李小英，陈丽美，李俊龙，史亮涛

(1. 西南林业大学生态与环境学院，云南 昆明 650224；2. 云南省农业科学院热区生态农业研究所，云南 元谋 651300)

长期以来，元谋坝区是云南省重要的蔬菜产地，因其冬季光热条件充足而成为云南冬早蔬菜主产区之一，且元谋县被列为无公害产品生产基地示范县，2017年外销冬早蔬菜8.3×105t，收入达22.83亿元[1]，蔬菜种植业成为当地不可替代的富民产业。然而长期大量施用化肥导致土壤板结、土壤肥力低[2]，加之土壤类型为粘粒较多的燥红土，一遇暴雨极易造成土壤养分流失，降低无机肥料的利用效率，不利于作物生长[3]。元谋干热河谷坝区也因此列入国家重点研发项目“西南干旱河谷区生态综合治理和生态产业发展技术研发”的试验区域。

有机肥也称“农家肥料”，其所含营养元素较多，经微生物分解能持续为作物提供养分[4]，改善土壤性状，提高土壤肥力[5]。有机肥是实现绿色蔬菜产业发展的良好途径，有研究显示，施用有机肥可改善果实品质[6]，提高产量[7]，同时提高土壤养分含量[8]，对作物的生长具有积极作用[9]。目前有机肥的施用成为生产有机蔬菜的必然之路，有机肥来源广、种类多、肥效较长[10-11]，且当地大多农户圈养山羊，产生的羊粪经发酵后便可成为较好的有机肥，因羊粪氮磷钾含量高，可提高土壤养分的有效性[12]，促进土壤团粒形成，使土壤变得疏松，提高土壤通透性，利于植物根系对土壤养分的吸收[13]。有研究表明，有机肥代替商品化肥的施用使葡萄着色期和成熟期提前，缩短葡萄膨大期，且单株结果数增加[14]，这将有利于葡萄增产，进而增加农民收入。氨基酸有机肥含有易于植物吸收的小分子蛋白质，能为植物提供更全面的营养，刺激和调节植物生长繁殖，同时具有提高植物抗逆性和品质的功能[15]。杨胜明等[16]研究表明，氨基酸肥替代无机化肥对水稻生长无明显不良影响，同时还能提高水稻千穗重和总产量，提高经济效益，保护生态环境。王子宁[17]研究发现，施用氨基酸有机肥可减少番茄中硝酸盐和亚硝酸盐积累，提高番茄果实中可溶性糖、有机酸、可溶性蛋白和维生素C含量。由此可见，氨基酸有机肥的施用能促进植株生长发育，提高产量及品质，改善土壤状况，对作物生长具有明显效果[18]。

元谋坝区冬季蔬菜中紫甘蓝(Brassicaoleraceavar.Capitataf.rubra)的种植面积较大，因其种植周期较短、易管理、产量较高等特点，成为当地农民冬早蔬菜种植的首选。紫甘蓝属于喜肥蔬菜，吸肥量大，需氮磷钾比例为3∶1∶4，在中性或微酸性土壤中生长良好[19]。然而针对元谋坝区土壤板结、紫甘蓝产量降低等问题， 在有机肥施用量、类型及针对土壤方面尚需进一步研究，因此，本文探讨两种不同有机肥施用量对紫甘蓝光合特性及产量和品质的影响，旨在为当地紫甘蓝种植的合理化施肥、优质生产提供参考。

1 材料与方法

1.1 试验地概况

试验地在云南省楚雄彝族自治州元谋县南城街150号热区生态研究所大田试验基地(101°52.6′E，25°41.5′N)进行，平均海拔1 169 m，年平均气温21.9℃，极端气温可达42℃，年平均降量613.8 mm，坝区几乎全年无霜，属南亚热带干热季风气候，试验地土壤为典型燥红土，燥红土是在气候干热、酷热期长、降水量少、蒸发量大、旱季长的稀树植被条件下形成的，淋溶作用较弱，属于半淋溶土，其基本理化性质见表1。

表1 土壤理化性质

1.2 试验材料

供试紫甘蓝品种‘普罗米悠’，生长期约为100～120 d，由云南省农业科学研究院热区生态研究所提供。羊粪有机肥(OF)为当地农户圈养山羊产生的羊粪经发酵而产生的堆肥，具体制作方法是将圈中羊粪进行收集并晾晒2 d，再将其堆成圆锥状，喷水至表面淋失并覆薄膜发酵3个月。固态氨基酸有机肥(AAF)购于江苏汉菱肥业有限公司，为在氨基酸母液中加入中微量元素后反应生成氨基酸螯合态中微量元素，再配以氨基酸原粉、有益菌等成分而制造生产的有机肥。羊粪有机肥和氨基酸有机肥基本性质见表2。

