盧一銘， 徐龍水， 徐衛(wèi)紅

西南大學(xué) 資源環(huán)境學(xué)院，重慶 400715

硼是植物生長(zhǎng)發(fā)育必不可少的微量營(yíng)養(yǎng)元素, 參與植物的多種生理過(guò)程, 如碳水化合物代謝、 核酸合成、 細(xì)胞骨架蛋白和氮代謝, 同時(shí)還參與植物體內(nèi)酶和生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑的反應(yīng)過(guò)程[1]． 根據(jù)全國(guó)第二次土壤普查數(shù)據(jù), 我國(guó)低硼和缺硼土壤面積很大, 缺硼耕地土壤多達(dá)0.33億hm2以上[2], 土壤硼含量呈現(xiàn)由北向南、 由西向東逐漸降低的趨勢(shì), 我國(guó)的低硼和缺硼地區(qū)主要集中在南方紅壤區(qū), 干旱和半干旱地區(qū)土壤硼元素的含量高于濕潤(rùn)地區(qū)[3]． 有研究表明, 我國(guó)西南地區(qū)土壤缺硼現(xiàn)象也較為嚴(yán)重, 重慶市土壤處于極度缺硼和缺硼狀態(tài), 有效硼普遍嚴(yán)重缺乏[4]．

李梅蘭等[5]研究發(fā)現(xiàn), 相較于正常硼肥(4 mg/L)處理, 番茄在缺硼(0 mg/L)、 多硼(8 mg/L)處理下果實(shí)的酸度增加, 甜度、 維生素C質(zhì)量分?jǐn)?shù)、 番茄紅素、 總酚和類(lèi)黃酮質(zhì)量分?jǐn)?shù)降低, 揮發(fā)性物質(zhì)在多硼處理下增多． 徐煒南[6]發(fā)現(xiàn)適宜的硼肥處理能夠提高番茄果實(shí)的營(yíng)養(yǎng)品質(zhì), 主要包括可溶性糖、 可溶性固形物和番茄紅素等品質(zhì)指標(biāo), 另外在噴施含1.90 mg/L硼酸營(yíng)養(yǎng)液處理的番茄果實(shí)中, 揮發(fā)性物質(zhì)含量和特征香氣含量較高． 揮發(fā)性物質(zhì)是廣泛存在于高等植物中的一類(lèi)低分子量代謝物, 不僅賦予果蔬特殊風(fēng)味, 影響果實(shí)感官性狀, 還在其他生物活動(dòng)中起著信息傳導(dǎo)和傳遞的作用[7]． 番茄紅素是成熟水果中的主要色素, 在抗氧化、 清除自由基方面具有重要的作用[8]． 番茄紅素屬于類(lèi)胡蘿卜素, 類(lèi)胡蘿卜素經(jīng)過(guò)催化裂解可以產(chǎn)生芳香類(lèi)物質(zhì), 是作物果實(shí)顏色和營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)的重要因素． 在番茄等可食用的肉質(zhì)水果中, 果實(shí)中的芳香物質(zhì)組成會(huì)影響香氣和風(fēng)味[9]．

中國(guó)是世界上番茄種植面積最大的國(guó)家, 我國(guó)番茄種植面積為146萬(wàn)hm2左右, 年產(chǎn)量超過(guò)5 500萬(wàn)t[10]． 番茄果實(shí)品質(zhì)受基因型、 環(huán)境條件、 與灌溉和施肥相關(guān)的農(nóng)藝管理以及生長(zhǎng)階段的影響[11]． 盡管風(fēng)味是消費(fèi)者接受食物的基本要素, 但育種計(jì)劃主要關(guān)注產(chǎn)量, 導(dǎo)致許多蔬菜的風(fēng)味顯著下降[12]． 近些年, 番茄生產(chǎn)大多致力于提高產(chǎn)量, 產(chǎn)品質(zhì)量參差不齊, 個(gè)別甚至出現(xiàn)番茄品質(zhì)降低和風(fēng)味喪失的現(xiàn)象． 隨著人們生活水平日益提高, 如何改善和提高蔬菜產(chǎn)品品質(zhì), 尤其是營(yíng)養(yǎng)、 風(fēng)味品質(zhì), 已經(jīng)成為全社會(huì)關(guān)注的熱點(diǎn)問(wèn)題． 本研究以重慶地區(qū)番茄生產(chǎn)上應(yīng)用較為廣泛的2個(gè)品種——“凱豐”和“紅麗”為試驗(yàn)材料, 采用大田試驗(yàn)研究了不同硼水平(0,1,2,4,8 mg/L硼砂)對(duì)番茄的營(yíng)養(yǎng)、 風(fēng)味品質(zhì)的影響, 為進(jìn)一步開(kāi)展蔬菜品質(zhì)調(diào)控積累資料．

1 試驗(yàn)材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

試驗(yàn)于2021年3月在重慶市璧山區(qū)七塘鎮(zhèn)(106°17′7.55″E, 29°46′43.97″ N)的日光溫室進(jìn)行． 供試土壤的基礎(chǔ)理化性質(zhì)為: pH值(水/土=1/1)為6.86, 土壤有機(jī)質(zhì)為10.78 g/kg, 土壤全氮為1.20 g/kg, 堿解氮為161.00 mg/kg, 有效磷為410.20 mg/kg, 速效鉀為397.30 mg/kg, 有效硼為0.14 mg/kg; 番茄品種為“凱豐”和“紅麗”．

