“半封閉溫室小氣候改變對番茄發(fā)育及果實產(chǎn)量和保健化合物含量的交互影響” 論文評述_程智慧.pdf

收稿日期 2012 09 04 接受日期 2012 12 29 作者簡介 程智慧 教授 博士生導(dǎo)師 專業(yè)方向 園藝植物栽培生理生態(tài)和生物技術(shù) E mail chengzh 中國蔬菜 2013 2 1 3 CHINA VEGETABLES 半封閉溫室小氣候改變對番茄發(fā)育及果實產(chǎn) 量和保健化合物含量的交互影響 論文評述 程智慧 仲麗潔 西北農(nóng)林科技大學(xué)園藝學(xué)院 陜西楊凌 712100 摘 要 針對氣候變暖導(dǎo)致溫室冬夏兩季極端溫度多發(fā) 尤其是夏季平均溫度過高和相對濕度降低的 問題 以及這種小氣候變化如何影響溫室番茄生長和品質(zhì)的問題 德國科學(xué)家提出一種新的溫室小氣候調(diào) 控策略 并撰文報道了為期 2 a 的研究結(jié)果 本文介紹和評述了該項研究 在較高環(huán)境溫度和伴隨的高平 均溫度情況下 可應(yīng)用高壓霧系統(tǒng)結(jié)合 CO 2 施肥的方法降低溫室內(nèi)溫度 提高相對濕度和 CO 2 濃度 與 常規(guī)氣候條件下的番茄相比 新溫室小氣候調(diào)控策略能有效促進植株生長 增加葉片干物質(zhì)質(zhì)量 優(yōu)化每 個花序的產(chǎn)量構(gòu)成 使總產(chǎn)量提高 20 臍腐病發(fā)生程度減輕 在春季試驗還能顯著增大果實 新溫室小 氣候調(diào)控策略能顯著促進次生代謝物的形成 番茄紅素 胡蘿卜素 酚類化合物含量分別提高 49 35 和 16 非水溶性和水溶性組分抗氧化活性分別提高 18 5 和 35 4 因此 新溫室小氣候調(diào)控策 略可提高番茄總產(chǎn)量及品質(zhì) 有利于保健化合物的形成 關(guān)鍵詞 霧化降溫 番茄品質(zhì) 類胡蘿卜素 酚類化合物 抗氧化活性 中圖分類號 S641 2 文獻標識碼 A 文章編號 1000 6346 2013 02 0001 03 A Review on the Paper Interactions between Changing Climate Conditions in a Semi closed Greenhouse and Plant Development Fruit Yield and Health promoting Plant Compounds of Tomatoes CHENG Zhi hui ZHONG Li jie College of Horticulture Northwest A F University Yangling 712100 Shaanxi China Abstract Focusing on the extreme temperatures during winter and summer seasons particularly the higher mean temperature and lower humidity generated by climate warming and the influence of this microclimate change in greenhouse on growth and fruit quality of tomato German scientists developed a new climate strategy for greenhouses to avoid plant damages and reported their two year research In this context the results are introduced and reviewed The results showed that a combined application of a high pressure fog system and CO 2 enrichment can be applied to decrease the inside temperature and to increase the levels of relative humidity and CO 2 concentrations at a high ambient temperature accompanied by an increase in mean temperature Such microclimate in the greenhouse were sufficient to accelerate plant growth to increase dry matter in leaves and to promote the formation of fruit set per truss in comparison to those grown under conventional climate conditions Furthermore the algorithm of the new climate strategy led to a maximum total yield