响。说明叶面肥种类和成分对作物生长发育、产量品质和抗逆性的影响起关键作用。

目前市场上叶面肥种类繁多、品牌多样、成分复杂，在番茄生产的应用中存在一定的盲目性。此外，叶面肥研究多集中于对番茄生长、产量和营养物质的影响，而关于施用叶面肥对设施越冬番茄风味品质的影响尚未见报道。为此，本文选取5种有效成分不同的叶面肥，在番茄果实发育期予以喷施，研究其对越冬番茄果实发育过程中可溶性糖、有机酸组分及含量和挥发性物质的影响，以期筛选出对番茄风味品质有提升效果的叶面肥，为设施越冬番茄优质高效生产提供方法和技术支撑。

1 材料与方法

1.1 试验地概况

试验于2020年8月至2021年3月在甘肃省兰州市榆中县（35.85° N、104.12° E，平均海拔1700 m）李家庄日光温室中进行。日光温室白天平均气温为23.82 ℃，夜晚平均气温为13.91 ℃；白天平均地温为18.90 ℃，夜晚平均地温为18.62 ℃；白天平均湿度为62.12%，夜晚平均湿度为88.31%；白天平均光照强度为6 166.10 lx。

1.2 试验材料

供试材料为番茄‘184’品种，‘184’品种属于无限生长类型，果实为高球扁圆形，单果质量100 g左右，果实在绿熟期时有绿肩，果实成熟以后颜色为正红色，酸甜可口。

供试叶面肥为鱼蛋白水溶肥（温喜生物科技有限公司）、海藻精水溶肥（中科化工产品有限公司）、硅元素液体肥（开封市汇禾生物有限公司）、硒元素液体肥（桂林集琦生化有限公司）、氨基酸液体肥（中化作物营养有限公司）。

1.3 试验设计

本试验于2020 年 8 月10日在兰州市榆中县李家庄3号日光温室育苗，2020 年9月21日定植。栽培方式为槽式基质栽培，槽长9 m、宽0.4 m、深0.25 m，每槽填充基质1 m3，共18槽。采用随机区组试验设计，共设6个处理，分别是CK（喷施清水对照）、T1（喷施硒元素水溶肥）、T2（喷施硅元素液体肥）、T3（喷施鱼蛋白水溶肥）、T4（喷施海藻精水溶肥）、T5（喷施氨基酸液体肥），每个处理重复3槽，每槽栽植38株（19株×2行），行距0.2 m，株距0.4 m，槽距1.0 m。在番茄第一穗果坐果后开始喷施叶面肥，喷施量如表1所示。每隔15 d喷施一次，喷施到第6穗坐果打顶截止，共喷施7次，每次均在10:00之前进行喷施，喷施到植株叶片上有水珠自然落下为止。

表1 不同类型叶面肥的施用量Table 1 Application amounts of different types of foliar fertilizers

为保证番茄生长期间对N、P、K元素的需求，每隔两周随水追肥一次，所追肥料为KNO3(1.02 kg)、Ca(NO3)2·4H2O (0.958 3 kg)、NH4H2PO4(0.639 kg)、CO(NH2)2(0.191 7 kg)，肥料用量依据甘肃农业大学植物营养液配方C。浇水的方式为膜下滴灌。

1.4 测定项目及方法

分别于番茄的绿熟期、白熟期、转色期、成熟期、完熟期，每处理随机选取第2穗番茄果实9个，切碎混匀后用液氮速冻，保存在-80 ℃超低温冰箱中，用于测定糖酸组分和挥发性物质。

1.4.1 番茄果实可溶性糖组分及含量测定

可溶性糖组分采用高效液相色谱法（HPLC）测定[15]。称取5 g番茄果实，研磨至匀浆后转移至50 mL离心管中并用超纯水定容至25 mL，于30 ℃下超声振荡60 min，然后在4 ℃，10 000 r/min条件下离心10 min，取上清液通过0.22 μm微孔水膜过滤1.5 ml至进样瓶中，对果糖、蔗糖、葡萄糖进行色谱检测。检测器为安捷伦示差折光检测器（Aglient Series 1 100，USA），色谱柱为LCNH2（460 mm × 250 mm），柱温为30 ℃，流动相为乙腈：水=3：1（v：v），流速为1.0 mL/min，进样体积为10 μL，每处理重复3次。

