汪晓宇， 郭 宁， 刘长梅， 张达林， 安 磊， 张海军， 王翰霖， 叶 林

(1.宁夏大学农学院，宁夏银川 750021； 2.宁夏农垦集团有限公司，宁夏银川 750021； 3.宁夏职业技术学院，宁夏银川 750021；4.宁夏建成农林开发有限公司，宁夏银川 750021； 5.宁夏银川市农业技术推广服务中心，宁夏银川 750021)

樱桃番茄(SolanumlycopersicumMill.)风味独特，富含维生素、番茄红素和矿物质等多种营养物质，较番茄营养物质含量更高，被联合国粮农组织列入“四大果蔬”[1]。光是植物进行光合作用和形态建成的重要调控因素之一，不同光周期对植株造成的影响也均不相同[2-3]。植物生长除了受光照限制以外，CO2浓度也是主要的影响因素之一，作为植物光合作用的原料，直接影响植物光合产物的合成[4-5]。北方日光温室樱桃番茄秋冬茬或越冬茬生产时常为多云气候，光照强度低且光照时数短，加上设施老化，日光温室的覆盖材料差，透光、抗化、防尘等性能较弱，从而导致植物对光能的吸收不足，利用率低；同时由于日光温室密闭性强，空气流通差，导致室内CO2浓度低下，进而严重降低樱桃番茄的果实品质[6]。针对如何改善北方冬季日光温室中弱光寡照与低浓度CO2环境，从而促进设施作物品质提高，前人进行了大量的研究。Fu等认为，LED补光可以在增加叶类蔬菜维生素C含量的同时显著减少硝酸盐的含量[7]。余婷等认为，适当进行补光有利于豌豆芽苗菜可溶性糖、可溶性蛋白及碳水化合物的积累[8]。Hong等对西瓜进行CO2加富试验，发现CO2加富会显著提升西瓜的维生素C含量和总糖含量[9]。目前对CO2加富和LED补光对温室作物的研究多集中于生长和产量等方面[10-11]。对品质及挥发性物质的研究较少。本研究在冬季日光温室内进行CO2加富和LED补光，分析二者共同作用对樱桃番茄品质、挥发性物质的影响，以期为今后提高设施樱桃番茄品质提供理论支持与技术指导。

1 材料与方法

1.1 试验材料

试验选用樱桃番茄品种为香妃3号，种子由宁夏回族自治区西北农资城提供。CO2施用采用液化钢瓶补充，由宁夏回族自治区银川市金凤区宁丰制氧厂提供。采用欧普全光谱的LED灯进行补光。

1.2 试验地点

试验于2021年8月12日在宁夏回族自治区吴忠市孙家滩农业综合开发区内温室进行。

1.3 试验设计

试验所选温室长72 m，跨度12 m、1.4 m起1垄，由西向东分为2个隔间，采用聚铝镀脂膜隔开，形成相对密闭的空间，每个隔间前后2垄作为保护行，每个处理进行3次重复。试验采取土壤栽培，行距1.4 m，株距17 cm，每个隔间面积252 m2，各种植675株樱桃番茄。利用水肥一体化施肥机进行统一的水肥管理，其他管理措施同常规栽培。定植缓苗20 d后进行补光和CO2加富处理。试验共设置2个处理，分别为LC[CO2加富800 μL/L+光照度100 μmol/(m2·s)]和CK(常规环境)。缓苗结束后，采用定时开关设置每天08：00—11：00控制CO2传感器和电子阀对LC隔间进行CO2加富，使CO2浓度保持在800 μL/L；补光处理通过调节补光灯的垂直位置，使其始终在距植株30 cm处，且使用定时开关设置每天06：00—8：00和17：00—19：00控制LED灯带的开闭进行补光，使光照度保持在 100 μmol/(m2·s)。

