党中央、国务院发布的《乡村振兴战略规划（2018-2022年）》提出发掘优势生态产业,促进生态环境恢复与生态产业发展齐头并进,重点规划喀斯特石漠化地区产业布局,合理设计生态产业发展规模,努力建设环境友好型农业（选题背景）。目前我国生态产业建设面积约为1000万hm~2,占我国耕地面积的12%,年产值达1000亿美元。石漠化治理区生态产业发展以经济增长与生态恢复为导向（立题依据）,开展水肥耦合机制与生态产业产品品质提升技术研究,对切实解决“三农问题”、推动石漠化地区乡村振兴具有重要意义（研究意义）。根据地理学、生态学、土壤学、植物学、水文学、区域经济学自然资源价值等理论,针对喀斯特石漠化治理中花椒水肥利用效率低、品质退化,水肥耦合与品质提升协同关系的科学问题与科技需求（关键科技问题）,以中国南方喀斯特地区,贵州高原山贞丰-北盘江为研究区,2018-2021年通过对研究区进行花椒林水土环境与果实品质观测,结合控制实验,运用贝叶斯方程、小波相干性分析、投入-产出模型等方法,围绕石漠化治理中花椒水肥耦合机制与品质提升技术的基础前沿研究、共性关键技术研发、应用示范与产业化推广进行全链条设计、一体化部署、分区域推进系统研究（技术路线）,重点阐明土壤-花椒水分与养分的迁移与转化过程、花椒水肥利用效率及其对果实品质的影响机理,揭示水肥耦合对花椒植株和果实品质的影响机制,突破石漠化治理中花椒品质退化瓶颈,提出花椒品质提升关键技术并进行推广（研究目标）,为石漠化治理生态产业发展与实现乡村振兴提供科学依据和技术参考（研究目的）。（1）发现了喀斯特石漠化区花椒种植区域环境因子与花椒品质关系,揭示了海拔梯度、温度、降雨、饱和水汽压、土壤结构、水分含量和养分因子对花椒品质影响。将研究区花椒林划分为5个海拔梯度等级,土壤总孔隙度、毛管持水量、有机质含量、全氮含量、水解氮含量、全钾含量、速效钾含量、全磷含量、有效磷含量均出现ZB2＞ZB1＞ZB3＞ZB4＞ZB5的规律,ZB2（海拔670米）花椒林长势最佳。花椒品质鉴定结果表明,ZB2样地所产挥发油量最多,且风味物质（乙酸芳樟酯0.54%,大根香叶烯0.43%、4-萜烯醇、β-月桂烯0.79%、桧烯2.32%、D-柠檬烯3.2%、芳樟醇74.1%）与麻味物质（羟基-α-山椒素3.64%、羟基-β-山椒素1.54%、羟基-ε-山椒素0.77%）含量相对最优;花椒果形指数（0.81）、千粒重（71.03g）、果穗果粒个数（51.25个）、枝条果穗密度（0.38个/cm）、粗蛋白（10.54%）同样在ZB2花椒林中出现最优值。环境水分与养分是花椒品质提升的主要因素,环境水分对花椒品质的影响明显。因此建议重新审视水肥耦合与花椒品质的相互作用机理。（2）阐明了降雨对花椒林土壤水分动态变化的影响,提出了研究区花椒水分利用策略。研究区花椒水分来源主要为裂隙水、泉水、降水,研究表明裂隙水是花椒主要的水分来源。开花期、结果期、休眠期、发芽期的裂隙水吸收比例分别为64.78%,80.39%,41.47%,52.33%;泉水吸收比例分别为27.76%,12.84%,47.38%,36.72%。从不同生长期花椒吸水深度来看,开花期主要吸收25-40cm处土壤水,贡献比例达76.8%,0-25 cm处土壤水贡献比例为23.2%;结果期主要吸收25-40cm处土壤水,比例为74.4%,0-25cm处土壤水贡献比例是25.5%;休眠期主要吸收25-40cm处土壤水,比例为75.9%,0-25cm处土壤水贡献比例是24.1%;发芽期主要吸收25-40c m处土壤水,比例为75%,其次0-25cm处土壤水贡献比例是25%。此外,花椒水分利用效率在开花期、结果期、休眠期、发芽期分别为60.07、55.91、62.86、64.52μmol/mol。