日照市茶園土壤硒含量及影響因素研究

高冉，潘繼花，李偉，馬芳，亓麗，劉飛，葉敦雨

（1.曲阜師范大學(xué)地理與旅游學(xué)院，山東 日照 276826；2.山東日照生態(tài)環(huán)境監(jiān)測中心，山東 日照 276800）

硒是人體所必需的微量元素，具有抗氧化、抗衰老、保護肝臟和心腦血管、改善視力等功效［1］。缺乏硒會引起克山病、大骨節(jié)病、肝病、各種癌癥等疾?。?-4］。適量攝入硒元素可以增強免疫力、預(yù)防多種疾病，對人體健康具有重要作用［5，6］。

茶是當(dāng)今世界三大無酒精飲料之一，富含大量對人體健康有益的元素，被稱為21世紀最流行、最健康的飲品［7］。茶樹是天然富硒能力較強的植物，且茶樹的利用部位——葉片是硒積累的主要器官［8］。茶葉中的有機硒含量占茶樹總硒量的80%，可作為人體良好的植物性補硒劑［9-11］。土壤是茶樹生長的物質(zhì)基礎(chǔ)，也是茶樹吸收硒的重要來源［12，13］，因此，研究茶園土壤硒的含量水平并分析其影響因素具有重要意義。

當(dāng)前關(guān)于茶園土壤硒的研究集中于南方茶區(qū)［14-18］，主要從土壤硒含量、有效性及影響因素等方面進行分析；對于北方茶園土壤硒的研究較少［19］，而關(guān)于日照茶園土壤硒的研究尚未見報道。由于受母質(zhì)、土壤類型、土壤理化性質(zhì)以及人類活動等多種因素影響，且不同地區(qū)主導(dǎo)影響因素不同，土壤硒含量的區(qū)域差異較大。基于此，本研究在日照市茶葉主產(chǎn)區(qū)選擇典型茶園采集表層土壤（0～20 cm），分析土壤硒的含量水平及影響因素，為判斷日照茶園土壤硒的豐缺狀況提供科學(xué)依據(jù)，并為后期茶園科學(xué)管理、提高茶葉硒含量提供參考依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)概況

日照市（118°25′～119°39′E，35°04′～36°04′N）位于山東半島東南部，屬于魯東丘陵。該區(qū)為溫帶季風(fēng)氣候，四季分明，冬無嚴寒，夏無酷暑，光照充足，平均氣溫12.6℃，降水充沛，年均相對濕度72%。成土母質(zhì)主要是花崗巖和花崗片麻巖等酸性巖類。土壤類型以棕壤為主，面積達14.8×104hm2，占總面積的77.48%；褐土、潮土、粗骨土、鹽土和水稻土等也有一定分布。

自1966年成功實現(xiàn)“南茶北引”以來，日照茶葉種植已有50多年歷史，并發(fā)展成為山東省最大的茶葉生產(chǎn)區(qū)。據(jù)統(tǒng)計，截至2019年初，日照市茶園面積1.85×104hm2，干毛茶總產(chǎn)量達到1.6×104t，分別占全省的60%和75%以上。優(yōu)越的沿海氣候和適宜的環(huán)境，孕育了日照綠茶“香氣高、滋味濃”的獨特品質(zhì)，被譽為“江北第一茶”。

1.2 樣品采集與處理

2016年7 月—2017年4月在日照市嵐山區(qū)、東港區(qū)選擇9個代表性植茶區(qū)采集表層土壤樣品。每個茶區(qū)根據(jù)茶園分布、種植面積、種植年限等進行采樣點布設(shè)，共設(shè)置61個采樣點。采樣點的基本情況見表1。

每個采樣點以多點混合法（S型布點法）采集0～20 cm土層土樣，充分混合后按四分法取500 g裝入自封袋。土樣于實驗室中自然風(fēng)干，研磨過篩后裝入自封袋備用。

1.3 樣品測定

土壤基本理化性質(zhì)參照魯如坤［20］的方法分析：土壤粒度組成采用Malvern 2000激光粒度分析儀進行測定；土壤pH值采用雷磁pH計測定（土水比2.5∶1）；土壤有機質(zhì)采用高溫外加熱重鉻酸鉀氧化-容量法測定。

