不同銨硝配比對芥藍(lán)品質(zhì)影響的綜合評價(jià)

宋世威 章笑赟 劉厚誠 孫光聞 陳日遠(yuǎn)

摘 ?要 ?在水培條件下設(shè)置等氮量的4個(gè)銨硝營養(yǎng)配比處理（CK，0 ∶ 100;T1，10 ∶ 90;T2，25 ∶ 75;T3，50 ∶ 50），研究其對芥藍(lán)生長和品質(zhì)的影響。利用模糊數(shù)學(xué)原理，采用層次分析法確定權(quán)重，對芥藍(lán)品質(zhì)進(jìn)行綜合評價(jià)。結(jié)果表明：與CK相比，T1處理促進(jìn)了芥藍(lán)的生長，但對食用品質(zhì)無顯著影響;T2處理芥藍(lán)產(chǎn)量最高，但對食用品質(zhì)的改善作用較小;T3處理芥藍(lán)食用品質(zhì)評價(jià)值最高，但植株生長受到抑制。芥藍(lán)的綜合品質(zhì)以中量增銨的T2處理最優(yōu)?；趯哟畏治龇ǖ哪：C合評判對芥藍(lán)品質(zhì)的綜合評價(jià)有較好的適用性。

關(guān)鍵詞 ?銨硝配比;芥藍(lán);品質(zhì);綜合評價(jià)

中圖分類號 ?S635.9 ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識碼 ?A

Comprehensive Evaluation for the Effect of Ammonium and

Nitrate Ratios on Chinese Kale Quality

SONG Shiwei， ZHANG Xiaoyun， LIU Houcheng， SUN Guangwen， CHEN Riyuan*

College of Horticulture， South China Agricultural University， Guangzhou， Guangdong 510642， China

Abstract ?In hydroponics conditions， four different ammonium and nitrate ratio treatments（CK， 0 ∶ 100; T1， 10 ∶ 90; T2， 25 ∶ 75; T3， 50 ∶ 50）with equal nitrogen concentrate were set to study the effect on the growth and quality of Chinese kale. Using the principle of fuzzy mathematics and analytic hierarchy process， a comprehensive evaluation of the quality of Chinese kale was determined. The results showed that， compared with the control（CK）treatment， T1 treatment promoted the growth of Chinese kale， but had no significant effect on the quality; T2 treatment got the highest yield， but had no significant effect on quality; T3 treatment got the highest quality， but plant growth was inhibited. The T2 treatment of appropriate enhancement of ammonium was optimal for the comprehensive quality. Fuzzy comprehensive evaluation based on analytic hierarchy process for quality comprehensive evaluation in Chinese kale had good applicability.

Key words ?Ammonium and nitrate ratio; Chinese kale; Quality; Comprehensive evaluation

doi ?10.3969/j.issn.1000-2561.2015.08.027

葉菜類蔬菜的產(chǎn)品器官易積累硝酸鹽。以往人們對蔬菜中硝酸鹽的積累規(guī)律、積累的生理機(jī)制及環(huán)境等影響因素進(jìn)行了較多研究，對降低蔬菜產(chǎn)品器官硝酸鹽積累的措施作了不少探索[1-2]。對許多蔬菜作物來說，在營養(yǎng)液中添加適當(dāng)比例的銨態(tài)氮較單一硝態(tài)氮營養(yǎng)更具優(yōu)勢，不僅能提高生物量、改善品質(zhì)，更能顯著降低產(chǎn)品器官中的硝酸鹽含量[3-5]。

蔬菜品質(zhì)成分復(fù)雜，不同營養(yǎng)品質(zhì)成分間存在一定的相關(guān)性[6-7]，感官品質(zhì)與營養(yǎng)品質(zhì)之間也存在相關(guān)性[8]。以往的定量分析往往只對某幾個(gè)指標(biāo)進(jìn)行方差分析、回歸分析等，不可避免地造成“信息”虧缺現(xiàn)象[9]。因此，為全面了解不同銨硝配比處理對蔬菜品質(zhì)的影響，需要建立一套科學(xué)的方法以做出綜合評價(jià)。

