竹葉花椒適生地海拔與土壤肥力對其品質的影響

黎書會 汪揚媚 祝銘謙 阿約扯貴 史洪洲

（1.涼山彝族自治州林業草原科學研究院，四川 涼山 615000；2.涼山彝族自治州農業科學研究院，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，其果實具有明顯麻刺感和辛辣味，為四川省民間習用中藥和調味品。竹葉花椒果實中的提取成分以醇溶抽提物、不揮發性乙酰抽提物、揮發油、蛋白質和礦物質元素（鈣、磷、鐵）等為主。《花椒質量等級》（LY/T 1652—2005）中只有揮發油這一項指標體現花椒品質。據報道，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花椒果實分別可以得到8.02 、 4.27 mL的揮發油。一般來說，每100 g竹葉花椒揮發油含量在2～11 mL，不同生境對竹葉花椒揮發油含量的影響差異較大。竹葉花椒產量和品質受氣候、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鍵。肥沃的土壤是獲得高產高質竹葉花椒的保障。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。此研究根據樣地土壤與試驗實際情況，選用pH值、全氮含量、全磷含量、全鉀含量及有機質含量作為評價竹葉花椒適生地土壤肥力的指標。通過研究竹葉花椒適生地海拔與土壤主要養分含量來探查影響竹葉花椒品質的關鍵因子，從而達到了解竹葉花椒最適生長海拔范圍與最優土壤肥力狀況的目的。此外，該研究還可進一步摸清現有涼山州竹葉花椒品質狀況，分析海拔、土壤主要養分含量與竹葉花椒品質是否存在一定的相關關系，這不僅有利于科學指導涼山州竹葉花椒產業發展，更有利于增加竹葉花椒的科學研究 價值。

1 試驗區概況

涼山州屬于亞熱帶季風氣候區，處于四川盆地和云南省中部高原交界處，地貌極其復雜多樣，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。

普格縣試驗區地處東經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。

金陽縣試驗區概地處東經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。

越西縣試驗區地處東經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 試驗材料與方法

2.1 試驗材料

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個鄉鎮）、金陽縣（18個鄉鎮）和越西縣（9個鄉鎮）。采用隨機采樣法取竹葉花椒植株上成熟果實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 試驗方法

2.2.1 土壤主要養分含量測定。參照國家農業行業標準和林業行業標準，測定竹葉花椒適生地土壤樣品的主要養分含量。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），土壤有機質測定參照《土壤檢測 第6部分：土壤有機質的測定》（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定位系統測定該地海拔。

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

圖1 提取工藝流程

①粉碎、過篩：將采集回實驗室的竹葉花椒枝葉、雜物等清理干凈，使用破壁機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、籽、柄各部分所含揮發油量不同，取用花椒粉末時以篩上物和篩下物1∶2的質量比進行稱量，目的是盡可能減少試驗誤差。

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

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

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

2.2.4 竹葉花椒揮發油得率計算。竹葉花椒揮發油得率計算公式為

2.3 數據處理與分析

采用Microsoft Excel 2010軟件對試驗數據進行統計和處理；采用SPSS Statistics 23軟件進行方差分析、差異顯著性檢驗（最小顯著性差異法LSD）及Pearson相關性分析；采用SigmaPlot 12.5、Adobe Photoshop CC 2018軟件繪圖。

3 試驗結果與分析

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），達到 39.74 g/kg；金陽縣與越西縣的土壤有機質含量無顯著差異（＞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分含量

3.2 普格縣海拔、土壤肥力與竹葉花椒品質的關系

3.2.1 普格縣海拔、土壤肥力及竹葉花椒揮發油含量差異。由表1可知，普格縣的大部分鄉鎮土壤呈中性，其中特補鄉的土壤pH值最低，且顯著低于除文坪鄉與洛甘鄉外的其他鄉鎮（＜0.05）；五道箐鄉的土壤全氮含量達到2.700 g/kg，與文坪鄉、洛烏鄉無顯著差異（＞0.05），但顯著高于其他鄉鎮（＜0.05）；特補鄉和夾鐵鄉的土壤全磷含量均超過1 g/kg，顯著高于除文坪鄉外的其他鄉鎮（＜0.05）；五道箐鄉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、普基鎮、洛烏鄉、孟甘鄉無顯著差異外 （＞0.05），顯著高于其他鄉鎮（＜0.05）；洛烏鄉的土壤有機質含量達到7.250 g/kg，與五道箐鄉無顯著差異（＞0.05），顯著高于其他鄉鎮（＜0.05）。普格縣13個鄉鎮海拔范圍為1 311.62～2 594.48 m，其中花山鄉與特補鄉分別是最低海拔區域和最高海拔區域。在這13個鄉鎮中，特補鄉的100 g竹葉花椒揮發油含量為8.900 mL，顯著高于除孟甘鄉與夾鐵鄉外的其他鄉鎮（＜0.05），而吉樂鄉的揮發油含量顯著低于其他12個鄉鎮（＜0.05）。