土壤硒含量的測定參考農(nóng)業(yè)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)（NY/T 1004—2006）。 樣 品 中 加 混 合 酸 （HNO3+HClO4），于低溫電熱板上加熱消煮后再加鹽酸于沸水浴中加熱提取，氫化物發(fā)生-原子熒光光譜法測定。

表1 日照市茶園土壤采集點基本情況

1.4 數(shù)據(jù)處理

采用Microsoft Excel軟件進行進數(shù)據(jù)統(tǒng)計并作圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 日照茶園土壤硒含量水平

由表2看出，日照市茶園表層土壤硒含量范圍為0.013～0.204 mg/kg，均值為0.0897 mg/kg。全國土壤硒元素背景值為0.29 mg/kg［21］，山東省土壤硒元素背景值為0.13 mg/kg［22］。由此可見，日照市茶園土壤硒含量遠低于全國土壤硒元素背景值，也低于山東省土壤硒元素背景值。譚見安等［3］基于我國克山病帶和低硒環(huán)境的研究，將我國土壤硒元素含量劃分為5個等級，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）。根據(jù)上述標(biāo)準(zhǔn)，日照市茶園土壤大多（70%）處于缺硒狀態(tài)，只有7%的土壤達到足硒水平（圖1）。不同茶園土壤硒含量（表2）變化較大，最大值（0.204 mg/kg）出現(xiàn)在蘇家村茶園，最小值（0.013 mg/kg）出現(xiàn)在皂戶溝茶園，變異系數(shù)為71.3%，呈高度變異性。

表2 日照市茶園土壤硒含量狀況

2.2 茶園土壤硒含量影響因素分析

2.2.1 母質(zhì)與土壤類型 自然條件下，成土母質(zhì)是土壤中硒的主要來源，母質(zhì)差異直接影響土壤中硒的含量水平、存在形態(tài)和分布規(guī)律［23，24］。研究表明，砂巖、石英巖和石灰?guī)r類風(fēng)化物中硒含量較高，河流沖積物和酸性結(jié)晶鹽類風(fēng)化物中硒含量較低［25，26］。日照市茶園土壤母質(zhì)主要為花崗巖、花崗片麻巖等酸性巖風(fēng)化物［27］，這可能是其土壤硒含量相對缺乏的主要因素。不同類型土壤中硒含量也有一定差異，研究區(qū)內(nèi)棕壤表層土壤硒含量均值為0.099 mg/kg，粗骨土表層土壤硒含量均值為0.058 mg/kg。這主要與土壤的發(fā)育（熟化）程度有關(guān)，土壤熟化程度越高，該類型土壤硒量越高［28］。

2.2.2 種植年限與施肥狀況 研究表明，隨種植年限增加，土壤硒含量呈先增加后降低趨勢［29，30］，這主要是由于在農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)中，表層土壤中的硒主要以腐殖質(zhì)化存在，利于被植物吸收。若長期耕作過程中沒有補施足量的硒，會導(dǎo)致硒收支失衡，從而降低土壤中硒的含量［31］。日照茶園土壤硒含量隨種植年限增加也大致呈先增加后降低趨勢，且在同一茶園（母質(zhì)、地形條件一致，管理措施相似）表現(xiàn)更為明顯。以薄家口茶園（表3）為例，不施加有機肥條件下，不同種植年限土壤硒含量為BB08（30年）＞BB01、BB03（12年）＞BB09（50年）。

不同施肥方式對日照市茶園土壤硒含量產(chǎn)生一定影響，同等條件下，施用有機肥的土壤（BB04、BB07）比施用化肥的土壤（BB01、BB03）硒含量高。這可能是由于不同種類肥料硒含量差異較大所致。侯佳渝等［31］研究表明，磷酸二銨、復(fù)合肥等無機肥中硒含量為0.003～0.04 mg/kg，而有機肥中硒含量可達0.88 mg/kg。

