不同營養液濃度對日光溫室番茄果實品質的影響

孟 鑫 呂 劍，2 羅石磊 于 健 李金武 劉澤慈 朱 文郁繼華，2*唐中祺*

（1 甘肅農業大學園藝學院，甘肅蘭州 730070；2 甘肅省干旱生境作物學重點實驗室，甘肅蘭州 730070）

番茄（Solanum lycopersicum）是我國設施栽培的主要蔬菜作物之一，其經濟價值較高，果實內含有豐富的營養物質，深受消費者的喜愛（黃歆賢等，2021）。近年來，隨著人民生活水平的不斷提高，蔬菜優質和安全性日益受到社會關注，消費者對于蔬菜產品的需求也從數量型轉向質量型（尚樂樂 等，2019）。番茄果實品質主要受其自身遺傳基因和生長環境條件的影響，環境因素中水分和養分是主要影響因子（Luterotti et al.，2015）。生產者為了追求產量，盲目進行“大水大肥”粗放管理，不僅降低水肥利用效率，還使番茄植株長勢變弱、品質下降（劉學才 等，2021；王艷丹 等，2021），也會導致番茄果實內硝酸鹽大量累積（蔡東升 等，2017；黃文漢，2017）。因此，在設施基質栽培中進行合理的營養液管理對提高番茄果實品質尤為重要。

設施蔬菜生產中，營養液濃度管理是基質栽培的關鍵技術環節，合理的營養液濃度不僅能促進番茄植株的生長發育，還可以提升果實品質（蔡東升 等，2018）。王萍（2017）通過研究各生育期澆灌不同濃度營養液對番茄的影響發現，在番茄第1 穗果采收期至拉秧期，澆灌4/3 倍標準營養液濃度不僅可以促進植株根、莖、葉等部位的干物質積累，還可以改善果實可溶性糖、VC 和番茄紅素等品質指標。曹玉鑫等（2018）研究表明，隨著營養液濃度的增加，番茄果實中可溶性糖、番茄紅素和VC 含量的變化呈先升后降的趨勢，且采收前進行適宜濃度的營養液處理，可有效抑制貯藏期果實變軟。還有研究顯示，合理提高營養液濃度能夠改善番茄品質，但當營養液濃度過高、鹽分過度積累時，則導致番茄產量和品質下降（劉佳 等，2020）。

關于不同營養液濃度或肥料供應量對番茄植株生長、產量和果實品質影響的研究已有許多報道，但有關營養液濃度對番茄果實外觀品質、風味品質、營養品質的綜合研究卻較少。因此，本試驗以粉太郎為試材，研究不同濃度營養液對番茄果實12 個品質指標的影響，探究營養液濃度與番茄果實綜合品質之間的關系，以期為番茄高品質栽培提供理論依據和技術指導。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

試驗于2018 年10 月至2019 年6 月在甘肅省蘭州市榆中縣李家莊棲云山國家田園綜合體日光溫室內進行，溫室跨度為10 m，長度為56 m。供試番茄品種為粉太郎，購自日本；10 月20 日育苗，11 月24 日（四葉一心）定植。采用基質枕（規格100 cm × 20 cm × 20 cm）栽培，栽培基質購自甘肅綠能農業科技股份有限公司。

1.2 試驗方法

采用完全隨機設計，設置4 個營養液濃度水平：CK，常規營養液濃度，電導率（EC）為2.05 mS·cm-1；T1，濃度為常規營養液的130%，EC值為2.66 mS·cm-1；T2，濃度為常規營養液的150%，EC 值為3.07 mS·cm-1；T3，濃度為常規營養液的200%，EC 值為3.95 mS·cm-1。常規營養液配方采用甘肅農業大學植物營養液配方C，詳見表1。每處理4 次重復，每重復1 槽，每槽定植36株。采用水肥一體化系統，灌溉方式為滴箭。第1穗果坐果后開始營養液處理，每5 d 滴灌1 次；期間根據基質干濕程度適量灌水。

表1 甘肅農業大學植物營養液配方C（25 kg 水溶解）

2019 年4 月20 日、第3 穗果結果盛期，采用“Z”形取樣法，每處理分別隨機選取10 株，摘取成熟度一致的番茄果實15 個，進行品質指標測定。

1.3 項目測定

1.3.1 外觀品質指標 單果鮮質量采用電子天平測定；然后將番茄果實放入電熱恒溫鼓風干燥箱中，105 ℃殺青15 min，80 ℃烘干至恒重，測定單果干質量。采用數顯游標卡尺測定果實腰部最大處的橫徑與縱徑，果形指數=縱徑/橫徑。果實硬度采用GY-4-J 水果硬度計測定。