表1 普格縣13個竹葉花椒適生鄉鎮海拔、土壤主要養分含量與揮發油含量差異

3.2.2 普格縣海拔、土壤肥力與100 g竹葉花椒揮發油含量的相關性。普格縣海拔、土壤肥力與 100 g竹葉花椒揮發油含量的相關關系如表2所示。土壤pH值與土壤全氮含量、土壤有機質含量呈顯著的負相關關系（相關性系數分別為0.379、0.376），與海拔呈極顯著負相關關系（相關性系數達0.571）；土壤全氮含量與土壤有機質含量具有極強的正相關關系（相關系數達0.803），而與海拔具中等正相關關系（相關系數為0.485）；普格縣100 g竹葉花椒揮發油含量僅與土壤全磷含量具有較弱的正相關關系，相關系數為0.351；土壤有機質含量與海拔呈極顯著正相關關系，相關系數為0.469。

表2 普格縣海拔、土壤肥力與竹葉花椒揮發油含量的相關性

3.3 金陽縣海拔、土壤肥力與竹葉花椒品質的關系

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

表3 金陽縣18個竹葉花椒適生鄉鎮海拔、土壤主要養分含量與揮發油含量差異

3.3.2 金陽縣海拔、土壤肥力與竹葉花椒揮發油含量的相關性。金陽縣海拔、土壤肥力與竹葉花椒揮發油含量的相關關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、土壤有機質含量具有正相關關系，相關系數分別為0.453、0.348；金陽縣竹葉花椒揮發油含量與土壤有機質含量、海拔呈正相關關系，相關系數分別為0.268、0.182。

表4 金陽縣海拔、土壤肥力與竹葉花椒揮發油含量的相關性

3.4 越西縣海拔、土壤肥力與竹葉花椒品質的關系

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

表5 越西縣9個竹葉花椒適生鄉鎮海拔、土壤主要養分含量與揮發油含量差異

3.4.2 越西縣海拔、土壤肥力與竹葉花椒揮發油含量的相關性。越西縣海拔、土壤肥力與竹葉花椒揮發油含量的相關關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油含量與土壤有機質含量、海拔呈中等強度的正相關關系，相關系數分別為0.512、0.554；土壤全氮含量與土壤全磷含量具較強的正相關關系，相關系數為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、海拔均呈中等強度的負相關關系，相關系數分別為0.501、0.540。

表6 越西縣海拔、土壤肥力與100 g竹葉花椒揮發油含量的相關性

4 討論與結論

4.1 討論

竹葉花椒揮發油為次生代謝產物，是具有一定氣味的揮發性油狀液體物質，在日用化工、醫療保健、食品工業、害蟲防治等領域均有著廣泛的用途。花椒果揮發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個鄉鎮的竹葉花椒揮發油含量進行對比分析發現：每個縣各鄉鎮之間竹葉花椒揮發油含量差異顯著（＜0.05）。每 100 g竹葉花椒揮發油含量超過7 mL的鄉鎮有普格縣的特補鄉、孟甘鄉與夾鐵鄉，金陽縣的南瓦鄉、爾覺西鄉、老寨子鄉、梗堡鄉及山江鄉，越西縣中每100 g竹葉花椒揮發油含量沒有超過7 mL的鄉鎮。經相關性分析發現，金陽縣土壤有機質含量與海拔對竹葉花椒品質的影響與越西縣表現一致，但相關性強度不及越西縣。

土壤pH值是土壤固相處于平衡狀態時土壤溶液中H濃度的負對數，是衡量土壤酸堿性的指標，過高或過低的土壤pH值都會影響土壤養分的分布及轉化情況，從而導致植物生長發育所需養分元素的有效性發生改變。秦運潭等研究發現，竹葉花椒對土壤酸堿度的適應性較寬泛，適宜的土壤pH值在6.5～8.0，并影響土壤理化性狀。該研究發現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。但經相關性分析，3個縣的土壤pH值與竹葉花椒揮發油含量并無顯著相關性。但值得注意的是，普格縣與金陽縣的土壤pH值與海拔均呈負相關關系，這與黃婷等的研究結果一致：在海拔 1 750～1 950 m范圍內，石灰巖數量大幅度減少，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一步擴大，紅壤的增多導致該海拔范圍土壤pH值降低。

土壤有機質含量是反映土壤肥力的重要指標，有機質含量增加可增強土壤保肥、供肥能力，提高養分有效性。羅珠珠等、楊培培等研究指出，土壤氮素循環與碳素循環具有密切關系，統計表明兩者具有極顯著相關關系（＜0.01）。該研究也發現，普格縣與金陽縣的土壤有機質含量與全氮含量具有極顯著正相關關系（＜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 結論

竹葉花椒品質主要受海拔、土壤有機質含量的直接影響，因土壤有機質含量與土壤全氮含量呈極顯著正相關關系，因此，土壤全氮含量亦是影響其品質的關鍵因子。此外，普格縣與金陽縣土壤pH值與海拔呈負相關關系，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亦是影響其品質的關鍵因子。在普格縣，竹葉花椒揮發油含量亦受土壤全磷含量的顯著影響，因此，在普格縣適當增加土壤全磷含量，亦有提高竹葉花椒品質的可能性。