不同铵硝配比对芥蓝品质影响的综合评价

宋世威 章笑赟 刘厚诚 孙光闻 陈日远

摘  要  在水培条件下设置等氮量的4个铵硝营养配比处理（CK，0 ∶ 100;T1，10 ∶ 90;T2，25 ∶ 75;T3，50 ∶ 50），研究其对芥蓝生长和品质的影响。利用模糊数学原理，采用层次分析法确定权重，对芥蓝品质进行综合评价。结果表明：与CK相比，T1处理促进了芥蓝的生长，但对食用品质无显著影响;T2处理芥蓝产量最高，但对食用品质的改善作用较小;T3处理芥蓝食用品质评价值最高，但植株生长受到抑制。芥蓝的综合品质以中量增铵的T2处理最优。基于层次分析法的模糊综合评判对芥蓝品质的综合评价有较好的适用性。

关键词  铵硝配比;芥蓝;品质;综合评价

中图分类号  S635.9          文献标识码  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

叶菜类蔬菜的产品器官易积累硝酸盐。以往人们对蔬菜中硝酸盐的积累规律、积累的生理机制及环境等影响因素进行了较多研究，对降低蔬菜产品器官硝酸盐积累的措施作了不少探索[1-2]。对许多蔬菜作物来说，在营养液中添加适当比例的铵态氮较单一硝态氮营养更具优势，不仅能提高生物量、改善品质，更能显著降低产品器官中的硝酸盐含量[3-5]。

蔬菜品质成分复杂，不同营养品质成分间存在一定的相关性[6-7]，感官品质与营养品质之间也存在相关性[8]。以往的定量分析往往只对某几个指标进行方差分析、回归分析等，不可避免地造成“信息”亏缺现象[9]。因此，为全面了解不同铵硝配比处理对蔬菜品质的影响，需要建立一套科学的方法以做出综合评价。

研究中采用层次分析法给评价指标分配权重，可减小主观性;利用模糊数学综合评判法计算综合评价，可提高综合评价值的科学性[10-11]。本研究以华南地区特产的重要叶菜芥蓝（Brassica alboglatra Bailey）为材料，采用层次分析法和模糊数学综合评判法，对不同铵硝配比处理下其品质进行综合分析，为蔬菜安全、优质生产的氮素调控技术提供理论依据。

1  材料与方法

1.1  材料

试验在华南农业大学蔬菜试验基地的温室内进行，供试的芥蓝品种为“绿宝”（杂交种，由广东省良种引进服务公司提供）。2013年3月13日采用72孔穴盘进行育苗，基质为珍珠岩。芥蓝苗1叶1心后每4 d浇1次1/4剂量Hoagland营养液，4月13日定植时进行试验处理。

1.2  方法

1.2.1  试验设计   课题组前期的研究结果表明，在水培条件下营养液中铵态氮达到50%已经抑制芥蓝的生长[12]。因此，本试验在1/2剂量Hoagland全硝营养液配方的基础上，设置4个铵硝营养配比处理（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;铁源为EDTANaFe，浓度为50 mg/L。营养液中加入0.2 g/L的L-氨苄青霉素（优级纯）以抑制微生物活性。

水培容器为小塑料桶（内径20.0 cm、高19.5 cm），每桶装营养液5.5 L，定植3株芥蓝。定植时塑料桶加满1/4剂量的4种处理营养液（表1），12 d后补充3/4剂量营养液母液，并用去离子水补充至原体积。水培过程中未更换营养液，加入的总量为1个剂量。每处理定植10个小桶，随机区组排列。营养液每小时通气15 min，常规方法栽培管理。

1.2.2  项目测定   80%芥蓝植株达到“齐口花”采收标准时进行随机取样。取长势一致的3株植株作为1个重复，每个处理重复3次。测定芥蓝的株高、茎粗和菜薹鲜重3个感官品质指标，以及叶片的叶绿素、类胡萝卜素含量，菜薹表皮的类黄酮、可溶性总酚含量，薹叶和薹茎的硝酸盐、可溶性糖、游离氨基酸、可溶性蛋白含量、Vc等9个品质指标。

