全 文 ：武汉植物学研究 2006，24(1)：49～53
Jouma／of Wuhan Botanical Research
CO2浓度倍增和 Uv-B辐射增强对冬季大棚番茄生长、
果实品质和产量的影响
李方民 ，王军2，陈育平 ，邹志荣2，圆 ，岳明 ·
(1．西北大学生命科学学院，西安 710069；2．西北农林科技大学园艺学院，陕西杨凌 712100)
摘 要：在CO 浓度倍增(7o0 tunol·tool )条件下，对补充5个不同低剂量的UV—B辐射对大棚番茄幼苗的株高、
茎粗、干重、鲜重 ，果实的紫外吸收物、可溶性糖 、有机酸、vc、番茄红素等含量，以及果实产量的影响进行了研究。
结果表明，CO 倍增能够明显促进番茄幼苗的生长，提高了番茄果实的紫外吸收物、可溶性糖、有机酸、Vc、番茄红
素等含量以及果实的产量。在CO 倍增条件下，补充低剂量uV—B辐射可以进一步促进番茄幼苗的生长，提高番茄
果实的紫外吸收物、可溶性糖、有机酸、Vc、番茄红素等含量，说明在 CO 倍增的条件下低剂量 uV—B辐射对番茄的
生长有促进效应，但对果实的产量影响不大。当 uV—B的辐射剂量为 1．163 kJ·mI2时 ，这种促进效应最明显 ，超过
这一剂量时，uV—B辐射对番茄的促进效应开始减弱。
关键词：UV—B辐射；C02；塑料大棚；番茄；果实品质
中图分类号：S641．2；Q945 文献标识码：A 文章编号 ：1000—470X(2006)01—0049—05
The Combined Efects of Enhanced UV．B Ramation and Doubled
CO2 Concentration on the Growth，Fruit Quality and
Yield of Tomato in W iIIter Plastic Greenhouse
LI Fang—Min ，wANG Jun ，CHEN Yu—Ping ，ZOU Zhi—Rong ， 望：垡里g：，YuE Mingh
(1．School ofllfe＆ 馏 Northwest ，Xi’8／1，Shaanai 710069，China；2．College ofHort／cu／ture，
Northwest& —Tech o／Agr／cu／tu~andForestryUn／ver~ ，Yangling，Shaanai 712100，China)
Abstract：Five diferent doses of UV—B radiation was supplied to tomato(Lycopersicon esculeutum Mil1)
with the doubled CO2 concentration(700 i~mol·mo1．1)in winter plastic greenhouse．The infhences on
the seedling growth．fruit quahty and yield of tomato were investigated． I11e results showed that the seed—
ling growth，an d the contents ofUV absorbing compounds，soluble sugar，origanic acid，Vc，lycopene of
tomato fruits，an d yield of tomato increased under doubled CO2 concentration．Under the doubled CO，
concentration the efects of lose doses of UV—B radiation could promote the effects of doubled CO，concen—
tration furtherly．But there iS not significant diference on yield of tomato．The dose of UV—B radiation
about 1．163 kJ·mI2 is the best dose． en the dose of UV—B radiation iS more than it．the efects 0f
UV—B will be reduced．
Key words：UV—B；CO2；Plastic greenh ouse；Tomato；Fruit quality，Yield of tomato
近20年来，大棚蔬菜种植业蓬勃发展起来，解
决了我国北方大部分地区冬季缺乏新鲜蔬菜的问
题。然而上市的大棚蔬菜普遍存在品质和产量问
题：如番茄色泽晦暗，味道不鲜 ，产量不高。究其原
因是多方面的，但主要原因归结为两点：一方面，光
照不足特别是缺少正常光线中紫外光部分；另一方
面，大棚的 CO 浓度经常处于亏缺状态，影响植物
的正常光合作用及生长发育 ¨J。因此考虑在大棚
内补充一定剂量的uV—B和增施CO 气肥就有可能
