環境對番茄可溶性固形物影響的研究進展

劉雨婷，馮巖，王恩軍，張輝，王紀忠，楊學東，黃志楠

（1.淮陰工學院生命科學與食品工程學院，江蘇淮安，223001；2.上海市農業科學院園藝研究所；3.上海玲鑰果蔬專業合作社）

番茄起源于中美洲和南美洲，是全球最重要的經濟作物之一。番茄果實營養豐富，內含維生素A、維生素E等多種有益于人體健康的營養成分。番茄果實中的可溶性糖、有機酸和氨基酸決定了它的風味品質，其中可溶性糖和有機酸是番茄可溶性固形物的主要構成物質。通常情況下番茄可溶性固形物含量可以用可溶性糖的含量來表示[1]。因此，可溶性固形物是番茄的一個重要性狀。

番茄的可溶性固形物含量受栽培環境影響很大，研究環境對番茄可溶性固形物含量的影響，利用人工手段調控環境提高番茄果實可溶性糖具有重大意義。

1 溫度

溫度對番茄生長的影響很大，不適宜的溫度會影響植株的生長速率、呼吸速率、光合速率等。日最高溫與日均溫直接影響番茄果實可溶性固形物含量；最低溫與日溫差直接影響可溶性糖含量；溫度低有利于番茄有機酸的積累。

提高水果溫度有利于糖分配到水果[2]。在適宜溫度內提高溫度，葡萄糖、果糖和蔗糖含量增加。Rosales等[3]研究表明，在高溫（30～35℃）下，番茄果實糖含量增加，而有機酸含量減少。在降水量影響不大的高溫地區，氣溫與植物生長之間呈正相關，但氣溫過高會限制番茄生長，造成果實產量低、品質差。短期內低溫處理下，番茄可溶性糖含量增加[4]。長時間亞低溫處理會使番茄植株生長發育遲緩，品質顯著下降[5]。因此，在一定溫度范圍內，溫差越大，番茄可溶性固形物含量越高。

2 光照

番茄是喜光作物，不同的光質、光照強度和光照時間對番茄的生長、發育、開花、結果等方面產生不同影響。

2.1 光質調控

通過改變光質可以調控植物的生長、形態建成、物質代謝及基因表達。光質調控對番茄生長影響的研究結果不盡相同。

大多數學者認為，紅光與藍光的組合是番茄生長的最佳光源，在紅、藍光下處理能加快幼苗的光合速率，提高番茄糖酸比。在紅光的照射下番茄營養生長快、積累干物質多，蔗糖、蛋白質以及番茄紅素含量高，蔗糖相關的酶活性較高；藍光處理下光合速率加快，花期提前，果實產量顯著提高[6，7]。也有研究發現，在紅、藍光的基礎上添加紫光、綠光、黃光可以促進作物生長，如在弱光條件下紅、藍、黃、紫光處理的番茄苗長勢較好。

2.2 光照強度調控

光照強度可以調控番茄的生長、產量和果實品質。一般光強在600～1 400μmol·m-2·s-1番茄的單片葉片具有最大的光合能力[8]。在合適的范圍內，增加光照強度有利于增加番茄的莖粗、培育矮壯苗，這為之后番茄植株的增產、果實的高品質奠定基礎。

適當的光照強度促進番茄植株的生長。夏季適度減弱光強可促進植株的生長，增加氮含量，改善植株的營養狀況；冬季光照較弱，會抑制植株的生長，可以進行適當補光，調節光照強度，從而改善作物的營養狀況。

2.3 光周期與光分布調控

光周期是指晝夜交替中光照時間與黑暗時間長短的變化。光周期調控是改變光照時間，從而影響植株的生長和發育的控制方法。

番茄植株生長點的水平位置上，光照充足且分布較均勻，但是莖下部分水平方向由于遮擋，光照較少且分布不均勻；植株垂直方向上光照強度不同，光強從頂部至底部逐漸減弱。一般情況下可以根據番茄生長的位置利用補光燈對下層葉片進行補光，或使用透明繩人工改變垂吊方向避免遮蔭[9]。

在LED燈補光下的番茄植株生長速度加快。Xu等[10]研究表明，經過藍光補光處理的番茄產量和品質明顯提高，并且有效減少了番茄植株的病害問題；暗期對番茄植株冠層進行2 h藍光LED補充照射，發現果實顏色更紅，葡萄糖濃度、產量更高，同時還提高了番茄的抗病性。Tewolde等[11]在冬季夜間對番茄植株進行補光，發現番茄可溶性固形物含量提高了。番茄幼苗夜間補充紅橙光可以促進植株的生長、開花以及產物積累[12]。因此，在番茄生長期對番茄進行適當的補光，能培育壯苗、提高產量以及提升品質。

3 水分

番茄植株對水分十分敏感，生長期不同階段對水分需求有所不同。水分是番茄幼苗生長過程中重要的影響因素之一，不同的澆灌方式、灌水量對番茄的風味品質與外觀品質均有一定的影響。

3.1 灌水量對番茄品質的影響

適宜的灌水處理使得番茄果實積累較多的可溶性固形物，從而改善番茄果實的品質。水分虧缺會抑制番茄生長，在改善果實品質的同時，降低了產量。有研究表明，虧缺灌溉在一定程度上提高了番茄的總糖、總酸含量，但是降低了可溶性固形物總量。