植株株高（子叶至齐口花处）用直尺测量;茎粗（菜薹5～6节处）用游标卡尺测量;菜薹鲜重（第4片真叶以上部分）用十分之一电子天平称量。

叶绿素、类胡萝卜素含量的测定采用丙酮乙醇混合液法[13];类黄酮和可溶性总酚含量的测定参照Pirie等[14]报道的方法，并予以改良;硝酸盐含量的测定采用硝基水杨酸比色法[15];可溶性糖含量的测定采用蒽酮比色法[15];游离氨基酸含量的测定采用茚三酮比色法[15];可溶性蛋白含量的测定采用考马斯亮蓝法[15];Vc含量的测定采用钼蓝比色法[16]。

1.2.3  模糊综合评判法的分析方法与步骤   选用影响芥蓝产品器官综合品质的上述17个指标，组成比较全面的评价指标集;指标按性质和级别分层次，按隶属排列，建立各层次结构模型;构建各层次中的判断矩阵并进行一致性检验，计算选取指标的权重;对原始数据进行转换，计算综合评价集。

（1）指标权重。采用层次分析法确定各指标权重。构造出各层次中的所有判断矩阵，矩阵中因子取值1、3、5、7、9分别代表一个因素对另一个因素的重要性相同、稍强、强、很强、绝对强，2、4、6、8表示上述相邻判断的中间值。利用Matlab软件，计算出该矩阵的最大特征值λmax以及对应的特征向量W=（W1，…，Wn）。根据公式CI=（λmax-n）/（n-1）和CR=CI/RI计算一致性比率CR。当CR<0.1时，认为判断矩阵的一致性可以接受;否则需要进行调整和修改，直至满足一致性条件。

（2）构建模糊矩阵R。对原始数据进行转换，可溶性糖、游离氨基酸等与芥蓝综合品质正相关的指标采用性状值/平均值表示;硝酸盐含量的增加会导致品质下降，所以用平均值/性状值表示。

（3）综合评价集B的计算。根据前面计算所得各指标的权数W可知，权重集A（a1，…，an）=W（W1，…，Wn）。因此模糊关系式R与A的综合评判集B=A×R，在Matlab软件上进行运算。

1.3  数据分析

试验数据采用SAS 9.0软件进行统计，使用LSD多重比较法进行方差分析。

2  结果与分析

2.1  不同铵硝配比对芥蓝感官品质的影响

与CK相比，T1和T2处理显著提高了芥蓝的株高和茎粗，株高分别提高18.89%和24.70%，茎粗分别提高6.37%和13.89%;T3与CK无显著差异（表2）。菜薹鲜重表现为T2>T1>CK>T3，各处理间差异显著。与CK相比，T1和T2的菜薹鲜重分别提高了11.5%和32.8%，T3则降低了32.4%。表明与全硝态氮处理相比，营养液中适量增铵（10%和25%）可以促进芥蓝生长，其中以增铵25%的T2处理效果最显著，而高量增铵（50%）则会产生一定的抑制作用。

2.2  不同铵硝配比对芥蓝叶片光合色素含量的影响

不同铵硝配比对芥蓝叶片叶绿素a、叶绿素b及总叶绿素含量的影响一致，均为T3最高，T1、T2次之，CK最低（表3）。T3处理的叶绿素a/b低于其它各处理。T1和T2处理芥蓝叶片的类胡萝卜素含量均显著高于CK，而T3处理则与之无显著差异。表明与全硝处理相比，营养液适量增铵（10%和25%）显著提高了叶片的叶绿素和类胡萝卜素含量;虽然高量增铵（50%）处理叶绿素含量最高，但未提高类胡萝卜素含量。

2.3  不同铵硝配比对芥蓝菜薹可溶性总酚和类黄酮含量的影响

不同铵硝配比处理芥蓝菜薹表皮的可溶性总酚和类黄酮含量均无显著差异（图1），表明这2个指标可能不受外界氮素形态的影响。

2.4  不同铵硝配比对芥蓝产品器官硝酸盐含量的影响

芥蓝薹茎的硝酸盐含量高于薹叶（图2）。除了薹茎中T1与CK的硝酸盐含量无显著差异外，芥蓝产品器官中硝酸盐含量均随营养液中铵态氮比例增加而减少。这表明营养液增铵有利于降低芥蓝产品器官的硝酸盐含量。

