Hortic Res | 农业水资源高效利用全国重点实验室作物高效用水研究团队研究表明未来可减少水氮投入获得高产优质番茄

番茄的绿色高效生产旨在保证产量的前提下提高果实品质。在全球气候变化的背景下，协调产量、品质与可持续性是西北旱区番茄生产面临的关键问题。基于作物生理过程响应的机理模型构建与应用对科学管理水氮投入、实现番茄节水优质高效生产具有重要指导意义。

2023年3月，Horticulture Research上线了（Advance Access）农业水资源高效利用全国重点实验室陈金亮副教授团队题为Integrated model simulates bigger, sweeter tomatoes under changing climate under reduced nitrogen and water input 的研究论文，该研究构建了基于生理过程响应的番茄生长与果实糖分动态功能模型，研究表明未来可在减少水氮投入的情况下获得更大更甜的番茄。

该研究将番茄植株和果实作为统一的整体来模拟其生长和品质对环境及农艺措施的响应，通过耦合番茄叶片气体交换、水碳分配传输、器官生长以及果实糖分代谢等生物物理过程，开发了番茄生长与果实糖分动态功能模型（TGFS）。该模型考虑了土壤水分、氮素和大气CO2浓度等因素对叶片气体交换的影响，实现了植株水分模块、植株碳模块以及果实生长和糖模块的动态耦合。多年试验结果证明TGFS模型可以有效模拟不同土壤水分和氮素条件下番茄叶片、茎、根、果实的生长以及果实中可溶性糖和淀粉含量。在保持目前水氮投入水平的情况下，模拟结果表明，未来气温以及CO2浓度升高能够显著促进番茄果实生长，但无法获得品质更优的果实。未来气候变化背景下，在目前水氮投入的水平上减少15%~25%的氮素和10%~20%的水分投入，可通过牺牲一部分产量增幅来提高果实品质，使番茄鲜重仍能增加27.8%~36.4%，同时使可溶性糖浓度增加10%以上。TGFS模型实现了考虑水分氮素投入等农艺措施以及未来气候变化影响的番茄植株与果实协同生长和糖分代谢动态模拟，为实现未来变化环境下番茄丰产优质节水减氮的绿色高效生产目标提供了非常有前景的工具。

中国农业大学博士后周惠萍为论文第一作者，中国农业大学陈金亮副教授为该文通讯作者。该研究得到十四五国家重点研发计划、国家自然科学基金重大项目以及中国博士后科学基金等项目的资助。

专家团队介绍

农业水资源高效利用全国重点实验室作物高效用水研究团队多年来致力于作物节水优质高效灌溉研究，主要围绕品质对水分养分胁迫响应的生理机制，建立果实品质评价体系，开发基于生理过程响应与代谢调控路径的模型，优化实现产量品质协调高效的特色作物灌溉施肥决策方法，相关研究成果发表在New Phytologist、Journal of Experimental Botany、Agricultural Water Management等期刊。

文章链接：

https://doi.org/10.1093/hr/uhad045

转自：“园艺研究”微信公众号

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