1.4 测定指标及方法

1.4.1 外形品质测定 从植株进入结果期开始，对2个处理绿熟期、转色期、成熟期及完熟期分别采摘10枚果实，使用游标卡尺测定果实纵、横径，使用天平测定果实的单果质量，硬度采用TA-XT2i质构仪分别在果实的赤道位置进行测定。

1.4.2 果实色泽测定 使用CHROMA METER CR-400 在4个时期果实的赤道处进行测定，分别对L、a、b进行读数记录。并根据以下公式计算色度值。

1.4.3 营养品质测定 每个处理不同成熟时期分别采摘3枚果实进行营养品质的测定。维生素C含量采用钼蓝比色法测定[12]，可溶性糖含量测定采用蒽酮比色法[13]，可滴定酸含量采用NaOH滴定法[13]测定，可溶性固形物含量采用手持糖度计测定。

1.4.4 果实挥发性物质组分测定 SPME取样：每个处理采取成熟期的果实3枚，称取5 g样品置于20 mL萃取瓶中，加入50 μL癸酸甲酯(0.25 mg/mL)作为内标物，密封，置于45 ℃水浴中，磁力搅拌速度500 r/min，平衡20 min后，插入萃取针萃取30 min。萃取针使用前，在气质进样口活化20 min(250 ℃)。GC条件：进样口温度250 ℃，气质接口温度280 ℃，载气流速1.5 mL/min，分流比4 ∶1。升温程序：初始50 ℃，保持1 min，以 5 ℃/min 升温到100 ℃保持2 min；4 ℃/min升温到180 ℃保持3 min；5 ℃/min升温到250 ℃保持 5 min。MS条件：离子源温度230 ℃，四级杆温度 150 ℃，EI电离70 eV，全扫描35～550m/z。樱桃番茄挥发性物质利用GC-MS进行分析，采用内标法进行定量，公式如下：

1.4.5 单株产量及总产量测定 选择2个处理每行长势一致的6株樱桃番茄进行挂牌标记，每次采收时对单株产量进行统计，拉秧后对2个处理的总产量进行统计。

1.5 数据分析

采用 Microsoft Excel 2016进行数据处理，Origin 2019b进行图绘制，并采用SPSS Statistics 25.0软件进行多因素差异显著性分析。

2 结果与分析

2.1 CO2加富和LED补光对日光温室樱桃番茄果实外形及品质的影响

由图1可知，果实成熟4个阶段纵、横径及单果质量LC处理均显著高于CK，在成熟期时单果质量的差异达到最大，比CK高71.94%。硬度随果实成熟度的加快呈下降趋势，在绿熟期和转色期，LC处理显著高于CK，而在成熟期和完熟期则无显著差异，说明CO2加富和LED补光共同处理可以促进果实的生长，提高外形品质。

2.2 CO2加富和LED补光对日光温室樱桃番茄果实色泽的影响

由图2可知，在LC处理下，果实的亮度在4个时期均显著高于对照，说明CO2加富和光照度处理可以提高果实的亮度，果实的红色饱和度在绿熟期和转色期没有显著差异，在成熟期和完熟期LC处理则显著高于CK，随果实成熟，黄色饱和度呈下降趋势，LC处理每个成熟阶段均显著低于CK；由色度可看出LC处理在绿熟期和转色期均低于CK，成熟期无显著差异，完熟期高于CK，说明CO2加富和LED补光共同处理对番茄果实的着色无显著影响。

2.3 CO2加富和LED补光对日光温室樱桃番茄果实营养品质影响

由图3可知，果实中可溶性糖、可滴定酸、可溶性固形物及维生素C含量随果实成熟呈上升趋势，LC处理下各指标在4个成熟阶段均显著高于CK，在成熟期，可溶性糖、可滴定酸和维生素C含量达到最高，说明CO2加富和LED补光共同处理可以显著提高番茄果实的营养品质。