1.3.2 風味品質指標 可溶性固形物含量采用PAL-1 手持式折光儀測定。可溶性糖含量采用蒽酮比色法測定（王學荃，2006），有機酸含量采用NaOH 滴定法測定（郝建軍和劉延吉，2001）；糖酸比=可溶性糖含量/有機酸含量。

1.3.3 營養品質指標 VC 含量采用二甲苯萃取比色法測定（王學荃，2006）。可溶性蛋白含量采用考馬斯亮藍G-250 染色法測定（甘純璣和崔喜艷，2014）。番茄紅素含量參照T/CCCMHPIE 1.28——2018 的方法測定。硝酸鹽含量采用水楊酸法測定（李合生，2000）。

1.4 數據處理

采用Microsoft Excel 2010 軟件處理試驗數據；采用SPSS 20.0 軟件進行方差分析和主成分分析，并運用Duncan 新復極差法進行多重比較（P＜0.05）。

2 結果與分析

2.1 不同營養液濃度對番茄果實外觀品質的影響

從表2 可以看出，隨著營養液濃度的升高，番茄單果鮮質量、單果干質量、果形指數和果實硬度均呈先升高后降低的變化趨勢。與CK 相比，T1 處理的果形指數顯著增加；T2 處理的單果鮮質量、果形指數和果實硬度均顯著增加，分別增加了11.91%、8.33%和25.60%；T3 處理的4 個外觀品質指標均差異不顯著。綜上，T2 處理的番茄果實外觀品質最好。

表2 不同營養液濃度對番茄果實外觀品質的影響

2.2 不同營養液濃度對番茄果實風味品質的影響

從表3 可以看出，番茄果實中可溶性糖、有機酸含量均以T3 處理最高，顯著高于CK，分別比CK 增加了1.13、0.28 百分點。隨著營養液濃度的升高，可溶性固形物含量和糖酸比均呈先升高后降低的變化趨勢，其中T2 處理的可溶性固形物含量和糖酸比均顯著高于CK。說明T2、T3 處理能有效提高番茄果實的風味品質。

表3 不同營養液濃度對番茄果實風味品質的影響

2.3 不同營養液濃度對番茄果實營養品質的影響

從表4 可以看出，番茄果實中VC、可溶性蛋白、番茄紅素含量均以T2 處理最高，顯著高于CK，分別比CK 增加了8.41%、66.67%和41.00%；此 外，T1 處 理 的VC 含 量，T3 處 理 的VC 和可溶性蛋白含量亦顯著高于CK。隨著營養液濃度的升高，硝酸鹽含量呈線性升高，T1、T2、T3 處理的硝酸鹽含量均顯著高于CK，而T3 處理的硝酸鹽含量又顯著高于T1、T2 處理。表明營養液濃度過低或過高均不利于番茄果實營養品質的形成，其中以T2 處理的效果最好。

表4 不同營養液濃度對番茄果實營養品質的影響

2.4 不同營養液濃度處理番茄果實綜合品質主成分分析

對4 個營養液濃度處理的番茄果實12 個品質指標進行主成分分析，得到3 個主成分，累計貢獻率達到100.000%（表5）。按照累積貢獻率＞85%、特征值＞1 的原則，提取出2 個主要成分，其累計貢獻率為89.080%，反映了番茄果實12 個品質指標89.080%的綜合性狀，說明第一、二主成分反映了原始變量89.080%的信息。因此，可以用第一、二主成分代替原12 個指標對4 個營養液濃度處理的番茄果實品質進行評價和判斷，從而達到降維的目的。

表5 番茄果實品質指標的主成分分析結果

主成分載荷矩陣旋轉后的載荷值更接近1 或0 的指標能夠很好地解釋變量。由表6 可知，第一主成分主要影響因子為單果鮮質量、單果干質量、可溶性固形物含量、番茄紅素含量，第二主成分主要影響因子為果形指數、果實硬度、糖酸比、VC含量。

利用各主成分品質指標的載荷值除以相應主成分特征值開平方根，得到12 個品質指標的2 個主成分特征向量（表6），以特征向量為權重構建2個主成分的表達函數式。

表6 番茄果實品質指標主成分載荷矩陣和特征向量

式中，Z1、Z2分別對應第一、二主成分的得分，X1、X2、X3、X4、X5、X6、X7、X8、X9、X10、X11、X12分別為數據消除變量之間量綱關系后的單果鮮質量、單果干質量、果形指數、果實硬度、可溶性固形物含量、可溶性糖含量、有機酸含量、糖酸比、可溶性蛋白含量、VC 含量、番茄紅素含量和硝酸鹽含量。