2.5  不同铵硝配比对芥蓝产品器官营养品质的影响

与CK相比，T1处理总体上降低了芥蓝产品器官中Vc、可溶性糖和游离氨基酸的含量;T2处理提高了产品器官中可溶性糖含量，但降低了薹叶中游离氨基酸和可溶性蛋白以及薹茎中Vc的含量;T3处理提高了产品器官中可溶性糖和游离氨基酸以及薹茎中可溶性蛋白的含量，但降低了产品器官中Vc以及薹叶中可溶性蛋白的含量。这表明不同铵硝配比对芥蓝营养品质的影响无明显的规律（表4）。

2.6  品质的模糊综合评判

根据各指标对芥蓝综合品质的贡献和重要程度，构造判断矩阵并进行一致性检验，得出相应的权重值（表5）。总权重= 一级指标权重值×二级指标权重值。表7中各矩阵的阶数n与矩阵的最大特征根λmax之差在允许的范围之内，说明该判断矩阵具有满意的一致性，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）作为权数向量是合理的。

表6是构建的模糊矩阵R。在Matlab上运算得：综合评判集B=（b1， b2， b3， b4）=（0.24， 0.25， 0.28， 0.23）。根据最大隶属度原则，在综合考虑以上指标时，4种不同铵硝配比处理效果的排序为T2>T1>CK>T3。表明营养液增铵25%的T2处理芥蓝的综合品质最佳，其次是增铵10%的T1处理，营养液高比例增铵的T3处理综合品质低于全硝对照。

单独对食用品质进行综合评价，得到综合评判集B'=（b1'， b2'， b3'， b4'）=（0.24， 0.24， 0.25， 0.28）。表明T1与全硝对照处理下芥蓝的食用品质接近，T2处理食用品质略优于对照， T3处理食用品质最佳。

3  讨论与结论

营养液适量增铵（25%）显著促进了芥蓝的生长，表现为提高了株高、茎粗和菜薹鲜重;但增铵比例过高（50%）则显著抑制了生长。在菠菜[17]、生菜[18]等叶菜上也获得了类似的研究结果。但在本研究中未发现不同铵硝配比对芥蓝营养品质的规律性影响。

品质是一个内涵复杂而广阔的概念，蔬菜品质包括感官品质、营养品质、卫生品质和贮藏加工品质等方面[19]，是多因子协同综合作用的结果。为全面了解农艺措施对蔬菜品质的影响，需要建立一套科学的方法以做出综合、量化的准确评价，但中国在这一方面的研究较少。国外虽然建立了一些评价模式，但也主要集中在蔬菜的感官品质和贮藏加工品质方面[20]。基于层次分析法确定权重的模糊综合评判法，将定性与定量分析相结合，通过一致性检验保证了决策者主观判断的一致性，在指标较多且指标间存在交互性的情况下得出的权数更具有科学性，对不同处理指标的综合评价结果更客观[21]。前人采用模糊综合评判法对乌龙茶[22]和切花菊[23]的品质进行了全面评价，提高了评价的可操作性和客观性，取得了良好的评价效果。

在品质指标较多、变化规律不一致，且指标间存在交互性的情况下，本研究采用模糊综合评判法对芥蓝品质相关的17个指标进行综合分析。结果表明营养液增铵25%的处理芥蓝的综合品质最佳，增铵50%的处理最差。这与前人在芥蓝上的研究结果一致[24]。单独对食用品质相关的9个指标进行综合分析，表明25%增铵处理对于芥蓝食用品质的改善作用比较较小，而增铵50%的处理食用品质评判值最高。这可能与逆境下植物体内渗透物质的积累有关[25]，也可能是因为芥蓝植株生长受到抑制，产生“浓缩效应”所导致。

本研究所采用的模糊综合评判法虽然比传统的方差分析法有较大改进，但在构建权重矩阵时，还是有一定的主观信度。为了更准确客观地确定指标权重，仍需进一步研究探讨，确立更严谨的评判模式。

参考文献

[1] 汪李平， 向长萍， 王运华. 我国蔬菜硝酸盐污染状况及防治途径研究进展（下）[J]. 长江蔬菜， 2000（5）： 1-4.

[2] 赵建平. 蔬菜硝酸盐积累生理机制研究进展[J]. 中国农学通报， 2005， 21（1）： 93-96， 109.

