武夷山地区茶园土壤硒、钼元素形态与茶叶中累积特征

廖树彩

(1.武夷山星村中学，福建 武夷山 354300；2.福建省生态产业绿色技术重点实验室，福建 武夷山 354300)

硒、钼是人体的必需营养元素，硒可有效预防克山病和大骨节病[1]，钼可有效防止龋齿，促进铁元素在机体中的新陈代谢，保护心肌和利于预防贫血、癌症等[2,3]。然而，我国大面积土壤中硒、钼元素普遍匮乏[4,5]。茶树具有较强富集硒的能力[6]，但硒是否为茶树的必需元素至今仍存在争议[7]。钼是茶树生长发育必需的矿质营养元素，其含量直接影响茶树的产量与品质[5]。

近年来，国内外学者对茶园土壤、茶叶中硒、钼含量及其对茶叶品质影响等方面作了一定量的研究[1,6]。但武夷山作为我国红茶和乌龙茶的发源地，有关该茶区土壤与茶叶硒、钼含量，土壤硒、钼形态组成与生物可利用性的研究却鲜见报道。考虑到硒、钼对茶树的重要性和武夷茶区有关研究的贫乏，文中研究武夷山茶区土壤和茶叶硒、钼全量，土壤化学形态组成与可利用性，这对促进武夷山茶园的经营管理，提高茶叶产量和品质提供了重要理论依据，具有一定的实践意义。

1 材料与方法

1.1 研究区概况

武夷山市位于武夷山脉北段，属亚热带地区典型的亚热带季风气候，全境总面积2 798 km2。经济作物主要有水稻、茶叶、毛竹等。其中茶叶为当地传统农业主导产业之一，且产茶历史悠久，品种多样化。截至2014年，茶园种植面积十余万亩，茶叶总产量达7 800 t，总产值15.8万亿元。

1.2 采样与分析方法

于2015年5月上旬，采集武夷山19个代表性茶园土壤样品，样点主要分布在桐木关保护区，九曲溪保护区和风景区（图1）。在茶园样地按蛇形布点法，在各点处取0～20 cm的表层土壤1～2 kg，混合成1个样点。土壤样品带回室内，拣去石砾、植物根系和碎屑，在室内通风处风干，并按四分法进行缩分、碾磨过100目尼龙筛，备用。元素硒用用XGY1011型原子荧光光谱仪(AFS)测定，钼以IRISAdvantage等离子体发射光谱仪(ICP-OES)测定。硒、钼形态划分方法采用中国地质调查局地质调查技术标准—生态地球化学评价样品分析技术要求（DD2005-03）进行，将形态划分为7种，水溶态、离子交换态、碳酸盐结合态、弱有机结合态（腐殖酸态）、铁锰氧化物结合态、强有机结合态和残渣态，该方法今年来在我国已经得到较广的应用[8,9]。pH 值的测定采用酸度计（固∶水=1∶50）；有机质（TOC）采用重铬酸钾容量法。实验控制加标回收率的范围为90%～110%。

图1 武夷山茶园土壤采样点分布Figure 1 Distribution of tea garden soil sampling sites in Wuyishan city

2 结果与分析

2.1 茶园土壤重金属含量

经分析测试所得，武夷山茶园土壤pH值范围为4.21～5.78，呈酸性。由于茶树是喜酸性植物，酸度对植物吸收土壤矿质元素产生的影响显著[7]。已有研究表明，当pH值为4.5～5.5之间生长最佳[10]；低于4.0时，茶树的生长受到抑制；高于6.5时，茶树生长缓慢；高于7.0时甚至可能导致茶树的死亡[11,12]。因此，该茶区土壤酸度适宜茶树生长。有机质范围为28.69～65.10 g/kg，对照土壤有机质水平等级划分的情况（有机质含量大于20～30 为中等水平；30～40 为高等水平；＞40 为极高水平）[13]，该茶区茶园土壤有机质达到了中、高水平。

表1所示，武夷山茶园土壤硒元素全量范围为0.225～0.922 mg·kg-1，平均含量为 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]，但明显高于全国土壤平均水平（0.216 mg·kg-1）[15]。有资料显示，当茶园土壤达到0.4 mg·kg-1时，为富硒土壤[6]。可见，武夷山部分茶园土壤已达到富硒土壤水平。土壤钼元素全量在0.805～5.774 mg·kg-1范围，平均值为1.900 mg·kg-1；明显低于福建省土壤中钼的均值 （5.14 mg·kg-1）[14]，但高于全国土壤中钼的均值（1.20 mg·kg-1）[15]。这与研究区域地壳岩类最为发育的是花岗岩且其分布面积广的地质背景有关。

