《Scientia Horticulturae》：Organic substitution improves yield and quality of
Zanthoxylum bungeanum by enhancing soil quality index and nutrient accumulation
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为解决化学肥料过量施用导致的土壤质量下降及花椒(Zanthoxylum bungeanum)产量品质衰退问题，本研究通过两年田间试验，系统评估20%与40%有机肥替代化学氮肥对花椒园土壤质量指数(SQI)、植株养分吸收及果实品质指数(ZQI)的影响。结果表明，40%有机替代处理可显著提升土壤有机质、交换性钙含量及SQI（提升127.02%），并通过增强叶片钙浓度(LCaC)、果实钾(FKA)与氮吸收(FNA)，使花椒产量和品质分别提高26.14%和124.56。该研究为西南地区花椒可持续生产提供了理论依据与实践路径。
在中国西南地区的丘陵山坡上，遍布着一种具有独特麻香味的经济树种——花椒(Zanthoxylum bungeanum)。它不仅是川菜调味的核心原料，其衍生物山椒素更具药用价值，被用于治疗消化系统疾病、牙痛等。然而，近年来，为了追求高产，农户普遍过量施用氮肥，导致土壤酸化、微生物多样性下降、养分失衡，进而引发花椒产量与品质的双重衰退。更严峻的是，土壤酸化还会增加花椒籽粒中重金属的积累风险，威胁其食用安全性。面对这一产业困境，探索既能维持产量又可提升品质的可持续栽培模式刻不容缓。
在此背景下，西南大学资源环境学院的研究团队在《Scientia Horticulturae》上发表了最新研究成果。他们提出通过有机肥部分替代化学肥料的策略，试图在改善土壤健康的同时，实现花椒的优质高产。研究团队假设：有机替代能提升土壤质量；促进花椒树体养分吸收；并通过改善土壤和营养状况间接提升产量与品质。
为验证这些假设，研究团队在重庆市江津区茨云镇的典型花椒园开展了为期两年的田间试验。试验设置了五个处理：不施肥对照(CK)、农民习惯施肥(FP)、优化施肥(OPT)、20%有机肥替代化学氮肥(M20%)和40%替代(M40%)。每个处理三次重复，每重复五棵12年树龄的“竹叶花椒”(Zanthoxylum armatum var. novemfolius)植株。研究人员系统测定了土壤理化性质（pH、有机质SOM、碱解氮AN、有效磷AP、有效钾AK、交换性钙和镁）、花椒各器官（枝、叶、果）的养分浓度与积累量、果实产量及品质指标（挥发油、麻味物质、醇提物、醚提物），并采用土壤质量指数(SQI)和花椒品质指数(ZQI)进行综合评价。通过冗余分析(RDA)和偏最小二乘路径模型(PLS-PM)解析了各因子间的因果关系。
关键技术方法包括：土壤理化性质采用常规农化分析法（如pH计测pH，重铬酸钾外加热法测SOM，扩散法测AN，Olsen法测AP，醋酸铵提取-火焰光度法测AK，原子吸收光谱法测钙、镁）；植物养分测定采用H2SO4-H2O2消解-凯氏定氮/钼锑抗比色/火焰光度法；果实品质指标采用水蒸气蒸馏测挥发油、甲醇提取-紫外分光光度法测麻味物质、溶剂提取-蒸发法测提取物；采用线性评分法与主成分分析(PCA)加权计算SQI，隶属函数法计算ZQI；采用RDA和PLS-PM进行多变量统计分析。
3.1. 有机替代对花椒养分浓度与吸收的影响
结果显示，各器官氮、磷、钾浓度随生育期推进而下降，但M40%处理在果实成熟期的枝、叶、果氮浓度均显著高于FP。M40%处理还使钾浓度提升8.09%–29.01%。钙、镁浓度在有机替代处理下也显著增加，其中M40%处理在成熟期枝叶果钙浓度分别达12.72、20.02、8.67 g·kg-1，显著高于FP。
3.2. 干物质与养分积累
M40%处理的单株干物质积累量最高（枝1.71 kg、叶1.44 kg、果3.44 kg），较FP提升10.80%–32.81%。养分积累量同样以M40%处理最优，其中氮积累量较FP提升41.75%–54.31%，钾积累量提升43.26%–46.67%，钙、镁积累量提升46.32%–67.62%。
3.3. 有机替代对花椒产量的影响
M40%处理使鲜花椒单株产量较FP提升26.14%，单果重和千果重分别增加33.27%和8.95%，果皮占比提高5.31%。M20%处理也有显著增产效果。
3.4. 有机替代对花椒品质的影响
M40%处理显著提升ZQI达124.56%，挥发油、麻味物质、醇提物和醚提物含量分别提高54.45%、40.71%、41.85%和28.20%，表明有机替代在增产同时有效改善了花椒风味物质含量。
3.5. 土壤性质与土壤质量
M40%处理使土壤pH由FP的4.32提升至4.98，SOM含量提高101.45%，交换性钙含量提升114.21%，有效磷、钾分别增加49.71%和20.00%。SQI在M40%处理下最高，较FP提升127.02%。
3.6. 树体养分吸收、SQI与产量品质的关系
RDA表明，果实钾吸收(FKA)、叶片钙浓度(LCaC)、果实氮吸收(FNA)和SQI是解释产量品质变异的关键因子，贡献度分别为93.5%、2.8%、1.2%和0.6%。PLS-PM进一步揭示，施肥处理通过提升SQI（路径系数0.63）正向影响FKA、LCaC和FNA（路径系数0.93–0.97），进而直接驱动产量与品质提升。
研究表明，40%有机肥替代化学氮肥可显著改善酸性花椒园土壤的理化性质，缓解土壤酸化，提高养分有效性，进而促进树体对钙、钾、氮等关键元素的吸收与转运，最终实现花椒产量与品质的协同提升。这一发现为西南地区花椒产业的化肥减施与绿色生产提供了重要的理论依据和实践方案。该研究不仅明确了有机替代在改善土壤健康与作物生产力方面的双赢效应，还通过路径分析揭示了“土壤–树体–果实”系统的内在调控机制，对类似经济林木的可持续栽培具有重要借鉴意义。