解决这些问题。uV—B辐射是影响植物生长的重要
生态因子之一 ，适量的UV—B可以提高番茄果实
中Vc和番茄红素含量 ，改善果实的品质⋯。CO
气体是植物光合作用必不可少的前提物，适当提高
CO 的浓度可以促进植物光合作用，增加干物质的
积累，提高产量 一¨ 。由于煤炭、石油等化石燃料的
过度使用以及大规模滥伐森林 ，大气 CO 的浓度逐
收稿日期：2005—09—19，修回日期：2005，11—10。
基金项目：国家自然科学基金资助项目(30370269)；陕西省科技厅产业化培育项 目(O1ZC07)。
作者简介：李方民(1976一)，男，博士研究生，主要研究方向为环境植物学(E-mail：lifan~minjx@163．corn)。
· 通讯作者(E—mail：yueming@nWU．edu．Cl1)。
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武 汉 植 物 学 研 究 第 24卷
步上升，预计到21世纪末期，大气 CO 的浓度将会
在 目前水平下倍增，即达到700 ixrnol·mol ，因此
进行了许多植物对 CO 浓度提高和倍增的响应方
面的研究 ．1。。 国内关于在冬季大棚中补充一定剂
量 uV—B的方法[1 以及增施 CO 气肥的方法 均
开展了部分研究 ，但结合两种手段的研究除本课题
组[12,13]外尚未见报道。本实验把这两种手段结合
起来研究，以期为提高大棚蔬菜的品质和产量探求
新的途径。
1 材料与方法
1．1 实验材料、设计和材料处理
实验材料为番茄(Lycopersicon esculentum Mil1．
V．Zhongza No．9)，品种为中杂 9号，由陕西省杨凌
西北农林科技大学提供。实验在杨凌西魏店村塑料
大棚内进行，分别设立对照(CK)、CO 浓度倍增处
理(c)和5个不同uV—B辐射剂量与 CO 浓度倍增
复合共 7种处理 (见表 1)。uV．B辐射发生用紫
外一B灯(秦牌，宝鸡制造，3O w)，在复合处理过程
中使紫外灯管悬于植株上方，光源与植株顶部始终
保持0．9 m左右距离，紫外灯管用 0．13 Inin的醋酸
纤维膜包裹，以滤去少量 的 uV．c辐射。倍增 的
CO 气体由自液态 700×10一CO 气钢瓶释放，由安
装在钢瓶上的转子流量计控制在700~,mol·mol～。
温室常规育苗管理番茄，番茄分苗后，定植于大
棚内，大棚长50 m，宽 8 m。待幼苗长至六叶期开始
进行 uV—B辐射和 CO 处理，每处理组共 6株，设 3
组重复。复合处理用紫外．B灯每天分别照射 1、
1．5、2、2．5、3 h(10：00—13：00)，UV．B剂量分别
为0．581、0．872、1．163、1．454、1．744 kJ·m_ 。从
2002年 9月20 13开始照射。处理 c和复合处理的
CO 通气时间与紫外．B灯照射同步，阴、雨、雪天停
止处理，2002年 12月20 13停止照射。
表 1 uv．B和 CO 处理的各种组合方式
Table 1 Treatment of CO2 and UV—B
1．2 测试项目和方法
紫外吸收物含量测定的叶子均为番茄植株下数
第6片真叶(完全展开的具代表性的健康叶片)；可
溶性糖含量等指标测定的果实均为番茄植株的前期
成熟果；测定时间为2003年 1月 18 13，每处理随机
抽取3棵植株，取平均值。
1．2．1 形态指标的测定 株高系测定植株子叶至
生长点的长度；茎粗为靠子叶上方平行子叶方向的
粗度。
1．2．2 紫外吸收物含量的测定 按 Mirechi和 Ter-
8inura[1 的方法，在波长300 nIn处测定吸光值。
1．2．3 可溶性糖含量的测定 参照张振清[1 的方
法．用蒽酮比色法测定。
1．2．4 有机酸含量的测定 参照王英利⋯ 的方
法，用酸碱滴定法测定。
1．2．5 Vc含量的测定 参照徐茂军 的方法，用
钼兰比色法测定。
1．2．6 番茄红素的测定 参照王英利⋯的方法，
在波长485 nm处测定吸光值。
1．2．7 番茄产量的测定 本实验产量的测定是从
2003年 1月 17 13收获第一批成熟果实之 13起．至 1
月23 13截止的 1周内所采收的成熟果实所测得，包
括单株果数、单果重和单株产量等指标。
上述所有测定指标的结果均以平均值-4标准误
差表示，并采用单因子方差分析进行显著性检验。
2 结果与分析
2．1 不同的UV-B辐射剂量在 Co2浓度倍增条件
下对番茄幼苗生长的影响
用不同的uV．B辐射剂量在 CO 浓度倍增条件
下对番茄幼苗进行处理，在处理 15 d时，只有鲜重
指标中的所有处理都比对照高很多，差异显著；其它
指标的处理与对照都接近，差异不显著。在处理
30 d时，CO：倍增处理可以促进番茄幼苗的鲜重、干
重和株高，对茎粗影响不大(见表2)；在 CO 倍增条
件下，补充低剂量 uV—B辐射可以进一步促进番茄
幼苗的鲜重、干重和株高，同时使植株茎明显加粗。
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第 1期 李方民等：CO 浓度倍增和 UV．B辐射增强对冬季大棚番茄生长、果实品质和产量的影响 51