1.4.2 番茄果实有机酸组分及含量测定

有机酸组分采用高效液相色谱法（HPLC）测定[16]。称取6 g番茄果实，研磨至匀浆后转移至50 mL离心管中并用超纯水定容至36 mL，于30 ℃下超声振荡10 min，然后在4 ℃，10 000 r/min条件下离心10 min，取上清液通过0.22 μm微孔水膜过滤1.5 ml至进样瓶中，对草酸、α-酮戊二酸、柠檬酸、奎宁酸、苹果酸、琥珀酸、富马酸进行色谱检测。检测器为安捷伦紫外检测器（Agilent 1 260 Infinity Ⅱ，USA），色谱柱为Hi-Plex H （8 μm，300 mm ×7.7 mm），柱温为50 ℃，流动相为0.01%H2SO4，流速为0.5 mL/min，进样体积为10 μL，每处理重复3次。

1.4.3 番茄果实糖酸比测定

用可溶性总糖含量与有机酸总含量的比值表示果实糖酸比。

1.4.4 番茄果实挥发性物质测定

参考魏守辉等[17]的方法，使用顶空固相微萃取的方法和三重四级杆气质联用仪（Agilent 7890B-7697AGCMS/MS，USA）检测番茄中挥发性物质组分及含量。称取9 g匀浆置于20 mL顶空进样瓶中，依次加入1.5 g无水硫酸钠、10 μL 88.2 mg/L 的2-辛醇标样（色谱纯）和磁力搅拌转子，迅速拧紧瓶盖。在50 ℃恒温磁力搅拌器上搅拌10 min，将萃取针插入到进样瓶中于50 ℃萃取30 min。萃取后将萃取针插入色谱气化室，解析3 min，最后进行GC-MS分析。选用DB-WAX弹性石英毛细管柱（20 m × 0.18 mm，0.18 μm）；进样口温度为230 ℃；载气为纯度≥99.999%的氦气，流速1.0 mL/min，分流比为30：1；无分流进样，1 min后分流阀打开；初始温度为40 ℃，以3.5 ℃/min升至190 ℃，维持3 min；离子源温度为200 ℃；传输线温度为190 ℃；EI离子化方式；70 eV的电子能量；在35～ 500 u下进行全扫描。每处理重复3次。

1.4.5 番茄果实挥发性物质的定性及定量分析

番茄果实中的挥发性物质经GC-MS分析鉴定后，各色谱峰通过计算机检索并与标准质谱图库（NIST 2014）比对，辅以人工对相应的化合物进行定性鉴定，参考质谱的匹配度以及相关文献报道的挥发性物质成分，仅鉴定正反匹配度均大于800的挥发性物质[17]。利用2-辛醇对番茄果实中萃取出来的挥发性物质进行定量分析。各挥发性物质含量按式（1）计算。

式中V为挥发性物质含量，μg/kg；A1为待测样品峰面积；A2为内标物峰面积；M1为内标物质量，μg；M2为待测样品质量，g。

1.5 数据统计分析

采用 Microsoft Excel 2010 软件分析数据并作图；利用 SPSS 20.0 软件 Duncan 新复极差法进行方差分析，显著性水平为P<0.05。

2 结果与分析

2.1 不同类型叶面肥对番茄果实可溶性糖组分及含量的影响

果糖和葡萄糖是番茄果实中主要的2种呈味糖类物质[18]，本研究发现同样地结果，而且在番茄果实发育的各个时期果糖和葡萄糖的含量均高于蔗糖含量（表2）。从番茄的绿熟期至完熟期，蔗糖的含量逐渐上升，葡萄糖和果糖含量呈现先上升后下降的变化，在成熟期时含量达到最大。叶面肥对番茄糖组分的影响取决于叶面肥类型和番茄生育期。T2和T4处理的绿熟期番茄蔗糖、葡萄糖、果糖含量均显著低于CK（P<0.05）。T2处理的白熟期番茄蔗糖含量最高，较CK显著增加了19.05%（P<0.05）；T5处理的白熟期番茄葡萄糖含量最高，与CK相比显著提高了88.47%（P<0.05）；与CK相比，T1和T5处理显著提高了白熟期番茄果糖含量（P<0.05）。T2和T5处理显著提高了转色期番茄蔗糖和葡萄糖含量（P<0.05）。成熟期时，除T3处理外，其他处理均显著提高了番茄果实蔗糖含量（P<0.05），其中T5处理的含量最高，较CK增加了66.97%；T1和T5处理显著提高了番茄葡萄糖含量，分别比对照高出10.41%和8.64%；但各叶面肥处理均显著降低了番茄果糖含量（P<0.05），这可能是因为外源物质刺激了果实蔗糖磷酸合酶的活性，从而促进了果糖向蔗糖的转化[19]。与CK相比，T1和T5处理显著提高了完熟期番茄蔗糖含量，T1和T2显著提高了完熟期葡萄糖含量（P<0.05）。

