武夷山地區茶園土壤硒、鉬元素形態與茶葉中累積特征

廖樹彩

(1.武夷山星村中學，福建 武夷山 354300；2.福建省生態產業綠色技術重點實驗室，福建 武夷山 354300)

硒、鉬是人體的必需營養元素，硒可有效預防克山病和大骨節病[1]，鉬可有效防止齲齒，促進鐵元素在機體中的新陳代謝，保護心肌和利于預防貧血、癌癥等[2,3]。然而，我國大面積土壤中硒、鉬元素普遍匱乏[4,5]。茶樹具有較強富集硒的能力[6]，但硒是否為茶樹的必需元素至今仍存在爭議[7]。鉬是茶樹生長發育必需的礦質營養元素，其含量直接影響茶樹的產量與品質[5]。

近年來，國內外學者對茶園土壤、茶葉中硒、鉬含量及其對茶葉品質影響等方面作了一定量的研究[1,6]。但武夷山作為我國紅茶和烏龍茶的發源地，有關該茶區土壤與茶葉硒、鉬含量，土壤硒、鉬形態組成與生物可利用性的研究卻鮮見報道。考慮到硒、鉬對茶樹的重要性和武夷茶區有關研究的貧乏，文中研究武夷山茶區土壤和茶葉硒、鉬全量，土壤化學形態組成與可利用性，這對促進武夷山茶園的經營管理，提高茶葉產量和品質提供了重要理論依據，具有一定的實踐意義。

1 材料與方法

1.1 研究區概況

武夷山市位于武夷山脈北段，屬亞熱帶地區典型的亞熱帶季風氣候，全境總面積2 798 km2。經濟作物主要有水稻、茶葉、毛竹等。其中茶葉為當地傳統農業主導產業之一，且產茶歷史悠久，品種多樣化。截至2014年，茶園種植面積十余萬畝，茶葉總產量達7 800 t，總產值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個代表性茶園土壤樣品，樣點主要分布在桐木關保護區，九曲溪保護區和風景區（圖1）。在茶園樣地按蛇形布點法，在各點處取0～20 cm的表層土壤1～2 kg，混合成1個樣點。土壤樣品帶回室內，揀去石礫、植物根系和碎屑，在室內通風處風干，并按四分法進行縮分、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)測定，鉬以IRISAdvantage等離子體發射光譜儀(ICP-OES)測定。硒、鉬形態劃分方法采用中國地質調查局地質調查技術標準—生態地球化學評價樣品分析技術要求（DD2005-03）進行，將形態劃分為7種，水溶態、離子交換態、碳酸鹽結合態、弱有機結合態（腐殖酸態）、鐵錳氧化物結合態、強有機結合態和殘渣態，該方法今年來在我國已經得到較廣的應用[8,9]。pH 值的測定采用酸度計（固∶水=1∶50）；有機質（TOC）采用重鉻酸鉀容量法。實驗控制加標回收率的范圍為90%～110%。

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

2 結果與分析

2.1 茶園土壤重金屬含量

經分析測試所得，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，酸度對植物吸收土壤礦質元素產生的影響顯著[7]。已有研究表明，當pH值為4.5～5.5之間生長最佳[10]；低于4.0時，茶樹的生長受到抑制；高于6.5時，茶樹生長緩慢；高于7.0時甚至可能導致茶樹的死亡[11,12]。因此，該茶區土壤酸度適宜茶樹生長。有機質范圍為28.69～65.10 g/kg，對照土壤有機質水平等級劃分的情況（有機質含量大于20～30 為中等水平；30～40 為高等水平；＞40 為極高水平）[13]，該茶區茶園土壤有機質達到了中、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]，但明顯高于全國土壤平均水平（0.216 mg·kg-1）[15]。有資料顯示，當茶園土壤達到0.4 mg·kg-1時，為富硒土壤[6]。可見，武夷山部分茶園土壤已達到富硒土壤水平。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]，但高于全國土壤中鉬的均值（1.20 mg·kg-1）[15]。這與研究區域地殼巖類最為發育的是花崗巖且其分布面積廣的地質背景有關。

