不同营养液配方与供液量对椰糠袋培高糖度番茄产量和品质的影响

Effects of different nutrient solution formulas and nutrition solution supply on the yield and quality of high sugar tomatoes cultivated in coco peat bags

摘要

目的 研究不同营养液对椰糖袋培高糖度翻茄产量及品质和影响，确定基质培番茄最佳的供液量和营养液配方。 方法 以京番3号番茄品种为试验材料，试验设计采用完全互交设计，选择3种不同营养液配方B₁、B₂、B₃和3种不同灌溉量，即在营养生长期每株每天灌溉量分别为250 mL（A₁）、300 mL（A₂）、350 mL（A₃），在开花结果期各处理每株每天灌溉量增加100 mL即可。最后分析不同的灌溉量和营养液配方的互交作用对番茄生长指标、生理指标、果实中糖分含量、酶活性及产量和品质的影响。 结果 当营养液配方为B₂处理，灌溉量为A₁处理时，番茄可溶性固形物达到最高；当供营养液配方为B₂处理，液量为A₂处理时，番茄单果重、总果量和折合亩产均大于其他处理。当营养液配方固定时，随着灌溉量的增加果实可溶性固形物、总糖和VC含量呈下降趋势，其中A₁B₂处理果实综合表现最佳。不同处理，果实各个部位均以葡萄糖和果糖为主，其中番茄心室隔壁和胶质胎座含糖总量均大于果皮和果肉含糖总量。 结论 A₂B₂处理最佳，此时番茄果实糖分含量最高，产量最大。

Abstract

Objective To study the effects of different nutrient solutions on the yield and quality of high sugar content tomato grown in coco peat bags， and to determine the optimal nutrition solution supply and nutrient solution formula for substrate culture of tomato. Method The Jingfan 3 tomato variety was used as the experimental material.The Design of experiments was a completely interactive design.Three different nutrient solution formulations B₁，B₂，B₃ and three different irrigation amounts were selected，that is 250 mL（A₁），300 mL（A₂），350 mL（A₃） per day for each plant in the vegetative growth period， and 100 mL per day for each plant in the flowering and fruiting period.Finally，the impact of the interaction between different irrigation amounts and nutrient solution formulations on tomato growth indicators， physiological indicators， sugar content in fruits， enzyme activity， and yield and quality was analyzed. Result When the nutrient solution formula was B₂ treatment and the irrigation amount was A₁ treatment， the soluble solid content of tomato reached the highest； When the nutrient solution formula is B₂ treatment and the liquid volume is A₂ treatment， the single fruit weight， total fruit quantity，and equivalent yield per mu of tomatoes are all greater than other treatments.When the nutrient solution formula is fixed，the soluble solids，total sugar，and VC content of the fruit show a downward trend with the increase of irrigation amount， among which the A₁B₂ treatment has the best comprehensive performance.Under different treatments，glucose and fructose were the main components in various parts of the fruit， with the total sugar content in the ventricular septa and glial placenta of tomatoes being greater than that in the peel and flesh. Conclusion A₂B₂ treatment is the best，in which the tomato fruit has the highest sugar content and maximum yield.

Graphical abstract

关键词

番茄 / 糖类 / 产量 / 品质

Key words

tomato / sugar / yield / quality

近年来，宁夏温室基质营养液栽培发展较快，但盲目进行“大水大肥”的粗放管理模式，使得水肥利用率不及施用量的50%，其中水分利用率不到40%，肥料利用率在30%左右^［1］，最终造成了肥水流失，生态环境破坏^［2］。不合理的水肥管理致使水肥资源浪费，病虫害加重，化肥农药投入连年增加，作物品质、产量逐年下降^［3-5］，严重阻碍了宁夏设施蔬菜的高效发展。

营养液栽培技术是利用基质的缓冲性能与稳固的保水保肥性能，并根据作物对养分需求量，每天适时、适量供给，实现养分的精准化管理^［6］。与我国传统的施肥技术相比，营养液栽培具有成本低、水肥利用高、产值高、效益高、优化土壤生态环境等优势^［7］。目前，我国较为普遍的水肥一体技术，无法做到水分与养分的优化管理，大多依据自身经验进行，缺乏对水肥的定量^［8］，而合理、科学的肥水管理措施不但有利于养分、水分平衡供应，还能保障作物正常的生长需求^［9］。因此，本研究针对番茄作物，采用不同营养液配方与不同灌溉量交互作用，来研究番茄植株生长发育、土壤养分、果实品质与产量的影响，以期为筛选出适合当地温室番茄栽培的最佳营养液配方与灌溉量，为今后宁夏设施番茄优质高产提供依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料

