日照市茶园土壤硒含量及影响因素研究

高冉，潘继花，李伟，马芳，亓丽，刘飞，叶敦雨

（1.曲阜师范大学地理与旅游学院，山东 日照 276826；2.山东日照生态环境监测中心，山东 日照 276800）

硒是人体所必需的微量元素，具有抗氧化、抗衰老、保护肝脏和心脑血管、改善视力等功效［1］。缺乏硒会引起克山病、大骨节病、肝病、各种癌症等疾病［2-4］。适量摄入硒元素可以增强免疫力、预防多种疾病，对人体健康具有重要作用［5，6］。

茶是当今世界三大无酒精饮料之一，富含大量对人体健康有益的元素，被称为21世纪最流行、最健康的饮品［7］。茶树是天然富硒能力较强的植物，且茶树的利用部位——叶片是硒积累的主要器官［8］。茶叶中的有机硒含量占茶树总硒量的80%，可作为人体良好的植物性补硒剂［9-11］。土壤是茶树生长的物质基础，也是茶树吸收硒的重要来源［12，13］，因此，研究茶园土壤硒的含量水平并分析其影响因素具有重要意义。

当前关于茶园土壤硒的研究集中于南方茶区［14-18］，主要从土壤硒含量、有效性及影响因素等方面进行分析；对于北方茶园土壤硒的研究较少［19］，而关于日照茶园土壤硒的研究尚未见报道。由于受母质、土壤类型、土壤理化性质以及人类活动等多种因素影响，且不同地区主导影响因素不同，土壤硒含量的区域差异较大。基于此，本研究在日照市茶叶主产区选择典型茶园采集表层土壤（0～20 cm），分析土壤硒的含量水平及影响因素，为判断日照茶园土壤硒的丰缺状况提供科学依据，并为后期茶园科学管理、提高茶叶硒含量提供参考依据。

1 材料与方法

1.1 研究区概况

日照市（118°25′～119°39′E，35°04′～36°04′N）位于山东半岛东南部，属于鲁东丘陵。该区为温带季风气候，四季分明，冬无严寒，夏无酷暑，光照充足，平均气温12.6℃，降水充沛，年均相对湿度72%。成土母质主要是花岗岩和花岗片麻岩等酸性岩类。土壤类型以棕壤为主，面积达14.8×104hm2，占总面积的77.48%；褐土、潮土、粗骨土、盐土和水稻土等也有一定分布。

自1966年成功实现“南茶北引”以来，日照茶叶种植已有50多年历史，并发展成为山东省最大的茶叶生产区。据统计，截至2019年初，日照市茶园面积1.85×104hm2，干毛茶总产量达到1.6×104t，分别占全省的60%和75%以上。优越的沿海气候和适宜的环境，孕育了日照绿茶“香气高、滋味浓”的独特品质，被誉为“江北第一茶”。

1.2 样品采集与处理

2016年7 月—2017年4月在日照市岚山区、东港区选择9个代表性植茶区采集表层土壤样品。每个茶区根据茶园分布、种植面积、种植年限等进行采样点布设，共设置61个采样点。采样点的基本情况见表1。

每个采样点以多点混合法（S型布点法）采集0～20 cm土层土样，充分混合后按四分法取500 g装入自封袋。土样于实验室中自然风干，研磨过筛后装入自封袋备用。

1.3 样品测定

土壤基本理化性质参照鲁如坤［20］的方法分析：土壤粒度组成采用Malvern 2000激光粒度分析仪进行测定；土壤pH值采用雷磁pH计测定（土水比2.5∶1）；土壤有机质采用高温外加热重铬酸钾氧化-容量法测定。

土壤硒含量的测定参考农业行业标准（NY/T 1004—2006）。 样 品 中 加 混 合 酸 （HNO3+HClO4），于低温电热板上加热消煮后再加盐酸于沸水浴中加热提取，氢化物发生-原子荧光光谱法测定。

表1 日照市茶园土壤采集点基本情况

1.4 数据处理

采用Microsoft Excel软件进行进数据统计并作图。

2 结果与分析

2.1 日照茶园土壤硒含量水平

由表2看出，日照市茶园表层土壤硒含量范围为0.013～0.204 mg/kg，均值为0.0897 mg/kg。全国土壤硒元素背景值为0.29 mg/kg［21］，山东省土壤硒元素背景值为0.13 mg/kg［22］。由此可见，日照市茶园土壤硒含量远低于全国土壤硒元素背景值，也低于山东省土壤硒元素背景值。谭见安等［3］基于我国克山病带和低硒环境的研究，将我国土壤硒元素含量划分为5个等级，即：缺硒（≤0.125 mg/kg）、少硒（0.125～0.175 mg/kg）、足硒（0.175～0.400 mg/kg）、富硒（0.400～3.000 mg/kg）和超富硒（≥3.000 mg/kg）。根据上述标准，日照市茶园土壤大多（70%）处于缺硒状态，只有7%的土壤达到足硒水平（图1）。不同茶园土壤硒含量（表2）变化较大，最大值（0.204 mg/kg）出现在苏家村茶园，最小值（0.013 mg/kg）出现在皂户沟茶园，变异系数为71.3%，呈高度变异性。