表 2 不同的 UV-B辐射剂量在 CO 浓度
倍增条件下对番茄幼苗生长的影响
Table 2 E [ects 0f diferent dose of UV．B radiation
on the growth of the seedling tomato under
doubling CO2
注：表中同一处理时间所测得同一指标结果中不同字母表示差异显著
(p<0．05)。
Notes：D证 惭 哇lettem klwedthe data 髓nleindex atthe髓nle hedlII nt
timeindicate~significant diferenem amongtreAitmeat8．FW．Fresh weight；
DW．Dry weight．
2．2 不同的UV-B辐射剂量在 CO：浓度倍增条件
下对番茄果实紫外吸收物含量的影响
在各处理中，C、B。C、B C、B3C、B4C、B5C处
理 的番茄果 实紫外 吸收物含量 分别 比对照 高
9％、13％、46％、63％、87％、100％，差异极显著(见
图 1)。
同一指标不同字母表示差异显著(p
cant diference amongtreatments at0．05 level
图 1 CO 倍增条件下不同 UV-B辐射剂量
对番茄紫外吸收物含量的影响
Fig 1 Efects of diferent dose of UV．B
radiation on tomato UV absorbing compounds
content un der doubling CO，
2．3 不同的Uv-B辐射剂量在 CO：浓度倍增条件
下对番茄果实可溶性糖含量的影响
在 C、B C、B C、B3C、B。C、B5C各处理中，番
茄果实可溶性糖含量均比对照高，差异显著，其中
B。c处理结果最高(见图2)。
35
蚤
u 2O
妻- ~
同一指标不同罕母表不差异显著(p
cant diference among treatments at 0．05 level
图 2 CO 倍增条件下不同UV-B辐射剂量对
番茄可溶性糖含量的影响
Fig．2 Ef ects of diferent dose of UV-B radiation
on tomato soluble sugar content un der doub ling CO2
2．4 不同的 Uv-B辐射剂量在 CO：浓度倍增条件
下对番茄果实有机酸含量的影响
在 C、B。C、B C、B3C、B4C、B5C各处理中，番茄
果实有机酸含量均比对照高，差异显著，其中 B。c
处理结果最高(见图3)。这一结果与番茄果实可溶
性糖含量的变化趋势一致。
黾
蓦
0 、一
CK
C
BlC
B1C
B，C
B4C
B。C
同一指标不同字母表示差异显著(p
cant diference am ong treatments at 0．05 level
图 3 CO 倍增条件下不同 UV-B辐射剂量对
番茄有机酸含量的影响
Fi 3 Ef ects of diferent dose of UV．B radiation
on tomato organic acid content under doub ling Co ^
2．5 不同的Uv-B辐射剂量在 CO：浓度倍增条件
下，对番茄果实 Vc含量的影响
c、B。c、B c、B3c、B4c各处理条件下，番茄 Vc
含量分别比对照高10％、16％、26％、43％、11％，差
异显著，最高值出现在 B3C处理；而 B C处理下，番
茄 Vc含量与对照接近，差异不显著(见图4)。
一 ro塞CK
同一指标不同字母表示差异显著(p
cant diference am ongtreatm ents at 0．05 level
图 4 CO：倍增条件下不同UV-B辐射剂量对
番茄 、rc含量的影响
Fig．4 E伍ect8 of diferent dose of UV．B radiation
on tomato ascorbate acid content under
doub ling CO，
0 9 # 7 6 5 4 i ● 0
● 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
一 一号 j0dE0u
一qJ8 0日>f1
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52 武 汉 植 物 学 研 究 第 24卷
2．6 不同的Uv·B辐射剂量在 CO：浓度倍增条件
下对番茄果实中番茄红素含量的影响
在 C、B。C、B2C、B3C、B4C、B5C各处理中，番茄
果实 中番茄红素含量分别 比对照高 7％、17％、
27％、48％、15％、8％，差异显著，最高值同样出现在
C处理(见图5)。
同一指标不同字母表示差异显著(p
cant diference among treatments at 0．05 level
