崔 盼, 陳一卓, 范幸超, 霍瑞肖, 汪亞娟, 宮彬彬, 王萬壽, 高洪波, 吳曉蕾

(1.河北農(nóng)業(yè)大學(xué)園藝學(xué)院/河北省蔬菜種質(zhì)創(chuàng)新與利用重點實驗室/農(nóng)業(yè)農(nóng)村部華北節(jié)水農(nóng)業(yè)重點實驗室,河北保定 071000;2.河北綠露農(nóng)業(yè)科技發(fā)展有限公司,河北衡水 053900)

番茄(SolanumlycopersicumL.)是世界上最受歡迎的蔬菜之一[1]。隨著人們生活水平提高,對番茄的口感、風(fēng)味等品質(zhì)要求越來越高。口感番茄是近年來流行的品種,因其酸甜可口,適于鮮食,越來越受到市場的青睞。口感番茄對品質(zhì)要求嚴(yán)格,但受多年的高產(chǎn)思維影響,生產(chǎn)中仍存在粗放管理和水肥濫用造成的品質(zhì)不穩(wěn)定問題,嚴(yán)重制約其產(chǎn)業(yè)發(fā)展?；|(zhì)栽培由于集約化程度高、產(chǎn)品質(zhì)量好,非常適于口感番茄生產(chǎn)。其中,栽培基質(zhì)為番茄生長提供了優(yōu)良的根際環(huán)境,其選配是保證番茄生長的重要技術(shù)環(huán)節(jié)。

目前生產(chǎn)中常用的栽培基質(zhì)多選用草炭為主要原料,但草炭屬不可再生資源,隨著市場需求的廣泛擴大,草炭價格持續(xù)走高,造成栽培成本逐年上升,嚴(yán)重制約番茄生產(chǎn)效益提升。因此,通過選擇農(nóng)業(yè)廢棄物或其他可再生資源代替草炭來減少草炭用量,對提質(zhì)增效和農(nóng)業(yè)資源有效利用具有重要意義[2-4]。椰糠,作為經(jīng)過處理的農(nóng)業(yè)副產(chǎn)品的廢棄物,保水性和透氣性良好、pH值適中[5-6],被認(rèn)為具有可部分代替草炭的潛力,近年來在生產(chǎn)中應(yīng)用越來越廣泛[7-9]。研究表明,在草炭 ∶ 珍珠巖 ∶ 蛭石的3 ∶ 1 ∶ 1(體積比)混合物中加入25%(體積比)的椰糠,可以增加基質(zhì)的滲透性和保水性,促進幼苗的生長和發(fā)育[10];單獨使用細(xì)椰糠作為栽培基質(zhì)可顯著提高番茄果實質(zhì)量,而將其與珍珠巖進行混配,產(chǎn)量則有較大提升[11];椰糠 ∶ 蛭石 ∶ 珍珠巖配比為3 ∶ 2.5 ∶ 2.5(體積比)的椰糠復(fù)合基質(zhì)能有效提高番茄幼苗中的可溶性糖、可溶性蛋白、葉綠素b及葉綠素總含量[12],但總體來看,前期研究主要集中于椰糠基質(zhì)在常規(guī)番茄品種中的應(yīng)用,尚缺乏針對口感番茄生產(chǎn)的椰糠復(fù)合基質(zhì)配方篩選和果實品質(zhì)評價的研究。

因此,本研究以果實品質(zhì)提升為目標(biāo),以口感型番茄品種青太郎2號為試材,研究以農(nóng)業(yè)廢棄物——椰糠為主要原料的復(fù)合基質(zhì)對果實品質(zhì)的影響,通過對番茄果實品質(zhì)指標(biāo)的測定,擬篩選出促進番茄果實品質(zhì)提升的椰糠復(fù)合基質(zhì)配方,初步確定番茄果實品質(zhì)評價主要指標(biāo),旨在為口感番茄基質(zhì)栽培應(yīng)用推廣提供理論和實踐參考。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

供試番茄品種為青太郎2號口感番茄,購于上海惠和種業(yè)有限公司。

1.2 試驗設(shè)計

本試驗于2022年2—5月在河北省保定市河北農(nóng)業(yè)大學(xué)創(chuàng)新試驗園8號日光溫室內(nèi)進行。試驗供試基質(zhì)草炭、蛭石、珍珠巖購自保定農(nóng)資市場,椰糠購自浩麗園藝用品有限公司,具體基質(zhì)配方見表1。

表1 不同椰糠復(fù)合基質(zhì)配方(體積比)

