热带风化土壤上腰果种植园的生物量与养分循环：25年长期研究揭示可持续管理策略

本研究针对热带风化土壤养分流失严重的问题，通过25年长期监测揭示了腰果(Anacardium occidentale L.)单作系统中生物量积累与养分循环规律。结果表明：25年生腰果树地上生物量达58.78 t ha-1，年养分循环可满足20.1%氮、27.6%磷(P2O5)和49.8%钾(K2O)需求，为热带地区可持续种植提供重要理论依据。

　　

在热带农业生态系统中，土壤退化与养分流失是制约经济作物可持续发展的关键瓶颈。腰果(Anacardium occidentale L.)作为全球36个热带国家的重要经济作物，其6.16百万公顷的种植面积面临着风化土壤肥力低下、养分循环效率不明确的严峻挑战。印度作为全球第二大腰果生产国，传统种植模式依赖化学肥料投入，但长期施肥方案缺乏基于生物量-养分耦合关系的科学依据。

针对这一科学难题，印度农业研究委员会腰果研究中心(ICAR-Directorate of Cashew Research)的研究团队开展了一项历时25年的系统研究。通过建立不同树龄(1-25年)的腰果单作试验田，采用破坏性采样与长期定位观测相结合的方法，首次完整揭示了腰果生命周期中生物量分配规律与内源养分循环特征。这项开创性工作发表在《Cleaner and Circular Bioeconomy》期刊，为热带经济林可持续管理提供了范式转变的理论基础。

研究采用多维度技术路线：1) 建立7.5×7.5 m标准种植密度的年龄序列试验田；2) 通过年际破坏性采样量化地上/地下生物量组分；3) 采用微波消解-MP-AES(微波等离子体原子发射光谱)技术分析12种营养元素；4) 基于文献确定的分解率参数(如粗根2%/年、细根20%/年)计算养分周转量；5) 结合机械除草与修剪管理模拟实际生产条件。

【生物量动态】数据显示腰果生物量积累呈现显著年龄效应：25年生树木总地上生物量达58.78 t ha^-1，较1年生幼苗增长134倍。其中树干生物量占比51.2%(30.09 t ha^-1)，根系生物量达18.37 t ha^-1，体现深根树种对风化土壤的适应策略。

【凋落物特征】年凋落物量随树龄呈指数增长，25年生植株年凋落达2.90 t ha^-1(叶片1.18 t ha^-1+木质残体1.72 t ha^-1)。值得注意的是，杂草生物量随林冠郁闭度增加而显著降低，25年生园区杂草生物量仅为1年生的18.3%。

【产量表现】经济产量与树龄呈极显著正相关，25年生腰果园鲜果产量达30.11 t ha^-1，坚果产量3.72 t ha^-1，分别较1年生植株提高52倍和46倍。

【养分循环】研究最突出的发现是内源养分贡献率随树龄增长的规律：25年生园区通过凋落物分解、根系周转等途径年均可循环17.81 kg ha^-1氮(N)、5.34 kg ha^-1磷(P)和18.20 kg ha^-1钾(K)，其中细根周转对钾循环的贡献率达24.3%。微量元素循环同样显著，铁(Fe)、锌(Zn)年周转量分别达0.57 kg ha^-1和0.41 kg ha^-1。

讨论部分强调了三项革新性认知：首先，成熟腰果园通过内源养分循环可替代20-50%的常规施肥量，这对降低热带农业环境足迹具有实践意义；其次，细根(直径<2 mm)作为"养分循环引擎"，其年周转量占系统总磷循环的18.9%；第三，腰果苹果(假果)分解贡献了系统12.3%的钾循环，这一既往被忽视的组分应纳入养分管理模型。

该研究为理解热带多年生经济林的生态服务功能提供了定量框架，证实了腰果种植系统在碳封存(生物量积累)与养分循环双重维度上的可持续性。研究建立的年龄序列数据库，不仅指导了印度腰果产区的精准施肥实践，更为全球热带地区发展气候智能型农业提供了理论支撑。特别是关于内源养分贡献率的精确量化，使得在保证产量的前提下，减少20-30%化肥投入成为可能，这对实现联合国可持续发展目标(SDGs)中的"负责任的消费与生产"具有示范意义。