竹葉花椒適生地海拔與土壤肥力對其品質(zhì)的影響

黎書會 汪揚(yáng)媚 祝銘謙 阿約扯貴 史洪洲

（1.涼山彝族自治州林業(yè)草原科學(xué)研究院，四川 涼山 615000；2.涼山彝族自治州農(nóng)業(yè)科學(xué)研究院，四川 涼山 615000）

0 引言

竹葉花椒（DC.），又名竹葉椒、野花椒、巖椒等，屬于蕓香科（Rutaceae）花椒屬（）植物，其果實(shí)具有明顯麻刺感和辛辣味，為四川省民間習(xí)用中藥和調(diào)味品。竹葉花椒果實(shí)中的提取成分以醇溶抽提物、不揮發(fā)性乙酰抽提物、揮發(fā)油、蛋白質(zhì)和礦物質(zhì)元素（鈣、磷、鐵）等為主?！痘ń焚|(zhì)量等級》（LY/T 1652—2005）中只有揮發(fā)油這一項(xiàng)指標(biāo)體現(xiàn)花椒品質(zhì)。據(jù)報(bào)道，四川省雅安市漢源縣、涼山彝族自治州（以下簡稱涼山州）喜德縣兩地每100 g花椒果實(shí)分別可以得到8.02 、 4.27 mL的揮發(fā)油。一般來說，每100 g竹葉花椒揮發(fā)油含量在2～11 mL，不同生境對竹葉花椒揮發(fā)油含量的影響差異較大。竹葉花椒產(chǎn)量和品質(zhì)受氣候、土壤、栽培管理措施等諸多因素影響，其中海拔與土壤因素最為關(guān)鍵。肥沃的土壤是獲得高產(chǎn)高質(zhì)竹葉花椒的保障。有研究表明，花椒從土壤中吸收相對較多的營養(yǎng)元素主要是氮、磷、鉀，而土壤中氮、磷、鉀含量是其肥力狀況的直接反映指標(biāo)。此研究根據(jù)樣地土壤與試驗(yàn)實(shí)際情況，選用pH值、全氮含量、全磷含量、全鉀含量及有機(jī)質(zhì)含量作為評價竹葉花椒適生地土壤肥力的指標(biāo)。通過研究竹葉花椒適生地海拔與土壤主要養(yǎng)分含量來探查影響竹葉花椒品質(zhì)的關(guān)鍵因子，從而達(dá)到了解竹葉花椒最適生長海拔范圍與最優(yōu)土壤肥力狀況的目的。此外，該研究還可進(jìn)一步摸清現(xiàn)有涼山州竹葉花椒品質(zhì)狀況，分析海拔、土壤主要養(yǎng)分含量與竹葉花椒品質(zhì)是否存在一定的相關(guān)關(guān)系，這不僅有利于科學(xué)指導(dǎo)涼山州竹葉花椒產(chǎn)業(yè)發(fā)展，更有利于增加竹葉花椒的科學(xué)研究 價值。

1 試驗(yàn)區(qū)概況

涼山州屬于亞熱帶季風(fēng)氣候區(qū)，處于四川盆地和云南省中部高原交界處，地貌極其復(fù)雜多樣，地勢西北高、東南低，北部高、南部低。目前，涼山州竹葉花椒主要分布于南部的普格縣、東部的金陽縣及北部的越西縣。

普格縣試驗(yàn)區(qū)地處東經(jīng)102°22′～102°37′、北 緯27 ° 20′～27 ° 44′，海 拔1 311.62～ 2 431.65 m，極端最高溫33.3 ℃、最低溫-1.9 ℃，年均氣溫16.8 ℃，年均降水量1 164.4 mm，年日照時間2 120.5 h左右。

金陽縣試驗(yàn)區(qū)概地處東經(jīng)102°58′～103°21′、北緯27°24′～27°48′，海拔1 067.68～1 911.01 m，極端最高溫33.5 ℃、最低溫-13.3 ℃，年氣溫11.6 ℃，年均降水量約800.0 mm，年均日照時間1 902.0 h左右。

