十種常見氨基酸對蔬菜生長及品質影響的研究進展

摘" " 要：氨基酸類生物刺激素屬于生物刺激素大類下的一個分支，在農業(yè)生產(chǎn)中有廣泛的應用，可一定程度緩解非生物脅迫對植物造成的傷害。氨基酸肥料在植物養(yǎng)分吸收、植物生長、改善植物產(chǎn)量及品質等方面具有一定的促進作用。氨基酸是氨基酸肥料的基礎，通過了解各氨基酸對植物產(chǎn)生的影響，為將來配制氨基酸肥料提供理論支撐。對蔬菜生長和品質具有一定作用的十種常見氨基酸，包括色氨酸、甘氨酸、谷氨酸、精氨酸、天冬氨酸、脯氨酸、賴氨酸、丙氨酸、亮氨酸和纈氨酸，綜述其各自對蔬菜生長及品質產(chǎn)生影響的研究進展，以期為氨基酸類肥料的研發(fā)及其在蔬菜生產(chǎn)中的應用奠定基礎。

關鍵詞：氨基酸；蔬菜；生長；品質

中圖分類號：S63 文獻標志碼：A 文章編號：1673-2871（2025）03-012-06

Research progress on the effects of ten common amino acids on vegetable growth and quality

WANG Baoju1， WANG Hongxu2， QU Mingshan3， CAI Mengmeng2， NIE Qing3， WANG Qi3， LI Ting3

（1. Vegetable Research Institute， Beijing Academy of Agricultural and Forestry Sciences/Key Laboratory of Urban Agriculture of North China， Ministry of Agriculture and Rural Affairs， Beijing 100097， China; 2. Beijing University of Agriculture， Beijing 102206， China; 3. Beijing Agricultural Technology Extension Station， Beijing 100029， China）

Abstract： Amino acid belong to a branch of bio-stimulants， which are widely used in agriculture. They can alleviate the damage caused by abiotic stress to plants to a certain extent. Amino acid fertilizers have a certain role in promoting plant nutrient absorption， plant growth， and improving yield and quality. Amino acids are the basis of amino acid fertilizers. By understanding the effects of various amino acids on plants， which provides theoretical support for the future configuration of amino acid fertilizers. Ten common amino acids that have a certain effect on improving vegetable growth and quality include tryptophan， glycine， glutamic acid， arginine， aspartic acid， proline， lysine， alanine， leucine， and valine， and review the research progress on their respective effects on vegetable growth and quality in order to lay the foundation for the research and development of amino acid fertilizers and their application in vegetable production.

Key words： Amino acid; Vegetable; Growth; Quality

氨基酸由羧基和氨基組成，是蛋白質的基本組成單位，因其側鏈不同，具有不同的性質，是植物生長不可或缺的重要成分[1]。氨基酸是蛋白質的最小分子，不用通過任何的轉換能直接被作物吸收，施到土壤中，根系接觸之后就會被快速吸收，是不通過任何轉換而被吸收的一種肥料。氨基酸肥料通常用動植物邊角料作為原料，經(jīng)過水解、發(fā)酵等多道工序制成[2]。筆者主要關注氨基酸作為生物刺激素大類中一個小類的根本元素，即單質氨基酸對蔬菜生長及品質產(chǎn)生的影響。

1 概 述

1.1 生物刺激素在農業(yè)生產(chǎn)中的作用

在1976年的西班牙，“生物刺激素”一詞被格萊西姆礦業(yè)公司提出，但該公司沒有對“生物刺激素”進行明確的定義，當時“生物刺激素”也沒有引起廣泛關注，直到2010年，“生物刺激素”才重新進入大家的視線[3]。在2012年的法國，第一屆國際生物刺激素大會成功召開，從那時起生物刺激素迅猛發(fā)展[4]。2019年，歐洲生物刺激素行業(yè)委員會（EBIC）認為生物刺激素是包含功能性物質和微生物及其次生代謝產(chǎn)物的一類物質，可促進作物養(yǎng)分吸收、提高養(yǎng)分利用效率、作物抗逆性和農作物產(chǎn)量等[5]。有研究表明，生物刺激素具有提高植物對肥料有效成分的利用、調控植物生長發(fā)育并促進植物二次新陳代謝、提高植物抗非生物脅迫能力、改善土壤環(huán)境、提高植物光合作用、提升作物產(chǎn)量及品質等功能，并對病蟲害有一定的防治作用[6-7]。一般將生物刺激素分為九大類，包括腐殖質、復雜有機材料（來自農業(yè)、工業(yè)和城市廢棄物、污水污泥提取物、堆肥和糞肥）、有益化學元素（Al、Co、Na、Se和Si）、無機鹽（包括磷酸鹽）、藻類提取物（棕色、紅色和綠色大型藻類）、甲殼素和殼聚糖的衍生物、止汗劑（高嶺土和聚丙烯酰胺）、游離氨基酸和含氮物質（多肽、多胺和甜菜堿），以及促進植物生長的根際細菌（PGPR）、叢枝菌根真菌（AMF）和木霉[8]。