表2 不同类型叶面肥对番茄果实蔗糖、葡萄糖和果糖含量的影响Table 2 Effects of different types of foliar fertilizers on the contents of sucrose, glucose and fructose in tomato fruits(mg·g-1)

2.2 不同类型叶面肥对番茄果实有机酸组分及含量的影响

采用高效液相色谱法在番茄果实中分离鉴定到7种有机酸成分，出锋顺序依次为草酸、α-酮戊二酸、柠檬酸、奎宁酸、苹果酸、琥珀酸和富马酸，其中含量最高的为柠檬酸（表3）。在果实发育过程中，草酸总体呈现先下降后上升的趋势，在转色期含量最低；α-酮戊二酸和琥珀酸含量总体呈现上升趋势；柠檬酸、奎宁酸和富马酸含量均总体呈现下降的趋势，其中奎宁酸下降趋势最明显，完熟期时未检测出；苹果酸含量变化幅度较小。7种有机酸在番茄果实发育的不同时期对叶面肥的响应不同。绿熟期时，T1处理的草酸和富马酸含量最高，分别较CK显著增加5.99%和20.00%；各叶面肥处理均显著降低了柠檬酸和苹果酸的含量（P<0.05）。白熟期，T2、T3和T5处理均显著降低了番茄柠檬酸含量；各叶面肥处理的草酸、奎宁酸和苹果酸含量均显著低于CK（P<0.05）。转色期，T4处理的α-酮戊二酸、柠檬酸和奎宁酸含量最高；T1处理的草酸、奎宁酸和苹果酸分别较CK提高了6.34%、12.00%和9.04%，且差异达到显著水平（P<0.05）。成熟期，各处理的α-酮戊二酸和苹果酸含量均显著低于CK（P<0.05），其中T1处理的最低，分别比 CK降低了35.67%和26.63%；T1和T3处理显著降低了柠檬酸的含量，分别比CK减少了8.19%和9.03%；而叶面肥处理增加了草酸、琥珀酸和奎宁酸的含量，其中T2处理的含量最高，这可能是硅元素刺激了番茄初级代谢途径，从而促进了有机酸的积累[20]。完熟期，T2处理显著提高了番茄草酸、α-酮戊二酸、苹果酸和富马酸的含量，降低了柠檬酸和琥珀酸的含量（P<0.05）。

表3 不同类型叶面肥对番茄果实有机酸组分和含量的影响Table 3 Effects of different types of foliar fertilizers on the composition and content of organic acids in tomato fruit

2.3 不同类型叶面肥对番茄果实糖酸比的影响

糖酸比是决定番茄果实风味的重要因素，当糖酸比在6.0左右时风味较佳[21]。如表4所示，从番茄的绿熟期至完熟期，果实的糖酸比总体呈现先上升后下降的趋势，变化幅度为1.62~6.27，成熟期果实糖酸比最高。T1处理提高了除绿熟期外其他各发育期的番茄果实糖酸比，在白熟期和转色期达到显著水平（P<0.05），分别较CK提高15.32%和12.15%。T5处理的白熟期和完熟期番茄糖酸比最高，与CK相比显著增加了63.11%和22.49%（P<0.05）。

表4 不同类型叶面肥对番茄果实糖酸比的影响Table 4 Effects of different types of foliar fertilizers on sugar-acid ratio in tomato fruit

2.4 不同类型叶面肥对番茄成熟期果实挥发性物质的影响

2.4.1 不同类型叶面肥对番茄果实成熟期挥发性物质成分和含量的影响

顶空固相微萃取结合气相色谱-质谱联用法（HSSPME/GC-MS）是近年来兴起的一种快速、准确、有效提取和检测挥发性物质的方法，已在多种作物的挥发物研究中被应用[22-23]。本研究采用HS-SPME/GC-MS法在成熟期番茄果实中共检测出71种挥发性物质（表5），包括20种醛类、9种酮类、17种醇类、5种酯类、10种烃类和10种其他类物质，其他类主要是数量较少的苯类、酚类、噻唑类和酸类等物质。T2和T4处理的挥发性物质总含量分别较CK提高了13.98%和2.03%，但总种类数分别较CK减少了7种和4种。所有被检测出的挥发性物质中，含量较多的5种为 2-己烯醛、甲基庚烯酮、正己醛、2-异丁基噻唑和愈创木酚。T2处理的2-己烯醛、甲基庚烯酮和2-异丁基噻唑最高，分别较CK 提高了33.54%、4.11%和22.44%。T1、T4和T5处理的正己醛分别较 CK 提高了12.10%、21.29%和10.33%，T5处理的愈创木酚较CK提高了1.76 倍。