increase by 20 to a reduction of blossom end rot in tomatoes and to a pronounced increase in fruit size during the spring experiments The climate 2 2013 年 1 月 下 中 國 蔬 菜 CHINA VEGETABLES conditions caused by the new technology significantly promoted secondary metabolism resulting in a maximum increase in contents of lycopene by 49 carotene by 35 and phenolic compounds by 16 as well as associated antioxidant activity in the water insoluble by 18 5 and water soluble by 35 4 fraction compared to the conventional treated plants Therefore the new climate strategy may be appropriate to increase the total yield and to improve the fruit quality as well as the health promoting properties of tomatoes Key words Fog cooling Tomato fruit quality Carotenoids Phenolic compounds Antioxidant activity 2012 年 Scientia Horticulturae 138 235 243 發(fā)表了德國柏林洪堡大學(xué)農(nóng)業(yè)與園藝學(xué)院 Dannehl D Huber C Rocksch T Schmidt U 和德國城市植物生態(tài)生理部采后品質(zhì)動態(tài)生理分部 Huyskens Keil S 的研究論文 半封閉溫室小氣候改變對番茄發(fā)育及果實產(chǎn)量和保健化合物含量 的交互影響 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 該研究認為 全球氣候變暖趨勢引起了冬季和夏季極端氣候頻繁出現(xiàn) 尤其是夏季平均 溫度過高使溫室管理中頻繁開啟通風設(shè)備 溫室內(nèi)相對濕度降低 CO 2 施肥效果難以保持 這些 氣候條件變化可能對番茄生長發(fā)育及果實品質(zhì)帶來不利影響 為此 他們在柏林洪堡大學(xué)建立 了一種遞減霧系統(tǒng) DescFog 半封閉溫室 并提出了溫室氣候控制新策略 這個新系統(tǒng)將溫室 通風與高壓霧系統(tǒng)和 CO 2 施肥管理相結(jié)合 該文報道了這種環(huán)境控制策略和遞減霧系統(tǒng)對不同 生長季節(jié)番茄的營養(yǎng)生長 果實產(chǎn)量 類胡蘿卜素和酚類化合物含量及番茄水溶性和非水溶性 組分抗氧化活性的交互影響 1 試驗方法 試驗于 2008 和 2009 年在德國柏林洪堡大學(xué)芬洛式試驗溫室中進行 每年分春季 3 6 月 和秋季 8 11 月 兩個試驗時期 將供試溫室分成兩個 115 m 2 光照條件相同的小溫室 一個 采用常規(guī)氣候控制策略調(diào)控 對照 按生產(chǎn)常規(guī)參數(shù) 保持晝溫不低于 18 夜溫不低于 16 溫度超過 25 時開啟通風設(shè)備 管理 另一個采用 DescFog 系統(tǒng)管理 保持晝溫不低于 18 夜溫不低于 16 兩個小溫室 CO 2 施肥均設(shè)置為 5 00 11 00 900 L L 1 11 00 18 00 700 L L 1 另外 在 DescFog 小溫室配備了高壓霧系統(tǒng) 150 bar 由固定在墻上 4 m 高處 的 6 個霧氣噴嘴構(gòu)成 可以在植株上方產(chǎn)生去離子水小液滴 10 m 確保蒸發(fā)冷卻均衡 當這 些小液滴蒸發(fā)時 冷空氣可以沉降到植株冠層內(nèi) 而攜帶熱量的水蒸氣則上升到溫室頂部 為了 維持液滴蒸發(fā) 用一個微控制器控制霧氣和通風 當植株上方相對濕度 RH 達 80 時 通風 裝置就以短脈沖方式以最小量 最大僅為通風口的 10 開啟 以排出溫室頂部的水蒸氣 霧系 統(tǒng)在植株群體相對濕度達 80 時則關(guān)閉 以免引發(fā)病害 當植株群體內(nèi)溫度在 25 27 范圍時 DescFog 開啟以維持高的 CO 2 水平 DescFog 系統(tǒng)半封閉操作模式的上限溫度設(shè)為 27 以免植株 傷害 每個小溫室中栽植番茄 Solanum lycopersicum L cv Pannovy 128 株 采用巖棉塊栽培 滴灌 試驗期間每 30 s 記錄一次溫室小氣候數(shù)據(jù) 生長期間定期測量植株生長發(fā)育及果實產(chǎn)量和 品質(zhì) 