在植物生長過程中補充植物必需的氨基酸，氨基酸態(tài)氮主要是指存在于土壤有機質中的蛋白質和多肽中被微生物降解成的小分子氨基酸，易被植物吸收，是植物可利用氮的潛在來源[9]。其能為植物的生長提供有機氮，同時刺激和調節(jié)植物快速生長，促使植物生長健壯，促進植物對營養(yǎng)物質的吸收，增加干物質的積累和從植物根部或葉部向其他部位的運轉速度和數(shù)量，調節(jié)大量元素、微量元素以及各種營養(yǎng)成分的比例和平衡狀態(tài)，從而起到調節(jié)植物正常生長的作用，還能一定程度提高植物抵抗非生物脅迫的能力，提高植物的產(chǎn)量[3-4]。

1.2 氨基酸類生物刺激素對蔬菜的影響

1.2.1 氨基酸對蔬菜抗逆方面的影響 隨著社會的進步以及科技的發(fā)展，當今環(huán)境條件日益嚴峻，這對蔬菜的生長非常不利，眾多學者為了在不利條件下栽植出良好的蔬菜而做了一系列研究，他們發(fā)現(xiàn)在蔬菜受到非生物脅迫時使用氨基酸處理可以有效緩解逆境對蔬菜造成的傷害，并能一定程度提高蔬菜對逆境脅迫的耐受能力。

土壤中高礦化率往往容易影響植物對氨基酸的吸收，且土壤微生物與植物對氨基酸的吸收存在一定的競爭關系[10]。在菜心經(jīng)歷高溫脅迫時添加脯氨酸，能降低其體內丙二醛含量，提高體內抗氧化酶活性和脯氨酸含量[11]。研究表明，在水培甜瓜鹽脅迫時施用不同濃度脯氨酸，低濃度脯氨酸施用時能緩解甜瓜幼苗鹽脅迫狀態(tài)，增加其生物量及葉綠素含量，而高濃度脯氨酸施用則會加重甜瓜幼苗鹽脅迫損傷[12]。研究表明，色氨酸能緩解鎘脅迫對西藍花幼苗產(chǎn)生的傷害，對西藍花的生長具有一定的促進作用[13]。以上研究表明，在蔬菜生長受到非生物脅迫時，施用氨基酸能有效緩解非生物脅迫對蔬菜造成的傷害，氨基酸對蔬菜非生物脅迫具有一定的緩解作用。