研究中采用層次分析法給評價(jià)指標(biāo)分配權(quán)重，可減小主觀性;利用模糊數(shù)學(xué)綜合評判法計(jì)算綜合評價(jià)，可提高綜合評價(jià)值的科學(xué)性[10-11]。本研究以華南地區(qū)特產(chǎn)的重要葉菜芥藍(lán)（Brassica alboglatra Bailey）為材料，采用層次分析法和模糊數(shù)學(xué)綜合評判法，對不同銨硝配比處理下其品質(zhì)進(jìn)行綜合分析，為蔬菜安全、優(yōu)質(zhì)生產(chǎn)的氮素調(diào)控技術(shù)提供理論依據(jù)。

1 ?材料與方法

1.1 ?材料

試驗(yàn)在華南農(nóng)業(yè)大學(xué)蔬菜試驗(yàn)基地的溫室內(nèi)進(jìn)行，供試的芥藍(lán)品種為“綠寶”（雜交種，由廣東省良種引進(jìn)服務(wù)公司提供）。2013年3月13日采用72孔穴盤進(jìn)行育苗，基質(zhì)為珍珠巖。芥藍(lán)苗1葉1心后每4 d澆1次1/4劑量Hoagland營養(yǎng)液，4月13日定植時(shí)進(jìn)行試驗(yàn)處理。

1.2 ?方法

1.2.1 ?試驗(yàn)設(shè)計(jì) ? 課題組前期的研究結(jié)果表明，在水培條件下營養(yǎng)液中銨態(tài)氮達(dá)到50%已經(jīng)抑制芥藍(lán)的生長[12]。因此，本試驗(yàn)在1/2劑量Hoagland全硝營養(yǎng)液配方的基礎(chǔ)上，設(shè)置4個(gè)銨硝營養(yǎng)配比處理（表1）：CK，0 ∶ 100;T1，10 ∶ 90;T2，25 ∶ 75;T3，

50 ∶ 50。微量元素采用通用配方：B，0.5 mg/L;Mn，0.5 mg/L;Zn，0.05 mg/L;Cu，0.02 mg/L;Mo，0.01 mg/L;鐵源為EDTANaFe，濃度為50 mg/L。營養(yǎng)液中加入0.2 g/L的L-氨芐青霉素（優(yōu)級純）以抑制微生物活性。

水培容器為小塑料桶（內(nèi)徑20.0 cm、高19.5 cm），每桶裝營養(yǎng)液5.5 L，定植3株芥藍(lán)。定植時(shí)塑料桶加滿1/4劑量的4種處理營養(yǎng)液（表1），12 d后補(bǔ)充3/4劑量營養(yǎng)液母液，并用去離子水補(bǔ)充至原體積。水培過程中未更換營養(yǎng)液，加入的總量為1個(gè)劑量。每處理定植10個(gè)小桶，隨機(jī)區(qū)組排列。營養(yǎng)液每小時(shí)通氣15 min，常規(guī)方法栽培管理。

1.2.2 ?項(xiàng)目測定 ? 80%芥藍(lán)植株達(dá)到“齊口花”采收標(biāo)準(zhǔn)時(shí)進(jìn)行隨機(jī)取樣。取長勢一致的3株植株作為1個(gè)重復(fù)，每個(gè)處理重復(fù)3次。測定芥藍(lán)的株高、莖粗和菜薹鮮重3個(gè)感官品質(zhì)指標(biāo)，以及葉片的葉綠素、類胡蘿卜素含量，菜薹表皮的類黃酮、可溶性總酚含量，薹葉和薹莖的硝酸鹽、可溶性糖、游離氨基酸、可溶性蛋白含量、Vc等9個(gè)品質(zhì)指標(biāo)。