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

2.2 茶园土壤硒、钼形态分布

如图1所示，武夷山茶园土壤硒元素各形态均值含量分布情况为腐殖酸态＞强有机态＞残渣态＞碳酸盐态＞离子交换态＞水溶态＞铁锰氧化态。其中腐殖酸态含量为0.171 mg·kg-1，占总量的37.71%；强有机态含量为 0.168 mg·kg-1，占总量的 37.03% 。因此，有机态为优势形态，两种形态总和占全部形态总量近75%，且两种有机态所占的总量比值相当。

图2 武夷山茶园土壤硒元素形态分布Figure 2 Speciation of Se in tea garden soil in Wuyishan

武夷山茶园土壤钼元素各形态含量分布情况见图2，具体为残渣态＞腐殖酸态＞强有有机态＞铁锰氧化态＞碳酸盐态＞离子交换态＞水溶态。其中，残渣态含量为 1.212 mg·kg-1，占总量的 71.01%。可见，该茶区土壤钼以残渣态为主，均值占总量的百分比超过71%。

图3 武夷山茶园土壤钼元素形态分布Figure 3 Speciation of Mo in tea garden soil in Wuyishan

2.3 茶园土壤硒、钼形态有效性

生物有效性，即生物能直接或较直接利用的土壤重金属形态（水溶态、离子交换态、碳酸盐态）含量与全量的比值[8,9]，用生物可利用性系数K来描述：K=(水溶态+离子交换态+碳酸盐态)/土壤全量[9]。由此计算出武夷茶区土壤硒元素的生物可利用性系数平均为2.30%，钼元素的生物可利用性系数平均为4.88%，见图3。可见，硒元素的可利用性系数明显低于钼元素。

图4 武夷山茶园土壤生物有效性分析Figure 4 Soil bioavailability of tea garden in Wuyishan

2.4 茶叶硒、钼含量

经测试得出，武夷山茶园鲜叶中硒元素含量在0.088～0.239 mg·kg-1之间，平均水平达到 0.126 mg·kg-1。据报道，茶叶一般硒含量为0.1 mg·kg-1，高硒区茶叶硒元素的含量约 1.49 mg·kg-1，最高可达 6.59 mg·kg-1[1,6]。因此，武夷山茶叶含硒量只达到了一般水平，与高硒区茶叶含硒量相比明显偏低。

武夷山茶园鲜叶中钼元素含量在0.017～0.323 mg·kg-1之间，均值为0.065 mg/kg，其中80%以上的样点中鲜叶钼含量低于0.100 mg·kg-1。据有关研究表明，茶树新梢中钼含量低于0.100 mg·kg-1时，茶树会显现出缺钼的症状，而高于5.000 mg·kg-1时属于钼元素过量[16]。可见武夷山茶园鲜叶钼元素在局部区域颇为匮乏，建议采取相应的施肥措施。

2.5 茶叶对土壤硒、钼富集能力

富集系数指植物体内元素的含量和土壤中对应元素含量比值，可以评价农作物将土壤中某种元素吸收到自身体内能力的指标，富集系数越大，说明其吸收能力越强[17]。表2所示，该茶区硒元素的富集系数在0.142～0.641之间，平均为0.281；钼元素的富集系数在0.014～0.155之间，平均为0.035。与上文两元素在土壤的生物可利用系数K值比较，土壤硒元素的可利用性系数虽然明显低于钼元素，但硒元素的富集系数却明显大于钼元素，这恰好说明了茶树具有较强的天然富集硒的能力，与相关研究一致[6,7]。而植物对钼的富集性较弱，也是钼相对贫乏的原因之一[2,16]。

表2 武夷山市茶叶硒、钼元素富集系数Table 2 Se and Mo enrichment factors of tea in Wuyishan

3 结论与建议

武夷山茶园土壤酸度适宜茶树生长，土壤肥力较高。土壤硒均值为0.520 mg·kg-1，其中部分已达到富硒土壤水平。钼均值为1.900 mg·kg-1；明显低于福建省土壤中钼的均值含量。茶园鲜叶中硒的均值达到0.126 mg·kg-1，为一般水平。茶叶钼元素含量均值为0.065 mg·kg-1，其中80%以上的样点属于缺钼的水平，缺钼现象较严重。

武夷山茶园土壤形态和有效性分析得出，土壤硒元素以腐殖酸态和强有机态为明显优势形态，两种形态总和占总量近75%。土壤钼以残渣态为主，均值占总量的百分比超过71%。此外，土壤硒的可利用性系数 （2.30%）明显低于钼 （4.88%），但硒富集系数（0.281）却明显大于钼（0.035），这恰好说明了茶树具有较强的天然富集硒的能力，而植物对钼的富集性较弱，也是钼相对贫乏的原因之一。由于钼属于植物体必需营养元素，缺钼会影响茶树对氮的富集能力，影响茶叶蛋白质、氨基酸等含量，还会影响茶汤的口感和茶叶品质[20]。因此，鉴于武夷山茶园鲜叶钼元素极为匮乏，且富集钼能力较弱，建议追加钼肥的配施，采取有效措施提高土壤钼含量或活性态组分，从而进一步提高茶叶产量和品质。