PMMA避雨微环境对草莓生长及其果实品质的影响研究

发布时间：2020-05-28 15:51

【摘要】：PMMA是甲基丙烯酸甲酯(MMA)的共聚物,一种新型有机玻璃,是具有优异综合性能的透明材质。近几年来,因其具有优异的透明性、表观光泽性和抗电弧性,同时具有良好的耐老化性能和后加工性能等优点,而被广泛应用于航空、建筑、化学仪器、电视和手机屏幕等领域。但是PMMA在农业方面的应用研究极少,迄今,有关PMMA作为避雨材料进而对植株生长及果实风味品质产生影响的研究未见报道。本文以‘达赛莱克特’草莓为试验材料,研究聚乙烯(PE)避雨棚和PMMA避雨棚对其生理特性和果实风味品质及棚内微环境的影响,以初步明确PMMA避雨棚对植株生理特性及果实品质的影响,旨在为PMMA在农业中的应用提供理论和实践依据。主要研究结果如下:(1)三种天气下,PMMA棚内的温度在数值上大于PE棚,湿度小于PE棚,但两个棚内的温湿度无显著性差异。PMMA棚的最大透光率为87.5%,而PE棚89.2%,但两棚内光照强度未达到显著性差异水平。晴天时,PMMA棚和PE棚的光照强度显著低于露地的,阴天时,PE棚的光照强度与露地无显著性差异,但PMMA棚的光照强度与露地的存在显著性差异,雨天时三者未达到差异显著性水平。(2)植株生长前期,两个棚内草莓植株的茎粗、株高和叶柄长的差异不明显;植株生长后期,PMMA棚内植株长势大于PE棚的,前者株高比后者高6.24%,叶柄长比后者长10.34%,但两棚的植株生长量未达到差异显著性水平。(3)随着植株的生长,两棚内草莓叶片的光合参数Ci、Tr、Gs和Pn的变化趋势一致,且在Gs较大的情况下,相应的Pn较高,而Ci较低。在挂果期时,PMMA棚的Ci值显著高于PE棚的,Tr值显著低于PE棚的。在花期和全红期时,PMMA棚的Gs值和Pn值先显著高于PE棚的,再显著低于PE棚的。PMMA棚内植株的最大净光合速率出现在花蕾期,达16.2μmol·m~(-2)·s~(-1),PE棚则出现在转色期,达17.38μmol·m~(-2)·s~(-1)。(4)PMMA棚内草莓叶片的Fo、Fm、Fv/Fm、Fv/Fo均大于PE棚的,但差异不显著。(5)随着果实的发育成熟,两棚内的草莓果实均表现出了草莓成熟过程中特有的色泽变化:由绿转白再转红。但PMMA棚的果实a*值在前4个时期显著大于PE棚的,尤其是在转色期,前者的a*值是后者的1.7倍,说明PMMA棚的果实在同时期下比PE棚的红,亦即表示PMMA棚加快了草莓的成熟进程。(6)两棚内果实各发育成熟阶段的单果重差异不显著。TSS的变化幅度为5.07-8.47°Brix,在成熟前期增长平缓,在粉果期到全红期,PMMA棚内果实的TSS增长迅速,并在全红期反超PE棚的,达到了8.47°Brix,产生了显著性差异。两处理果实的TA值的变化幅度为0.59-1.82%,果实成熟进程中均表现为下降趋势,且差异不显著。两棚果实的维生素C含量变化范围为17.19-67.35mg/100g,随着果实的不断成熟均呈上升趋势,且未达到差异显著性水平。(7)果糖、葡萄糖和蔗糖是检测到的主要可溶性糖,其中,果糖占主导地位,PMMA棚内该糖最大占比为43.48%,PE棚的则是39.83%。在两个棚内,随着果实的成熟,三种可溶性糖的变化趋势一致,但PE棚果实的可溶性糖含量总是大于PMMA棚的。在PMMA棚内,随着果实的成熟,总可溶性糖含量变化规律与果糖和葡萄糖含量变化趋势一致,而PE棚的总糖含量变化趋势与蔗糖含量的变化趋势一致,说明PMMA棚内果实的可溶性糖受果糖和葡萄糖主导,而PE棚内果实糖含量受蔗糖含量主导。(8)草酸、酒石酸、苹果酸和柠檬酸是检测到的主要有机酸,酒石酸和柠檬酸在两个避雨棚中均占主导地位。在PMMA棚内两酸的含量分别是:11.2-19.63mg·g~(-1)FW和6.89-11.93mg·g~(-1)FW,PE棚内两酸的含量分别是:4.58-12.35mg·g~(-1)FW和6.58-14.32mg·g~(-1)FW。两棚内的草酸和苹果酸的变化趋势复杂,没有固定的变化规律;随着果实的成熟,酒石酸呈积累的趋势,柠檬酸呈下降的趋势。PMMA棚内有机酸的变化模式为酒石酸的积累,而PE棚的则为,由柠檬酸的积累转化成酒石酸的积累。(9)从两个处理的5个时期的草莓果实中共检测出了72种香气物质,其中萜烯类11种,醛类、烷烃类和醇类各9种,酯类物质有27种,酸类4种,酮类2种及其它物质1种。果实发育成熟过程中,两棚内的草莓果实由含带绿苹果和青草样香味物质的醛类转变为积累能释放出果香味和花香味的酯类和酮类。两棚内果实共有的香气物质有丁酸甲酯、丁酸乙酯、乙酸丁酯、己酸乙酯、辛酸乙酯、丁酸丁酯、己烯醛、(E)-2-己烯醛、壬醛、辛醛、顺式-3-己烯醇、芳樟醇、反式橙花叔醇、γ-癸内酯、DMMF。PMMA棚内果实在S4和S5时期检测到了乙酸辛酯,含量分别为0.08μg·g~(-1)和0.29μg·g~(-1),PE棚未检测到该物质。PE棚内果实检测到了丙烯酸2-乙基己酯、(3Z)-3-辛烯基乙酸酯、辛酸乙酯、己酸己酯、己酸戊酯、丙酸辛酯和己酸癸酯,而同时期下的PMMA棚未检测到上述酯类物质。(10)基于全风味品质的Pheatmap和PCA模型分析表明,糖和有机酸形成果实的基础风味,特征香气在不同避雨内棚草莓果实风味判别中有决定性作用。(11)在两棚各指标的相关性分析中,PE棚内果实的可溶性固形物的含量与色泽a*值和温度呈显著相关,但PMMA棚内果实未表现出这样的相关性,说明相较于PMMA棚,PE棚内果实更易受环境条件影响。(12)经济效益分析中,从第三年开始,PMMA棚内草莓经济效益开始反超PE棚的,并在第六年(换第二批PMMA板),仍保持较高的经济效益。
【图文】：