试验于2021年3月在宁夏贺兰园艺产业园科研中心玻璃温室进行。供试番茄品种为京番3号，由北京蔬菜国家工程技术中心提供；栽培基质主要成分为椰糠。

1.2 试验方法

椰糠基质袋培，共设9个处理，重复3次，每个处理放置14条椰糠袋，双排定植，椰糠袋规格（49 cm×15 cm），每袋栽3株，行距80 cm，株距16 cm，小区面积2.8 m²。灌溉方式采用每株根部插箭式进行。采用完全互交设计，其中A是灌溉量、B是营养液配方，共9个处理（A₁B₁、A₁B₂、A₁B₃、A₂B₁、A₂B₂、A₂B₃、A₃B₁、A₃B₂、A₃B₃）。营养液配方（表1）和灌溉量分别为A₁，A₂，A₃。

A₁：营养生长期，250 mL/株/日，开花结果期350 mL/株/日。平均3天供液1次。A₂：营养生长期，300 mL/株/日，开花结果期400 mL/株/日。平均3天供液1次。A₃：营养生长期，350 mL/株/日，开花结果期450 mL/株/日。平均3天供液1次。各处理微量元素配方相同见表2。

1.2.1 试验装置

每个处理放置一个200 L的乳胶桶，用于储存营养液，桶内放置1个50 W吸水泵，将桶内营养液运送至番茄根系。利用定时器（金科德定时器），控制灌溉量。

1.3 测定指标

1.3.1 形态指标

缓苗后，开始按不同处理浇灌营养液，每隔14 d测定一次形态指标，形态指标的测定主要安排在上午同一时间段，包括株高、茎粗。株高采用卷尺测定从番茄茎基部至生长点的高度，茎粗用游标卡尺测定离地面1 cm高度的茎粗^［10］。

1.3.2 光合指标的测定

在晴朗的天气，采用德国GFS-3000光合仪于番茄盛果期选取健壮植株中上部测定净光合速率、胞间二氧化碳摩尔分数、气孔导度、蒸腾速率，每处理选取3株取平均值^［11］。叶绿素使用SPDA-502叶绿素仪测定。

1.3.3 品质指标的测定

有机酸量采用酸碱滴定法测定；可溶性固形物量采用TD-45数显糖度计测定；维生素C含量采用钼蓝比色法测定^［12］；可溶性总糖量采用蒽酮比色法测定^［12］。

1.3.4 单果质量、产量的测定

采摘及时记录番茄每穗果总质量和个数，并记录各个处理的平均产量。

1.3.5 糖的组成及含量的测定

糖含量测定：用间苯二酚法测定果糖、蔗糖含量^［13］；淀粉的测定方法参考《植物生理学实验》^［14］。

1.4 数据处理

试验数据的处理使用SAS、SPSS和Excel软件进行数据分析。

2 结果与分析

2.1 不同营养液配方与不同供液量对番茄生长的影响

由图1、2可知，不同灌溉量和营养液配方的交互作用对番茄株高、茎粗有一定影响。所有处理中，A₃B₂处理的株高最高97.2 cm，A₁B₁处理株高最低91.27 cm，A₃B₂与A₁B₁相差5.93 cm；当营养液配方为B₂ 时，随着供液量增加，株高无明显变化。A₂B₁和A₃B₁处理的茎粗最大8.44 cm，A₁B₁处理茎粗最小7.74 cm，相差0.7 cm；当营养液配方B₂、B₃时，随着灌溉量增加，茎粗变化不明显。说明营养液B₂处理与灌溉量的交互作用对于株高、茎粗影响不明显；而营养液配方B₁与灌溉量的交互作用对于株高、茎粗影响较为明显。

2.2 不同营养液配方与供液量对番茄光合指标的影响

由表3可以看出，番茄叶片净光合速率、气孔导度和叶绿素最高的处理是A₃B₁；A₁B₂蒸腾速率最大，其他各处理蒸腾速率无显著差异；A₂处理气孔导度、蒸腾速率、胞间CO₂摩尔分数、叶绿素含量均无显著差异，这可能是A₂与营养液配方交互作用不明显；A₁三个处理净光合速率、气孔导度、蒸腾速率、叶绿素含量总体值均低于A₂、A₃处理，此时可能是灌溉量增加利于光合作用的进行，也可能是A₂、A₃处理与营养液配方交互作用，更有利于光合作用效率；其中A₂B₂处理净光合速率和叶绿素含量达到最大。