1.2 試驗(yàn)方法

本試驗(yàn)硼元素質(zhì)量濃度參照郭世榮[13]的作物微量元素通用用量, 即正常硼值的范圍為0.20～0.50 mg/L, 在營(yíng)養(yǎng)液中加入5個(gè)質(zhì)量濃度的硼砂(0,1,2,4,8 mg/L), 使硼元素質(zhì)量濃度分別為: 0,0.11,0.23,0.45,0.90 mg/L, 并分別用CK,B1,B2,B3和B4表示不同硼質(zhì)量濃度處理． 營(yíng)養(yǎng)液配方選用課題組前期已確定的營(yíng)養(yǎng)液: 20μmol/L蔗糖(0.684%); 0.1wt%甘氨酸; 0.2wt% EM菌劑; 0.2%磷酸二氫鉀; 0.1%腐植酸鈉． 稀釋1 000倍, 噴灑量根據(jù)當(dāng)?shù)剞r(nóng)戶(hù)常規(guī)葉面肥用量進(jìn)行． 每個(gè)處理重復(fù)3次, 隨機(jī)排列．

番茄栽培種植日常管理由當(dāng)?shù)厝藛T負(fù)責(zé), 保證管理一致． 在第一穗果膨大期開(kāi)始噴施第一次, 以后間隔兩周?chē)娛┮淮? 總共噴施3次． 在3次噴施過(guò)后, 取第三穗成熟期果實(shí), 先用自來(lái)水沖洗干凈, 然后用去離子水清洗3次, 一部分鮮樣用于有機(jī)酸、 維生素C、 硝酸鹽、 可溶性固形物等指標(biāo)測(cè)定; 一部分放于超低溫冰箱-80 ℃保存; 剩余樣品在試驗(yàn)室干燥器105 ℃下殺青15 min, 60 ℃下烘干稱(chēng)質(zhì)量, 然后在配有塑料外殼和不銹鋼刀片的家用混合器中均質(zhì)粉碎．

1.3 測(cè)定指標(biāo)與方法

1.3.1 土壤的基本性質(zhì)測(cè)定

pH值采用水土比1∶1的方法測(cè)定; 土壤有機(jī)質(zhì)、 全氮、 堿解氮、 有效磷、 速效鉀等基本理化指標(biāo)用常規(guī)方法測(cè)定[14]．

1.3.2 主要營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)的測(cè)定

維生素C采用2, 6-二氯靛酚滴定法(GB5009.86-2016)測(cè)定; 采用ATC手持折光儀(北京萬(wàn)成北增精密儀器有限公司, 型號(hào)WZ-108)測(cè)量番茄心室汁液的可溶性固形物質(zhì)量分?jǐn)?shù); 番茄紅素采用高效液相色譜法[15]測(cè)定．

揮發(fā)性代謝物采用李曉穎等[16]和李彥華[17]的方法測(cè)定． 按照下面公式計(jì)算各揮發(fā)性化合物質(zhì)量分?jǐn)?shù):

式中:Cx為揮發(fā)性化合物x的質(zhì)量分?jǐn)?shù)(μg/kg);Ax,Ai分別為揮發(fā)性化合物和內(nèi)標(biāo)峰面積;ms,mi分別為內(nèi)標(biāo)物質(zhì)量(μg)和樣品質(zhì)量(g)．

氨基酸組分參照馮德玉[18]的方法, 在日立L-8800型全自動(dòng)氨基酸分析儀中進(jìn)行測(cè)定． 參照FAO/WHO最佳配比模式, 將各樣品氨基酸含量轉(zhuǎn)化為每克蛋白質(zhì)中含氨基酸毫克數(shù)來(lái)評(píng)定氨基酸營(yíng)養(yǎng)價(jià)值． FAO/WHO是糧農(nóng)組織/世界衛(wèi)生組織蛋白質(zhì)質(zhì)量評(píng)價(jià)聯(lián)合專(zhuān)家建議使用蛋白質(zhì)消化率校正氨基酸評(píng)分(Protein Digestibility Corrected Amino Acid Score, PDCAAS)方法, 在評(píng)價(jià)氨基酸方面被廣泛的運(yùn)用[19]． 氨基酸比值(RAA)、 氨基酸比值系數(shù)(RC)、 氨基酸比值系數(shù)分(SRC)、 氨基酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)閥值比(RCT)分別按照公式(1),(2),(3)和(4)進(jìn)行計(jì)算[20]． SRD是RC的標(biāo)準(zhǔn)偏差．

(1)

(2)

SSRC=100-DSRD×100

(3)

(4)

1.3.3 多級(jí)模糊綜合評(píng)價(jià)

采用He等[21]的多級(jí)模糊綜合評(píng)價(jià)(Multi-Level Fuzzy Comprehensive Evaluation, MFCE)體系, 并依據(jù)實(shí)際情況略作修改． 將番茄的所有指標(biāo)劃分為因子和子因子, 進(jìn)行子集的構(gòu)建, 然后進(jìn)行權(quán)重計(jì)算, 最后得出綜合評(píng)價(jià), 相關(guān)具體計(jì)算步驟如下:

1.3.3.1 模糊評(píng)價(jià)因子和子因子集的構(gòu)建

1) 將番茄的所有指標(biāo)歸類(lèi)為生長(zhǎng)、 營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)和風(fēng)味品質(zhì)3種因素．