表5 不同类型叶面肥对番茄果实挥发性物质成分和含量的影响Table 5 Effects of different types of foliar fertilizer on composition and content of volatile substance in tomato fruit(μg·g-1)

2.4.2 不同类型叶面肥对番茄果实成熟期各类挥发性物质数量和含量的影响

各处理成熟期番茄果实中共检测到6大类挥发性物质，包括酮、醛、醇、酯、烃和其他类（图1）。其中，醛类物质的质量分数最高，为1 154.5~1 342.99 μg/kg，占挥发性物质总含量的40.10%~45.00%；酯类的质量分数最低，为3.70~23.77 μg/kg。不同类型叶面肥均可促进番茄果实醛类物质的积累，其中T2和T4处理的增幅最大，较CK分别提高了21.89%和16.47%。T2处理可提高番茄果实中除醇类和烃类以外的其余4类物质的含量，其中其他类物质含量增长最为明显，较CK提高了55.51%。T1处理的酯类和烃类物质与CK相比分别提高了17.51%和58.04%。T1、T3、T4、T5处理抑制了番茄果实酮类和醇类物质的积累。6类挥发性物质中醛类的数量最多，为14~16 种，醇类次之（7~17 种），酯类（2~3种）和烃类（4~7 种）较少。T1、T3和T5处理均检测出16种醛类物质，高于CK（14种）。而CK处理的醇类物质种类最多，为18种，T4处理次之（10种），T2处理最少（6种），说明叶面肥处理可能通过促进以脂肪酸物质为前体的合成通路，更多地合成2-己烯醛、顺-3-己烯醛等具有番茄果香的挥发性物质，进而提升番茄果实的风味[24]。各处理间检测出的酮类和酯类物质的种类相近。

图1 不同类型叶面肥对番茄果实中各类挥发性物质含量和数量的影响Fig.1 Effects of different types of foliar fertilizers on content and number of various categories volatile substance in tomato fruit

2.4.3 不同类型叶面肥对番茄果实成熟期特征香气成分及含量的影响

目前番茄果实中已鉴定到16种气味阈值大于0的挥发性物质，被认定为特征香气成分[24]。本研究共检测出9 种番茄特征香气成分（表6），其中包括2种花香型物质（β-紫罗兰酮、苯乙醇），3种果香型物质（顺-3-己烯醛、(E)-2-已烯醛、甲基庚烯酮）和4种青香型物质（正己醛、(E)-2-庚烯醛、水杨酸甲酯、2-异丁基噻唑）。CK、T3、T4、T5处理均有8种，T1 处理比上述4个处理多1 种，为顺-3-己烯醛，T2 处理比上述4个处理少1种，为苯乙醇。T1、T2、T4处理的特征香气总含量较CK分别显著提高7.93%、17.68%和8.33% （P<0.05）。花香型物质主要呈现玫瑰香和桂花香气味，是含量最低的一类特征香气物质，喷施叶面肥降低了此类物质的含量。果香型物质主要呈现苹果香和柑橘香气味，是含量最高的一类特征香气物质，T1、T2、T4处理较CK分别显著提高了8.34%、20.66%和9.75%（P<0.05）。青香型物质主要呈现青草香、薄荷味和青叶香气味， T1、T2、T4处理较CK分别显著提高了8.21%、11.23%和5.45%（P<0.05）。