表2 有机肥主要理化性质

1.3 试验设计

试验设计共7个处理，根据前期土壤氮磷养分淋溶试验结果以及当地农民对紫甘蓝常规有机肥施肥量(8～12 t·hm-2)，将两种有机肥用量各设为3个梯度，分别为5、10、20 t·hm-2，同时以不施肥为对照(CK)，每个处理3次重复，每个小区面积为20 m2(4 m×5 m)，并随机排列。2019年7月用旋耕机将土壤翻匀晾晒，同时用铁板将地块分为独立的小区，月末按照试验设计将OF和AAF作为基肥一次性施入小区，将土壤与肥料混合均匀(约30 cm)。2019年9月5日将长势均一的紫甘蓝(株高为6.5～7.5 cm)移栽至每个小区，株行距分别为30 cm和20 cm，每个小区栽植320株并覆膜，幼苗移栽后保持充分灌水(灌溉方式采用地表滴灌)，后期平均3 d灌水一次，并在定植后第一次追肥(每个小区追施尿素300 g，磷酸二氢钾140 g)，莲座期后浇水次数逐渐减少，并进行第二次追肥(与第一次追肥相同)，其他管理方式按当地习惯进行。

1.4 测定项目与方法

光合特性：紫甘蓝栽植后，定期观测紫甘蓝生长状况，于每个月月底选择晴朗天气在11∶00—16∶00 间采用光合仪Li-6400XT(美国LI-COR)测定紫甘蓝中位叶(上数5～6片展开叶)不同生长时期叶片的净光合速率、蒸腾速率、气孔导度和胞间CO2浓度(幼苗期、莲座期、结球期、成熟期)。

品质测定：紫甘蓝叶球比较紧实后，于2019年12月末采收，先称重记录紫甘蓝产量，并在每个小区选取长势基本一致的10个紫甘蓝，去掉外叶带回实验室放冰箱用于后期紫甘蓝品质的测定：可溶性蛋白含量采用考马斯亮蓝G-250染色法测定，维生素C含量采用2，6-二氯酚靛比色法，还原糖含量采用3,5-二硝基酚水杨酸比色法测定，花青素含量采用1% HCl浸提比色法测定[20]。

1.5 数据处理

采用Excel 2016对数据进行整理，用Origin 2017进行作图，并采用SPSS 21.0进行单因素和多重比较，用Tukey法比较处理间的差异显著性(P<0.05)。

2 结果与分析

2.1 不同处理对紫甘蓝光合特性的影响

2.1.1 净光合速率 图1显示，两种有机肥不同用量处理下对紫甘蓝生长幼苗期、莲座期、结球期和成熟期的净光合速率均具有显著影响(P<0.05)，且

注：不同字母表示同一时期不同处理间差异显著(P<0.05), 下同。

紫甘蓝净光合速率从幼苗期到结球期基本表现为增强的趋势，成熟期减小。在同一时期，有机肥施用后紫甘蓝净光合速率均强于CK处理。在幼苗期和莲座期，紫甘蓝净光合速率随有机肥用量的增加而逐渐增大；结球期则表现为施用20 t·hm-2的有机肥时紫甘蓝净光合速率最大，OF20处理较OF5和OF10处理分别提高28.74%和30.23%，AAF20处理较AAF5和AAF10处理分别提高3.85%和13.07%；成熟期施用羊粪肥与结球期变化规律类似，而在氨基酸肥施用下则表现为随施用量的增加有降低趋势。总体来看，紫甘蓝净光合速率不同时期表现为结球期>成熟期>莲座期>幼苗期，紫甘蓝结球期的光合速率影响着紫甘蓝的产量，虽然20 t·hm-2的羊粪肥处理下紫甘蓝结球期净光合速率最高，但氨基酸肥的施用能维持紫甘蓝净光合速率处于一个较高而稳定的状态，为27.03～30.57 μmol·m-2·s-1。