植株株高（子葉至齊口花處）用直尺測量;莖粗（菜薹5～6節(jié)處）用游標(biāo)卡尺測量;菜薹鮮重（第4片真葉以上部分）用十分之一電子天平稱量。

葉綠素、類胡蘿卜素含量的測定采用丙酮乙醇混合液法[13];類黃酮和可溶性總酚含量的測定參照Pirie等[14]報(bào)道的方法，并予以改良;硝酸鹽含量的測定采用硝基水楊酸比色法[15];可溶性糖含量的測定采用蒽酮比色法[15];游離氨基酸含量的測定采用茚三酮比色法[15];可溶性蛋白含量的測定采用考馬斯亮藍(lán)法[15];Vc含量的測定采用鉬藍(lán)比色法[16]。

1.2.3 ?模糊綜合評判法的分析方法與步驟 ? 選用影響芥藍(lán)產(chǎn)品器官綜合品質(zhì)的上述17個(gè)指標(biāo)，組成比較全面的評價(jià)指標(biāo)集;指標(biāo)按性質(zhì)和級別分層次，按隸屬排列，建立各層次結(jié)構(gòu)模型;構(gòu)建各層次中的判斷矩陣并進(jìn)行一致性檢驗(yàn)，計(jì)算選取指標(biāo)的權(quán)重;對原始數(shù)據(jù)進(jìn)行轉(zhuǎn)換，計(jì)算綜合評價(jià)集。

（1）指標(biāo)權(quán)重。采用層次分析法確定各指標(biāo)權(quán)重。構(gòu)造出各層次中的所有判斷矩陣，矩陣中因子取值1、3、5、7、9分別代表一個(gè)因素對另一個(gè)因素的重要性相同、稍強(qiáng)、強(qiáng)、很強(qiáng)、絕對強(qiáng)，2、4、6、8表示上述相鄰判斷的中間值。利用Matlab軟件，計(jì)算出該矩陣的最大特征值λmax以及對應(yīng)的特征向量W=（W1，…，Wn）。根據(jù)公式CI=（λmax-n）/（n-1）和CR=CI/RI計(jì)算一致性比率CR。當(dāng)CR<0.1時(shí)，認(rèn)為判斷矩陣的一致性可以接受;否則需要進(jìn)行調(diào)整和修改，直至滿足一致性條件。

（2）構(gòu)建模糊矩陣R。對原始數(shù)據(jù)進(jìn)行轉(zhuǎn)換，可溶性糖、游離氨基酸等與芥藍(lán)綜合品質(zhì)正相關(guān)的指標(biāo)采用性狀值/平均值表示;硝酸鹽含量的增加會導(dǎo)致品質(zhì)下降，所以用平均值/性狀值表示。

（3）綜合評價(jià)集B的計(jì)算。根據(jù)前面計(jì)算所得各指標(biāo)的權(quán)數(shù)W可知，權(quán)重集A（a1，…，an）=W（W1，…，Wn）。因此模糊關(guān)系式R與A的綜合評判集B=A×R，在Matlab軟件上進(jìn)行運(yùn)算。

1.3 ?數(shù)據(jù)分析

試驗(yàn)數(shù)據(jù)采用SAS 9.0軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，使用LSD多重比較法進(jìn)行方差分析。

2 ?結(jié)果與分析

2.1 ?不同銨硝配比對芥藍(lán)感官品質(zhì)的影響

與CK相比，T1和T2處理顯著提高了芥藍(lán)的株高和莖粗，株高分別提高18.89%和24.70%，莖粗分別提高6.37%和13.89%;T3與CK無顯著差異（表2）。菜薹鮮重表現(xiàn)為T2>T1>CK>T3，各處理間差異顯著。與CK相比，T1和T2的菜薹鮮重分別提高了11.5%和32.8%，T3則降低了32.4%。表明與全硝態(tài)氮處理相比，營養(yǎng)液中適量增銨（10%和25%）可以促進(jìn)芥藍(lán)生長，其中以增銨25%的T2處理效果最顯著，而高量增銨（50%）則會產(chǎn)生一定的抑制作用。

