茶園土壤與茶樹(shù)氟含量調(diào)查分析

杜紅 李濤 何春雷

(1.四川省雅安市雨城區(qū)農(nóng)業(yè)局 625000；2.四川農(nóng)業(yè)大學(xué)園藝學(xué)院 611130)

茶園土壤與茶樹(shù)氟含量調(diào)查分析

杜紅1李濤2何春雷2

(1.四川省雅安市雨城區(qū)農(nóng)業(yè)局 625000；2.四川農(nóng)業(yè)大學(xué)園藝學(xué)院 611130)

在雅安市雨城區(qū)多地取樣，調(diào)查分析了茶樹(shù)和茶園土壤的氟含量與分布情況。結(jié)果顯示，茶樹(shù)新梢水溶性氟含量平均值為109.0mg/kg，而老葉水溶性氟含量平均值為759.2 mg/kg，老葉氟含量大于新梢；茶園土壤表土層(0～20cm)和心土層(20～40cm)水溶性氟含量為0.38mg/kg和0.30mg/kg，表土層水溶性氟含量大于心土層水溶性氟含量。同時(shí)，茶園土壤pH值檢測(cè)表明，茶園表土層土壤pH平均值為3.69，心土層土壤pH平均值為3.72，表土層土壤pH值低于心土層土壤pH值；與之相鄰的非茶園土壤表土層和心土層pH平均值分別為4.13 和4.20，均大于茶園土壤的pH值。相關(guān)性分析表明，茶園土壤pH值與土壤水溶性氟含量不具備相關(guān)性，土壤水溶性氟含量與茶樹(shù)體內(nèi)水溶性氟含量相關(guān)性顯著。

茶樹(shù)；茶園土壤；氟含量；水溶性氟；土壤pH 值

四川雅安是南路邊茶的主要產(chǎn)地，也是主要的鮮葉原料產(chǎn)地[1]，南路邊茶作為重要的一類(lèi)黑茶產(chǎn)品，其氟含量問(wèn)題歷來(lái)受到市場(chǎng)及各方面關(guān)注[2]。因此，筆者對(duì)雅安市雨城區(qū)不同地點(diǎn)茶園土壤、相鄰非茶園土壤和茶鮮葉進(jìn)行采樣分析，了解雅安市雨城區(qū)不同地點(diǎn)茶樹(shù)氟含量和土壤氟含量背景值，探討茶樹(shù)體內(nèi)氟含量與土壤的關(guān)系，為四川省低氟茶樹(shù)品種的培育和低氟磚茶的生產(chǎn)加工研究提供基礎(chǔ)資料。

1 材料與方法

1.1 調(diào)查地點(diǎn)確定

取樣地點(diǎn)選擇四川磚茶原料茶主產(chǎn)區(qū)的雅安市雨城區(qū)，于2014年5月至2015年5月，在16個(gè)不同地點(diǎn)選取有代表性的茶園，每塊茶園設(shè)置4～5個(gè)采樣點(diǎn)，然后在各個(gè)采樣點(diǎn)采集茶樹(shù)鮮葉樣與土壤樣。

1.2 取樣方法及材料處理

(1)土壤樣品：在上述采樣點(diǎn)，用土鉆分別采集0～20cm和20～40cm的分層土樣，將同塊茶園土樣混合。同時(shí)采集非植茶土樣(茶園相鄰耕地)。將土樣帶回后自然風(fēng)干，剔除植物殘?jiān)?，磨碎過(guò)60目篩，保存?zhèn)溆肹3]。

(2)茶樹(shù)鮮葉樣：在上述采樣點(diǎn)，每0.2～0.5hm2面積茶園，隨機(jī)采集一芽四葉新梢和上年生老葉的鮮葉樣各500g，將鮮葉樣帶回實(shí)驗(yàn)室，用蒸餾水淋洗后，置于80℃烘箱中，烘3h后，降溫至60℃再烘24h，粉碎過(guò)40目篩，保存?zhèn)溆肹3]。