[3] Al-Redhaiman K N. Nitrate accumulation and metabolism in lettuce cultivars as influenced by ammonium： nitrate ratio in recirculating nutrient solution[J]. Indian Journal of Agricultural Research， 2001， 35（4）： 219-225.

[4] 陈  巍， 罗金葵， 姜慧梅， 等. 不同形态氮素比例对不同小白菜品种生物量和硝酸盐含量的影响[J]. 土壤学报， 2004， 41（3）： 420-425.

[5] 孙园园， 林咸永， 金崇伟， 等. 氮素形态对菠菜体内抗坏血酸含量及其代谢的影响[J]. 浙江大学学报（农业与生命科学版），2009， 35（3）： 292-298.

[6] 叶  勤. 几种叶类蔬菜硝酸盐与营养品质的关系[J]. 西南农业大学学报， 2002， 24（2）： 112-114.

[7] 张鲁刚， 宋胭脂， 柯桂兰. 大白菜营养分布特点的研究[J]. 陕西农业科学， 1991（5）： 10-12.

[8] 曹寿椿， 郝秀明. 不结球白菜品质鉴定及性状相关的初步研究Ⅲ. 品质鉴定方法[C] // 中国园艺学会成立六十周年纪念暨第六届年会论文集（Ⅱ蔬菜）. 上海： 万国学术出版社， 1990.

[9] 屈淑萍. 大白菜品质性状综合评价及配合力研究[D]. 哈尔滨： 东北农业大学， 2000.

[10] He X， Vepraskas M J， Skaggs R W， et al. Adapting a drainage model to simulate water table levels in coastal plain soils[J]. Soil Science Society of America Journal， 2002， 66（5）： 1 722-1 731.

[11] Johnson K N， Agee J， Beschta R， et al. Sustaining the people's lands--Recommendations for stewardship of the national forests and grasslands into the next century[J]. Journal of Forestry， 1999， 97（5）： 6-12.

[12] 廖国秀. 营养液增铵调控芥蓝品质及氮素效率研究[D]. 广州： 华南农业大学， 2011.

[13] 张宪政. 植物叶绿素含量测定--丙酮乙醇混合液法[J]. 辽宁农业科学， 1986（3）： 26-28.

[14] Pirie A， Mullins M G. Changes in anthocyanin and phenolics content of grapevine leaf and fruit tissues treated with sucrose， nitrate， and abscisic acid[J]. Plant Physiology， 1976， 58（4）： 468-472.

[15] 李合生. 植物生理生化实验原理和技术[M]. 北京： 高等教育出版社， 2000.

[16] 李  军. 钼蓝比色法测定还原型维生素C[J]. 食品科学， 2000， 21（8）： 42-45.

[17] 汪建飞， 董彩霞， 沈其荣. 不同铵硝比对菠菜生长、 安全和营养品质的影响[J]. 土壤学报， 2007， 44（4）： 683-688.

[18] 王  波， 沈其荣， 赖  涛， 等. 不同铵硝比营养液对生菜生长发育影响的研究[J]. 土壤学报， 2007， 44（3）： 561-565.

[19] Rosenfeld H J. Quality improvement of vegetables by cultural practices： a literature review[J]. Acta Horticulturae， 1999， 483： 57-67.

[20] Tijskens L M M. Quality modeling[J]. Acta Horticilturae， 2003， 604： 123-133.

[21] 李鸿吉. 模糊数学基础及实用算法[M]. 北京： 科学出版社， 2005.

[22] 郝志龙， 金心怡， 范春梅， 等. 模糊综合评判法在乌龙茶做青叶品质化学分析中的应用[J]. 热带作物学报， 2011， 32（11）： 2 157-2 162.

[23] 张德平， 戴思兰， 朱  珺. 切花菊新品系栽培特性的研究及其品质评价[J]. 江苏农业科学， 2011（1）： 173-175， 338.

[24] 钟丽华， 宋世威， 刘厚诚， 等. 不同铵硝配比对芥蓝产量和品质的影响[J]. 中国蔬菜， 2012（8）： 63-67.

[25] 王  娟， 李德全. 逆境条件下植物体内渗透调节物质的积累与活性氧代谢[J]. 植物学通报， 2001， 18（4）： 459-465.