表2 日照市茶园土壤硒含量状况

2.2 茶园土壤硒含量影响因素分析

2.2.1 母质与土壤类型 自然条件下，成土母质是土壤中硒的主要来源，母质差异直接影响土壤中硒的含量水平、存在形态和分布规律［23，24］。研究表明，砂岩、石英岩和石灰岩类风化物中硒含量较高，河流冲积物和酸性结晶盐类风化物中硒含量较低［25，26］。日照市茶园土壤母质主要为花岗岩、花岗片麻岩等酸性岩风化物［27］，这可能是其土壤硒含量相对缺乏的主要因素。不同类型土壤中硒含量也有一定差异，研究区内棕壤表层土壤硒含量均值为0.099 mg/kg，粗骨土表层土壤硒含量均值为0.058 mg/kg。这主要与土壤的发育（熟化）程度有关，土壤熟化程度越高，该类型土壤硒量越高［28］。

2.2.2 种植年限与施肥状况 研究表明，随种植年限增加，土壤硒含量呈先增加后降低趋势［29，30］，这主要是由于在农田生态系统中，表层土壤中的硒主要以腐殖质化存在，利于被植物吸收。若长期耕作过程中没有补施足量的硒，会导致硒收支失衡，从而降低土壤中硒的含量［31］。日照茶园土壤硒含量随种植年限增加也大致呈先增加后降低趋势，且在同一茶园（母质、地形条件一致，管理措施相似）表现更为明显。以薄家口茶园（表3）为例，不施加有机肥条件下，不同种植年限土壤硒含量为BB08（30年）＞BB01、BB03（12年）＞BB09（50年）。

不同施肥方式对日照市茶园土壤硒含量产生一定影响，同等条件下，施用有机肥的土壤（BB04、BB07）比施用化肥的土壤（BB01、BB03）硒含量高。这可能是由于不同种类肥料硒含量差异较大所致。侯佳渝等［31］研究表明，磷酸二铵、复合肥等无机肥中硒含量为0.003～0.04 mg/kg，而有机肥中硒含量可达0.88 mg/kg。

表3 不同种植年限与施肥情况下薄家口茶园土壤硒含量

2.2.3 土壤理化性质 土壤质地、有机质含量和pH值是土壤重要的理化性质，同时也是影响茶园土壤硒的有效性与迁移性的重要因素［30］。研究表明土壤中硒的迁移和累积与土壤质地密切相关，土壤中的黏粒对硒有较强的富集作用，黏粒含量越高，土壤的保肥性越好，能有效减少硒的流失［33］。土壤有机质能改善土壤结构，促进团粒结构的形成，增加土壤比表面积，加大土壤对硒的吸附与固定作用［34，35］，进而增加土壤硒的含量。有关pH值对土壤硒含量的影响，大多数学者认为酸性和中性土壤中的硒主要以亚硒酸盐形式存在，易被土壤中的铁氧化物和黏土矿物吸附，且吸附量随着pH值的降低而增加；碱性土壤中的硒主要以硒酸盐的形式存在，土壤对硒的吸附力较弱，因此土壤中硒含量与pH值呈负相关［36-39］。但也有部分研究结果［29，30，40，41］显示，土壤硒含量与pH值呈正相关或相关性不显著，这可能与土壤自身pH值的范围有关。

图2 日照市茶园土壤硒含量与黏粒、有机质含量相关分析

对日照茶园土壤硒含量（n=61）与上述理化性质指标进行相关分析，结果显示土壤硒含量与土壤质地、有机质含量和pH值相关性均不显著。但分析土壤硒含量随黏粒和有机质含量变化特征时可以发现，当土壤硒含量处在低值区间时，土壤硒含量与黏粒、有机质之间存在明显的正相关关系（图2）。剔除施用有机肥的土样后的相关分析（n=37）结果也表明，土壤硒含量与黏粒含量呈极显著正相关（r=0.441，P＜0.01）。这说明不同茶园之间施肥种类和施肥量的差异较大，在一定程度上影响了土壤中硒含量和理化性质之间的关系。

3 讨论与结论

日照市茶园土壤硒含量范围为0.013～0.204 mg/kg，均值为0.0897 mg/kg，低于全国和山东省的土壤硒元素背景值，绝大部分土壤（70%）处于缺硒状态，仅有7%的土壤处于足硒状态。不同茶园之间土壤硒含量差异较大，变异系数为71.3%，呈高度变异。

成土母质是日照市茶园土壤硒含量整体偏低的主要因素。土壤类型与理化性质、种植年限与施肥状况在一定程度上影响着不同茶园之间土壤硒含量的变异性。棕壤中土壤硒含量高于粗骨土，黏粒和有机质增加有利于土壤对硒的吸附，从而增加土壤的硒含量。随种植年限增加，土壤硒含量呈先增加后降低的变化趋势。在母质、土壤类型一致且种植年限相近情况下，施用有机肥可以提高土壤硒含量。

众多研究表明，土壤硒含量代表土壤供硒的潜在水平，提高土壤硒含量可以增加茶叶中的硒含量［16，29，42］。自1966年成功实现“南茶北引”以来，日照市茶叶种植面积不断扩大，现已成为我国秦岭、淮河以北最大的绿茶生产基地和山东省的茶叶主产区，品牌效应不断提升，2002年“日照绿茶”注册为地理标志商标，2011年被认定为中国驰名商标，2020年入选中欧地理标志协定保护名录。但与南方茶区，如湖北恩施（0.13～43.50 mg/kg）［15］、福建寿宁（0.29～0.84 mg/kg）［16］、江苏无锡（0.10～1.78mg/kg）［18］、福建大田（0.19～4.19 mg/kg）［43］等地的土壤硒含量相比，日照市茶园土壤硒含量明显偏低。因此，可根据当前土壤硒含量水平及土壤理化性质状况，适量增施有机肥，调节pH值，增加土壤和茶叶中硒含量，提高茶叶品质，进一步提升品牌竞争力。