1.3 主要試劑與儀器

主要試劑：氯化鉀、氯化鈉、氟化鈉、冰乙酸、檸檬酸鈉、氫氧化鈉等，試劑均為分析純。 離子強(qiáng)度調(diào)節(jié)劑(TISAB)：稱(chēng)取58g氯化鈉和120.3g檸檬酸鈉，倒入1L的燒杯中，向燒杯中加入57mL冰醋酸，加水至700mL，用氫氧化鈉調(diào)pH值為5.25，定容至1L，保存在聚乙烯瓶中備用。

主要儀器：Pf-1型氟電極(上海雷磁)；78-1磁力加熱攪拌器(杭州儀表電機(jī)廠(chǎng))；800型電動(dòng)離心沉淀機(jī)(江蘇龍岡醫(yī)療器械廠(chǎng))；PHSJ-5型實(shí)驗(yàn)室PH計(jì)(上海雷磁)；飽和甘汞電極232型(上海雷磁)；SHA-B數(shù)顯水浴恒溫震蕩水浴鍋(天津富華)；FA1004型電子天平；DHG-9245A型電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱(上海一恒科學(xué)儀器有限公司)。

1.4 測(cè)定方法

1.4.1 土壤pH值測(cè)定[4]

采用蒸餾水浸提-氟離子選擇電極法：稱(chēng)取1.2所制備土樣4.000 0g，放入50mL燒杯中，向燒杯中加入1mol/L的KCl溶液10mL，于恒溫振蕩30min(25℃,185r/min)，靜置30min后，用酸度計(jì)測(cè)定pH值。

1.4.2 土樣氟含量測(cè)定[5]

土壤氟采用水浸提-氟離子選擇電極法：稱(chēng)取0.200 0g土樣，置于25mL塑料離心管中，加入70℃蒸餾水10mL，常溫下震蕩30min，在離心機(jī)中離心30min(2 000r/min)，移取全部上清液于10mL容量瓶中，定容，用氟離子選擇電極測(cè)定平衡電位值，根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)曲線(xiàn)計(jì)算出水溶性氟含量。

1.4.3 茶樣氟含量的測(cè)定[6]

茶樣水溶性氟含量測(cè)定參照GB/T 21728-2008的氟離子選擇電極法：稱(chēng)取0.200 0g茶樣，置于50mL容量瓶中，加入40mL煮沸的蒸餾水，置于100℃沸水浴中提取15min，冷卻定容,移取10mL提取液于25mL塑料燒杯中，加入10mL的TISAB溶液，用氟離子選擇電極測(cè)定平衡電位值，根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)曲線(xiàn)計(jì)算出水溶性氟含量。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同茶園土壤氟含量

茶樹(shù)體內(nèi)的氟來(lái)自于茶樹(shù)的生長(zhǎng)環(huán)境，茶園土壤、肥料、灌溉用水、農(nóng)藥都是茶樹(shù)富集氟的重要來(lái)源[7]。土壤中的氟以難溶態(tài)、交換態(tài)和水溶態(tài)形式存在，研究顯示，茶樹(shù)主要吸收土壤中的水溶態(tài)氟，而難以吸收難溶態(tài)和交換態(tài)的氟。水溶性氟主要指以離子或絡(luò)合物形式存在于土壤中的氟，是各種形態(tài)氟中活性最大的形式[8]。為了探討茶樹(shù)體內(nèi)氟含量與茶園土壤中氟含量的關(guān)系，按照茶樹(shù)與土壤對(duì)應(yīng)取樣，分析測(cè)定了茶園土壤中的水溶性氟含量，具體見(jiàn)表1。結(jié)果表明：茶園土壤表土層(0～20cm)水溶性氟含量為0.25～0.62mg/kg，平均值為0.38mg/kg；心土層(20～40cm)水溶性氟含量為0.2～0.7mg/kg，平均值為0.30mg/kg；由于不同茶園的土壤理化性質(zhì)不同,不同茶園土壤氟含量差異顯著(F=3.315**>F0.01(30,31)=2.2015)，同時(shí)表土層和心土層的氟含量差異顯著(F=4.585*>F0.05(30,31)=4.0121)。