2.1.2 蒸腾速率 由图2可知，不同处理对紫甘蓝各时期蒸腾速率影响不同，各处理间均有显著差异(P<0.05)。除CK和OF20处理外，紫甘蓝莲座期蒸腾速率均高于其他时期，且氨基酸肥施用5 t·hm-2和10 t·hm-2时蒸腾速率高于其他处理，AAF5和AAF10处理较CK对紫甘蓝莲座期蒸腾速率分别提高了61.82%和73.84%。两种有机肥在相同用量条件下，氨基酸肥施用后紫甘蓝蒸腾速率相对羊粪肥更高。在紫甘蓝莲座期，高量有机肥的施用(20 t·hm-2)反而使紫甘蓝蒸腾速率减弱，紫甘蓝蒸腾速率随羊粪肥量的增加而降低，OF5和AAF10分别为紫甘蓝蒸腾速率的最高值；在紫甘蓝结球期和成熟期，其蒸腾速率逐渐减弱，10 t·hm-2的氨基酸有机肥施用下蒸腾速率最高。

图2 不同处理对紫甘蓝蒸腾速率的影响

2.1.3 气孔导度 从图3可以看出，不同处理在紫甘蓝生长不同时期对其气孔导度的影响具有显著差异(P<0.05)，AAF10处理下紫甘蓝在幼苗期、莲座期和结球期气孔导度最大。在紫甘蓝生长的幼苗期，高量有机肥的施用反而降低了气孔导度，在AAF10处理下紫甘蓝气孔导度最大，OF10处理次之，两个处理分别较CK处理的气孔导度增加了37.76%和20.88%。在紫甘蓝生长的莲座期，OF5处理和AAF10处理下紫甘蓝气孔导度分别达最大值，较CK处理增大了38.94%和33.47%，其他处理间无显著差异(P>0.05)。除OF5处理外，紫甘蓝生长的结球期气孔导度均高于其他时期；高量羊粪肥施用或氨基酸肥施用条件下紫甘蓝气孔导度均显著高于其他处理，说明更利于紫甘蓝结球。在紫甘蓝生长的成熟期，各处理间气孔导度较为接近。

图3 不同处理对紫甘蓝气孔导度的影响

2.1.4 胞间CO2浓度 有机肥施用对紫甘蓝各时期胞间CO2浓度有显著影响(P<0.05)，且对紫甘蓝幼苗期生长的影响较大(图4)。在紫甘蓝生长的幼苗期，在同一有机肥条件下，施用氨基酸肥处理间无显著差异，但胞间CO2浓度均高于其他处理；施用10 t·hm-2的羊粪肥处理高于其他处理，OF10处理较OF5和OF20处理的紫甘蓝胞间CO2浓度分别提高了7.16%和13.36%。在紫甘蓝生长的莲座期，高量羊粪肥(20 t·hm-2)和低量氨基酸肥(5 t·hm-2)的施用会降低胞间CO2浓度，其他处理间无显著差异。在紫甘蓝生长的结球期和成熟期，氨基酸肥施用处理下的胞间CO2浓度相对高于羊粪肥处理，但处理间差异不大。

图4 不同处理对紫甘蓝胞间CO2浓度的影响

2.2 不同处理对紫甘蓝产量的影响

紫甘蓝产量是直接获得经济效益的来源，考虑到紫甘蓝可食部分为内叶，故产量按可食部分记录。从图5可以看出，不同羊粪肥用量处理下紫甘蓝产量无显著差异(P>0.05), 高量羊粪肥的施用并不能达到明显增产的效果，而高量氨基酸肥的施用可以显著提高紫甘蓝产量，AAF20处理较OF20处理对紫甘蓝产量提高了48.46%。与CK相比，施用有机肥可提高紫甘蓝产量13.39%～72.32%；施用氨基酸肥后，AAF10和AAF20处理下紫甘蓝产量显著提高，但20 t·hm-2的氨基酸肥施用量较10 t·hm-2的增产效果不大，仅增产4.32%。

注：不同字母表示处理间差异显著(P<0.05) 。下同。

2.3 不同处理对紫甘蓝品质的影响

2.3.1 可溶性蛋白含量 有机蔬菜的价值不仅体现在产量上也体现在品质上。如图6所示，两种有机肥不同用量对紫甘蓝可溶性蛋白含量均具有显著差异(P<0.05)，AAF10处理下最高，比CK高9.48%。紫甘蓝中可溶性蛋白含量为17.05～21.02 mg·g-1，施用5 t·hm-2OF和10 t·hm-2AFF有机肥更利于增加紫甘蓝中可溶性蛋白含量，施用高量OF和AFF有机肥(20 t·hm-2)反而降低了紫甘蓝中可溶性蛋白含量，OF20和AFF20分别比CK降低了7.11%和10.65%。