番茄種子于2021年12月在河北綠露農(nóng)業(yè)科技發(fā)展有限公司進行播種,于2022年2月14日在河北農(nóng)業(yè)大學(xué)創(chuàng)新試驗園內(nèi)進行定植,試驗植株定植于容量為20 L的塑料花盆中。在栽培過程中,利用膜下滴灌進行水肥一體化管理,植株第1穗花開花前,EC值保持在1.5～2.0 mS/cm,第1穗花開花后EC值控制在2.8～3.1 mS/cm,pH值統(tǒng)一控制在5.8～6.5。在番茄結(jié)果后對番茄果實的橫徑、縱徑、單果質(zhì)量以及果實品質(zhì)進行測定。

1.3 測定項目方法

1.3.1 番茄果實生長指標(biāo) 在果實成熟后,選取第二穗成熟的果實使用數(shù)顯游標(biāo)卡尺測量番茄果實橫、縱徑;使用分析天平稱量番茄果實的單果質(zhì)量。

1.3.2 番茄果實品質(zhì)指標(biāo) 在果實成熟后,對番茄果實品質(zhì)進行測定。采用蒽酮比色法測定可溶性糖含量[13],單位表示為mg/g;采用2,6-二氯酚靛酚滴定法測定維生素 C含量[13];采用考馬斯亮藍 G-250 法測定可溶性蛋白含量[14];采用分光光度計法測定番茄紅素含量[15];采用手持式糖度計測定可溶性固形物含量,單位表示為%;氨基酸和有機酸組分的測定則采用安捷倫1260高效液相色譜儀進行測定;糖酸比是指可溶性糖含量與有機酸含量之比[16]。

1.4 數(shù)據(jù)處理與分析

試驗結(jié)果采用Excel進行數(shù)據(jù)統(tǒng)計和SPSS軟件進行單因素ANOVA檢驗及主成分分析,并利用Excel作圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同配方基質(zhì)的理化性質(zhì)

由表2可知,5種栽培基質(zhì)的EC值在1.55～2.99 mS/cm,其中T2處理的EC值最高,顯著高于CK,T1處理的EC值最低。5種栽培基質(zhì)容重在0.10～0.27 g/cm3,總孔隙度在68.36%～78.31%,通氣孔隙為16.32%～20.35%,持水孔隙在50.46%～58.24%,各處理的基質(zhì)理化性質(zhì)均符合栽培基質(zhì)的要求。

表2 不同處理基質(zhì)的理化性質(zhì)

2.2 不同配方基質(zhì)對果實橫縱徑和單果質(zhì)量的影響

由表3可知,T1和T4處理的番茄橫徑顯著高于CK,分別提高了4.49%和7.41%,而T3處理的果實橫徑較CK顯著降低了5.34%,T2處理的果實橫徑則與CK無顯著性差異;T1、T2和T4處理的單果質(zhì)量均顯著高于CK,分別提高了4.65%、5.16%和12.06%,T3處理的單果質(zhì)量顯著低于CK,降低了10.95%;各處理果實的縱徑無顯著差異。

表3 不同配方基質(zhì)對番茄果實生長的影響

2.3 不同配方基質(zhì)對果實有機酸含量的影響

從表4可以看出,番茄果實中檸檬酸和蘋果酸占有機酸總量的85.79%～88.47%;T4處理的蘋果酸含量顯著高于CK和其他處理,并較CK提高了20.38%;T2、T3處理的檸檬酸含量均顯著高于CK,并較CK提高了100.00%和103.64%;草酸、琥珀酸和丙二酸的含量較低,僅占有機酸總量的11.53%～14.21%,除T2處理的草酸和琥珀酸含量顯著高于CK外,其他處理與CK均無顯著差異,且T2處理的丙二酸含量也顯著高于CK,并較CK提高了27.27%。

表4 不同配方基質(zhì)對番茄果實有機酸含量的影響

2.4 不同配方基質(zhì)對果實品質(zhì)的影響

由圖1可知,T4處理的可溶性固形物含量顯著高于CK及其他處理,其含量較CK提高了20.81%;T4處理的維生素C和可溶性糖含量與CK相比均存在顯著性差異,分別較CK提高了10.71%和14.50%,T2處理的維生素C含量雖略高于CK但并未表現(xiàn)出顯著性差異,可溶性糖含量顯著高于CK,并較CK提高了10.02%;T2、T4處理的番茄紅素含量雖與CK無顯著性差異,但均略高于CK,分別較CK提高了21.00%和22.19%;T4處理的糖酸比與CK相比雖無顯著差異但要略高于CK;各處理的可溶性蛋白含量則無差異。