1.2.2 氨基酸對蔬菜生長、品質及產(chǎn)量方面的影響 研究表明，適宜濃度外源氨基酸能促進果蔬生長、提高產(chǎn)量及品質[8，14]。適宜濃度色氨酸處理油菜，對油菜體內生長調節(jié)物質的增加具有刺激作用，從而促進油菜葉片和根系的生長[15]。將氨基酸肥料應用于番茄時，對番茄植株及根系的生長、生物量的增加具有促進作用[16]。此外，研究表明，氨基酸在植物養(yǎng)分吸收和產(chǎn)量方面也具有一定的促進效果。研究人員施用氨基酸肥料顯著提高了番茄開花結果期的根長、地上部鮮質量和果實產(chǎn)量，增幅分別為19%、18%、26%[17]。在盆栽油麥菜時配施氨基酸，能一定程度增加油麥菜氮、磷和鉀的積累量，達到對養(yǎng)分吸收的促進效果[18]。此外，還有部分學者研究認為，氨基酸肥料可以增強作物對養(yǎng)分的吸收能力，有效促進番茄功能葉片生長，促進蛋白質、淀粉、糖等干物質的積累，改善果實品質，提高產(chǎn)量[19]。噴施氨基酸，尤其是噴施甘氨酸有利于提高菜心產(chǎn)量，改善品質[20]。而氨基酸葉面肥對蔬菜品質的改善也具有積極影響，可顯著提高黃瓜、茄子、空心菜的總糖含量，此外，維生素C含量也有不同程度的提高[21]。于俊紅等[22]明確了氨基酸對菜心產(chǎn)量與品質提升的作用效果。大量研究證實，氨基酸等小分子物質作為水溶性肥料，不僅能促進作物生長，還能顯著提高茄子、芹菜、豇豆、番茄等蔬菜的品質，作物凈光合速率、葉綠素含量、株高、莖粗等指標顯著高于未施加氨基酸肥料的對照組[23-26]。研究表明，在植物生長過程中施用氨基酸，能在植物體內經(jīng)過復雜的生化反應，經(jīng)過糖酵解、三羧酸循環(huán)等代謝途徑轉變成多種糖類及有機酸，從而促進蔬菜產(chǎn)量及品質的提升[27]。

2 十種常見氨基酸對蔬菜的影響

上述內容分析了氨基酸肥料在蔬菜生長發(fā)育、產(chǎn)量及品質方面具有一定的影響，筆者推測單質氨基酸在改善蔬菜生長發(fā)育、品質與產(chǎn)量方面也應當具有類似的作用，并將十種具有代表性的氨基酸進行了詳細總結。

2.1 色氨酸

色氨酸（Trp）是動植物生長所必需的氨基酸之一，還是蔬菜生長素、芥子油苷等的前體物質[28]，因此色氨酸在蔬菜生長方面具有重要作用，眾多研究者也關注其對蔬菜品質提升方面產(chǎn)生的影響。研究表明，在羽扇豆的生長過程中葉面噴施色氨酸，可以促進羽扇豆種子的氮、磷、鉀、可溶性糖、粗蛋白和游離氨基酸的積累，并提高種子產(chǎn)量和質量[29]。在甘藍中發(fā)現(xiàn)適當濃度的外源色氨酸處理可以促進甘藍的生長，提高產(chǎn)量和品質[30]。Pérez-balibrea等[31]以西藍花為試材，在發(fā)芽過程中噴灑不同濃度的氨基酸，發(fā)現(xiàn)色氨酸能使吲哚族硫苷含量增加近2倍，同時使蘿卜硫素含量升高。在番茄的生長過程中噴施色氨酸，提高了果實中生長素、可溶性糖、可溶性蛋白和可溶性固形物含量，并降低可滴定酸含量，能達到改善番茄品質的效果[32]。將色氨酸應用在秋葵的生產(chǎn)中，對秋葵的株高、節(jié)間距、產(chǎn)量及品質均具有一定的提升效果[33]。

2.2 甘氨酸

甘氨酸（Gly）是結構最簡單、分子質量最小的氨基酸，是蔬菜體內重要的氨基酸之一，是蔬菜螯合肽、谷胱甘肽等物質的合成前體，還是硝態(tài)氮的代謝產(chǎn)物[34]。研究表明，甘氨酸對植物的光合作用有獨特的效果，并利于植物的生長，在農業(yè)中還常被用作增糖劑[18]，筆者推測甘氨酸不僅在提高蔬菜糖含量方面有一定作用，在改善蔬菜其他品質方面也有一定的促進作用。研究表明，在香菜的生長中添加適量濃度的甘氨酸，可以提高葉片中蛋白質的含量，以及葉片中氮、鉀、鋅等的濃度，并改善香菜的生長和營養(yǎng)品質[35]。Mohammadipour等[36]的研究也有類似的結果，適量濃度的甘氨酸對香菜葉片中可溶性固形物和維生素C含量也有一定的提升作用。甘氨酸對小白菜體內硝酸鹽含量具有降低作用，對維生素C和葉綠素含量具有提升作用，并能提高產(chǎn)量[37]。沈欣等[38]的研究也得到相同的結果，施用甘氨酸能提高小白菜體內可溶性糖含量。將甘氨酸應用于黃瓜的生長中，能提高葉片中抗氧化酶活性，并提高黃瓜果實維生素C及可溶性糖含量，達到促進黃瓜增產(chǎn)，并改善品質的效果[39]。甘氨酸能促進生菜地上部生長，提高生菜體內可溶性糖和游離氨基酸含量，該研究者還將甘氨酸應用在不結球白菜的生長中，都能起到改善品質的作用[40]。10%甘氨酸水溶肥處理可促進菠菜葉片的生長，提高葉片葉綠素含量及氮含量，提高植株干物質積累量，但對菠菜的株高生長具有抑制作用；不同濃度處理均對菠菜根系生長有一定的促進作用[41]。

