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彩色遮光網如何影響新鮮農產品的採後品質
 

中興大學 生物系統工程研究室 陳加忠

 
 

資料來源:

Elazar Fallik, Sharon Alkalai-Tuvia, Daniel Chalupowicz and Tamar Azulay

ARO, the Volcani Institute, Department of Postharvest Science 

一、簡介

農用網用於保護農作物免受過度太陽輻射(遮光網)、環境危害或蟲害(Sivakumar Jifon, 2018)。黑色網用於遮蔭。清晰、透明的網用於防止非生物環境危害或生物害蟲。兩種網類型都不會改變到達植物的陽光其光譜的組成。

在過去十年左右的時間裡,光選擇性遮光網已成為一種新興方法,除了網的單純保護功能外,它還帶來了更多的額外好處(Shahak, 2009; Shahak, 2014)。光選擇性遮光網的獨特之處在於它們既能對透射光進行光譜調整,也能散射光。光選擇性網包括彩色色網”(例如紅色、黃色、綠色、藍色網)以及中性色網”(例如珍珠色、白色和灰色)。其吸收的光譜帶,使得比原光網的吸收光譜帶更短或更長。在可見光範圍內。光譜操控的目的在專門促進光形態的生理反應,而光散射可改善光穿透內部冠層(Ilic Fallik, 2017)。

現代遮光網由編織聚丙烯或針織聚乙烯材料製成,具有不同尺寸的纖維和孔徑。以達到特定的遮光水準。穿過遮光布上孔源的那一部分光的品質保持不變。而照射到紗線上的光,在光譜上發生變化並在射出時發生散射。根據不同纖維,可變密度的線著色,和針織設計來建立特定的色調指數。光選擇性彩色遮光網提供自然、未修改的光和散射、光譜修改的光等的多種混合(Appling, 2012)。

與具有相同遮光率的黑色遮光網相比,根據光合有效輻射 (PAR) 確定,紅色和黃色遮光網被發現能特別地刺激葉子和切花作物的營養生長速度和活力,而藍色遮光網造成矮化。灰色遮光網增強了分枝和灌木叢性,同時由於它們在 IR 範圍內的明顯吸收,而減少了葉子大小和雜色性(Ilic Fallik, 2017)。

當藍光和紅光增加時,由於葉綠素 a b,植物表現出光合作用改善和提高生產力(Sivakumar, 2017)。這是通過使用紅色和藍色遮光網實現的。

然而光選擇性網可以影響已經在苗圃生產中的植物其生長和發育。

在紅網下生長的柑橘幼苗提高了幼苗直徑、節間長度、葉面積和數量、芽乾重和出芽成功率。在紅色遮蔭網下生長的粗檸檬和柑橘植物的葉子,記錄到更高的氮、磷、鉀和鋅含量。粗檸檬幼苗的株高,與節間長度、出芽成功率和葉面積以及葉子磷和鐵水準呈正相關。

在開放條件下(無遮光色網)記錄的出芽幼苗數量最多,但在紅色遮蔭網屋中出芽成功率更高。在紅網下記錄到了最長的柑橘芽,其次是綠色和白色。在紅色遮光網下記錄了更高的光合作用和氣孔導度,而在開放條件下得到最低的 PAR 截留值(Brar, 2020)。

使用彩色遮光網還可以延長產品的耐貯性和保質期,從而減少收穫後的損失。紅色、珍珠色和黃色的光選擇性遮光網,顯著提高了生產力(Fallik等,2009 年),改善了果實品質(Goren, 2011; Kong, 2013)並減少了作物病蟲害侵擾(Díaz perez, 2014)

光選擇性遮光網技術的應用在亞洲、非洲、歐洲、北美洲和南美洲的農業地區越來越受歡迎。遮光網可以直接安置在植物上方作為網屋,或是與塑料隧道設施結合使用。它們也可以是可移動的或固定的(Ilic, 2015)。

這篇簡短評論(mini review)的目的是說明關於光選擇性彩色遮光網對於光品質控制的最新資訊,以及它們對收穫後的外部、內部、生化和感官參數的影響,以及延長水果和蔬菜的儲存和保質期。我們還討論了與植物生長和果實品質有關的彩色塑膠布或覆蓋材料的使用。

1.彩色遮光網和水果

具有吸引人的顏色、大小、硬度和風味的水果具有很高的市場價值及消費者接受度(Manja Aoun, 2019)。提供優良水果,同時滿足市場需求是果樹生產者面臨的挑戰(Sivakumar, 2017)。

蘋果

蘋果(cv 'Honeycrisp' ) 20% 遮光率的珍珠、藍色和紅色光選擇性網覆蓋。與其他顏色相比,珍珠網下的散射光較高,藍色網下的紅色和遠紅光較低。與珍珠和對照相比,紅網和藍網下的果樹所收穫的蘋果曬傷較少。

