廖樹彩

(1.武夷山星村中學(xué)，福建 武夷山 354300；2.福建省生態(tài)產(chǎn)業(yè)綠色技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，福建 武夷山 354300)

硒、鉬是人體的必需營(yíng)養(yǎng)元素，硒可有效預(yù)防克山病和大骨節(jié)病[1]，鉬可有效防止齲齒，促進(jìn)鐵元素在機(jī)體中的新陳代謝，保護(hù)心肌和利于預(yù)防貧血、癌癥等[2,3]。然而，我國(guó)大面積土壤中硒、鉬元素普遍匱乏[4,5]。茶樹具有較強(qiáng)富集硒的能力[6]，但硒是否為茶樹的必需元素至今仍存在爭(zhēng)議[7]。鉬是茶樹生長(zhǎng)發(fā)育必需的礦質(zhì)營(yíng)養(yǎng)元素，其含量直接影響茶樹的產(chǎn)量與品質(zhì)[5]。

近年來，國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)茶園土壤、茶葉中硒、鉬含量及其對(duì)茶葉品質(zhì)影響等方面作了一定量的研究[1,6]。但武夷山作為我國(guó)紅茶和烏龍茶的發(fā)源地，有關(guān)該茶區(qū)土壤與茶葉硒、鉬含量，土壤硒、鉬形態(tài)組成與生物可利用性的研究卻鮮見報(bào)道?？紤]到硒、鉬對(duì)茶樹的重要性和武夷茶區(qū)有關(guān)研究的貧乏，文中研究武夷山茶區(qū)土壤和茶葉硒、鉬全量，土壤化學(xué)形態(tài)組成與可利用性，這對(duì)促進(jìn)武夷山茶園的經(jīng)營(yíng)管理，提高茶葉產(chǎn)量和品質(zhì)提供了重要理論依據(jù)，具有一定的實(shí)踐意義。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)概況

武夷山市位于武夷山脈北段，屬亞熱帶地區(qū)典型的亞熱帶季風(fēng)氣候，全境總面積2 798 km2。經(jīng)濟(jì)作物主要有水稻、茶葉、毛竹等。其中茶葉為當(dāng)?shù)貍鹘y(tǒng)農(nóng)業(yè)主導(dǎo)產(chǎn)業(yè)之一，且產(chǎn)茶歷史悠久，品種多樣化。截至2014年，茶園種植面積十余萬畝，茶葉總產(chǎn)量達(dá)7 800 t，總產(chǎn)值15.8萬億元。

1.2 采樣與分析方法

于2015年5月上旬，采集武夷山19個(gè)代表性茶園土壤樣品，樣點(diǎn)主要分布在桐木關(guān)保護(hù)區(qū)，九曲溪保護(hù)區(qū)和風(fēng)景區(qū)（圖1）。在茶園樣地按蛇形布點(diǎn)法，在各點(diǎn)處取0～20 cm的表層土壤1～2 kg，混合成1個(gè)樣點(diǎn)。土壤樣品帶回室內(nèi)，揀去石礫、植物根系和碎屑，在室內(nèi)通風(fēng)處風(fēng)干，并按四分法進(jìn)行縮分、碾磨過100目尼龍篩，備用。元素硒用用XGY1011型原子熒光光譜儀(AFS)測(cè)定，鉬以IRISAdvantage等離子體發(fā)射光譜儀(ICP-OES)測(cè)定。硒、鉬形態(tài)劃分方法采用中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局地質(zhì)調(diào)查技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)—生態(tài)地球化學(xué)評(píng)價(jià)樣品分析技術(shù)要求（DD2005-03）進(jìn)行，將形態(tài)劃分為7種，水溶態(tài)、離子交換態(tài)、碳酸鹽結(jié)合態(tài)、弱有機(jī)結(jié)合態(tài)（腐殖酸態(tài)）、鐵錳氧化物結(jié)合態(tài)、強(qiáng)有機(jī)結(jié)合態(tài)和殘?jiān)鼞B(tài)，該方法今年來在我國(guó)已經(jīng)得到較廣的應(yīng)用[8,9]。pH 值的測(cè)定采用酸度計(jì)（固∶水=1∶50）；有機(jī)質(zhì)（TOC）采用重鉻酸鉀容量法。實(shí)驗(yàn)控制加標(biāo)回收率的范圍為90%～110%。

圖1 武夷山茶園土壤采樣點(diǎn)分布Figure 1 Distribution of tea garden soil sampling sites in Wuyishan city