Ui={U1,U2,U3}

式中:U1,U2,U2分別是生長(zhǎng)、 營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)和風(fēng)味品質(zhì)指標(biāo)．

2) 將所有二級(jí)指標(biāo)分類(lèi)并表示為子因素． 將單果質(zhì)量(g)、 產(chǎn)量(kg)歸類(lèi)為U1, 維生素C、 氨基酸、 番茄紅素、 可溶性固形物比例歸類(lèi)為U2, 揮發(fā)性物質(zhì)歸類(lèi)為U3．

1.3.3.2 因子和子因子評(píng)估集的構(gòu)建

每個(gè)因素及其相關(guān)子因素都有一組相應(yīng)的評(píng)價(jià)值． 試驗(yàn)共有5次, 產(chǎn)生5個(gè)評(píng)價(jià)值, 定義如下:

Vi={V1,V2, …,V5}

Vij→(V1,V2, …,V5)

式中:Vi為各因子的評(píng)價(jià)值;Vij為各子因子的評(píng)價(jià)值．

1.3.3.3 多級(jí)模糊評(píng)價(jià)因素權(quán)重的確定

1) 層次分析法確定因素權(quán)重

層次分析法是目前應(yīng)用最廣泛的評(píng)價(jià)方法, 因?yàn)樗梢允褂煤?jiǎn)單的評(píng)價(jià)方法系統(tǒng)地評(píng)價(jià)對(duì)象． 層次分析法的特別之處在于可以利用問(wèn)卷結(jié)果建立判斷矩陣, 將總決策分解為目標(biāo)、 因素和子因素層． 通過(guò)分析指標(biāo)之間的關(guān)系, 建立比較矩陣, 將復(fù)雜問(wèn)題分解為若干個(gè)標(biāo)準(zhǔn)和指標(biāo)． 每個(gè)指標(biāo)都被量化和比較, 以確定分層模型中每個(gè)因素(ai)和子因素(aij)的單獨(dú)權(quán)重． 詳細(xì)計(jì)算方法參考文獻(xiàn)[22]．

2) 熵權(quán)法確定子因素權(quán)重

熵權(quán)法通常用于確定指標(biāo)的客觀權(quán)重, 能有效反映數(shù)據(jù)所隱含的信息, 具有很強(qiáng)的可操作性． 對(duì)于使用熵權(quán)法計(jì)算子因子權(quán)重, 子因子集的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)初步標(biāo)準(zhǔn)化如下:

式中:Xjz為實(shí)測(cè)數(shù)據(jù);m為評(píng)價(jià)指標(biāo)個(gè)數(shù);n為評(píng)價(jià)對(duì)象個(gè)數(shù)．

然后計(jì)算子因子集的信息熵． 具體來(lái)講, 第j個(gè)牽引信息熵(Eij)被定義為:

其中Eij是第i個(gè)因子的第j個(gè)子因素的信息熵． 第j個(gè)子因子的熵權(quán)重Wij確定如下:

3) 多級(jí)模糊評(píng)價(jià)值的計(jì)算

因子集合的單級(jí)模糊評(píng)估使用以下公式進(jìn)行:

式中:biz為第i個(gè)因子集的模糊評(píng)價(jià)指標(biāo);rjz為標(biāo)準(zhǔn)化數(shù)據(jù)．

此外, 描述的子因素集的二次模糊評(píng)價(jià)如下:

式中:Bz為第z次處理的多級(jí)綜合模糊評(píng)價(jià)指標(biāo)．

1.4 數(shù)據(jù)處理與統(tǒng)計(jì)分析

試驗(yàn)數(shù)據(jù)采用平均值±標(biāo)準(zhǔn)差表示． 利用Microsoft Excel 2019專(zhuān)業(yè)增強(qiáng)版進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和作圖, SPSS 23.0軟件進(jìn)行單因素方差分析, 通過(guò)鄧肯(Duncan)新復(fù)極法分析平均值之間的顯著性差異(p<0.05)．

2 結(jié)果分析

2.1 供硼水平對(duì)番茄果實(shí)單果質(zhì)量和產(chǎn)量的影響

供硼水平對(duì)番茄小區(qū)產(chǎn)量的影響如圖1a所示, 隨著供硼水平的增加, 2個(gè)品種番茄的小區(qū)產(chǎn)量均呈現(xiàn)增加趨勢(shì)． 與對(duì)照相比, 硼處理后“凱豐”番茄產(chǎn)量提高了27.28%～67.21%, “紅麗”番茄產(chǎn)量提高了22.23%～86.25%． “凱豐”和“紅麗”2個(gè)品種番茄都在B4處理下產(chǎn)量達(dá)到最大值, 但隨著供硼水平的增加, 小區(qū)產(chǎn)量的增速逐漸降低．

圖1 供硼水平對(duì)番茄果實(shí)小區(qū)產(chǎn)量(a)、 單果質(zhì)量(b)的影響

由圖1b可知, 硼處理對(duì)“凱豐”和“紅麗”2個(gè)品種番茄的單果質(zhì)量影響效果不同, 但各處理之間差異都不顯著． “凱豐”番茄的單果質(zhì)量整體上呈先增加后減少趨勢(shì), 在B1處理下達(dá)到最大值, 是對(duì)照的1.16倍, 各處理單果質(zhì)量較對(duì)照提升了2.97%～16.39%． 然而“紅麗”番茄的單果質(zhì)量先減少后增加, 在B2處理下達(dá)到最小值, 是對(duì)照的91.66%．