图6 不同处理对紫甘蓝可溶性蛋白含量的影响

2.3.2 维生素C含量 紫甘蓝中维生素C含量在不同处理间均差异显著(P<0.05)，且高量有机肥(20 t·hm-2)的施用反而降低紫甘蓝中维生素C含量，且均高于CK。施用有机肥后，紫甘蓝中维生素C含量为11.74～14.99 mg·100g-1，AAF10处理下最高，较CK提高了36.61%。施用同种有机肥时，紫甘蓝中维生素C含量变化规律与可溶性蛋白含量变化类似，高量有机肥的施用降低了紫甘蓝中维生素C的含量。其中，OF10和OF20处理较OF5处理对紫甘蓝维生素C含量分别降低了1.52%和18.64%，AAF5和AAF20处理较AAF10处理对紫甘蓝维生素C含量分别降低了2.86%和15.71%。

2.3.3 还原糖含量 由图8可以看出，有机肥的施用较CK提高了紫甘蓝中还原糖含量，但处理间无显著差异(P>0.05)。紫甘蓝中还原糖含量变化范围为88.86～97.38 mg·g-1，AAF20处理下紫甘蓝还原糖含量最高。单施羊粪肥条件下，OF5、OF10和OF20处理较CK对紫甘蓝还原糖含量分别提高了5.49%、4.82%和8.24%；单施氨基酸肥条件下，AAF5、AAF10和AAF20处理较CK处理紫甘蓝还原糖含量分别提高了6.17%、8.43%和9.59%。

图7 不同处理对紫甘蓝维生素C含量的影响

图8 不同处理对紫甘蓝还原糖含量的影响

2.3.4 花青素含量 由图9可知，不同处理下紫甘蓝中花青素含量间有显著差异(P<0.05)，AAF10处理下最高，为146.96 mg·100g-1，与CK相比，施用有机肥可提高紫甘蓝中花青素含量。单施羊粪肥时，紫甘蓝中花青素含量随有机肥用量的增加而增加，OF5、OF10和OF20处理较CK的紫甘蓝花青素含量分别提高了4.47%、16.12%和18.83%；单施氨基酸肥时，紫甘蓝中花青素含量在AAF5、AAF10和AAF20处理间差异不大，但较CK分别增加了33.71%、34.04%和33.71%。

图9 不同处理对紫甘蓝花青素含量的影响

2.4 经济效益分析

由表3可以看出，AAF10处理下紫甘蓝纯收入最高，为44 875元·hm-2，与CK相比，纯收入增加41.90%；OF5处理紫甘蓝纯收入次之，为40 800元·hm-2，而随着有机肥用量的增加，肥料投入成本逐渐增大，尤其是氨基酸肥投入成本较高，紫甘蓝种植收益反而降低，氨基酸肥用量为20 t·hm-2时出现了负效益。有机肥的施用均不同程度地提高了紫甘蓝产量，与CK相比，单施羊粪肥均提高了紫甘蓝纯收入，增幅为15.81%～29.01%，但随着有机肥施用量的增加纯收入却逐渐减少；单施氨基酸肥条件下，低量(5 t·hm-2)和高量(20 t·hm-2)有机肥的施用较CK均降低了紫甘蓝纯收入，施用10 t·hm-2的有机肥纯收入较高，且较OF5处理纯收入增加9.99%。从经济效益分析来看，施用10 t·hm-2的氨基酸肥对当地紫甘蓝提高经济效益最好。