2 結(jié)果與分析

2.1 茶園土壤重金屬含量

經(jīng)分析測(cè)試所得，武夷山茶園土壤pH值范圍為4.21～5.78，呈酸性。由于茶樹是喜酸性植物，酸度對(duì)植物吸收土壤礦質(zhì)元素產(chǎn)生的影響顯著[7]。已有研究表明，當(dāng)pH值為4.5～5.5之間生長(zhǎng)最佳[10]；低于4.0時(shí)，茶樹的生長(zhǎng)受到抑制；高于6.5時(shí)，茶樹生長(zhǎng)緩慢；高于7.0時(shí)甚至可能導(dǎo)致茶樹的死亡[11,12]。因此，該茶區(qū)土壤酸度適宜茶樹生長(zhǎng)。有機(jī)質(zhì)范圍為28.69～65.10 g/kg，對(duì)照土壤有機(jī)質(zhì)水平等級(jí)劃分的情況（有機(jī)質(zhì)含量大于20～30 為中等水平；30～40 為高等水平；＞40 為極高水平）[13]，該茶區(qū)茶園土壤有機(jī)質(zhì)達(dá)到了中、高水平。

表1所示，武夷山茶園土壤硒元素全量范圍為0.225～0.922 mg·kg-1，平均含量為 0.521 mg·kg-1，略低于福建省土壤平均含量水平（0.551 mg·kg-1）[14]，但明顯高于全國(guó)土壤平均水平（0.216 mg·kg-1）[15]。有資料顯示，當(dāng)茶園土壤達(dá)到0.4 mg·kg-1時(shí)，為富硒土壤[6]?？梢姡湟纳讲糠植鑸@土壤已達(dá)到富硒土壤水平。土壤鉬元素全量在0.805～5.774 mg·kg-1范圍，平均值為1.900 mg·kg-1；明顯低于福建省土壤中鉬的均值 （5.14 mg·kg-1）[14]，但高于全國(guó)土壤中鉬的均值（1.20 mg·kg-1）[15]。這與研究區(qū)域地殼巖類最為發(fā)育的是花崗巖且其分布面積廣的地質(zhì)背景有關(guān)。

表1 武夷山茶園土壤硒、鉬全量 (mg·kg-1)Table 1 The total amount of Se and Mo in tea garden soil in Wuyishan(mg·kg-1)

2.2 茶園土壤硒、鉬形態(tài)分布

如圖1所示，武夷山茶園土壤硒元素各形態(tài)均值含量分布情況為腐殖酸態(tài)＞強(qiáng)有機(jī)態(tài)＞殘?jiān)鼞B(tài)＞碳酸鹽態(tài)＞離子交換態(tài)＞水溶態(tài)＞鐵錳氧化態(tài)。其中腐殖酸態(tài)含量為0.171 mg·kg-1，占總量的37.71%；強(qiáng)有機(jī)態(tài)含量為 0.168 mg·kg-1，占總量的 37.03% 。因此，有機(jī)態(tài)為優(yōu)勢(shì)形態(tài)，兩種形態(tài)總和占全部形態(tài)總量近75%，且兩種有機(jī)態(tài)所占的總量比值相當(dāng)。

圖2 武夷山茶園土壤硒元素形態(tài)分布Figure 2 Speciation of Se in tea garden soil in Wuyishan

武夷山茶園土壤鉬元素各形態(tài)含量分布情況見圖2，具體為殘?jiān)鼞B(tài)＞腐殖酸態(tài)＞強(qiáng)有有機(jī)態(tài)＞鐵錳氧化態(tài)＞碳酸鹽態(tài)＞離子交換態(tài)＞水溶態(tài)。其中，殘?jiān)鼞B(tài)含量為 1.212 mg·kg-1，占總量的 71.01%?？梢姡摬鑵^(qū)土壤鉬以殘?jiān)鼞B(tài)為主，均值占總量的百分比超過71%。

圖3 武夷山茶園土壤鉬元素形態(tài)分布Figure 3 Speciation of Mo in tea garden soil in Wuyishan

2.3 茶園土壤硒、鉬形態(tài)有效性

生物有效性，即生物能直接或較直接利用的土壤重金屬形態(tài)（水溶態(tài)、離子交換態(tài)、碳酸鹽態(tài)）含量與全量的比值[8,9]，用生物可利用性系數(shù)K來描述：K=(水溶態(tài)+離子交換態(tài)+碳酸鹽態(tài))/土壤全量[9]。由此計(jì)算出武夷茶區(qū)土壤硒元素的生物可利用性系數(shù)平均為2.30%，鉬元素的生物可利用性系數(shù)平均為4.88%，見圖3?？梢?，硒元素的可利用性系數(shù)明顯低于鉬元素。