越西縣試驗(yàn)區(qū)地處東經(jīng)102°30′～102°40′、北緯28°27′～28°47′，海拔1 798.07～2 149.42 m，極端最高溫35.2 ℃、最低溫-15.2 ℃，年均氣溫13.3 ℃，年均降雨量1 105.9 mm，年日照時間1 647.6 h左右。

2 試驗(yàn)材料與方法

2.1 試驗(yàn)材料

竹葉花椒樣品與土壤樣品于2019年6月4日至7月30日采自涼山州普格縣（13個鄉(xiāng)鎮(zhèn)）、金陽縣（18個鄉(xiāng)鎮(zhèn)）和越西縣（9個鄉(xiāng)鎮(zhèn)）。采用隨機(jī)采樣法取竹葉花椒植株上成熟果實(shí)3～5 kg。采適生地土壤樣品每份4 kg，采自各竹葉花椒樣品根際。

2.2 試驗(yàn)方法

2.2.1 土壤主要養(yǎng)分含量測定。參照國家農(nóng)業(yè)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和林業(yè)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，測定竹葉花椒適生地土壤樣品的主要養(yǎng)分含量。土壤pH值測定參照《土壤pH的測定》（NY/T 1377—2007），土壤全氮測定參照《森林土壤氮的測定》（LY/T 1228—2015），土壤全磷測定參照《土壤全磷測定法》（NY/T 88—1988），土壤全鉀測定參照《森林土壤全鉀、全鈉的測定》（LY/T 1254—1999），土壤有機(jī)質(zhì)測定參照《土壤檢測 第6部分：土壤有機(jī)質(zhì)的測定》（NY/T 1121.6—2006）。

2.2.2 海拔測定。采集竹葉花椒樣品與土壤樣品后，使用GPS定位系統(tǒng)測定該地海拔。

2.2.3 竹葉花椒揮發(fā)油提取。參照張懷予等與王秋亞等的水蒸氣蒸餾法進(jìn)行竹葉花椒揮發(fā)油的提取。提取工藝流程如圖1所示。

圖1 提取工藝流程

①粉碎、過篩：將采集回實(shí)驗(yàn)室的竹葉花椒枝葉、雜物等清理干凈，使用破壁機(jī)將竹葉花椒粉碎成粉末，過0.212 mm孔徑篩，分篩上物與篩下物裝袋。

②稱量：因竹葉花椒的果實(shí)、籽、柄各部分所含揮發(fā)油量不同，取用花椒粉末時以篩上物和篩下物1∶2的質(zhì)量比進(jìn)行稱量，目的是盡可能減少試驗(yàn)誤差。

③裝料：將稱好的20 g花椒粉末裝入2 L圓底燒瓶，并加入數(shù)顆玻璃珠，調(diào)整料液比，浸泡12 h后放入可調(diào)式電熱套進(jìn)行加熱，開啟冷凝管。

④蒸餾：水蒸氣隨著沸騰進(jìn)入冷凝管冷卻，隨后進(jìn)入油水分離器進(jìn)行油水分離，揮發(fā)油浮在上面，水在下面；當(dāng)水開始下滴時記錄時間，直到結(jié)束蒸餾，測量收集的水容積即為蒸汽量。

⑤揮發(fā)油：利用微量進(jìn)樣器吸出揮發(fā)油底部的水珠，將粗提揮發(fā)油通過裝有NaSO的干燥器，得到純揮發(fā)油，保存于4 ℃冰箱。

2.2.4 竹葉花椒揮發(fā)油得率計(jì)算。竹葉花椒揮發(fā)油得率計(jì)算公式為

2.3 數(shù)據(jù)處理與分析

采用Microsoft Excel 2010軟件對試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)和處理；采用SPSS Statistics 23軟件進(jìn)行方差分析、差異顯著性檢驗(yàn)（最小顯著性差異法LSD）及Pearson相關(guān)性分析；采用SigmaPlot 12.5、Adobe Photoshop CC 2018軟件繪圖。