（3）揭示了喀斯特石漠化地区土壤养分的限制因子,制定了喀斯特环境花椒品质提升配方施肥试验方案,探讨了花椒品质提升与石漠化治理生态环境恢复的互惠机制。研究发现花椒各物候期（开花期、结果期、休眠期、发芽期）的株高、胸径较大值均出现在T7处理（N2P3K3）、T10处理（N2P2K3）、T12处理（N3P2K2）。相对于空白处理（N0K0P0）组,配方施肥处理组花椒的开花期株高增加2.63～21.71%,胸径增加2.73～59.04%;结果期株高增加6.49～25.98%,胸径增加10.62～50.48%;休眠期株高增加2.47～26.54%,胸径增加9.00～48.14%;发芽期株高增加1.75～29.82%,胸径增加9.11～40.46%。此外,花椒植株各器官的氮分配率大小表现为叶片＞茎干＞根和果实。比较而言,15N利用效率大小依次呈现出T7处理（N2P3K2）＞T12处理（N3P2K2）＞T9处理（N2P2K1）＞T11处理（N1P1K2）;根、茎、叶、果实Ndff最大值均出现在T7处理组（N2P3K2）,表明T7处理组是花椒吸收氮肥的最佳处理组。花椒品质提升水肥配置方案,突破了石漠化治理中花椒品质退化瓶颈,对推动喀斯特地区生态产业发展具有重要意义。（4）创建了石漠化治理中花椒产业发展差别化与规模化经营模式与技术集成。通过测土配方施肥、调整水肥配比、因地制宜策略等途径,针对喀斯特石漠化地区不同立地条件,提出3套水肥耦合花椒品质提升模式,分别为石漠化治理坡改梯花椒林水肥优化调控与品质提升模式及技术集成（土壤田间持水量35～50%,尿素施入量72kg/hm~2,K2O施入量36 kg/hm~2,P2O5施入量17.28 kg/hm~2。）、中-强度石漠化治理溶沟石槽花椒林水肥高效利用与产品品质提升模式及技术集成（土壤田间持水量35～50%,尿素施入量72 kg/hm~2,K2O施入量54 kg/hm~2,P2O5施入量11.52 kg/hm~2）、峰丛-洼地花椒林水肥一体化应用与产品品质提升模式及技术集成（土壤田间持水量35～50%,肥料处理为尿素施入量36 kg/hm~2,K2O施入量36 kg/hm~2,P2O5施入量11.52 kg/hm~2）。解决了石漠化治理中花椒水肥利用效率低、品质退化及其稳定性差问题,对石漠化地区花椒品质提升技术研发具有重要作用。（5）通过对石漠化治理中花椒水肥耦合与品质提升技术应用示范与效益评价,结果表明石漠化防治坡改梯花椒林水肥优化调控与品质提升模式花椒净利润达147831元/亩,投入和产出比例是1:4.42,成本收回时间为8年,投资回报率为341.51%;中-强度石漠化治理溶沟石槽花椒林水肥高效利用与产品功能品质提升模式花椒净利润达57691.68元/亩,投入和产出比例是1:2.16,成本收回时间为8年,投资回报率为116.39%;峰丛-洼地花椒林水肥一体化应用与产品核心品质提升模式花椒净利润达188743.34元/亩,投入和产出比例是1:5.41,成本收回时间为7年,投资回报率为441.14%。结合评价结果和推广成效,积极调整模式参数并分析了该模式在中国南方喀斯特地区具有较大的适宜性和推广性。根据岩性、海拔、土壤质地、年均温、年降水、微地貌类型、石漠化、土壤厚度、劳动力数量、GDP数据推广不同种类水肥耦合花椒品质提升技术模式,表明在中国南方喀斯特8省区中,石漠化防治坡改梯花椒林水肥优化调控与品质提升模式最适宜推广面积为19.08×10~4 km~2,中-强度石漠化治理溶沟石槽花椒林水肥高效利用与产品功能品质提升模式最适宜推广面积为27.98×10~4 km~2,峰丛-洼地花椒林水肥一体化应用与产品核心品质提升模式最适宜推广面积为21.86×10~4 km~2。