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、鉬形態分布

如圖1所示，武夷山茶園土壤硒元素各形態均值含量分布情況為腐殖酸態＞強有機態＞殘渣態＞碳酸鹽態＞離子交換態＞水溶態＞鐵錳氧化態。其中腐殖酸態含量為0.171 mg·kg-1，占總量的37.71%；強有機態含量為 0.168 mg·kg-1，占總量的 37.03% 。因此，有機態為優勢形態，兩種形態總和占全部形態總量近75%，且兩種有機態所占的總量比值相當。

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

武夷山茶園土壤鉬元素各形態含量分布情況見圖2，具體為殘渣態＞腐殖酸態＞強有有機態＞鐵錳氧化態＞碳酸鹽態＞離子交換態＞水溶態。其中，殘渣態含量為 1.212 mg·kg-1，占總量的 71.01%。可見，該茶區土壤鉬以殘渣態為主，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分布Figure 3 Speciation of Mo in tea garden soil in Wuyishan

2.3 茶園土壤硒、鉬形態有效性

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（水溶態、離子交換態、碳酸鹽態）含量與全量的比值[8,9]，用生物可利用性系數K來描述：K=(水溶態+離子交換態+碳酸鹽態)/土壤全量[9]。由此計算出武夷茶區土壤硒元素的生物可利用性系數平均為2.30%，鉬元素的生物可利用性系數平均為4.88%，見圖3。可見，硒元素的可利用性系數明顯低于鉬元素。

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

經測試得出，武夷山茶園鮮葉中硒元素含量在0.088～0.239 mg·kg-1之間，平均水平達到 0.126 mg·kg-1。據報道，茶葉一般硒含量為0.1 mg·kg-1，高硒區茶葉硒元素的含量約 1.49 mg·kg-1，最高可達 6.59 mg·kg-1[1,6]。因此，武夷山茶葉含硒量只達到了一般水平，與高硒區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%以上的樣點中鮮葉鉬含量低于0.100 mg·kg-1。據有關研究表明，茶樹新梢中鉬含量低于0.100 mg·kg-1時，茶樹會顯現出缺鉬的癥狀，而高于5.000 mg·kg-1時屬于鉬元素過量[16]。可見武夷山茶園鮮葉鉬元素在局部區域頗為匱乏，建議采取相應的施肥措施。

2.5 茶葉對土壤硒、鉬富集能力

富集系數指植物體內元素的含量和土壤中對應元素含量比值，可以評價農作物將土壤中某種元素吸收到自身體內能力的指標，富集系數越大，說明其吸收能力越強[17]。表2所示，該茶區硒元素的富集系數在0.142～0.641之間，平均為0.281；鉬元素的富集系數在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K值比較，土壤硒元素的可利用性系數雖然明顯低于鉬元素，但硒元素的富集系數卻明顯大于鉬元素，這恰好說明了茶樹具有較強的天然富集硒的能力，與相關研究一致[6,7]。而植物對鉬的富集性較弱，也是鉬相對貧乏的原因之一[2,16]。

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

3 結論與建議

武夷山茶園土壤酸度適宜茶樹生長，土壤肥力較高。土壤硒均值為0.520 mg·kg-1，其中部分已達到富硒土壤水平。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%以上的樣點屬于缺鉬的水平，缺鉬現象較嚴重。

武夷山茶園土壤形態和有效性分析得出，土壤硒元素以腐殖酸態和強有機態為明顯優勢形態，兩種形態總和占總量近75%。土壤鉬以殘渣態為主，均值占總量的百分比超過71%。此外，土壤硒的可利用性系數 （2.30%）明顯低于鉬 （4.88%），但硒富集系數（0.281）卻明顯大于鉬（0.035），這恰好說明了茶樹具有較強的天然富集硒的能力，而植物對鉬的富集性較弱，也是鉬相對貧乏的原因之一。由于鉬屬于植物體必需營養元素，缺鉬會影響茶樹對氮的富集能力，影響茶葉蛋白質、氨基酸等含量，還會影響茶湯的口感和茶葉品質[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組分，從而進一步提高茶葉產量和品質。