2.2 非茶園土壤氟含量

此次試驗(yàn)同時(shí)調(diào)查分析了茶園相鄰的非植茶耕作土壤，結(jié)果如表2所示。非植茶土壤表土層水溶性氟含量為0.31～0.74mg/kg，平均值為0.48mg/kg，心土層水溶性氟含量為0.22～0.54mg/kg，平均值為0.35mg/kg。與茶園土壤相同，非茶園表土層水溶性氟含量高于心土層。非茶園土壤的水溶性氟含量高于茶園土壤，但沒(méi)有達(dá)到顯著水平。

2.3 土壤酸堿度

2.3.1 茶園土壤酸堿度

茶樹(shù)是喜酸性植物，其適宜生長(zhǎng)的土壤pH范圍為4.5～6.5之間，其中5.5為最適值。pH值高于6.0，茶樹(shù)生長(zhǎng)將逐漸停滯甚至死亡；pH值低于4.5，茶樹(shù)生長(zhǎng)將受到抑制，更會(huì)對(duì)茶葉品質(zhì)帶來(lái)不良影響[9]。調(diào)查的茶園土壤在多年植茶后都有酸化趨勢(shì)。

表1 茶園土壤水溶性氟含量

表2 非茶園土壤氟含量

如表3所示，茶園表土層pH值為3.45～4.77，平均值為3.69，心土層pH值為3.51～4.56，平均值為3.72。茶園土壤pH值全部在5.0以下，表土層16個(gè)樣中表土層和心土層各有15個(gè)在4.0以下，占總數(shù)的94%，表明茶園植茶多年后土壤酸化嚴(yán)重。

表土層pH值顯著低于心土層,這與表土層的耕作、施肥及土壤表面受淋洗作用有關(guān)。將茶園土壤水溶性氟與土壤pH值作相關(guān)分析，結(jié)果表明二者不具備相關(guān)性。

表3 茶園土壤pH值

2.3.2 非茶園土壤酸堿度

如表4所示，相應(yīng)的非植茶土壤表土層pH值為3.62～5.74，平均值為4.13，心土層pH值為3.72～5.79，平均值為4.20，與茶園土壤相同，表土層pH值低于心土層。其中表土層pH值大于4.0的有8個(gè)，占總數(shù)50.0%。將表4與表3比較可以發(fā)現(xiàn)，茶園土壤pH值低于非茶園，表明茶園植茶后土壤酸化, pH值下降。

表4 非茶園土壤pH值

2.3.3 茶樹(shù)新梢與老葉氟含量

如表5所示,茶樹(shù)新梢水溶性氟含量為48.83～170.13mg/kg，平均值為109.0mg/kg，茶樹(shù)老葉的水溶性氟含量為555.78～1 015.5 mg/kg，平均值為759.2 mg/kg；其中新梢中氟含量都在200 mg/kg以下，而老葉的氟含量均在300 mg/kg以上,其中氟含量在500～1 000 mg/kg范圍的占87.5%,在1 000～2 000 mg/kg范圍內(nèi)的占12.5%,老葉氟含量明顯大于新梢，老葉水溶性氟含量是新梢水溶性氟含量的6.97倍。

數(shù)據(jù)表明：茶園新梢與老葉水溶性氟含量差異顯著(F=125.254**>F0.01(1,30)=87.4368);不同地點(diǎn)茶園新梢老葉水溶性氟含量差異顯著(F新梢=12.02**>F0.01(3,29)=4.2514,F老葉=16.23**>F0.01(2,26)=4.5521)，新梢水溶性氟含量與老葉成正相關(guān),老葉隨新梢氟含量增加而增加,二者呈直線(xiàn)相關(guān)(Y=4.5814X+243.39,R2=0.5656)。 將表1和表5進(jìn)行相關(guān)性分析，結(jié)果表明：土壤水溶性氟含量與茶樹(shù)新梢和老葉的氟含量沒(méi)有顯著相關(guān)性。