2.2 ?不同銨硝配比對芥藍(lán)葉片光合色素含量的影響

不同銨硝配比對芥藍(lán)葉片葉綠素a、葉綠素b及總?cè)~綠素含量的影響一致，均為T3最高，T1、T2次之，CK最低（表3）。T3處理的葉綠素a/b低于其它各處理。T1和T2處理芥藍(lán)葉片的類胡蘿卜素含量均顯著高于CK，而T3處理則與之無顯著差異。表明與全硝處理相比，營養(yǎng)液適量增銨（10%和25%）顯著提高了葉片的葉綠素和類胡蘿卜素含量;雖然高量增銨（50%）處理葉綠素含量最高，但未提高類胡蘿卜素含量。

2.3 ?不同銨硝配比對芥藍(lán)菜薹可溶性總酚和類黃酮含量的影響

不同銨硝配比處理芥藍(lán)菜薹表皮的可溶性總酚和類黃酮含量均無顯著差異（圖1），表明這2個(gè)指標(biāo)可能不受外界氮素形態(tài)的影響。

2.4 ?不同銨硝配比對芥藍(lán)產(chǎn)品器官硝酸鹽含量的影響

芥藍(lán)薹莖的硝酸鹽含量高于薹葉（圖2）。除了薹莖中T1與CK的硝酸鹽含量無顯著差異外，芥藍(lán)產(chǎn)品器官中硝酸鹽含量均隨營養(yǎng)液中銨態(tài)氮比例增加而減少。這表明營養(yǎng)液增銨有利于降低芥藍(lán)產(chǎn)品器官的硝酸鹽含量。

2.5 ?不同銨硝配比對芥藍(lán)產(chǎn)品器官營養(yǎng)品質(zhì)的影響

與CK相比，T1處理總體上降低了芥藍(lán)產(chǎn)品器官中Vc、可溶性糖和游離氨基酸的含量;T2處理提高了產(chǎn)品器官中可溶性糖含量，但降低了薹葉中游離氨基酸和可溶性蛋白以及薹莖中Vc的含量;T3處理提高了產(chǎn)品器官中可溶性糖和游離氨基酸以及薹莖中可溶性蛋白的含量，但降低了產(chǎn)品器官中Vc以及薹葉中可溶性蛋白的含量。這表明不同銨硝配比對芥藍(lán)營養(yǎng)品質(zhì)的影響無明顯的規(guī)律（表4）。

2.6 ?品質(zhì)的模糊綜合評判

根據(jù)各指標(biāo)對芥藍(lán)綜合品質(zhì)的貢獻(xiàn)和重要程度，構(gòu)造判斷矩陣并進(jìn)行一致性檢驗(yàn)，得出相應(yīng)的權(quán)重值（表5）?？倷?quán)重= 一級指標(biāo)權(quán)重值×二級指標(biāo)權(quán)重值。表7中各矩陣的階數(shù)n與矩陣的最大特征根λmax之差在允許的范圍之內(nèi)，說明該判斷矩陣具有滿意的一致性，特征向量W=（0.045， 0.045， 0.409， 0.108， 0.068， 0.038， 0.038， 0.038， 0.021， 0.021， 0.054， 0.030， 0.019， 0.019， 0.019， 0.011， 0.011）作為權(quán)數(shù)向量是合理的。

表6是構(gòu)建的模糊矩陣R。在Matlab上運(yùn)算得：綜合評判集B=（b1， b2， b3， b4）=（0.24， 0.25， 0.28， 0.23）。根據(jù)最大隸屬度原則，在綜合考慮以上指標(biāo)時(shí)，4種不同銨硝配比處理效果的排序?yàn)門2>T1>CK>T3。表明營養(yǎng)液增銨25%的T2處理芥藍(lán)的綜合品質(zhì)最佳，其次是增銨10%的T1處理，營養(yǎng)液高比例增銨的T3處理綜合品質(zhì)低于全硝對照。