2.4 CO2加富和LED补光对日光温室樱桃番茄果实挥发性物质的影响

由GC-MS检测可知，2个处理成熟期果实挥发性物质的种类和含量均有所不同。由表1、表2可知，CK处理挥发性物质共计36种，总含量为 2 756.65 μg/g，其中醛类含量最高，占42.7%，酯类含量最低，占1.5%；LC处理的挥发性物质共计55种，总含量为4 048 μg/g，其中醛类含量最高，占42.88%，酯类含量最低，为1.21%。其中β-紫罗兰酮与樱桃番茄的酸味有关，LC处理含量是CK的2.99倍，而与果实甜度相关的己醛含量LC处理是CK的1.33倍，说明CO2加富和LED补光共同处理可以提高番茄果实的挥发性物质种类和含量，丰富风味。

2.5 CO2加富和LED补光对日光温室樱桃番茄产量的影响

由图4-A可知，CO2加富和LED补光对樱桃番茄的单株产量有显著促进作用；由图4-B可知，2个处理产量差异显著，相比CK处理，LC处理产量提高了18.18%。

表1 CO2加富和LED补光对樱桃番茄果实挥发性物质的影响

表1(续)

表2 CO2加富和LED补光对樱桃番茄果实各挥发性物质含量的影响

3 讨论与结论

本研究分析CO2加富和LED补光对北方冬季日光温室樱桃番茄品质和挥发性物质的影响。CO2浓度和光照都是影响植物生长发育的重要因子之一[14]。CO2浓度在一定范围内增大可以促进温室作物的生长，提高果实的品质[15]。本研究发现樱桃番茄在CO2加富和LED补光共同处理下，其果实纵径、横径和单果质量均显著提高，这与张志明等的研究结果[16]一致。果实的硬度高有利于采摘后的贮藏，可以延长保险时间而不会使风味流失[17]。本研究发现CO2加富和LED补光处理下在果实成熟的4个阶段其硬度均显著提高。

果实的色泽是消费者选购时参考的重要指标[18]。本研究发现CO2加富和LED补光共同处理下对樱桃番茄果实的色度没有显著影响，这与陈珊珊等的研究结果[19]不一致，可能是由于CO2浓度和光照度交互所造成的结果。但果实的亮度、红色饱和度均显著提高，黄色饱和度显著降低，说明CO2加富和LED补光可以促进果实成熟，但对果实的着色没有显著影响。

可溶性固形物是衡量果实营养物质含量的重要指标之一[20]。适当提高CO2浓度会促进光合作用的进行，降低呼吸强度，从而增加光合产物的积累[19-21]。本研究CO2加富和LED补光处理下可溶性固形物、可溶性糖、可滴定酸及维生素C含量在番茄果实成熟的4个阶段均显著提高，这与Kanski等的研究结果[22]一致。

樱桃番茄的香气由多种不同的挥发性物质所构成。在番茄香气组成中，已超过400种芳香物质被鉴定出来，其中16种物质对番茄的香气有较大影响[23]。本研究共检测出5种，分别为β-紫罗兰酮、己醛、1-戊烯-3-酮、反式-2-己烯醛、6-甲基-5-庚烯-2-酮。这可能与大小番茄的品种差异性及栽培条件有关[24-26]。CO2加富和LED补光处理下，可以增加樱桃番茄的挥发物质种类和含量，提高果实的风味，丰富果实的香味。

产量是衡量作物经济效益的重要指标之一[27]。目前，已有大量研究结果表明CO2加富和LED补光均可以提高作物的产量[28-29]。本研究发现CO2加富和LED补光处理下樱桃番茄的单株产量和总产量均显著提高，这与岳钉伊等的研究结果[30]一致。

综上，CO2加富和LED补光处理会显著提高樱桃番茄果实的纵、横径，促进果实的生长，使单果质量和硬度增大，对果实的着色影响不显著。同时，会显著提高果实的营养品质及挥发性物质的种类与含量，使其营养丰富、香味浓郁，且两者共同处理会进一步提高冬季日光温室樱桃番茄的产量。