3 試驗(yàn)結(jié)果與分析

3.1 3個竹葉花椒適生縣海拔與土壤肥力差異

3個竹葉花椒適生縣海拔和土壤主要養(yǎng)分含量如圖2所示。其中，越西縣的土壤pH值顯著偏低 （＜0.05），僅為5.86，呈弱酸性，而金陽縣土壤呈弱堿性；3個適生縣土壤中的全氮含量沒有顯著差異 （＞0.05）；越西縣的土壤全磷含量高于普格縣138%，高于金陽縣100%，而普格縣與金陽的土壤全磷含量縣沒有顯著差異（＞0.05）；金陽縣的土壤全鉀含量顯著高于另外兩個縣（＜0.05），達(dá)到 39.74 g/kg；金陽縣與越西縣的土壤有機(jī)質(zhì)含量無顯著差異（＞0.05），且均顯著高于普格縣（＜0.05）；越西縣平均海拔為1 947.83 m，顯著高于普格縣 （1 752.60 m）與金陽縣（1 510.15 m）（＜0.05）。

圖2 竹葉花椒適生縣海拔與土壤主要養(yǎng)分含量

3.2 普格縣海拔、土壤肥力與竹葉花椒品質(zhì)的關(guān)系

3.2.1 普格縣海拔、土壤肥力及竹葉花椒揮發(fā)油含量差異。由表1可知，普格縣的大部分鄉(xiāng)鎮(zhèn)土壤呈中性，其中特補(bǔ)鄉(xiāng)的土壤pH值最低，且顯著低于除文坪鄉(xiāng)與洛甘鄉(xiāng)外的其他鄉(xiāng)鎮(zhèn)（＜0.05）；五道箐鄉(xiāng)的土壤全氮含量達(dá)到2.700 g/kg，與文坪鄉(xiāng)、洛烏鄉(xiāng)無顯著差異（＞0.05），但顯著高于其他鄉(xiāng)鎮(zhèn)（＜0.05）；特補(bǔ)鄉(xiāng)和夾鐵鄉(xiāng)的土壤全磷含量均超過1 g/kg，顯著高于除文坪鄉(xiāng)外的其他鄉(xiāng)鎮(zhèn)（＜0.05）；五道箐鄉(xiāng)除土壤全氮含量最高外，其土壤全鉀含量亦最高，除與文坪鄉(xiāng)、普基鎮(zhèn)、洛烏鄉(xiāng)、孟甘鄉(xiāng)無顯著差異外 （＞0.05），顯著高于其他鄉(xiāng)鎮(zhèn)（＜0.05）；洛烏鄉(xiāng)的土壤有機(jī)質(zhì)含量達(dá)到7.250 g/kg，與五道箐鄉(xiāng)無顯著差異（＞0.05），顯著高于其他鄉(xiāng)鎮(zhèn)（＜0.05）。普格縣13個鄉(xiāng)鎮(zhèn)海拔范圍為1 311.62～2 594.48 m，其中花山鄉(xiāng)與特補(bǔ)鄉(xiāng)分別是最低海拔區(qū)域和最高海拔區(qū)域。在這13個鄉(xiāng)鎮(zhèn)中，特補(bǔ)鄉(xiāng)的100 g竹葉花椒揮發(fā)油含量為8.900 mL，顯著高于除孟甘鄉(xiāng)與夾鐵鄉(xiāng)外的其他鄉(xiāng)鎮(zhèn)（＜0.05），而吉樂鄉(xiāng)的揮發(fā)油含量顯著低于其他12個鄉(xiāng)鎮(zhèn)（＜0.05）。