單獨(dú)對食用品質(zhì)進(jìn)行綜合評價(jià)，得到綜合評判集B'=（b1'， b2'， b3'， b4'）=（0.24， 0.24， 0.25， 0.28）。表明T1與全硝對照處理下芥藍(lán)的食用品質(zhì)接近，T2處理食用品質(zhì)略優(yōu)于對照， T3處理食用品質(zhì)最佳。

3 ?討論與結(jié)論

營養(yǎng)液適量增銨（25%）顯著促進(jìn)了芥藍(lán)的生長，表現(xiàn)為提高了株高、莖粗和菜薹鮮重;但增銨比例過高（50%）則顯著抑制了生長。在菠菜[17]、生菜[18]等葉菜上也獲得了類似的研究結(jié)果。但在本研究中未發(fā)現(xiàn)不同銨硝配比對芥藍(lán)營養(yǎng)品質(zhì)的規(guī)律性影響。

品質(zhì)是一個(gè)內(nèi)涵復(fù)雜而廣闊的概念，蔬菜品質(zhì)包括感官品質(zhì)、營養(yǎng)品質(zhì)、衛(wèi)生品質(zhì)和貯藏加工品質(zhì)等方面[19]，是多因子協(xié)同綜合作用的結(jié)果。為全面了解農(nóng)藝措施對蔬菜品質(zhì)的影響，需要建立一套科學(xué)的方法以做出綜合、量化的準(zhǔn)確評價(jià)，但中國在這一方面的研究較少。國外雖然建立了一些評價(jià)模式，但也主要集中在蔬菜的感官品質(zhì)和貯藏加工品質(zhì)方面[20]?；趯哟畏治龇ù_定權(quán)重的模糊綜合評判法，將定性與定量分析相結(jié)合，通過一致性檢驗(yàn)保證了決策者主觀判斷的一致性，在指標(biāo)較多且指標(biāo)間存在交互性的情況下得出的權(quán)數(shù)更具有科學(xué)性，對不同處理指標(biāo)的綜合評價(jià)結(jié)果更客觀[21]。前人采用模糊綜合評判法對烏龍茶[22]和切花菊[23]的品質(zhì)進(jìn)行了全面評價(jià)，提高了評價(jià)的可操作性和客觀性，取得了良好的評價(jià)效果。

在品質(zhì)指標(biāo)較多、變化規(guī)律不一致，且指標(biāo)間存在交互性的情況下，本研究采用模糊綜合評判法對芥藍(lán)品質(zhì)相關(guān)的17個(gè)指標(biāo)進(jìn)行綜合分析。結(jié)果表明營養(yǎng)液增銨25%的處理芥藍(lán)的綜合品質(zhì)最佳，增銨50%的處理最差。這與前人在芥藍(lán)上的研究結(jié)果一致[24]。單獨(dú)對食用品質(zhì)相關(guān)的9個(gè)指標(biāo)進(jìn)行綜合分析，表明25%增銨處理對于芥藍(lán)食用品質(zhì)的改善作用比較較小，而增銨50%的處理食用品質(zhì)評判值最高。這可能與逆境下植物體內(nèi)滲透物質(zhì)的積累有關(guān)[25]，也可能是因?yàn)榻嫠{(lán)植株生長受到抑制，產(chǎn)生“濃縮效應(yīng)”所導(dǎo)致。

本研究所采用的模糊綜合評判法雖然比傳統(tǒng)的方差分析法有較大改進(jìn)，但在構(gòu)建權(quán)重矩陣時(shí)，還是有一定的主觀信度。為了更準(zhǔn)確客觀地確定指標(biāo)權(quán)重，仍需進(jìn)一步研究探討，確立更嚴(yán)謹(jǐn)?shù)脑u判模式。

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