使用遮光網,果實的紅色顯色降低。有趣的是,紅網下的苦核(bitter pit)發生率較低。'Honeycrisp' 果實的品質並未因使用色網而受到明顯影響(Serra, 2020)。'Gala' 'Fuji' 蘋果的果園分別用紅色和珍珠網覆蓋(提供 20% 的遮光率)。根據栽培品種和所用色網的類型,有色遮光網會改變果皮的成分和抗氧化能力(Olivares-Soto, 2020)。

在地中海半乾旱氣候兩個季節中,評估紅色光選擇網系統對蘋果生產。收穫時,從紅網下果樹摘下的蘋果在品質和數量上的分級都比對照好。在兩個品種中,與未覆蓋網的蘋果相比,在紅網下生長的蘋果的果實重量、大小和顏色明顯更高。然而,紅網罩下的果實硬度略低。兩種處理之間的糖含量和蘋果酸沒有顯著差異。(Aoun Manja, 2020)

蘋果樹使用抗冰雹光選擇性珍珠網可將苦核的發生率降低了 52%,但沒有影響其他果實品質參數(Candian, 2020)。

獼猴桃

Bisile(2012) 報導了在紅色遮光網下生長的“Hayward”獼猴桃中的高水果可溶性固形物含量。

硬核果樹

Giaccone(2012) 報導了意大利的“Lanra”油桃之結果。白網與紅網相比,果實的糖含量增加。

有色遮光網對植物地上部分的有益影響已經得到很好的研究,而根系影響卻被忽視了。

柑橘類水果

在田間試驗中,Zhou(2018)在一個 4 年生的橘園中進行試驗。發現光選擇性網通過增加光合作用速率和營養生長,對柑橘樹的生理性能產生顯著影響。得出的結論是,黃色光選擇性網對芽-根相互作用有很強的影響,並證明在促進柑橘幼樹的快速建立方面同樣成功。

酪梨

由於延遲成熟,藍色和白色(但不是紅色)網提高了可銷售的產量,降低了“Hasi”酪梨果實在保質期第 5 天的炭疽病發生率(Tinyane, 2018)。

2. 彩色遮光網和蔬菜

光選擇性網對蔬菜生產的影響已經進行了大量實驗來測試。

Basil

Basil羅勒生長在由珍珠網和紅網覆蓋的土壤中(50% 遮蔭率),或在無陰影條件下(開闊地控制)。有色遮光網的光控制增加了葉子的抗氧化活性。在藍色遮光網下生長的植物具有最高的丁香酚含量和最高的抗氧化活性(Milenkovic, 2019)。

生菜

紅光會影響生菜葉中黃酮類化合物的產生(Nsoante, 2016)。在珍珠遮光網下生長的生菜植物中其總酚含量顯著更高,並且與所有其他網相比,它有著顯著更高的類黃酮含量和抗氧化性能(Ilić, 2017)。

有色遮光網(珍珠色、藍色或50%遮光度的紅色)對萵苣品種品質性狀的影響。結果珍珠網顯著增加了葉子中的類胡蘿蔔素含量,而藍色遮光網保留的抗氧化劑含量更高(Ilic, 2019)。

然而,色素的濃度和植物化學物質的含量取決於基因型對不同環境和光照條件的反應(Pinheiro, 2020)。

小菠菜

在黑網下生長的菠菜在 4°C 冷藏後失水和腐爛發生率較低,而在珍珠網、紅網和黃網下生長後仍保持類黃酮含量和抗氧化活性(Mudau, 2017)。

甜椒

7°C 16 天和 20°C 3 天后,在 35% 珍珠和黃色遮光網下生長的紅甜椒保持更好的品質,主要是因為與商業黑網和紅網相比,減少了鍊格孢屬(Alternaria)引起的腐爛發生率(Goren, 2011)。在不同顏色的遮光網下收穫的水果,在重量損失百分比、硬度和總可溶性固體方面沒有觀察到顯著差異。

此外,珍珠和黃色遮光網顯著減少了鍊格孢屬(Alternaria)的群屬。在紅色遮光網下發現了最高的鍊格孢菌(Alternaria)種群。在珍珠和黃色遮光網下收穫的果實腐爛率顯著低,是由於鍊格孢屬(Alternaria)的接種水準低下。在田間,真菌孢子形成受到抑制,和/或在其生長過程中減緩果實成熟,如果實表皮顏色較淺,從而降低了果實在田間對真菌感染的易感性。

收穫後顯著的低衰減率,可以通過散射光以及藍色/紫外線和紅色/遠紅色範圍內兩個遮光網下光譜之間的比率來解釋(Goren, 2011) .