表3 不同处理下紫甘蓝生产成本和产出

3 讨 论

本研究显示，有机肥的施用均不同程度地提高了紫甘蓝各时期净光合速率、蒸腾速率、气孔导度和胞间CO2浓度，施用有机肥对紫甘蓝结球期净光合速率和气孔导度提升效果更佳，这可能是因为有机肥的施用可改善土壤环境，从而提高土壤持水能力[21]，进而为紫甘蓝提供有利的呼吸条件，促进紫甘蓝结球期光合作用，此时期紫甘蓝生长更旺盛；另一方面，有机肥中含有大量作物生长所需的氮、磷、钾等大量元素，同时还含有铁、镁、锌等微量元素[22]，在作物生长过程中不断供应所需养分，增强了光合作用，并有效促进紫甘蓝的生长。有机肥能为植物的生长提供大量有益物质[23]和促生长因子[24]，有益于紫甘蓝从土壤中吸收有益营养成分，从而增加强叶片的光合能力。本研究中，高量有机肥(20 t·hm-2)的施用对紫甘蓝光合特性的增强作用反而降低，施用10 t·hm-2的氨基酸有机肥效果明显较好，蒸腾速率和气孔导度明显较高，这说明在适量有机肥用量条件下紫甘蓝对于土壤养分和水分的吸收利用较均衡[6]，有利于改善紫甘蓝体内生理代谢[25]，同时紫甘蓝蒸腾速率和气孔导度均增大，使体内CO2扩散阻力下降，更有利于紫甘蓝体内的气体交换，进而导致光合作用强度增大。

紫甘蓝适宜生长在肥力水平较高且疏松的土壤中，为喜肥和耐肥作物，氮、磷、钾元素是紫甘蓝生长过程中必不可少的元素[26]，本研究施入的有机肥营养元素丰富(表2)，经发酵产生的有机肥还保留原本的疏松结构，因此不同用量有机肥的施用对调节作物养分的平衡吸收及改善土壤结构效果不同。本研究中，有机肥的施用可以提高紫甘蓝产量，但过量的施用并不能达到增产的效果，反而降低经济收入，这可能是因为过量有机肥的施用同时伴随着土壤中致病微生物数量的增加[27]，土壤养分过盛也易流失，不能完全被紫甘蓝吸收，反而不利于紫甘蓝的营养生长，降低紫甘蓝可溶性蛋白、维生素C含量。同时高量有机肥(20 t·hm-2)的施用降低了紫甘蓝花青素和还原糖含量，尤其氨基酸肥的施用更明显，这可能是因为高量有机肥的施用易改变土壤酸碱环境，这必然会引起作物品质的改变，而施用10 t·hm-2的氨基酸肥可促进紫甘蓝对营养成分的吸收利用，增强紫甘蓝代谢能力[28]，对于提高紫甘蓝产量和品质可谓较好的选择。刘松忠等[29]也有类似的研究发现，有机肥的施用促进了当年黄金梨可溶性固形物、总糖含量和果糖含量，提高有机肥的利用效率。王道兵等[30]的研究表明有机肥代替化肥的施用可提高西兰花产量和品质，增加农民经济收入。虽然氨基酸肥的施用使成本增加，但在10 t·hm-2和20 t·hm-2氨基酸肥用量下紫甘蓝产量显著提升，且10 t·hm-2氨基酸肥施用量处理下紫甘蓝中可溶性蛋白、维生素C和花青素含量最高，说明紫甘蓝产、投和收益比相吻合，投入较高，产出和收益也高，本研究中施用10 t·hm-2的氨基酸有机肥比施用20 t·hm-2羊粪有机肥处理投入更高，而产量提高了42.31%，即施用氨基酸有机肥纯收入更高。10 t·hm-2的氨基酸有机肥施用可以达到提质提产的目的，同时也可增加农民经济收入，但其长期效应还有待进一步探究，应综合考虑紫甘蓝不同生长时期养分需求特征，因地制宜，合理施肥才能达到紫甘蓝提质增产的效果。

4 结 论

施用20 t·hm-2的羊粪有机肥或10 t·hm-2的氨基酸有机肥可增强紫甘蓝的净光合速率、蒸腾速率、气孔导度和胞间CO2浓度，进而提高紫甘蓝的光合作用，而高量氨基酸肥的投入反而会降低紫甘蓝的光合特性。两种有机肥的施用同时也提高了紫甘蓝可溶性蛋白、维生素C和花青素含量，其中在AAF10(10 t·hm-2的氨基酸有机肥)处理下紫甘蓝中可溶性蛋白、维生素C和花青素含量最高，而不同用量有机肥施用对紫甘蓝中还原糖含量无显著影响。虽然20 t·hm-2的氨基酸有机肥施用量下紫甘蓝产量最高，但其纯收入出现负效应，说明应综合考虑紫甘蓝的产投比，才能提高紫甘蓝产量，并增加收益。从紫甘蓝经济效益角度来看，施用10 t·hm-2的氨基酸有机肥可作为该试验区最佳施肥量的参考。