表1 普格縣13個竹葉花椒適生鄉(xiāng)鎮(zhèn)海拔、土壤主要養(yǎng)分含量與揮發(fā)油含量差異

3.2.2 普格縣海拔、土壤肥力與100 g竹葉花椒揮發(fā)油含量的相關(guān)性。普格縣海拔、土壤肥力與 100 g竹葉花椒揮發(fā)油含量的相關(guān)關(guān)系如表2所示。土壤pH值與土壤全氮含量、土壤有機(jī)質(zhì)含量呈顯著的負(fù)相關(guān)關(guān)系（相關(guān)性系數(shù)分別為0.379、0.376），與海拔呈極顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系（相關(guān)性系數(shù)達(dá)0.571）；土壤全氮含量與土壤有機(jī)質(zhì)含量具有極強(qiáng)的正相關(guān)關(guān)系（相關(guān)系數(shù)達(dá)0.803），而與海拔具中等正相關(guān)關(guān)系（相關(guān)系數(shù)為0.485）；普格縣100 g竹葉花椒揮發(fā)油含量僅與土壤全磷含量具有較弱的正相關(guān)關(guān)系，相關(guān)系數(shù)為0.351；土壤有機(jī)質(zhì)含量與海拔呈極顯著正相關(guān)關(guān)系，相關(guān)系數(shù)為0.469。

表2 普格縣海拔、土壤肥力與竹葉花椒揮發(fā)油含量的相關(guān)性

3.3 金陽縣海拔、土壤肥力與竹葉花椒品質(zhì)的關(guān)系

3.3.1 金陽縣海拔、土壤主要養(yǎng)分含量及竹葉花椒揮發(fā)油含量差異。由表3可知，金陽縣大多數(shù)鄉(xiāng)鎮(zhèn)土壤偏弱堿性，其中梗堡鄉(xiāng)的土壤pH值最低，呈酸性；紅聯(lián)鄉(xiāng)、則祖鄉(xiāng)、爾覺西鄉(xiāng)與老寨子鄉(xiāng)的土壤全氮含量≥2.000 g/kg，且這4個鄉(xiāng)之間無顯著差異 （＞0.05）；老寨子鄉(xiāng)的土壤全磷含量顯著高于其他鄉(xiāng)鎮(zhèn)（＜0.05），達(dá)2.423 g/kg；各鄉(xiāng)鎮(zhèn)的全鉀含量差異較小，其中桃坪鄉(xiāng)、天地壩鎮(zhèn)、老寨子鄉(xiāng)、山江鄉(xiāng)與木府鄉(xiāng)無顯著差異（＞0.05），且全鉀含量均超過50 g/kg；山江鄉(xiāng)的土壤有機(jī)質(zhì)含量顯著高于其他鄉(xiāng)鎮(zhèn)（＜0.05），達(dá)15.700 g/kg。18個鄉(xiāng)鎮(zhèn)海拔范圍為 1 067.68～1 911.01 m，其中熱水河鄉(xiāng)與老寨子鄉(xiāng)分別是最低海拔區(qū)域和最高海拔區(qū)域。金陽縣18個鄉(xiāng)鎮(zhèn)間的竹葉花椒揮發(fā)油含量差異較小，其中爾覺西鄉(xiāng)與山江鄉(xiāng)的揮發(fā)油含量均超過8 g/kg，顯著高于除梗堡鄉(xiāng)外的其他鄉(xiāng)鎮(zhèn)（＜0.05）。

表3 金陽縣18個竹葉花椒適生鄉(xiāng)鎮(zhèn)海拔、土壤主要養(yǎng)分含量與揮發(fā)油含量差異

3.3.2 金陽縣海拔、土壤肥力與竹葉花椒揮發(fā)油含量的相關(guān)性。金陽縣海拔、土壤肥力與竹葉花椒揮發(fā)油含量的相關(guān)關(guān)系與普格縣具有較大差異。由表4可知，土壤全氮含量與土壤全磷含量、土壤有機(jī)質(zhì)含量具有正相關(guān)關(guān)系，相關(guān)系數(shù)分別為0.453、0.348；金陽縣竹葉花椒揮發(fā)油含量與土壤有機(jī)質(zhì)含量、海拔呈正相關(guān)關(guān)系，相關(guān)系數(shù)分別為0.268、0.182。