3 讨 论

可溶性糖、有机酸和多种挥发性物质共同决定着番茄的风味品质。果实风味的形成离不开糖酸代谢，研究发现合理的水肥管理和喷施外源物可以通过影响糖酸代谢途径关键酶，改变番茄果实可溶糖、总酸度和糖酸比[25-26]。有文献报道，喷施外源硅以及外源褪黑素能够刺激糖代谢相关酶中性转化酶、蔗糖磷酸合酶和蔗糖合酶的活性，从而促进糖代谢[27-28]，最终使果实中的可溶性糖含量显著提高，改善其风味品质。本研究发现，喷施硅肥可以显著提高番茄中葡萄糖、蔗糖和可溶性总糖含量（P<0.05），可能是因为硅元素刺激了糖代谢相关酶活性[29]。此外，硅肥被证实对许多作物的生长具有生物激活效应[30]。硒肥对番茄可溶性糖组分的影响也有相关报道。ZHU等[31]通过叶面喷施硒酸钠处理后，发现番茄果实葡萄糖和果糖含量增加。韩亚文等[32]研究发现，根施硒肥可以提高番茄的可溶性糖含量和糖酸比。这与本研究的结果一致。番茄中含有多种有机酸，其中柠檬酸含量最高，其次是苹果酸。本试验共检测出了7种有机酸，分别是草酸、α-酮戊二酸、柠檬酸、奎宁酸、苹果酸、琥珀酸、富马酸，其中柠檬酸和苹果酸含量最高，与AGIUS等[33]的研究结果一致。本文中番茄各有机酸组分在果实发育过程中整体呈现先上升后下降的趋势，与王蓉等[34]的研究结果相似。沙守峰等[35]在“早金酥”梨生长季节喷施叶面肥的研究表明，叶面喷施氮肥、钾肥和镁肥使果实奎尼酸、柠檬酸、苹果酸和总有机酸含量显著增加，叶面喷施磷肥和钙肥可抑制柠檬酸和总有机酸的积累。同样本试验发现不同类型叶面肥对番茄果实有机酸种类和含量的影响不同。硅肥处理可提高番茄草酸、柠檬酸、琥珀酸和富马酸含量，与HU等[36]研究结果一致，推测是硅促进了番茄的初级代谢过程[37]。

挥发性物质是果实风味的重要衡量指标，植物在光合作用下，通过卡尔文循环和糖酵解等相关途径，生成脂肪酸、类胡萝卜素、苯丙氨酸和支链氨基酸[38]，这些物质再经过进一步的合成转化，进而生成挥发性物质。番茄挥发性物质主要是由酮类、醛类、醇类、酯类和烃类等物质构成。刘晓奇等[21]在“181”番茄中共检测出105种挥发性物质，魏守辉等[17]在“粉太郎”番茄中共检测出83种，本试验在“184”番茄中共检测出71种，推测原因主要是番茄品种差异造成的。罗华等[39]研究表明，施用有机肥可提高桃果实酯类化合物的含量，减少醛类和醇类化合物的含量，促进果实香气由清香型转向果香型。本研究发现喷施硅肥可显著提高番茄果实己醛、2-己烯醛、反-2-辛烯醛等醛类物质的含量，增强了番茄的果香味，这可能是由于硅元素使细胞硅化，硅化细胞增强对光的吸收，促进了光合作用，并提高了脂肪酸代谢过程中的关键酶活性[20]。本研究共检测出了9种番茄特征香气成分，这些物质主要通过以脂肪酸和类胡萝卜素为前体的生物合成途径合成，所以影响这两条合成通路关键酶活性和基因表达的因素均引起特征香气成分的变化[18]。本研究中不同类型叶面肥均检测到这9种物质，说明喷施叶面肥并不能直接改变番茄果实的特征香气成分的数量。但硅元素液体肥和海藻精水溶肥处理显著提升了番茄果实的果香味和青香味，其中涉及的调控机制有待进一步研究。

4 结 论

1）5种叶面肥均可提高番茄果实蔗糖和葡萄糖的含量，其中喷施硒元素液体肥的番茄在成熟期时积累的葡萄糖含量达到最高，并且在完熟期时含有最多的可溶性总糖。喷施硒元素液体肥可降低成熟期番茄α-酮戊二酸、柠檬酸和苹果酸含量，提高糖酸比。

2）6个处理共检测出71种挥发性物质，包括20种醛类、9种酮类、17种醇类、5种酯类、10种烃类和10种其他类物质，5种叶面肥均可提高醛类物质的数量和含量，其中硅元素液体肥处理的2-已烯醛含量最高。所有被检测出的挥发性物质中包含了9种特征香气成分，主要分为花香、果香和青香3种类型，5种叶面肥均可增强番茄的果香型气味，硅元素液体肥效果最显著。

综上所述，硒元素液体肥和硅元素液体肥可提高越冬番茄风味品质，适宜在设施高品质番茄生产中推广应用。