Alkalai-Tuvia(2014) 報導,珍珠遮光網下紅辣椒的腐爛率較低是由於高水平的抗氧化活性和類胡蘿蔔素含量,已知這些物質與水果防禦機制有關。Kong(2013) 在珍珠遮光網下種植紅辣椒報告了類似的結果。

甜椒在黑色、紅色、銀色和白色網和無陰影對照下種植 2 年。與在未遮蔭條件下生產的果實相比,使用遮蔭網提高了甜椒的果實產量和品質。儘管如此,彩色網在水果總產量和可銷售產量,以及採後水果蒸散作用和化學成分方面沒有一致性的差異(Diaz-Perez, 2020)。

Galvez(2020) 報導,用紅網遮蔽辣椒植物可有效控制植物的離子穩態和激素平衡,以應對鹽分脅迫。綜合所述,正確著色遮光網的效果取決於試驗地點的具體環境條件和基因型。

草莓

草莓在 40% 遮蔭的紅色、綠色和黑色遮光網下生產。與對照組相比,光選擇性網增加了果實中的花青素。與全日照相比,紅色網的氣孔導度降低了約 38%。在綠色網下觀察到最低的土壤溫度(Aras Esitken, 2019)。

番茄果實

與珍珠網相比,紅色遮光網導致番茄內部果實品質更好(Ilic', 2019)。番茄植株生長在藍色或紅色網下,從移植到果實收穫結束,傳輸相似的光合產量。

紅網下的植物更高,葉面積更大,芽與根比例也更大。

藍紅比的增加略微增強了番茄植株的生殖發育。而紅藍比的增加則提高了番茄的糖含量,而酸度則降低。

在另一份報告中,低藍紅光比例增加了收穫時的果實重量。即使它沒有顯著提高果實產量,它也有利於果實品質,因為它提高了番茄糖/酸比(Thwe, 2020)。

黃瓜

評估了 30% 遮蔭的灰色、鍍鋁、珍珠、藍色、紅色和黑色(對照)網傳輸的光品質,以及其對黃瓜植株光合特性和果實產量的影響。葉綠度和葉面積在紅網增加,而葉乾物重在珍珠網增加。與傳統的黑網相比,珍珠網、紅色網、鍍鋁網和藍網的果實產量也有所增加(Tafoya, 2018)。

. 彩色塑料材料

彩色遮光網在農民中越來越受歡迎,用以改善植物的生長和果實品質,但在過去幾年中,也有對彩色塑料覆蓋物隧道栽培的塑料覆蓋物或塑料溫室進行了研究。

Basil植物生長在黃色、綠色或藍色塑料薄膜下,外加對照對數(Stagnari, 2018)。儘管綠色薄膜的透射輻射光譜與藍色非常相似,但它對植物高度的影響最大。而黃色薄膜下的生長量總是導致最高的生物量積累。遮蔭對酚類化合物的積累也有積極影響。綠膜 GF 的使用通常會降低迷迭香酸和咖啡酸的含量,而在收穫時咖啡酸的積累會增加(Stagnari, 2018)。紅色塑料在透明、紅色、黃色、綠色、藍色和紫色塑料薄膜下阻止了黃瓜中棉蚜的種群大規模增長。由於對植物生長、光合能力以及果實重量和品質的促進作用,紅色地膜被發現適用於草莓生產 (Peng, 2020)

銀色聚乙烯覆蓋物是洋蔥生長、生理和品質的最佳選擇(Sarkar, 2019)。塑料薄膜是用於土壤覆蓋的主要材料,但它也可能在夏季對作物造成高溫和乾旱脅迫。Zhang(2019) 報導,可生物降解紙 (BP) 是一種用於夏季作物生產的潛在覆蓋材料,因為它不僅可以降低土壤溫度,還可以在夏季增加土壤水分。以灰色地膜和不同顏色(紅、深、藍、黃)BPs 為土壤覆蓋材料的研究,探討了它們對夏季番茄生長、果實品質和產量的影響(You, 2021)。與灰色塑料薄膜相比,紅色和藍色 BPs 通常促進根系生長,從而增加總果實產量。與塑料薄膜和其他有色 BPs 相比,紅色和藍色 BPs 的果實品質(維生素 C、可溶性糖和糖酸比)整體得到改善。

. 結論

光選擇性遮光網可以提高植物的生長和產量,並可以在延長儲存和保存期期間保持新鮮農產品的品質,具體取決於所用網的類型與作物品種。塑膠布設施、網室或在有色遮光網下種植的果園所產生的環境條件可以提高水果和蔬菜的營養價值。

網的類型、製作材料、使用時間和結構系統都會影響作物的反應。應該更好地了解這些因素的影響對於改善作物反應和確保優質水果產量是必要的。

根據作物類型、品種和農場位置(不同的氣候和光照條件)以及作物的營養和繁殖行為,網的顏色可以引起作物的不同生理反應(ManjaAoun, 2019)。需要進一步研究以了解植物行為和提高生產力所涉及的機制。

這種理解將有助於研究人員和農民決定要使用的彩色光選擇性網的類型以及所需的作物反應所需的遮蔭時間(García-Sánchez, 2015; You, 2021)。然而彩色覆蓋物和遮光網之間的組合可能會產生協同作用,更有利於新鮮農產品的品質。