表4 金陽縣海拔、土壤肥力與竹葉花椒揮發(fā)油含量的相關(guān)性

3.4 越西縣海拔、土壤肥力與竹葉花椒品質(zhì)的關(guān)系

3.4.1 越西縣海拔、土壤主要養(yǎng)分含量及竹葉花椒揮發(fā)油含量差異。越西縣9個竹葉花椒適生鄉(xiāng)鎮(zhèn)海拔、土壤主要養(yǎng)分含量與揮發(fā)油含量差異如表5所示。越西縣9個鄉(xiāng)鎮(zhèn)的土壤pH值差異不顯著（＞0.05），且均呈弱酸性；而普雄鎮(zhèn)的土壤全氮含量與大屯鄉(xiāng)的土壤全磷含量均顯著高于其他8個鄉(xiāng)鎮(zhèn)（＜0.05）；僅乃托鎮(zhèn)與拉白鄉(xiāng)的土壤全鉀含量超過30 g/kg，且顯著高于除依洛地壩鎮(zhèn)與鐵西鄉(xiāng)以外的其他鄉(xiāng)鎮(zhèn)（＜0.05）；大屯鄉(xiāng)的土壤有機(jī)質(zhì)含量與拉白鄉(xiāng)無顯著差異（＞0.05），但顯著高于其他7個鄉(xiāng)鎮(zhèn)（＜0.05）。越西縣9個鄉(xiāng)鎮(zhèn)海拔范圍為 1 798.07～2 149.42 m，其中鐵西鄉(xiāng)與保安鄉(xiāng)分別為最低海拔區(qū)域和最高海拔區(qū)域。此外，保安鄉(xiāng)與板橋鄉(xiāng)100 g竹葉花椒揮發(fā)油含量超過其他7個鄉(xiāng)鎮(zhèn)，且這兩個鄉(xiāng)鎮(zhèn)間無顯著差異（＞0.05）。

表5 越西縣9個竹葉花椒適生鄉(xiāng)鎮(zhèn)海拔、土壤主要養(yǎng)分含量與揮發(fā)油含量差異

3.4.2 越西縣海拔、土壤肥力與竹葉花椒揮發(fā)油含量的相關(guān)性。越西縣海拔、土壤肥力與竹葉花椒揮發(fā)油含量的相關(guān)關(guān)系與金陽縣具有部分相似性（見表6），如越西縣竹葉花椒揮發(fā)油含量與土壤有機(jī)質(zhì)含量、海拔呈中等強(qiáng)度的正相關(guān)關(guān)系，相關(guān)系數(shù)分別為0.512、0.554；土壤全氮含量與土壤全磷含量具較強(qiáng)的正相關(guān)關(guān)系，相關(guān)系數(shù)為0.694。與金陽縣有所不同的是，越西縣土壤全鉀含量與土壤全氮含量、海拔均呈中等強(qiáng)度的負(fù)相關(guān)關(guān)系，相關(guān)系數(shù)分別為0.501、0.540。

表6 越西縣海拔、土壤肥力與100 g竹葉花椒揮發(fā)油含量的相關(guān)性

4 討論與結(jié)論

4.1 討論

竹葉花椒揮發(fā)油為次生代謝產(chǎn)物，是具有一定氣味的揮發(fā)性油狀液體物質(zhì)，在日用化工、醫(yī)療保健、食品工業(yè)、害蟲防治等領(lǐng)域均有著廣泛的用途?；ń饭麚]發(fā)油具有抗菌和抗氧化特性，長期食用可緩解冠狀動脈粥樣硬化性心臟病。

該研究對3個竹葉花椒適生縣40個鄉(xiāng)鎮(zhèn)的竹葉花椒揮發(fā)油含量進(jìn)行對比分析發(fā)現(xiàn)：每個縣各鄉(xiāng)鎮(zhèn)之間竹葉花椒揮發(fā)油含量差異顯著（＜0.05）。每 100 g竹葉花椒揮發(fā)油含量超過7 mL的鄉(xiāng)鎮(zhèn)有普格縣的特補(bǔ)鄉(xiāng)、孟甘鄉(xiāng)與夾鐵鄉(xiāng)，金陽縣的南瓦鄉(xiāng)、爾覺西鄉(xiāng)、老寨子鄉(xiāng)、梗堡鄉(xiāng)及山江鄉(xiāng)，越西縣中每100 g竹葉花椒揮發(fā)油含量沒有超過7 mL的鄉(xiāng)鎮(zhèn)。經(jīng)相關(guān)性分析發(fā)現(xiàn)，金陽縣土壤有機(jī)質(zhì)含量與海拔對竹葉花椒品質(zhì)的影響與越西縣表現(xiàn)一致，但相關(guān)性強(qiáng)度不及越西縣。