图 5 CO2倍增条件下不同UV·B辐射剂量
对番茄果实番茄红素含量的影响
FiD 5 Efects of diferent dose of UV·B radiation
on tomato lycopene content under doubling CO2
2．7 不同的Uv·B辐射剂量在 CO：浓度倍增条件
下对番茄果实产量的影响
CO 倍增单因子及适当剂量的uV—B和 CO 倍
增复合作用下，番茄果实产量明显高于对照，增产效
果明显，但各种处理之间的差异不显著(见表 3)。
表 3 不同的 uV·B辐射剂量在 CO 浓度倍增条件
下对番茄果实第一周产量的影响
Table 3 Ef ects of diferent dose of UV·B on the yields
ofthe tomato fruits under doub ling CO2 during first week
注：表中同一处理时间所测得同一指标结果 中不同字母表示差
异显著(p
treatment time indicates significant diference am ong treatments．
3 讨论
CO 倍增能影响植物的相关生理活动，对作物
的生长有着明显的促进作用 。增强 uV—B辐射
会抑制植物的株高，而使植株的茎加粗 】。本研
究结果表明，当处理累计达到一定时间，CO 倍增促
进了番茄幼苗的鲜重、干重和株高，但对茎粗影响不
大。在 CO 倍增条件下，补充低剂量 uV—B辐射可
以进一步促进番茄幼苗的鲜重、干重和株高，同时使
植株茎明显加粗。说明冬季大棚中，植物光合作用
的两个必要条件的及时补充，促进了番茄幼苗的生
长。而且，补充低剂量的uV—B辐射和 CO 倍增同
时进行，会产生更好的促进效果。
紫外吸收物是叶片中吸收uV—B辐射重要的一
类色素(包括黄酮、黄酮醇、肉桂酰酯及肉桂花青苷
等)，这些色素可吸收uV—B辐射而对叶肉组织起保
护作用 】。由于类黄酮在 uV—B辐射范围内有吸
收峰，因而在增强的uV—B辐射下，植物叶片中类黄
酮含量的增加是一种植物的自我防卫反应 ¨ 。本
实验结果也说明了这一点，而且在复合处理下随
UV—B辐射剂量的增大，紫外吸收物的含量显著上
升。类黄酮也能清除活性氧，防止膜脂质过氧化，还
能调节植物与根际微生物的共生关系 J。
王英利等 研究指出，uV—B对番茄果实中糖
酸含量无明显影响。我们在实验中发现，CO 倍增
提高了番茄果实的可溶性糖和有机酸含量，与范双
喜等 报道的提高 CO 浓度可以有效地增加番茄
果实的可溶性固形物含量的研究趋势一致。而在
CO 倍增条件下，补充低剂量 uV—B辐射可以进一
步促进番茄果实的可溶性糖和有机酸含量。说明有
CO 倍增存在的条件下，uV—B辐射对番茄果实糖酸
含量产生明显的促进作用。
Ambasht 提出，适当剂量的 uV—B可促进次
生代谢产物如类胡萝 卜素的积累。实验中发现，
CO 倍增单因子对番茄果实的Vc和番茄红素含量
的提高幅度明显低于 B，c复合处理对番茄果实的
Vc和番茄红素含量的提高幅度，说明适当剂量的
UV—B辐射和复合作用下，出现正效应的叠加现象。
而适当剂量uV—B辐射可以提高番茄果实的Vc和
番茄红素含量，这已为王英利等 研究所发现。之
所以如此，是因为植物对增强的 uV—B辐射应激反
应 ，体内产生活性氧，为了清除部分过剩的活性氧，
植物抗氧化物质含量也应激增加，此时的 uV—B辐
射剂量既不会造成对植物的伤害，还提高了Vc和
番茄红素等抗氧化物质的含量。但当uV—B辐射长
时间累积超过一定阈值后，大量 Vc和番茄红素等
抗氧化物质含量被消耗，抗氧化系统无法有效运作，
及时补充被消耗掉的大量抗氧化物质，不仅造成抗
氧化物质含量减少，而且还会抵消部分 CO 的正效
应，严重伤害时则复合处理作用完全表现为负效应。
侯玉栋等 指出CO 倍增对产量构成因素的
影响主要在于提高单株果数和单果重，本实验的结
2 0 l 6 4 2 0
≥^ 0一 E一
口 口0u 售v口0u^ 1
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第 l期 李方民等：Co2浓度倍增和 uV-B辐射增强对冬季大棚番茄生长、果实品质和产量的影响 53
果与之一致(表 3)，原因在于 CO 倍增提高光合效
率，抑制呼吸作用 ，降低了光呼吸对碳的消耗，增加
了碳通过卡尔文循环以碳水化合物的形式转移到生
长器官的量。但各种处理之间的差异不显著。可能
是 uV—B辐射对产量影响不明显或影响很小，主要
表现为 CO 浓度倍增的增产效应。
综上所述，分析认为，冬季大棚中在 CO 倍增
的条件下，低剂量 uV—B辐射对番茄的幼苗生长和
果实品质的改善有促进效应。当 uV—B的辐射剂量
为 1．163 kJ·m 时，这种促进效应最明显，超过这
一 剂量时，uV—B辐射对番茄的促进效应开始减弱。
参考文献：
[1] 王英利，王勋陵，岳明．uV-B及红光对大棚番茄品质的影响
