山東不同茶區土壤和茶葉全硒含量及其相關性分析

吳煥煥，張虹，任志紅，肖文敏，段剛，劉慧，劉廣榮，孫海偉

（1.泰安市農業科學研究院，山東泰安 271000；2.濟南市長清區農業環境保護站，山東 濟南 250300；3.濟南市長清北方茶產業發展研究中心，山東濟南 250300）

硒（Se）是人體必需的微量元素之一［1］，是機體內不可缺少的谷胱甘肽過氧化物酶（GSHPx）的活性成分。研究表明，人類的克山病、大骨節病、心血管疾病、白內障等均與缺硒密切相關，目前世界上有40多個國家和地區缺硒，我國有72%的地區缺硒或低硒［2］。

茶樹是一種吸收、富集硒能力很強的植物，它能將非生物活性和毒性高的無機硒轉化為安全有效、毒性低的有機硒［3］。茶葉中80%硒是對人體有益的蛋白有機硒［4］。我國飲茶歷史悠久，茶葉又是世界三大保健飲料之一，因此開發富硒茶對人體健康有著重要意義。目前，關于山東茶區土壤和茶葉硒含量及其相關性研究較少。為探究山東不同茶區土壤硒水平及其對茶葉中硒含量的影響，本試驗選擇長清和泰安茶區的典型茶園，采集土壤和茶葉分別進行硒含量測定，并對不同茶區土壤全硒含量與土壤理化性狀以及茶葉全硒含量與土壤全硒含量的相關性進行分析，以期為闡明土壤和茶葉硒水平影響因素以及富硒名優綠茶生產和茶園管理提供參考。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況

長清茶區（東經 116°43′～117°03′、北緯 36°23′～37°30′）和泰安茶區（東經 116°46′～117°35′、北緯35°46′～36°20′）位于山東省中部偏西南。兩茶區的年平均氣溫分別為14.3、12.8℃，年平均降水量分別為654.7、728.0 mm，均屬于茶樹生長的次適宜區。所產茶葉品質優良，鮮爽濃郁，耐沖泡，深受消費者喜愛，為山東重要的綠茶產區［5，6］。茶園土壤基本理化性狀如表1所示。

表1 茶園土壤基本理化性狀

1.2 試驗材料

供試材料為長清茶區（4個茶園）和泰安茶區（17個茶園）面積較大、生產穩定、具有代表性的茶園土壤和茶樹鮮葉。

1.3 試驗方法

于2019年3月從21個茶園中分別進行土樣和茶葉采集。其中土壤取樣遵循土壤樣品采集原則，按照S形曲線隨機多點采集0～20 cm表層土壤，組成1個混合樣；茶葉取樣時選擇生長年限相同、生長狀態良好的茶樹，隨機采集新梢往下數第5～6片成熟葉，組成鮮重約500 g的混合樣品。

1.4 指標測定及方法

土壤全硒含量：土壤經風干，過0.15 mm孔徑篩。利用 HNO3∶HClO4∶HF＝8∶1∶2（體積比）消化液于165～175℃砂浴消化，再加入50%HCl溶液還原，后使用AF-610A原子熒光光譜儀進行測定［7］。為保證處理和測定數據的準確性，內插國家1級標準物質GSS-34控制分析質量，該標樣的質控范圍是 （0.21±0.02）mg／kg。

根據測得的土壤硒含量水平，參照我國硒元素生態景觀安全閾值［8］（表2）進行茶園硒效應評價。

茶葉全硒含量：鮮葉采摘后按照制作工序殺青，100℃烘干1 h，粉碎并儲存于干燥器中。利用HNO3∶HClO4＝4∶1（體積比）消化液于 165～175℃砂浴消化，再加入50%HCl溶液還原，后于120℃消化1 h，再使用AF-610A原子熒光光譜儀進行測定［9］。采用國家標準物質GSB-11（柑橘葉）內插法控制分析質量，該標樣的質控范圍是 （0.17±0.03）mg／kg。硒富集系數 ＝茶葉全硒含量／土壤全硒含量。

表2 硒元素生態景觀安全閾值

1.5 數據分析

采用Microsoft Excel 2010進行數據整理及圖表制作，利用SPSS 21.0統計軟件進行Pearson相關分析。

2 結果與分析

2.1 土壤全硒含量及茶園硒效應評價

由表3可以看出，長清茶區0～20 cm土層全硒含量在 0.021～0.208 mg／kg之間，平均值為0.113 mg／kg，變異系數為69%。泰安茶區0～20 cm土層全硒含量在 0.011～0.469 mg／kg之間，平均值為 0.171 mg／kg，變異系數 74%。