2.2 供硼水平對(duì)番茄果實(shí)維生素C質(zhì)量分?jǐn)?shù)、 可溶性固形物比例和糖酸比的影響

番茄收獲時(shí), 用新鮮果實(shí)樣品測(cè)定維生素C質(zhì)量分?jǐn)?shù)、 可溶性固形物和糖酸比． 如圖2a所示, 隨供硼水平的增加, 2個(gè)品種中的維生素C質(zhì)量分?jǐn)?shù)都逐漸增加(除了“凱豐”在B3處理外), 相較對(duì)照, “凱豐”維生素C質(zhì)量分?jǐn)?shù)提高了17.84%～73.31%, “紅麗”維生素C質(zhì)量分?jǐn)?shù)提高了16.27%～83.42%． 在B4處理狀態(tài)下維生素C質(zhì)量分?jǐn)?shù)達(dá)到最大值, “凱豐”和“紅麗”的維生素C質(zhì)量分?jǐn)?shù)是對(duì)照的1.73倍和1.83倍． 由圖2b和圖2c可知, 與對(duì)照組相比, 硼處理對(duì)番茄果實(shí)中的可溶性固形物比例和糖酸比有顯著影響, 但對(duì)“凱豐”和“紅麗”影響效果不同． 隨硼處理水平的增加, “凱豐”的可溶性固形物比例和糖酸比增加, 各處理與對(duì)照相比具有顯著性差異, 在B4處理下, “凱豐”的可溶性固形物比例較對(duì)照組提高了51.82%, 糖酸比是對(duì)照的1.67倍． 然而, 硼處理對(duì)“紅麗”的可溶性固形物比例和糖酸比產(chǎn)生負(fù)面影響, 在B3處理下, “紅麗”可溶性固形物與糖酸比都達(dá)到最小值． 值得注意的是, 在硼處理(1～8 mg/L)范圍內(nèi), “紅麗”的可溶性固形物比例都呈現(xiàn)先減少再增加的趨勢(shì)．

圖2 供硼水平對(duì)番茄果實(shí)維生素C質(zhì)量分?jǐn)?shù)(a)、 可溶性固形物比例(b)、 糖酸比(c)的影響

2.3 供硼水平對(duì)番茄果實(shí)揮發(fā)性物質(zhì)組成及質(zhì)量分?jǐn)?shù)的影響

從表1可以看出, 采用GC-IMS共檢測(cè)出了成熟期番茄果實(shí)46種揮發(fā)性物質(zhì), 其中主要包括醛類(lèi)、 醇類(lèi)、 酮類(lèi)、 烴類(lèi)、 脂類(lèi)等． 在本試驗(yàn)中, 就揮發(fā)性物質(zhì)成分而言, “凱豐”品種中, 反-2-己烯醛、2-乙基己醇、香葉基丙酮、6-甲基-5-庚基-2-酮、雙戊烯、異硫氰酸烯丙脂在不同硼處理下均可檢出;在“紅麗”品種中, 己醛、反-2-己烯醛、香葉基丙酮、β-紫羅蘭酮、雙戊烯、水楊酸甲酯、異硫氰酸烯丙脂、丁香酚、愈創(chuàng)木酚在不同硼處理下均可檢出． 有研究發(fā)現(xiàn)番茄的甜味和反-2-己烯醛、順己烯醇、甲基庚烯酮具有相關(guān)性, 酸味和乙酮、紫羅蘭酮、順己醇呈相關(guān)性, 濕度和可溶性固形物都有相關(guān)性． 這些組分在番茄成熟過(guò)程中的變化趨勢(shì)已有報(bào)道[23]．

表1 供硼水平對(duì)番茄果實(shí)揮發(fā)性物質(zhì)組成及質(zhì)量分?jǐn)?shù)的影響

由表2可知, 在“凱豐”果實(shí)中鑒定出7種特征香氣成分物質(zhì), “紅麗”果實(shí)中鑒定出9種特征香氣成分物質(zhì)． 其中己醛、反-2-己烯醛、己醇、反-2-庚烯醛、和順-3-己烯-1-醇賦予番茄果實(shí)青草香, 只有反-2-己烯醛在2個(gè)品種所有處理中都可以檢測(cè)到, 反-2-己烯醛是一種小分子揮發(fā)性物質(zhì), 在調(diào)節(jié)植物生長(zhǎng)發(fā)育和抵抗各種環(huán)境脅迫中發(fā)揮重要作用[24]． “凱豐”反-2-己烯醛質(zhì)量分?jǐn)?shù)隨著供硼水平的升高呈現(xiàn)先增高再降低的現(xiàn)象, 而“紅麗”中反-2-己烯醛質(zhì)量分?jǐn)?shù)總體呈現(xiàn)下降趨勢(shì), 在B4處理下有所升高, 但在B4處理下“紅麗”的反-2-己烯醛相對(duì)質(zhì)量只有“凱豐”的29.96%． β-紫羅蘭酮和6-甲基-5-庚基-2-酮賦予果實(shí)花果香, 在2個(gè)品種中都有部分被檢測(cè)到． 苯乙醇和苯乙醛賦予果實(shí)花香味, 在“凱豐”中可以檢測(cè)到, “紅麗”中幾乎檢測(cè)不到．