[J]．西北植物学报 ，2000，2o(4)：590—595．
[2] 侯玉栋，邢禹贤．蔬菜 co2施肥及研究进展[J]．山东农业大
学学报，1997，28(1)：73—77．
[3] 李元，祖艳群，王勋陵．大气臭氧层减薄、地表紫外辐射增强与
植物的响应[J]．武汉植物学研究，2OOO，18(5)：426—430．
[4] 陈拓，王勋陵．增强 uV·B辐射对小麦叶中 CAT、POX和 SOD
活性的影响[J]．武汉植物学研究 ，1999，17(2)：101—104．
[5] 范双喜，谷建田，韦强，宋学锋．增施 co2对4种果菜生长发
育的影响[J]．中国农学通报，1996，12(6)：14—16．
[6] 郭卫华，李天来．有机质配施对 E1光温室 co2浓度及番茄生
理的影响[J]．园艺学报 ，2003，3o(5)：592—594．
[7] 王修兰，徐师华 ，李佑祥．大白菜对 co2浓度倍增的生理生态
反应[J]．园艺学报，1994，21(3)：245—250．
【8] Waton R T，Rodhe H，Oesehegcr H。et a／．Creenhouse gases
and aero6ols[M]．In：Houghton JT，Jenkins C J，Ephranums J
J eds．Climate：The IPCC Scientifc Assessment，Cambridge Uni-
vcrsity P1~88．1990．1—4o．
[9] 蒋高明，韩兴国．大气 co2浓度升高对植物的直接影响[J]．
植物生态学报，1997，21(6)：489—502．
[10] 徐敏，陈珊，刘国祥，胡征宇．极高 co2胁迫对被甲栅藻生理
活性和细胞结构影响 [J]．武汉植物学研究，2004，22(5)：
[12]
[13]
[14]
[15]
[16]
[17]
[18]
[19]
[20]
[21]
[22]
[23]
439—444．
张效平．光强和增施 co2对唐菖蒲生长开花的影响[J]．园艺
学报，1995，22(1)：73-76．
赵广琦，王勋陵，岳明，李方民．增强 uV-B辐射和 co2复合
作用对蚕豆幼苗生长和光合作用的影响[J]．西北植物学报，
2003，23(1)：6一l0．
王军，李方民，邹志荣，王勋陵．co2浓度倍增减轻辐射对大
棚番茄的抑制作用研究 [J]．西北植物学报，2004，24(5)；
817—821．
btireeki R M．Tcramura A H．Efeeta 0fultraviolet-B iradianee
Oil aoybeam．V．The dependence ofplant seI8i vity onthephoto-
synthetic photonflux demity during and afterleaf expans~on[J]．
P／ant phy~／o／，1984，74：475—48o．
张振清．植物生理学实验手册[M]．上海：科技出版社，1985．
134．
徐茂军，马卫兴，华士川．钼蓝比色法测定食品中的还原型维
生素 c[J]．食品与发酵工业，1993(5)：38—41．
王春乙，潘亚茹，白月明，温民．co2倍增对中国主要作物影
响的试验研究[J]．气象学报，1997，55(1)：86—94．
岳明，王勋陵．紫外-B辐射对小麦和燕麦繁殖特性影响的研
究[J]．中国环境科学，1998，18(1)：68—71．
李元，王勋陵．紫外辐射增加对春小麦生理、产量和品质的影
响[J]．环境科学学报，1998，18(5)：504—509．
Cen Y P，Bomman JF．The efeeta 0f船pc Jeto cnlumeedUV-
B lsdiation onthepenelaalJon 0fmonochromatic andpolyehromatie
UV-B in ieave~0f Brass／a呷 l‘s[J]．Physiol Plant，1993，87：
247—251．
Tevini M，Braun J，Fieser C．The protective function ofthe epi．
dermal layer 0f rye seedling agai．st ultraviolet—B radiation[J]．
Photochem Photob／o／，1991，53：329— 333．
Klironomo6 JN．Alen M F．UV-Bmedicated cha．ges on below-
ground eommunitis with the roots 0f Arer saechatum[J]．Funa
Ecol，1995，9：323—330．
Amb~ht N K．Agrawnl M．Physiologieal re~ponaes 0ffield 8rozon
Zea mays L．pl蚰t to cnlumeed UV-B ladiation[J]．B／otron／~，
1995，24(2)：15-23．
维普资讯 http://www.cqvip.com