對番茄植株進行適宜的水分脅迫可以改變番茄果實的可溶性固形物含量，改善番茄果實的品質、提高果實中干物質的含量。Chen等[13]的研究表明，在番茄的花期和果期對其進行虧缺灌溉與對照相比，可溶性固形物含量明顯提高。王曉森等[14]關于番茄灌水量下限的研究表明，在灌水較少的處理下，番茄可溶性糖和可滴定酸含量均比較高。

番茄果實的可溶性固形物有“稀釋作用”，即隨著灌水量的增加可溶性固形物含量降低。哈麗代等[15]對不同灌溉量下的番茄果實品質的研究表明，隨著植株灌水量增大，可溶性糖含量呈現先上升后下降的趨勢。因此，適當減少灌溉量可促進番茄營養品質的提升。

3.2 灌水方式對番茄品質的影響

植物澆灌的方法有很多，如噴灌、滴灌、溝灌等，水分進入土壤的方式不同會改變土壤的理化性狀，影響植株吸收養分，從而影響到番茄的生長發育以及果實產量、品質。

趙偉等[16]研究表明，不同灌水方式對番茄果實的產量、總糖含量和可溶性固形物含量造成的影響差異不顯著。但是就滴灌、噴灌等方式與大水漫灌相比，番茄植株的生長量與產量均有所提高，且可溶性固形物含量也相對增加。大水漫灌還會造成番茄裂果，影響番茄外觀，降低經濟效益。楊洋等[17]的研究表明，滴灌處理之后土壤中腐殖質含量與對照相比較高，這有助于番茄吸收養分，促進果實膨大。

4 空氣

4.1 空氣濕度對番茄品質的影響

番茄喜溫、干燥，不耐高溫多濕。空氣濕度過高容易孳生病菌，不利植株生長；濕度過低，番茄葉片水汽供應不足，葉片容易壞死。不同的番茄品種有不同的最適濕度，濕度在番茄生長中的作用不可或缺。

在高溫條件下，增加空氣濕度可顯著促進番茄植株的生長。王艷芳等[18]研究高溫下空氣濕度對番茄植株的影響表明，提高空氣的濕度番茄干物質積累較對照有所增加。張宇等[19]的研究則表明，在亞高溫低濕度的條件下，番茄植株生長雖然加快，但是光合產物的積累卻減少了，并且番茄空洞果的比率也大大增加，即番茄果實的品質降低了。

4.2 通風對番茄品質的影響

通風可以增加CO2的運輸量，降低葉片的溫度，改變氣孔狀態，從而促進番茄植株的光合作用，增加植株群體內光照進入量。

馬得力[20]關于空氣擾動對番茄影響的研究表明，適宜的風速和時間頻率下，空氣擾動可以增加番茄果實可溶性糖的含量。郭永青[21]的研究表明，不同通風量與灌水量組合對番茄植株生長影響不同，其中通風量為60%、灌水量為80%的組合下，番茄果實的可溶性固形物高于其他組合。

4.3 根區加氣對番茄品質的影響

在番茄生長過程中，水分灌溉的方式引起的土壤板結等問題會造成根系缺氧現象，從而造成低氧脅迫。低氧脅迫會導致番茄植株出現黃葉、發育遲緩、結果少等現象，因此出現了在作物根區加氣的研究，即地下氧灌。

劉恬恬[22]對加氣地下滴灌影響番茄的研究表明，加氣地下滴灌的番茄果實可溶性固形物含量、糖酸比較對照相比均有所提高。加氣灌溉后番茄果實可溶性糖的含量變化在1.60%～3.16%，與對照相比，果實的品質有所提升。加氣灌溉能延長番茄的花期，增加果實的干質量，可溶性糖含量顯著增加，改善了番茄果實的品質和風味[23]。Li等[24]的研究也表明，在滴灌的水中注入空氣，使得番茄的糖酸比增大了43%。

5 土壤肥料

番茄果實品質主要由遺傳基因和生長環境影響，在環境因素之中，水分和肥料是影響其品質的主要因子。施用適宜的肥料種類及用量對番茄的可溶性固形物有一定的改善作用。

氮肥對番茄的產量和品質的影響最大，且氮素影響植株對土壤中其他元素的吸收。包紅靜等[25]的研究則表明，施用不足量的鉀肥會導致土壤肥力下降，影響番茄的產量和品質。朱應遠等[26]將鈣肥與鉀肥聯合施用，證明鉀肥能顯著增加番茄果實中還原性糖含量，鈣沒有增產效果，但能顯著提高番茄的耐貯性。番茄植株缺鈣會導致果實臍腐病，降低產量、損害品質。土壤中鉀的含量在達到一定水平之前，果實甜度隨著鉀含量的增加而增加，達到一定水平后果實品質不再改變。劉永菁等[27]研究鋅肥對番茄的影響，發現番茄果實產量提高的同時品質也在提升，可溶性糖含量顯著提高。

施肥量一直增加，番茄品質先升高后降低，過量施肥會降低蔬菜產量。施用氮肥過多會使植株過分依賴肥料，并且會造成“燒苗”現象，反而影響其生長。

6 展望

番茄是設施栽培的主要蔬菜品種之一，其品質近些年來備受關注。番茄的品質是眾多環境因子協同作用的結果，因此，在番茄生長發育的過程中調控光照、溫度、濕度等環境因子能提高番茄的品質。但在番茄品質提高的同時，果實產量往往會降低，在保證番茄產量的前提下改善番茄品質，是目前主要的研究方向。研發出耐寒、耐旱的番茄品種，降低番茄種植過程中成本損耗以獲得最大的經濟效益也是研究的重點。