表2 不同供硼水平對(duì)番茄果實(shí)的特征香氣成分及質(zhì)量分?jǐn)?shù)的影響

2.4 供硼水平對(duì)番茄果實(shí)氨基酸組分及質(zhì)量分?jǐn)?shù)的影響

氨基酸是果熟中必不可少的香氣和風(fēng)味化合物, 可以作為揮發(fā)性物質(zhì)的前體成分[25]． 為此我們檢驗(yàn)了番茄果實(shí)氨基酸的組成和質(zhì)量分?jǐn)?shù)． 由表3可知, 我們?cè)凇皠P豐”和“紅麗”果實(shí)中共檢驗(yàn)出17種氨基酸, 7種人體必需氨基酸, 包括賴(lài)氨酸、 亮氨酸、 異亮氨酸、 甲硫氨酸、 苯丙氨酸、 蘇氨酸和纈氨酸, 10種人體非必需氨基酸． 隨著供硼水平的增加, “凱豐”品種的必需氨基酸占總氨基酸的比值(EAA/TAA)呈現(xiàn)先增加后減少的趨勢(shì), “紅麗”在B3處理時(shí)不再增加, 在B4處理時(shí)的比值略低于B2． 與對(duì)照相比, “凱豐”的EAA/TAA提升了7.66%～13.03%, 在B3處理下達(dá)到最大值, 是對(duì)照的1.13倍; “紅麗”的EAA/TAA提升了8.87%～17.61%, 在B2處理下達(dá)到最大值, 是對(duì)照的1.18倍． “凱豐”和“紅麗”的總氨基酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)受到硼作用后的變化趨勢(shì)略有差異． “凱豐”的亮氨酸、 異亮氨酸、 苯丙氨酸、 纈氨酸和丙氨酸都在B1處理時(shí)達(dá)到最大, 分別是對(duì)照的1.51,1.46,1.36,1.36和1.54倍, 在B2,B3處理時(shí)低于對(duì)照, 在B4處理下稍微恢復(fù)到B1水平． 與之相反的是, “紅麗”各氨基酸組分隨著供硼水平的增加整體上呈現(xiàn)先降低后增加再降低的趨勢(shì), 在B3處理下普遍增加最多, 但仍然低于對(duì)照． 與對(duì)照相比, “紅麗”亮氨酸、 異亮氨酸、 苯丙氨酸、 纈氨酸和丙氨酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別降低了35.80%～79.42%, 36.30%～77.40%, 34.38%～72.92%, 30.00%～74.11%和39.11%～77.72%．

表3 供硼水平對(duì)番茄果實(shí)氨基酸組成及質(zhì)量分?jǐn)?shù)的影響

氨基酸比值(RAA)和氨基酸比值系數(shù)(RC)值越接近1, 表明其EAA質(zhì)量分?jǐn)?shù)越接近FAO/WHO推薦值, RC值>1表示該氨基酸過(guò)剩, RC值<1則該氨基酸相對(duì)不足, 氨基酸比值系數(shù)分(SRC)值用來(lái)評(píng)價(jià)食物中的蛋白質(zhì)的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值[26]． 由表4可知, “凱豐”的賴(lài)氨酸RC值整體最小, 蘇氨酸和異亮氨酸略低, 其余氨基酸接近1． “紅麗”的異亮氨酸RC值整體最小, 蘇氨酸、 賴(lài)氨酸和酪氨酸+苯丙氨酸略低, 其余氨基酸數(shù)值接近1． 所以“凱豐”和“紅麗”的第一限制氨基酸分別為賴(lài)氨酸、 異亮氨酸． 對(duì)于必需氨基酸的SRC值, “凱豐”的SRC值從大到小為: CK,B2,B3,B4,B1, “紅麗”的SRC值從大到小為: B3,CK,B1,B4,B2． “紅麗”的SRC值在B1,B2和B4處理下低于60, 表明此處理下的番茄果實(shí)EAA質(zhì)量分?jǐn)?shù)不均衡．

表4 基于熵權(quán)法的子因子的權(quán)重

表4 不同供硼水平下番茄果實(shí)必需氨基酸的RAA,RC和SRC

2.5 供硼水平對(duì)番茄果實(shí)番茄紅素質(zhì)量分?jǐn)?shù)的影響

番茄紅素是成熟水果中的主要色素, 在抗氧化、 清除自由基方面具有重要的作用[27]． 有研究認(rèn)為, 番茄紅素作為類(lèi)胡蘿卜衍生的香氣化合物, 可能是決定一些香氣的關(guān)鍵代謝物質(zhì)[28]． 由圖3可知, 隨著供硼水平的增加, “凱豐”的番茄紅素質(zhì)量分?jǐn)?shù)在綠熟期、 成熟期總體上都呈現(xiàn)先增加后減少的趨勢(shì)． 在綠熟期, “凱豐”的番茄紅素質(zhì)量分?jǐn)?shù)在B2處理下達(dá)到最大值, 為29.96 μg/g, 而后隨著供硼水平的增加, 番茄紅素質(zhì)量分?jǐn)?shù)有所下降． 同樣是綠熟期, “紅麗”在B2、 B4處理下相較于對(duì)照分別增加了0.59%和1.08%, 然而“紅麗”的番茄紅素質(zhì)量分?jǐn)?shù)在B1和B3處理下低于對(duì)照． 2個(gè)品種的番茄紅素質(zhì)量分?jǐn)?shù)在綠熟期各處理間都無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義．