2.3 谷氨酸

谷氨酸（Glu）是多種氨基酸的合成前體，當外源補充谷氨酸后，不僅可以促進谷氨酸本身參與蛋白質的合成，而且還能促進谷氨酸轉變?yōu)槠渌喾N氨基酸，再參與蛋白質的合成，并能促進其他氨基酸的吸收[42]。谷氨酸對蔬菜生長發(fā)育及品質影響的研究較多，使用160 mg·L-1的谷氨酸能夠提高芹菜葉片葉綠素、可溶性糖、可溶性蛋白和脯氨酸含量及產(chǎn)量[43]。研究表明，谷氨酸能降低蔬菜體內硝酸鹽含量，提高葉綠素含量，促進蔬菜葉片的光合作用。研究表明，谷氨酸除了降低小白菜體內硝酸鹽含量，提高維生素C和葉綠素含量外，還對小白菜地上部磷、氮等元素的積累具有一定的促進作用[37]。沈欣等[38]的研究也得到相同的結果，施用谷氨酸還能提高小白菜體內可溶性糖含量。鄧子越等[43]研究表明，谷氨酸處理能提高芹菜的產(chǎn)量。張艾等[44]研究表明，包含谷氨酸的6種不同氨基酸對西藍花芽苗進行根施處理，均不同程度提高了可溶性糖、可溶性蛋白、總黃酮、總酚、硝態(tài)氮、光合色素、總硫苷和蘿卜硫素含量。將谷氨酸應用在草莓的生長中，能促進草莓成熟及果實增大[45]。在無土栽培韭菜營養(yǎng)液中添加1 mmol·L-1 谷氨酸，能夠有效改善韭菜品質，提高產(chǎn)量，并顯著提高辛辣度，改善韭菜風味[46]。

2.4 精氨酸

精氨酸（Arg）在植物體內是多胺、一氧化氮等物質的合成前體[13]，在蔬菜生長過程中起重要作用。精氨酸能促進蔬菜根系發(fā)育，提高蔬菜在鹽脅迫下的耐受能力等，眾多研究者經(jīng)常將精氨酸應用于改善采后果實的貯藏品質，也有部分研究將精氨酸應用在植物的生長過程中。研究表明，將精氨酸應用在蘆筍的低溫貯藏時，能提高蘆筍的抗氧化能力，并能降低蘆筍的失重率及腐爛率等，對蘆筍采后品質的提升具有積極作用[47]。在草莓生長過程中添加精氨酸，對果實可溶性固形物、維生素C和可溶性糖含量等指標均具有提升效果，還能增加草莓的果實質量及數(shù)量，達到改善草莓品質和提高產(chǎn)量的雙重效果[48]。在番茄的生長過程中添加精氨酸，通過調節(jié)植株氮素的吸收能力，促進植株及根系的生長，提高番茄中維生素C和番茄紅素含量，對改善番茄果實品質有正向作用[49]。

2.5 天冬氨酸

天冬氨酸（Asp）是一種多功能氨基酸，對金屬離子具有一定的螯合能力，還能連接糖代謝和氨基酸代謝[50-51]，因此添加外源天冬氨酸能通過復雜的生化反應在一定程度上參與到糖代謝過程中，在植物的發(fā)育過程中發(fā)揮作用，對促進植物的生長和發(fā)育等方面具有一定作用。筆者主要關注天冬氨酸在改善植物品質方面產(chǎn)生的影響，盡管該方面的研究較少，但仍有部分研究表明，在油麥菜的生長中配施天冬氨酸，能大幅降低油麥菜體內硝酸鹽含量，同時提高其對養(yǎng)分的吸收能力，從而對其品質改善具有一定的促進作用[17]。