綜合評價函數是以各個主成分對應的方差貢獻率作為權重，即綜合得分=0.605Z1+0.286Z2。

利用主成分綜合評價模型對4 個營養液濃度處理的番茄果實品質進行綜合評價，綜合得分依次為T2 ＞T1 ＞T3 ＞CK（表7）。

表7 不同營養液濃度處理主成分分析的綜合得分

3 討論與結論

番茄植株的生長特點是營養生長和生殖生長同時進行，不僅對水分要求高，而且對肥料的需求量也很大，充足的氮、磷、鉀養分供應是獲得高品質的重要因素之一（Bauer et al.，1997）。賀會強等（2012）、王丹丹等（2019）研究表明，適宜施肥量可以提高番茄果實品質，過量施肥會導致單果質量不同程度的降低。本試驗結果也表明，番茄單果鮮質量隨營養液濃度的升高呈現先升高后降低的變化趨勢，說明過量施肥不利于番茄產量的形成。果實硬度是番茄品質構成的因素之一，決定番茄的貯運性和商品價值（張澤和陳建軍，2019）。本試驗結果顯示，隨著營養液濃度升高番茄果實硬度增加，但當營養液濃度超過常規營養液濃度的150%時果實硬度降低，這可能是由于高氮量降低了果實中鈣含量所致，與蔡東升等（2018）的研究結果一致。果形指數在一定程度上影響著園藝作物的商品性，是衡量果實品質的一項重要指標（張嘉 等，2018）。本試驗結果表明，番茄果形指數隨營養液濃度的升高呈先升高后降低的變化趨勢，與劉中良等（2016）的研究結果類似。

番茄果實中的糖和酸度對果實風味品質有很大影響，一般以可溶性固形物含量、可溶性糖含量、有機酸含量、糖酸比等指標對番茄果實口感品質進行衡量（岳東 等，2015；蔡東升 等，2018）。白嫆嫆等（2019）研究表明，營養液質量濃度的提高會增加番茄果實中有機酸含量。蔡東升等（2018）研究發現，隨著營養液供應量的增加番茄果實可溶性固形物含量和糖酸比呈先增加后減少的變化趨勢。本試驗結果也表明，番茄果實中可溶性固形物含量和糖酸比隨營養液濃度的升高呈先升高后降低的變化趨勢，而可溶性糖含量呈線性升高。有研究證明，番茄果實適宜的糖酸比為6.9～10.8，但也有學者認為是4～6，這可能是由于不同的人對糖和酸的喜愛程度不同而造成的差異（Thonmpson，1999；丁劍 等，2017）。本試驗中，4 個營養液濃度處理的番茄果實糖酸比在4.08～4.83 之間，均在適宜的比值范圍內。

VC、可溶性蛋白和番茄紅素作為番茄果實重要的營養品質指標，決定了番茄的營養價值和商品性（李曉蕾 等，2010）。還有研究表明，蔬菜中硝酸鹽易富集，人體攝入過量的硝酸鹽會對健康產生危害（鄭回勇 等，2017），因此蔬菜中硝酸鹽含量也是評判品質的重要指標。本試驗結果表明，番茄果實中硝酸鹽含量與營養液濃度呈正相關，可溶性蛋白含量和VC 含量隨營養液濃度的升高呈先升高后降低的變化趨勢，說明適當增加基質中營養液濃度對提高番茄果實品質有一定的促進作用，但營養液濃度過高則會降低果實營養品質，這與王鵬勃等（2015）、曹玉鑫（2016）的研究結果類似。依據GB 18406.1——2001《農產品安全質量無公害蔬菜安全要求》，蔬菜中硝酸鹽允許量為432 mg·kg-1。本試驗中，各處理番茄果實的硝酸鹽含量均未超過允許值，可以安全食用。

本試驗采用主成分分析方法，對不同營養液濃度與番茄果實品質指標的關系進行了綜合評價。相對于其他評價方法，此方法綜合考慮了不同營養液濃度對番茄果實各項品質性狀建成的影響，其結果更具客觀性、科學性以及準確性。本試驗結果表明，T2 處理效果最佳，T1 處理次之，而CK 最差。

綜上所述，適宜的營養液濃度可以有效提高番茄果實的單果鮮質量，改善果形指數、果實硬度、糖酸比、可溶性固形物含量、可溶性蛋白含量、VC 含量和番茄紅素含量等品質。其中，以營養液濃度為常規營養液濃度的150%的效果最佳。