在成熟期, 相較于對(duì)照, “紅麗”品種在B2、 B4處理番茄紅素質(zhì)量分?jǐn)?shù)有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義． 在這一時(shí)期, “凱豐”的番茄紅素質(zhì)量分?jǐn)?shù)都在B2處理下達(dá)到最大值, 為245.80 μg/g． “紅麗”品種的番茄紅素質(zhì)量分?jǐn)?shù)都在B4處理下達(dá)到最大值, 為280.46 μg/g, 相較于對(duì)照提升了40.80%．

2.6 基于多級(jí)模糊綜合評(píng)價(jià)分析番茄生長(zhǎng)、 營(yíng)養(yǎng)及風(fēng)味品質(zhì)的最佳供硼水平

本試驗(yàn)中番茄的多級(jí)模糊綜合評(píng)價(jià)分析分別采用層次分析法和熵值法計(jì)算第一層因子(ai)、 第二層子因子(wij)的權(quán)重(表4), 然后將兩組權(quán)重合并在一起． 表5為所有處理下的模糊評(píng)價(jià)值． 處理的模糊評(píng)價(jià)值越高, 處理后番茄的整體情況越好． 結(jié)果表明: 對(duì)于“凱豐”而言, 綜合評(píng)價(jià)值B1與B2相等, 并依次大于B3,B4,CK, 對(duì)于“紅麗”而言, 綜合評(píng)價(jià)值從大到小依次為: B2,B4,CK,B3,B1． 整體上來(lái)說(shuō), “凱豐”和“紅麗”的綜合評(píng)價(jià)都在B2處理下達(dá)到最大值, 分別為0.24,0.28．

表5 番茄最終多級(jí)模糊評(píng)價(jià)值

3 討論

單果質(zhì)量是衡量外界調(diào)控因子處理對(duì)植物生長(zhǎng)影響的重要指標(biāo)之一[29]． 在本試驗(yàn)中, 番茄果實(shí)單果質(zhì)量在各處理之間差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義． 供硼處理顯著增加了番茄小區(qū)產(chǎn)量, 在B4處理下效果最為顯著, 然而同比增速在逐漸降低, 這可能是由于硼對(duì)生殖生長(zhǎng)發(fā)育、 生殖組織的刺激有關(guān)[30]; 徐芳森等[31]認(rèn)為缺硼會(huì)導(dǎo)致油菜花器官發(fā)育異常, 花藥退化, 花粉粒稀少, 花而不實(shí); 曾紫君等[32]研究發(fā)現(xiàn), 棉花缺硼會(huì)出現(xiàn)花梗、 萼片、 花瓣和雌雄蕊的解剖結(jié)構(gòu)異常, 特別是缺硼使花藥的絨氈層延遲消失并且膨大, 花粉內(nèi)陷, 空癟的花粉粒成團(tuán)塊狀, 子房壁細(xì)胞排列紊亂, 珠被、 珠心結(jié)構(gòu)層次不清等, 并最終導(dǎo)致“蕾而不花”的現(xiàn)象． 郭麗璇等[33]在紅壤地區(qū)直播油菜施硼的研究中發(fā)現(xiàn), 硼對(duì)產(chǎn)量構(gòu)成因子——單株角果數(shù)和每角粒數(shù), 產(chǎn)生了顯著性影響(增加), 但對(duì)千粒質(zhì)量的影響不顯著(甚至在部分試驗(yàn)中下降), 說(shuō)明施硼后產(chǎn)量構(gòu)成因子(單株角果數(shù)、 每角粒數(shù))的增加是油菜增產(chǎn)的主要原因, 這也進(jìn)一步驗(yàn)證了我們的試驗(yàn)結(jié)果．

維生素C是人類(lèi)必需的微量營(yíng)養(yǎng)物質(zhì), 其質(zhì)量分?jǐn)?shù)也與果蔬營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)相關(guān)． 為了確保人體正常的生理功能, 必須將維生素C作為飲食結(jié)構(gòu)的一部分[34]． 維生素C也是一種重要的抗氧化劑, 有助于清除植物中的活性氧[35]． 在本試驗(yàn)中, 隨著供硼水平的增加, 番茄果實(shí)中維生素C質(zhì)量分?jǐn)?shù)逐漸增加, 這表明“凱豐”和“紅麗”番茄果實(shí)在硼處理后抗逆能力有所增強(qiáng)． 劉盼盼等[36]在對(duì)菊花進(jìn)行硼肥處理時(shí), 發(fā)現(xiàn)施用0.50～2.50 mg/kg硼肥顯著增加了菊花葉片維生素C的質(zhì)量分?jǐn)?shù), 與本試驗(yàn)結(jié)果一致． 隨著供硼水平的增加, “凱豐”番茄果實(shí)可溶性固形物比例逐漸升高, “紅麗”則先降低后升高．