表3 茶園表層土壤全硒含量

由表4可以看出，僅泰安茶區1個茶園的表層土壤達到富硒水平，其余茶園均處于中低硒及硒不足水平。

2.2 土壤全硒含量與土壤理化性狀的相關性分析

由表5可以看出，長清和泰安茶區土壤全硒含量與土壤pH值均呈負相關，其中泰安茶區兩者顯著相關。表明在一定pH值范圍內，土壤全硒含量隨土壤pH值升高而降低。長清和泰安茶區土壤全硒含量與土壤有機質含量均呈正相關，表明有機質對硒有一定的吸附和固定作用。土壤全硒含量與速效氮、速效鉀、有效磷含量均呈正相關，表明三者均利于土壤硒的固定。

表5 土壤全硒含量與其理化性狀的相關系數

2.3 茶葉全硒含量分析

由表6可以看出，長清茶區茶葉全硒含量最大值為 0.061 mg／kg，最小值為 0.005 mg／kg，平均值為0.037 mg／kg，未達到富硒茶硒含量標準（0.2～4.0 mg／kg）［10］；茶葉硒富集系數為 0.11～0.69，平均值為0.37。泰安茶區茶葉全硒含量在0.002～0.308 mg／kg，平均值為 0.083 mg／kg，僅有2個茶園達到富硒茶硒含量標準；茶葉硒富集系數為0.09～0.82，平均值為0.43。

表6 茶葉全硒含量

2.4 茶葉硒含量與土壤全硒含量的相關性分析

由圖1可以看出，茶園土壤全硒含量和茶葉全硒含量存在正相關，泰安茶區土壤全硒含量和茶葉全硒含量達到極顯著水平（R＝0.8312，P＜0.01）。說明茶葉全硒含量受到土壤硒營養水平的影響，在相對高硒土壤中，茶葉對硒的吸收累積強于低硒土壤。

圖1 土壤與茶葉全硒含量的相關性

3 討論與結論

土壤是母質、母巖在生物、氣候、地形等綜合影響作用下形成的自然綜合體，成土過程及土壤基本性質直接影響土壤中硒元素含量水平［11］。研究表明，山東土壤硒背景值為 0.130 mg／kg［12］，全國土壤硒背景值為 0.290 mg／kg［13］。本研究中，長清和泰安茶區茶園土壤全硒含量平均值分別為 0.113、0.171 mg／kg，泰安茶區土壤全硒含量平均值略高于山東土壤硒背景值，但兩茶區土壤全硒含量平均值均低于全國土壤硒背景值，按照生態景觀安全閾值的劃分，研究區表層土壤整體處于中低硒及硒不足狀態。與我國其它地區表層土壤全硒含量相比，兩茶區土壤硒水平與重慶三峽庫區結果［14］較為接近，但不到山東省濟南市章丘地區的 1／3［15］。

本研究中，土壤全硒含量與pH值呈負相關。土壤pH值是控制硒價態轉化的主要因素，硒在酸性和中性土壤中主要以亞硒酸鹽（Se）形式存在，而在通氣良好的堿性土壤中，主要以硒酸態（Se）存在［16，17］。一般地，Se與吸附質的親和力較強，易受黏粒礦物和倍半氧化物固定，而Se與吸附質的親和力較弱，溶解度大，因此pH值越高，土壤中硒越容易淋失［16，18］。土壤 pH值對土壤硒的甲基化也有影響，在一定范圍內，土壤硒甲基化隨著pH值的升高而加強，產生易揮發的二甲基化合物，從而使硒移動和從表土中溢出的可能性增加［16，19］，因此，pH值越高，土壤硒含量越低。本研究還發現，土壤全硒含量與土壤有機質含量呈正相關。這與很多研究結論一致，只是相關程度有所差異［20-23］，這主要是因為有機質對硒具有一定的吸附和固定作用［24］。本研究中，土壤速效氮、速效鉀和有效磷等速效養分與土壤硒含量均呈正相關。前人對磷與硒的研究發現，施磷會增加植物對硒的吸收［25］，這可能是土壤環境中，磷與硒均以陰離子形式存在，磷可與硒競爭土壤膠體表面的吸附位點，從而影響硒的生物有效性，導致硒在土壤中累積［26］。但其它常規速效養分對土壤硒的影響機制還有待進一步研究。

長清和泰安茶區茶葉全硒含量平均值分別為0.037、0.087 mg／kg，硒富集系數平均值分別為0.37、0.43，僅有泰安茶區2個茶園達到富硒茶標準（0.2～4.0 mg／kg），因此，兩茶區天然茶園茶葉硒水平較低。而茶葉硒水平受土壤硒影響較大，土壤中含硒越多，茶葉可吸收利用的硒就越多。兩茶區茶葉硒富集系數偏低，這可能是由于茶葉全硒含量還與茶葉硒吸收特性、土壤硒形態及土壤理化性質等條件有關［27，28］。

綜上可知，通過改變土壤pH值、增加土壤有機質、調節土壤中常規養分含量與比例等措施，可提高土壤硒水平，促進茶樹對土壤硒的吸收和轉化，進而增加茶葉硒含量［28，29］，生產優質富硒泰山茶。然而，土壤硒含量及其存在形態是否還受其它因素的影響，有待于進一步研究。