圖4 武夷山茶園土壤生物有效性分析Figure 4 Soil bioavailability of tea garden in Wuyishan

2.4 茶葉硒、鉬含量

經(jīng)測(cè)試得出，武夷山茶園鮮葉中硒元素含量在0.088～0.239 mg·kg-1之間，平均水平達(dá)到 0.126 mg·kg-1。據(jù)報(bào)道，茶葉一般硒含量為0.1 mg·kg-1，高硒區(qū)茶葉硒元素的含量約 1.49 mg·kg-1，最高可達(dá) 6.59 mg·kg-1[1,6]。因此，武夷山茶葉含硒量只達(dá)到了一般水平，與高硒區(qū)茶葉含硒量相比明顯偏低。

武夷山茶園鮮葉中鉬元素含量在0.017～0.323 mg·kg-1之間，均值為0.065 mg/kg，其中80%以上的樣點(diǎn)中鮮葉鉬含量低于0.100 mg·kg-1。據(jù)有關(guān)研究表明，茶樹新梢中鉬含量低于0.100 mg·kg-1時(shí)，茶樹會(huì)顯現(xiàn)出缺鉬的癥狀，而高于5.000 mg·kg-1時(shí)屬于鉬元素過量[16]?？梢娢湟纳讲鑸@鮮葉鉬元素在局部區(qū)域頗為匱乏，建議采取相應(yīng)的施肥措施。

2.5 茶葉對(duì)土壤硒、鉬富集能力

富集系數(shù)指植物體內(nèi)元素的含量和土壤中對(duì)應(yīng)元素含量比值，可以評(píng)價(jià)農(nóng)作物將土壤中某種元素吸收到自身體內(nèi)能力的指標(biāo)，富集系數(shù)越大，說明其吸收能力越強(qiáng)[17]。表2所示，該茶區(qū)硒元素的富集系數(shù)在0.142～0.641之間，平均為0.281；鉬元素的富集系數(shù)在0.014～0.155之間，平均為0.035。與上文兩元素在土壤的生物可利用系數(shù)K值比較，土壤硒元素的可利用性系數(shù)雖然明顯低于鉬元素，但硒元素的富集系數(shù)卻明顯大于鉬元素，這恰好說明了茶樹具有較強(qiáng)的天然富集硒的能力，與相關(guān)研究一致[6,7]。而植物對(duì)鉬的富集性較弱，也是鉬相對(duì)貧乏的原因之一[2,16]。

表2 武夷山市茶葉硒、鉬元素富集系數(shù)Table 2 Se and Mo enrichment factors of tea in Wuyishan

3 結(jié)論與建議

武夷山茶園土壤酸度適宜茶樹生長(zhǎng)，土壤肥力較高。土壤硒均值為0.520 mg·kg-1，其中部分已達(dá)到富硒土壤水平。鉬均值為1.900 mg·kg-1；明顯低于福建省土壤中鉬的均值含量。茶園鮮葉中硒的均值達(dá)到0.126 mg·kg-1，為一般水平。茶葉鉬元素含量均值為0.065 mg·kg-1，其中80%以上的樣點(diǎn)屬于缺鉬的水平，缺鉬現(xiàn)象較嚴(yán)重。

武夷山茶園土壤形態(tài)和有效性分析得出，土壤硒元素以腐殖酸態(tài)和強(qiáng)有機(jī)態(tài)為明顯優(yōu)勢(shì)形態(tài)，兩種形態(tài)總和占總量近75%。土壤鉬以殘?jiān)鼞B(tài)為主，均值占總量的百分比超過71%。此外，土壤硒的可利用性系數(shù) （2.30%）明顯低于鉬 （4.88%），但硒富集系數(shù)（0.281）卻明顯大于鉬（0.035），這恰好說明了茶樹具有較強(qiáng)的天然富集硒的能力，而植物對(duì)鉬的富集性較弱，也是鉬相對(duì)貧乏的原因之一。由于鉬屬于植物體必需營(yíng)養(yǎng)元素，缺鉬會(huì)影響茶樹對(duì)氮的富集能力，影響茶葉蛋白質(zhì)、氨基酸等含量，還會(huì)影響茶湯的口感和茶葉品質(zhì)[20]。因此，鑒于武夷山茶園鮮葉鉬元素極為匱乏，且富集鉬能力較弱，建議追加鉬肥的配施，采取有效措施提高土壤鉬含量或活性態(tài)組分，從而進(jìn)一步提高茶葉產(chǎn)量和品質(zhì)。