El uso excesivo de fertilizantes químicos en la zona de producción del pomelo miel de Guanxi ha llevado a una severa acidificación del suelo y a una deficiencia de magnesio (Mg), afectando negativamente la calidad del fruto del pomelo. Para abordar este problema, se ha explorado un modelo integrado de optimización de nutrientes crucial para garantizar el desarrollo sostenible y amigable con el medio ambiente de la industria del pomelo miel de Guanxi. En un experimento de tres años, se implementaron dos tratamientos de fertilizantes: una práctica de fertilización del agricultor (FP) y una reducción de NPK más fertilizante foliar de Mg (OPT + fMg). Investigamos el impacto de esta medida de fertilización optimizada integrada en la calidad del fruto del pomelo desde tres aspectos: sabor (azúcares y ácidos orgánicos), nutrición (vitamina C y elementos minerales) y propiedades antioxidantes (fenoles, flavonoides y ácido fítico). Los resultados revelaron que el tratamiento OPT + fMg mejoró el sabor de la fruta al reducir la acidez (ácido titulable, ácido cítrico y quinina), mientras que tuvo un impacto mínimo en los componentes de azúcar (sacarosa, fructosa y glucosa). Además, el tratamiento OPT + fMg aumentó los fenoles totales, los flavonoides totales y el ácido fítico en la cáscara de la fruta, mejorando su potencial calidad antioxidante. Sin embargo, el tratamiento OPT + fMg redujo la calidad de los nutrientes minerales (excluyendo el calcio) en la fruta. En cuanto al período de desarrollo del fruto, el tratamiento OPT + fMg aumentó significativamente la concentración total de flavonoides en la cáscara desde la etapa de expansión media del fruto, seguido de aumentos notables en el ácido fítico en la cáscara durante la etapa de expansión media a tardía del fruto. La concentración total de fenoles en la cáscara aumentó significativamente solo durante la etapa de desarrollo tardío del fruto. El efecto más pronunciado se observó en el ácido fítico tanto en la cáscara como en la pulpa. La influencia del tratamiento OPT + fMg en los nutrientes minerales (excluyendo el calcio) ocurrió principalmente durante la etapa de expansión media a tardía del fruto. En general, el tratamiento OPT + fMg mejoró significativamente la calidad nutricional integral del fruto del pomelo, proporcionando valiosos conocimientos para reducir científicamente la aplicación de fertilizantes mientras se mejora la calidad de la fruta.