土壤pH值是土壤固相處于平衡狀態(tài)時土壤溶液中H濃度的負(fù)對數(shù)，是衡量土壤酸堿性的指標(biāo)，過高或過低的土壤pH值都會影響土壤養(yǎng)分的分布及轉(zhuǎn)化情況，從而導(dǎo)致植物生長發(fā)育所需養(yǎng)分元素的有效性發(fā)生改變。秦運(yùn)潭等研究發(fā)現(xiàn)，竹葉花椒對土壤酸堿度的適應(yīng)性較寬泛，適宜的土壤pH值在6.5～8.0，并影響土壤理化性狀。該研究發(fā)現(xiàn)3個竹葉花椒適生縣的土壤pH值各異，普格縣土壤pH值為5.2～8.1，金陽縣為6.3～8.0，越西縣為4.6～6.7，其中金陽縣土壤pH值與竹葉花椒適宜土壤酸堿度重疊性最高。但經(jīng)相關(guān)性分析，3個縣的土壤pH值與竹葉花椒揮發(fā)油含量并無顯著相關(guān)性。但值得注意的是，普格縣與金陽縣的土壤pH值與海拔均呈負(fù)相關(guān)關(guān)系，這與黃婷等的研究結(jié)果一致：在海拔 1 750～1 950 m范圍內(nèi)，石灰?guī)r數(shù)量大幅度減少，酸性紅壤的逐步增多；在海拔＞1 950 m時，酸性紅壤的分布范圍進(jìn)一步擴(kuò)大，紅壤的增多導(dǎo)致該海拔范圍土壤pH值降低。

土壤有機(jī)質(zhì)含量是反映土壤肥力的重要指標(biāo)，有機(jī)質(zhì)含量增加可增強(qiáng)土壤保肥、供肥能力，提高養(yǎng)分有效性。羅珠珠等、楊培培等研究指出，土壤氮素循環(huán)與碳素循環(huán)具有密切關(guān)系，統(tǒng)計(jì)表明兩者具有極顯著相關(guān)關(guān)系（＜0.01）。該研究也發(fā)現(xiàn)，普格縣與金陽縣的土壤有機(jī)質(zhì)含量與全氮含量具有極顯著正相關(guān)關(guān)系（＜0.01）。有研究表明，竹葉花椒多生長于低丘陵坡地至海拔 2 200 m山地的多類生境，高海拔種植易造成竹葉花椒遭受低溫危害。該研究中越西縣平均海拔達(dá)1 947.83 m，顯著高于普格縣（1 752.60 m）與金陽縣 （1 510.15 m）（＜0.05）。

4.2 結(jié)論

竹葉花椒品質(zhì)主要受海拔、土壤有機(jī)質(zhì)含量的直接影響，因土壤有機(jī)質(zhì)含量與土壤全氮含量呈極顯著正相關(guān)關(guān)系，因此，土壤全氮含量亦是影響其品質(zhì)的關(guān)鍵因子。此外，普格縣與金陽縣土壤pH值與海拔呈負(fù)相關(guān)關(guān)系，而竹葉花椒最適生長土壤pH值在6.5～8.0，因此，竹葉花椒適生地土壤pH值在一定海拔范圍內(nèi)亦是影響其品質(zhì)的關(guān)鍵因子。在普格縣，竹葉花椒揮發(fā)油含量亦受土壤全磷含量的顯著影響，因此，在普格縣適當(dāng)增加土壤全磷含量，亦有提高竹葉花椒品質(zhì)的可能性。