2.5 不同配方基質(zhì)對果實氨基酸含量的影響

不同基質(zhì)配方處理的番茄果實中各類氨基酸含量變化如圖2所示,T4處理中與鮮味相關(guān)的天冬氨酸和谷氨酸含量均與CK存在顯著性差異,較CK分別顯著提高了29.46%和42.01%,而T1處理的天冬氨酸含量較CK顯著降低了13.28%,其余處理則與CK無顯著性差異;T1處理中與甜味相關(guān)的丙氨酸、脯氨酸含量顯著低于CK處理,T4處理的絲氨酸、甘氨酸和脯氨酸含量均顯著高于CK處理,分別較CK提高了26.19%、51.35%和23.95%,T2處理的甘氨酸和T3處理的絲氨酸含量雖顯著低于T4處理,但與CK相比顯著提高了38.52%和4.93%,甘氨酸和絲氨酸其他處理則與CK無顯著差異,T1、T3處理的脯氨酸含量顯著低于CK;芳香族氨基酸主要包括苯丙氨酸和酪氨酸,其中各處理的苯丙氨酸含量雖與CK無顯著性差異,但各處理的酪氨酸含量差異顯著,T2、T4處理的酪氨酸含量顯著高于CK及其他處理,且二者之間無顯著性差異,較CK相比顯著提高了22.69%和17.71%,而T1、T3的酪氨酸含量則顯著低于CK,較CK顯著降低了47.75%和13.22%。

2.6 主成分分析及綜合評價

對5種不同配方基質(zhì)的番茄果實品質(zhì)和單果質(zhì)量指標(biāo)進行主成分分析,結(jié)果(表5)表明,第1成分中維生素C含量、可溶性糖含量、番茄紅素含量、甜味氨基酸含量以及芳香類氨基酸含量載荷值較大;第2主成分中糖酸比載荷值較大,2個主成分的累計方差貢獻率為85.28%。由表6可知,根據(jù)主成分綜合得分,T4處理的綜合得分最高,達7.14分,而T1處理分?jǐn)?shù)最低,為-1.83分。各配方基質(zhì)處理按綜合得分排序,其優(yōu)劣順序表現(xiàn)為T4>T2>CK>T3>T1。

表5 旋轉(zhuǎn)后成分矩陣載荷及成分矩陣系數(shù)

表6 不同配方基質(zhì)主成分得分及排名

2.7 番茄品質(zhì)評價指標(biāo)的篩選

為了有效分析10個指標(biāo)與品質(zhì)評價的對應(yīng)關(guān)系,通過多元逐步回歸分析方法以隸屬函數(shù)D值為因變量,以各指標(biāo)為自變量初步建立口感番茄品種評價最優(yōu)回歸方程,各處理隸屬函數(shù)及D值見表7,篩選出的指標(biāo)分別為可溶性固形物含量、糖酸比、甜味氨基酸含量和芳香類氨基酸含量,各指標(biāo)系數(shù)見表8,得出方程:Y=0.443+0.154X4+0.110X6+0.107X8+0.014X9,R2≈1。

表7 不同配方基質(zhì)的隸屬函數(shù)及D值

表8 常量系數(shù)及指標(biāo)系數(shù)

3 討論與結(jié)論

良好的根際環(huán)境對于番茄生長發(fā)育至關(guān)重要。栽培基質(zhì)的質(zhì)量直接影響作物基質(zhì)栽培效果,進而影響產(chǎn)量和品質(zhì)。番茄根系多且強壯,對于栽培基質(zhì)的透氣性和保水保肥能力要求較高。一般認(rèn)為栽培基質(zhì)的容重在0.1～0.8 g/cm3、總孔隙度在54%以上、氣水比在0.25～0.50、EC值在 2.6 mS/cm 時,符合植物生長發(fā)育的基本要求[17]。本試驗中所用到的5種配方基質(zhì)的容重在0.10～0.27 g/cm3,總孔隙度68.36%～78.31%,通氣孔隙為16.32%～20.35%,持水孔隙為50.46%～58.24%,5種基質(zhì)的物理性質(zhì)均符合植株生長發(fā)育的要求。本試驗中,與常規(guī)以草炭為中心的基質(zhì)相比,椰糠復(fù)合基質(zhì)的容重、總孔隙度較大,各處理的EC值隨著椰糠用量的增加稍有降低,而隨著草炭用量的增加其EC值則有所提高,這說明椰糠可增加基質(zhì)的透氣性和保水性,同時能降低基質(zhì)的EC值。