氨基酸是果實(shí)形成鮮味品質(zhì)的重要組成部分, 是判斷及決定番茄果實(shí)品質(zhì)的關(guān)鍵因素． 氨基酸可以參與到果實(shí)內(nèi)部其他的品質(zhì)特征成分的形成, 同時(shí)也是植物的初級(jí)代謝物與次級(jí)代謝物相連接的重要因素[37]． 在我們的研究中, 適宜硼處理下果實(shí)氨基酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)增加, 必需氨基酸與總氨基酸的比值也增加, 結(jié)果證實(shí)了之前的研究． 適宜的硼處理之所以能夠增加氨基酸質(zhì)量分?jǐn)?shù), 可能是因?yàn)榕饘?duì)氮代謝產(chǎn)生一定程度的促進(jìn)作用, 使與之相關(guān)的酶活性增加, 進(jìn)而促進(jìn)了氨基酸的合成[18]． 有研究者發(fā)現(xiàn), 硼缺乏可以促進(jìn)天冬酰胺合成酶對(duì)銨的同化, 進(jìn)而導(dǎo)致天冬酰胺增加和谷氨酰胺合成酶活性降低, 造成一些氨基酸含量降低[38]． 我們還采用了氨基酸比值系數(shù)法對(duì)番茄果實(shí)氨基酸的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值進(jìn)行分析, “凱豐”和“紅麗”的賴(lài)氨酸、 蘇氨酸、 異亮氨酸的RC值都略低． 綜合考慮氨基酸的組成和含量, “凱豐”氨基酸營(yíng)養(yǎng)價(jià)值在B2處理最優(yōu), “紅麗”氨基酸營(yíng)養(yǎng)價(jià)值在B3處理最優(yōu)．

番茄紅素是番茄果實(shí)的關(guān)鍵成分, 主要負(fù)責(zé)成熟番茄果實(shí)的著色及品質(zhì)． 番茄紅素含有多種抗氧化劑, 能夠保護(hù)身體免受有害化合物自由基的傷害, 對(duì)人體膳食健康有重要意義． 番茄果實(shí)中的番茄紅素質(zhì)量分?jǐn)?shù)會(huì)受栽培環(huán)境[39]、 成熟期[40]、 農(nóng)藝因素[41]和加工[42]的影響． 此外, 番茄紅素裂解后會(huì)進(jìn)而影響揮發(fā)性物質(zhì)的合成． 之前的研究發(fā)現(xiàn), 通過(guò)葉面噴施硼肥, 番茄果實(shí)中番茄紅素質(zhì)量分?jǐn)?shù)、 類(lèi)胡蘿卜素質(zhì)量分?jǐn)?shù)都呈先增加后減少的趨勢(shì), 在含1.80 mg/L硼酸營(yíng)養(yǎng)液處理下, 類(lèi)胡蘿卜素物質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)最高[6]． 我們的結(jié)果表明, 在不同供硼水平處理下“凱豐”和“紅麗”的番茄紅素質(zhì)量分?jǐn)?shù)在綠熟期和成熟期表現(xiàn)出相似的變化趨勢(shì), 都是先增加后降低, 同時(shí)適宜的硼處理(B2)能明顯增加番茄紅素質(zhì)量分?jǐn)?shù), 這與上述研究結(jié)果一致． 同時(shí)我們還發(fā)現(xiàn)番茄果實(shí)中番茄紅素質(zhì)量分?jǐn)?shù)受發(fā)育階段的影響, 隨著發(fā)育階段的進(jìn)行, 番茄組織中番茄紅素越來(lái)越多． 邵旭日等[43]在番茄葉面噴施不同濃度硒肥后, 發(fā)現(xiàn)隨著供硒水平的增加, 番茄紅素質(zhì)量分?jǐn)?shù)先增加后減少, 番茄紅素也隨著發(fā)育期的進(jìn)行而積累, 該特性與本研究結(jié)果一致． 另有研究[44]通過(guò)基施硼肥也發(fā)現(xiàn)不同硼水平對(duì)番茄果實(shí)番茄紅素質(zhì)量分?jǐn)?shù)的影響極有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(p<0.01), 其中適宜硼處理(2 kg/hm2)的番茄果實(shí)中番茄紅素質(zhì)量分?jǐn)?shù)最高, 為0.34 mg/kg．

番茄風(fēng)味品質(zhì)形成的關(guān)鍵因素是果實(shí)揮發(fā)性物質(zhì)的種類(lèi)和質(zhì)量分?jǐn)?shù), 其在很大程度上決定了消費(fèi)者對(duì)番茄果實(shí)的偏愛(ài)程度[45]． 揮發(fā)性物質(zhì)根據(jù)合成的前體物質(zhì)又可以分為脂肪酸、 氨基酸和類(lèi)胡蘿卜素等[18]． 這些前體物質(zhì)來(lái)自于植物體內(nèi)卡爾文循環(huán)、 糖酵解、 莽草酸途徑以及甲羥戊酸途徑等多種代謝途徑[46]． 在本試驗(yàn)中, 適宜的施硼處理可以增加番茄果實(shí)中揮發(fā)性物質(zhì)的總質(zhì)量分?jǐn)?shù)和數(shù)量． 馮德玉[18]在對(duì)大白菜基施硼肥的研究中也發(fā)現(xiàn), 適宜的硼處理(1 mg/L)可以增加大白菜中揮發(fā)性物質(zhì)的總質(zhì)量分?jǐn)?shù)． 類(lèi)胡蘿卜素氧化裂解化合物在類(lèi)胡蘿卜素裂解雙加氧酶的作用下, 直接由類(lèi)胡蘿卜素裂解合成, 并且它們的產(chǎn)生與其直接前體類(lèi)胡蘿卜素成分的水平密切相關(guān)[47]． 6-甲基-5-庚基-2-酮直接來(lái)自番茄紅素, 香葉基丙酮來(lái)自于ζ-類(lèi)胡蘿卜素, 香葉醛和檸檬醛來(lái)自于番茄紅素及其四萜前體物質(zhì)[48]． 我們的結(jié)果表明, 適宜的硼處理(1～2 mg/L)可以增加上述物質(zhì)的含量, 尤其是6-甲基-5-庚基-2-酮含量明顯增加, 這與徐煒南[6]的研究結(jié)果一致, 在葉面噴施1.90 mg/L硼酸、 含3.80 mg/L硼酸營(yíng)養(yǎng)液能顯著增加6-甲基-5-庚基-2-酮含量． 在本試驗(yàn)中, 我們鑒定出3種氨基酸衍生物, 分別為苯乙醇、 苯乙醛和水楊酸甲脂, 苯乙醇和苯乙醛在酒精水溶液或水溶液中被描述為“花香”“果香”和“玫瑰香”． 在番茄果實(shí)中, 苯丙烷是由苯丙氨酸通過(guò)一系列酶合成的, 包括氨基酸脫羧酶(AADC)、 胺氧化酶和苯乙醛還原酶(PAR)[49]． 第一步也是限速步驟由 AADC 執(zhí)行, 它將苯丙氨酸轉(zhuǎn)化為苯乙胺． 這表明本試驗(yàn)中硼處理引起的苯丙烷類(lèi)化合物增加或者減少可能是由于AADCs 相關(guān)基因表達(dá)及酶活性的上調(diào)、 下調(diào)． 盡管與苯丙烷具有相同的前體, 但水楊酸甲酯是從苯丙氨酸分解代謝途徑的一個(gè)分支合成的, 其生產(chǎn)是通過(guò)使用苯丙氨酸解氨酶(PAL), 將苯丙氨酸轉(zhuǎn)化為反式肉桂酸而引發(fā)的[50]．