按單果質(zhì)量對果實進行分級 70 g 以上為 A 級 50 70 g 為 B 級 50 g 以下為 C 級 從每個供試小溫室的番茄植株第 5 穗果上隨機采收 A 級 70 g 成熟階段 9 依據(jù)經(jīng)濟合 作與發(fā)展組織顏色標準 的果實 45 個 分成 3 次重復(fù) 將每個果實四等分縱切 其中 1 份立即 用于測定果實干物質(zhì)含量 其余 3 份在 20 冷凍貯存用于測定果實保健化合物的含量 2013 年 2 3 苯酚的提取與總酚含量測定 取凍貯番茄果實樣品 1 份 凍干后用乙酸丙酮 體積分數(shù) 50 蒸餾水 49 5 丙酮 0 5 冰醋酸 提取 福林酚法測定 分析方法見 Dannehl 等 2011 的文獻 類胡蘿卜素提取與分析 取凍貯番茄果實樣品 1 份 按 Fish 等 2002 的方法提取番茄紅 素及 胡蘿卜素 用分光光度計測定 按 Nagata 和 Yamashita 1992 的方法計算總番茄紅素 和 胡蘿卜素的含量 抗氧化活性分析 取凍貯番茄果實樣品 1 份 參照 Wang 等 1996 優(yōu)化的方法提取酚類 化合物和類胡蘿卜素 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 酚類化合物和類胡蘿卜素中的抗氧化物 在收獲番茄時 剪取植株頂部第一片發(fā)育完全的葉 105 干燥 24 h 依葉片的干鮮質(zhì)量 比計算葉片樣品干物質(zhì)量 不同環(huán)境控制策略對番茄的影響的方差分析 ANOVA 用SPSS19 0程序包進行 用 XLSTAT 2010 對總產(chǎn)量 每周各級果實產(chǎn)量 以及 CO 2 濃度 RH 和溫度的周平均值等不同觀測 參數(shù)的多個數(shù)據(jù)集進行主成分分析 PCA 2 試驗結(jié)果 試驗結(jié)果表明 在溫室較高環(huán)境溫度和伴隨的高平均溫度情況下 應(yīng)用高壓霧系統(tǒng)結(jié)合 CO 2 施肥的方法可降低溫室內(nèi)溫度 提高相對濕度和 CO 2 濃度 與常規(guī)氣候條件下的番茄相比 溫 室小氣候調(diào)控新策略能有效促進植株生長 增加葉片干物質(zhì)量 優(yōu)化每個花序的產(chǎn)量構(gòu)成 使 總產(chǎn)量提高 20 番茄臍腐病發(fā)生程度減輕 在春季試驗中番茄果實顯著增大 溫室小氣候調(diào) 控新策略能顯著促進番茄次生代謝物的形成 其果實番茄紅素 胡蘿卜素 酚類化合物含量 分別提高 49 35 和 16 非水溶性和水溶性組分抗氧化活性分別提高 18 5 和 35 4 3 評述 DescFog 系統(tǒng)是積極應(yīng)對未來環(huán)境氣候變化帶來溫室蔬菜栽培管理問題的一種有力手段 這 種溫室環(huán)境調(diào)控新策略 是將高壓霧系統(tǒng)與 CO 2 施肥相結(jié)合的一種新方法 可以在高溫環(huán)境下 降低溫室內(nèi)溫度 并提高相對濕度和 CO 2 濃度 同時保持溫室內(nèi)平均溫度比常規(guī)環(huán)境管理稍高 DescFog 系統(tǒng)的小氣候環(huán)境可能有利于植物的光合作用和其他代謝活動 包括碳水化合物供應(yīng) 的增加 從而加速了植物生長 增加了葉片干物質(zhì)量 因此 溫室小氣候調(diào)控新策略可提高番 茄總產(chǎn)量及品質(zhì) 有利于番茄果實中對人類健康有益的類胡蘿卜素和酚類化合物的形成 當然 在 DescFog 系統(tǒng)中 究竟哪個氣候因子對番茄次生代謝物形成的影響更大 尚需進一步研究 參考文獻 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 lycopersicon L 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 Fish W W Perkins Veazie P Collins J K 2002 A quantitative assay for lycopene that utilizes reduced volumes of organic solvents J Food Compos Anal 15 309 317 Nagata M Yamashita I 1992 Simple method for simultaneous determination of chlorophyll and carotenoids in tomato fruit J Jpn Soc Food Sci Technol 39 925 928 Rohn S Rawel H M Kroll J 2004 Antioxidant activity of protein bound quercetin J Agric Food Chem 52 4725 4729 Wang H Cao G H Prior R L 1996 Total antioxidant capacity of fruits J Agric Food Chem 44 701 705 程智慧等 半封閉溫室小氣候改變對番茄發(fā)育及果實產(chǎn)量和保健化合物含量的交互影響 論文評述