合理的栽培基質(zhì)選用可有效提高蔬菜品質(zhì)。研究表明,適宜的栽培基質(zhì)不僅能夠提高蔬菜中的維生素C、可溶性蛋白質(zhì)和還原糖含量,還能提高蔬菜的風(fēng)味營養(yǎng)[18-21];在番茄生產(chǎn)中,以菇渣、牛糞、蛭石為原料,發(fā)現(xiàn)當(dāng)牛糞 ∶ 菇渣 ∶ 蛭石體積比為 6 ∶ 3 ∶ 1 時,番茄的產(chǎn)量、品質(zhì)都顯著提高[22];在油菜生產(chǎn)中,以草炭、椰糠為原料,其體積比為2 ∶ 1時,油菜的花青素含量、含水量、可溶性糖含量和可溶性蛋白含量均有顯著提高[23];本研究中,T4處理的單果質(zhì)量、可溶性固形物、維生素C及可溶性糖含量均較對照有顯著提升,而可溶性蛋白及番茄紅素含量并未與對照之間表現(xiàn)出顯著差異,這說明在常規(guī)品質(zhì)的比較中,基質(zhì)配方中椰糠比例過大會影響果實品質(zhì)的提升而適宜比例的椰糠對果實品質(zhì)的提升有顯著效果。

有機酸和氨基酸是水果風(fēng)味和品質(zhì)的重要元素,其種類和含量直接影響水果的風(fēng)味、營養(yǎng)價值和生化代謝[24-25]。本研究表明,椰糠基質(zhì)的應(yīng)用顯著影響有機酸變化,特別是檸檬酸和蘋果酸,各處理中以T2、T3處理的檸檬酸含量最高,且顯著高于其他處理,T4處理的蘋果酸含量最高,且顯著高于其他處理。氨基酸種類繁多,其中鮮味、甜味和芳香族氨基酸屬于味覺氨基酸,對番茄風(fēng)味品質(zhì)具有顯著影響,而谷氨酸對番茄鮮味形成影響較大,脯氨酸作為甜味氨基酸對甜味具有較大影響[26]。本試驗中,T4處理的谷氨酸和脯氨酸含量均顯著高于對照及其他處理,對番茄營養(yǎng)品質(zhì)的提高有較好效果,T1處理的脯氨酸含量則較對照有所降低,這說明適宜比例的椰糠與草炭混配后能提高番茄果實中的有機酸和氨基酸含量。

本試驗通過對各處理標(biāo)準(zhǔn)化后的數(shù)據(jù)進行主成分分析及綜合評價得出各配方基質(zhì)栽培效果排序為T4>T2>CK>T3>T1,說明適合的椰糠復(fù)合基質(zhì)可明顯提高番茄果實品質(zhì),并且表現(xiàn)最好的T4處理草炭用量僅為33.3%,在國際草炭價格飛漲的情況下,更適于生產(chǎn)應(yīng)用,可有效降低栽培成本。番茄果實品質(zhì)涉及指標(biāo)較多,生產(chǎn)上一般認(rèn)為果實中可溶性固形物、可溶性糖、糖酸比等指標(biāo)是評價果實品質(zhì)的重要指標(biāo)[27-29]。本試驗進一步應(yīng)用逐步回歸分析法,從10項品質(zhì)和單果質(zhì)量指標(biāo)中篩選出可溶性固形物、糖酸比、甜味氨基酸、芳香類氨基酸4個指標(biāo)作為評價番茄品質(zhì)的重要指標(biāo),但在以往研究中以氨基酸作為番茄品質(zhì)評價指標(biāo)的研究較少,而口感番茄對風(fēng)味品質(zhì)、口感等要求嚴(yán)格,因此,本試驗用氨基酸作為口感番茄的評價指標(biāo)對于科學(xué)評價口感番茄品質(zhì)具有重要意義。

綜上所述,不同配比的椰糠復(fù)合基質(zhì)栽培效果存在顯著差異,本試驗篩選出細(xì)椰糠 ∶ 粗椰糠 ∶ 草炭=1 ∶ 1 ∶ 1的椰糠復(fù)合基質(zhì)配方,對于提高番茄果實的品質(zhì)和產(chǎn)量效果最好,可在口感番茄基質(zhì)栽培中應(yīng)用。初步認(rèn)為除常用的可溶性固形物、糖酸比指標(biāo)外,甜味氨基酸、芳香類氨基酸也可作為評價口感番茄品質(zhì)的重要指標(biāo)。