2.6 脯氨酸

脯氨酸（Pro）是20種氨基酸中水溶性最強的一種，是植物內部功能的調節(jié)劑，在植物應激情況下通常被激活，提高植物對滲透脅迫的耐性，還有研究表明，脯氨酸能提高植物花粉活力[52]。在開花后葉面噴施脯氨酸，促進了植株生長，并能提高產(chǎn)量及品質特性，還能有效降低壞果率[53]。

2.7 賴氨酸

賴氨酸（Lys）的分解產(chǎn)物是三羧酸循環(huán)中碳元素的重要來源，因此其在植物生長過程中具有一定作用。研究表明，賴氨酸能促進葉綠素合成，增強植物的耐旱性，在植物氮吸收中能起催化劑的作用[54]。研究表明，用低濃度賴氨酸代替部分肥料應用于白菜的生產(chǎn)中，通過調節(jié)白菜代謝及氮素吸收，對白菜可溶性蛋白含量及生物量均有一定的提升效果，并能提高白菜品質[55]。目前研究者對賴氨酸改善蔬菜品質方面的研究較少，而筆者認為其在改善蔬菜品質方面可能具有一定的促進作用，值得研究者關注。

2.8 丙氨酸

丙氨酸（Gla）在動植物生長中具有重要的生理作用，參與糖代謝的過程[56]。目前丙氨酸在植物上應用的研究較少，研究表明，丙氨酸能促進葉綠素合成，調節(jié)氣孔開放，對病菌有抵御作用[57]。在油麥菜的生長中配施丙氨酸，能達到增產(chǎn)的效果，同時還能提高其體內的總蛋白含量，在一定程度上起到改善品質的作用[17]。

2.9 亮氨酸

亮氨酸（Leu）是某種芳香物質的前體，研究表明，亮氨酸能提高植物的耐鹽性，提高花粉活力和萌發(fā)率[58]。研究表明，將亮氨酸與稀土配施能防止病蟲害，起到增產(chǎn)的作用，其復合物還能有效分解，分解產(chǎn)物能被作物吸收[59]。

2.10 纈氨酸

纈氨酸（Val）在生命活動中起重要作用，研究表明，纈氨酸能提高種子發(fā)芽率，改善作物風味等[60]。纈氨酸在醫(yī)藥、食品等方面的應用研究較多[61，而尚未檢索到將纈氨酸應用在蔬菜中并起到改善蔬菜品質方面的報道。

3 展 望

如今全球農業(yè)都在追求綠色、高效、可持續(xù)發(fā)展，科技的不斷進步為農業(yè)發(fā)展帶來了新的機遇與變革，氨基酸類生物刺激素肥料以其獨特的優(yōu)勢，如富含多種氨基酸及其他活性物質，能夠直接參與植物的新陳代謝過程，對農作物的生長發(fā)育產(chǎn)生積極而深遠的影響，并能提高作物對養(yǎng)分的吸收利用效率，減少化學肥料的施用量，降低農業(yè)生產(chǎn)成本，同時也減少了因過量施用化學肥料對環(huán)境造成的污染，符合綠色農業(yè)的發(fā)展要求[62]。

隨著科學研究的不斷深入，氨基酸類生物刺激素的作用機制將得到更全面的揭示，產(chǎn)品的質量和效果也將不斷提升。氨基酸與其他肥料（如大量元素肥料、微量元素肥料等）配合使用，發(fā)揮協(xié)同增效的作用，能提高肥料的整體效果；與其他先進的農業(yè)技術相結合，如精準施肥、智能化灌溉等，形成更加完善的農業(yè)生產(chǎn)體系，為實現(xiàn)農業(yè)可持續(xù)發(fā)展提供有力支撐[63]。

未來還需要進一步加強有關氨基酸類生物刺激素的應用研究和示范推廣，規(guī)范市場秩序，提高產(chǎn)品質量和效果，同時也要加強對農民的技術培訓和指導，讓他們正確掌握使用方法和注意事項，實現(xiàn)農業(yè)生產(chǎn)的綜合效益最大化。展望未來，氨基酸類生物刺激素肥料在農業(yè)種植領域的應用前景將更加廣闊。

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