2.3 不同营养液配方与供液量对番茄果实品质的影响

番茄的高风味主要由果实糖度、酸度和糖酸比构成。可溶性固形物、可溶性糖和VC是衡量番茄品质的主要因素。从表4可以看出，A₂B₂处理可溶性固形物、VC和可溶性糖含量均显著高于其他处理，此时可能是A₂B₂营养液配方与灌溉量交互作用更有利于番茄果实品质得形成；当营养液配方为B₂处理时，各处理可溶性固形物和可溶性糖含量均高于其他处理；当灌溉量为A₃处理时，此时果实硬度均高于其他其他处理；当营养液配方为B₁时，各处理有机酸达到最大；综合分析可知，当营养液配方为B₂时，更有利于番茄果实风味得形成，而A₂B₂处理最佳。

2.4 不同营养液配方和供液量对产量的影响

由表5可以看出，A₂B₂处理单株结果数、平均单果重、折合亩产均达到最大，A₁B₂处理次之；当灌溉量为A₂处理时，此时单株结果数、折合亩产数值达到最大；B₁处理的脐腐果率明显低于B₂、B₃处理，这可能是营养液配方B₁处钙离子浓度高更有利于番茄根系吸收钙离子，降低果实脐腐率的发生。总上述分析，适当的灌溉量更有利于番茄果实产量的提高，A₂B₂处理最适宜番茄果实产量的增加。

2.5 不同处理番茄光合产物运转到各部位糖的组成及含量

各处理成熟期番茄果实糖分含量有所不同，由图3~6可以得出，番茄果实内各部位主要以葡萄糖和果糖为主，这前人研究结果相同，即果实成熟期几乎不含蔗糖，主要以葡萄糖和果糖为主；A₂B₂处理各部位含糖量均大于其他处理，说明灌溉量A₂与营养液配方B₂的交互作用更有利于番茄果实内糖分的积累。

3 讨论

对番茄品质而言，低糖高酸、高糖低酸都不利于提高果实口感，因而人们习惯于将果实糖酸比作为评价果实风味的一项重要指标。本研究中，利用不同营养液配方和灌溉量的交互作用来提升高糖度番茄的品质。

A₂B₂处理VC、可溶性固形物和可溶性糖含量均达到最大，这可能是因为A₂灌溉量和B₂营养液配方交互作用有利于提升番茄品质，前人研究表明在无土栽培中，通过改变营养液滴灌量或浓度的方法以达到改善果实品质的目的^［15］，曹红霞等^［16］也认为合理的营养液配方可以促进番茄品质的提升，A₂B₂处理产量达到最大，在相同营养液配方下，灌溉量过少过多均不利于番茄果实产量的增加，A₂处理产量达到最大，说明灌溉量在番茄营养生长期300 mL/株/日，开花结果期400 mL/株/日最佳，这与前人的研究相同，当营养液配方一定时，随着滴灌量的增加总产量并没有提高，其原因可能是绝大部分的营养被分配到了茎、叶等，导致果实发育不良^［16］。

A₂B₂处理各部位含糖量均大于其他处理，说明灌溉量A₂与营养液配方B₂的交互作用更有利于番茄果实内糖分的积累；而在成熟番茄果实中，各部位主要以葡萄糖和果糖为主，淀粉和蔗糖含量较少，这是番茄果实成熟过程中，蔗糖和淀粉逐渐被分解为单糖，因此在番茄各部位主要果糖和葡萄糖为主。刘颖^［17］等人认为果实的发育后期为果实品质形成期，此时适当控制供液量，促进果肉色素及可溶性总糖的快速积累，胡浩峰^［18］等人研在成熟的番茄果实中，发现番茄果实内各部位主要以葡萄糖和果糖为主，蔗糖进入果实后被快速分解，以上基本与前人研究结果基本一致。

4 结论

综上所述，A₂B₂处理更有利于番茄果实进行光合作用及品质、产量的提升，因此A₂B₂处理为最佳的营养液配方，即该处理灌溉量为在营养生长期，300 mL/株/日，开花结果期400 mL/株/日，平均3天供液1次，营养液配方为B₂。

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基金资助

国家科技支撑项目(2014BAD05B02)

宁夏自治区科技支撑项目(2016BN01)