表5 茶樹(shù)氟含量

3 討論

3.1 茶樹(shù)體內(nèi)與土壤中水溶性氟含量的關(guān)系

將表1茶園土壤水溶性氟和表5茶樹(shù)體內(nèi)水溶性氟作相關(guān)性分析，結(jié)果顯示二者之間有顯著性相關(guān)關(guān)系?，F(xiàn)在研究普遍認(rèn)為茶樹(shù)根系對(duì)氟的吸收與外界有效氟水平有關(guān),茶樹(shù)氟的吸收量幾乎隨介質(zhì)溶液(溶液或土壤)氟濃度提高呈線(xiàn)性增加[10]。謝忠雷[11]通過(guò)對(duì)不同茶園中茶樹(shù)葉片的氟含量、土壤主要理化性質(zhì)和土壤水溶性氟含水量的調(diào)查得知，茶樹(shù)葉片氟含量與土壤水溶性氟呈顯著正相關(guān)。

茶樹(shù)是聚氟與耐氟植物，茶樹(shù)葉片中的氟含量主要分布于成熟葉片中[9]。茶樹(shù)從生長(zhǎng)環(huán)境中吸收氟元素,在茶園土壤、灌溉水、肥料和空氣等環(huán)境因子中，土壤是茶樹(shù)吸收氟元素最重要的因子。氟在土壤中以難溶態(tài)、交換態(tài)和水溶態(tài)三種形式存在。土壤中氟含量大約為50～3 467mg/kg(平均378mg/kg)。土壤中的氟存在形式一部分是以螢石(CaF2)、冰晶石(Na3AlF6)和氟磷灰石[Ca5F(PO4)3]等礦石形態(tài)存在；另一部分以水溶性F-形式，通過(guò)地下水、地表水及灌溉水而存在于茶園土壤，其含量一般為0.01～0.3mg/kg。茶樹(shù)主要吸收水溶態(tài)氟，因此土壤中的水溶性氟對(duì)茶樹(shù)體內(nèi)的氟含量有重大影響。茶樹(shù)根系可以從氟含量極低(0.18～1.70 mg/kg)的茶園土壤中吸收氟，并向茶樹(shù)體內(nèi)各器官運(yùn)輸、轉(zhuǎn)移、積累。茶樹(shù)老葉生長(zhǎng)期長(zhǎng)，對(duì)氟的富集能力強(qiáng)，是茶樹(shù)體內(nèi)氟的主要儲(chǔ)存器官，而新梢的生長(zhǎng)期較短，又不容易受到外界環(huán)境的影響，氟的富集力低，致使新梢的氟含量遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于老葉。實(shí)際上土壤是一個(gè)十分復(fù)雜的體系，其中的氟有多種存在形式，而茶樹(shù)本身具有吸收富集的生理特性，能夠較主動(dòng)吸收土壤中低濃度的氟，因而茶樹(shù)體內(nèi)的氟含量與土壤氟濃度表現(xiàn)出一定的數(shù)量相關(guān)性[12]。

3.2 茶園土壤水溶性氟與土壤pH值的關(guān)系

將表1、表2與表3、表4比較，土壤pH值與土壤中水溶性氟含量作相關(guān)性分析，結(jié)果二者之間不具備顯著相關(guān)性。

大量研究表明，土壤pH值是影響土壤水溶性氟的主要因素。茶園土壤酸化時(shí)土壤pH值不斷降低，但是土壤pH值降低到底使水溶性氟含量增加還是減少仍存在爭(zhēng)議。目前主要有三種觀(guān)點(diǎn)，一種觀(guān)點(diǎn)認(rèn)為：土壤水溶性氟含量隨土壤pH值的降低而顯著增加。另一種觀(guān)點(diǎn)認(rèn)為：隨著土壤pH值降低，土壤水溶性氟含量隨之減少。還有一種觀(guān)點(diǎn)認(rèn)為：土壤水溶性氟與土壤pH值無(wú)相關(guān)性[13～14]。

茶園土壤是一個(gè)極為復(fù)雜的物理化學(xué)體系，且處于不斷的變化中。土壤中的氟有多種賦存形態(tài)，各形態(tài)之間有轉(zhuǎn)化，而土壤pH值也受多項(xiàng)因子影響，因此土壤中的水溶性氟與土壤pH值之間是否存在簡(jiǎn)單的數(shù)量上的相關(guān)性需要進(jìn)一步研究。

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