灰色關(guān)聯(lián)分析、 賦權(quán)法、 博弈論和主成分分析已被廣泛應(yīng)用于作物生長(zhǎng)發(fā)育的評(píng)價(jià)中[51-53]． 劉洋等[54]利用賦權(quán)法對(duì)黃瓜育苗品質(zhì)進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)． 然而, 有些方法受人為因素的影響, 部分分析基于原始數(shù)據(jù)進(jìn)行評(píng)估, 導(dǎo)致最終評(píng)估結(jié)果存在不確定性[55]． MFCE框架是一種將定性和定量數(shù)據(jù)相結(jié)合以提高精度的模糊算法, 從而獲得比上述方法更廣泛、 更準(zhǔn)確的評(píng)價(jià)結(jié)果[21]． Yao等[56]提出了一種基于誘發(fā)滑坡災(zāi)害的8個(gè)環(huán)境條件的模糊系統(tǒng), 其中MFCE系統(tǒng)采用了多層次分析系統(tǒng)中的5個(gè)滑坡風(fēng)險(xiǎn)因素, 該模型能夠成功覆蓋大部分有效因素, 確定最優(yōu)設(shè)計(jì)方案． 由于MFCE在處理多個(gè)指標(biāo)方面的優(yōu)越性, 因此可以取得穩(wěn)定的應(yīng)用結(jié)果． 在本試驗(yàn)中, 為了協(xié)調(diào)各指標(biāo)對(duì)番茄綜合生長(zhǎng)的影響, 我們采用層次分析法和熵值法確定因子和子因子的權(quán)重, 然后應(yīng)用模糊數(shù)學(xué)原理對(duì)權(quán)重進(jìn)行MFCE, 得到最大的MFCE值, 來(lái)評(píng)價(jià)不同供硼水平下番茄風(fēng)味品質(zhì)的最優(yōu)效果．

4 結(jié)論

硼處理顯著增加了2個(gè)番茄品種的小區(qū)產(chǎn)量, “凱豐”和“紅麗”2個(gè)品種番茄都在B4 (4 mg/L)處理下達(dá)到最大值． 隨著供硼水平的增加, “凱豐”和“紅麗”的維生素C質(zhì)量分?jǐn)?shù)整體上呈逐漸增加的趨勢(shì)． 與對(duì)照相比, 2個(gè)番茄品種在不同硼供應(yīng)下的可溶性固形物與糖酸比都有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義, 不同的是硼處理對(duì)2個(gè)品種的影響效應(yīng)不同.在本試驗(yàn)中共檢測(cè)出了成熟期新鮮番茄果實(shí)46種揮發(fā)性物質(zhì), 就揮發(fā)性物質(zhì)成分而言, 己醛、 反-2-己烯醛、 2-乙基己醇、 香葉基丙酮、 β-紫羅蘭酮、 雙戊烯這些與番茄風(fēng)味相關(guān)的物質(zhì)在2個(gè)品種均有被檢測(cè)到． “凱豐”總氨基酸含量和單個(gè)氨基酸含量隨著供硼水平的增加呈現(xiàn)先增加后減少再增加的趨勢(shì), “紅麗”則呈先減少后增加再減少的趨勢(shì), “凱豐”品種的必需氨基酸占總氨基酸的比值呈現(xiàn)先增加后減少的趨勢(shì), 在B3處理下達(dá)到最大值, “紅麗”品種的必需氨基酸占總氨基酸的比值則在B2處理下達(dá)到最大值． 硼處理對(duì)“凱豐”品種綠熟期、 成熟期的番茄紅素質(zhì)量分?jǐn)?shù)無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義, 而對(duì)于成熟期的“紅麗”而言, 在B2、 B4處理下有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義． 結(jié)合多級(jí)模糊綜合評(píng)價(jià)分析模型, “凱豐”和“紅麗”產(chǎn)量和品質(zhì)的綜合評(píng)價(jià)在B2處理下最優(yōu)．