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料料为‘达赛莱克特’(FragaHa×ananassa Duch．‘Darselect’)草莓，莓种植专业合作社，并于 2017 年 3 月 11 日晚定植。水培营养液采用山期管理按照水培管理技术流程进行。每个避雨棚内 6 个栽培槽，每个栽莓。膜为普通的 PE 农膜和新型材料 PMMA 高透光板。PE 棚膜购于重庆吏公司，PMMA 板购于重庆翎创福光电科技股份有限公司，并于 2017 年吏配农业发展有限公司完成避雨棚修建。相关测定分 5 个阶段，分别是绿果期、白果期、转色期、粉果期和全别采果 40 个（大小均匀，果形正常，无病虫害的果实），10 个用于测定泽、可溶性固形物、可滴定酸及维生素 C 含量，剩下的 30 个及时切成液氮速冻混匀，，并保存在-80℃冰箱里备用，用于测定果实可溶性糖、质。

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图 4.1 不同天气下不同避雨棚对微环境的影响Fig. 4.1. Effect of different Rain-shelters on the microenvironment under Different Weather Conditions注：同一个小图里的不同字母表示显著性差异（p<0.05）；OUT 表示棚外Note: Different letters in the same panel indicate significant differences at p<0.05; OUT indicates outside of rain-shelter.4.2 不同避雨棚对植株生长量的影响在草莓生长期间，两个棚内的草莓植株茎粗变化趋势一致。从 4 月 16 日开始，PMMA 棚的草莓植株株高和叶柄长的增长量均大于 PE 棚的，但在 4 月 16 日之前，PE棚植株的生长量都略大于 PMMA 棚的。总体上，两个棚内的草莓植株无论是其茎粗，还是其株高和叶柄长都无显著差异（图 4.2）。
【学位授予单位】：西南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：S668.4

【参考文献】