表3 不同種植年限與施肥情況下薄家口茶園土壤硒含量

2.2.3 土壤理化性質(zhì) 土壤質(zhì)地、有機質(zhì)含量和pH值是土壤重要的理化性質(zhì)，同時也是影響茶園土壤硒的有效性與遷移性的重要因素［30］。研究表明土壤中硒的遷移和累積與土壤質(zhì)地密切相關(guān)，土壤中的黏粒對硒有較強的富集作用，黏粒含量越高，土壤的保肥性越好，能有效減少硒的流失［33］。土壤有機質(zhì)能改善土壤結(jié)構(gòu)，促進團粒結(jié)構(gòu)的形成，增加土壤比表面積，加大土壤對硒的吸附與固定作用［34，35］，進而增加土壤硒的含量。有關(guān)pH值對土壤硒含量的影響，大多數(shù)學(xué)者認為酸性和中性土壤中的硒主要以亞硒酸鹽形式存在，易被土壤中的鐵氧化物和黏土礦物吸附，且吸附量隨著pH值的降低而增加；堿性土壤中的硒主要以硒酸鹽的形式存在，土壤對硒的吸附力較弱，因此土壤中硒含量與pH值呈負相關(guān)［36-39］。但也有部分研究結(jié)果［29，30，40，41］顯示，土壤硒含量與pH值呈正相關(guān)或相關(guān)性不顯著，這可能與土壤自身pH值的范圍有關(guān)。

圖2 日照市茶園土壤硒含量與黏粒、有機質(zhì)含量相關(guān)分析

對日照茶園土壤硒含量（n=61）與上述理化性質(zhì)指標(biāo)進行相關(guān)分析，結(jié)果顯示土壤硒含量與土壤質(zhì)地、有機質(zhì)含量和pH值相關(guān)性均不顯著。但分析土壤硒含量隨黏粒和有機質(zhì)含量變化特征時可以發(fā)現(xiàn)，當(dāng)土壤硒含量處在低值區(qū)間時，土壤硒含量與黏粒、有機質(zhì)之間存在明顯的正相關(guān)關(guān)系（圖2）。剔除施用有機肥的土樣后的相關(guān)分析（n=37）結(jié)果也表明，土壤硒含量與黏粒含量呈極顯著正相關(guān)（r=0.441，P＜0.01）。這說明不同茶園之間施肥種類和施肥量的差異較大，在一定程度上影響了土壤中硒含量和理化性質(zhì)之間的關(guān)系。

3 討論與結(jié)論

日照市茶園土壤硒含量范圍為0.013～0.204 mg/kg，均值為0.0897 mg/kg，低于全國和山東省的土壤硒元素背景值，絕大部分土壤（70%）處于缺硒狀態(tài)，僅有7%的土壤處于足硒狀態(tài)。不同茶園之間土壤硒含量差異較大，變異系數(shù)為71.3%，呈高度變異。

成土母質(zhì)是日照市茶園土壤硒含量整體偏低的主要因素。土壤類型與理化性質(zhì)、種植年限與施肥狀況在一定程度上影響著不同茶園之間土壤硒含量的變異性。棕壤中土壤硒含量高于粗骨土，黏粒和有機質(zhì)增加有利于土壤對硒的吸附，從而增加土壤的硒含量。隨種植年限增加，土壤硒含量呈先增加后降低的變化趨勢。在母質(zhì)、土壤類型一致且種植年限相近情況下，施用有機肥可以提高土壤硒含量。

眾多研究表明，土壤硒含量代表土壤供硒的潛在水平，提高土壤硒含量可以增加茶葉中的硒含量［16，29，42］。自1966年成功實現(xiàn)“南茶北引”以來，日照市茶葉種植面積不斷擴大，現(xiàn)已成為我國秦嶺、淮河以北最大的綠茶生產(chǎn)基地和山東省的茶葉主產(chǎn)區(qū)，品牌效應(yīng)不斷提升，2002年“日照綠茶”注冊為地理標(biāo)志商標(biāo)，2011年被認定為中國馳名商標(biāo)，2020年入選中歐地理標(biāo)志協(xié)定保護名錄。但與南方茶區(qū)，如湖北恩施（0.13～43.50 mg/kg）［15］、福建壽寧（0.29～0.84 mg/kg）［16］、江蘇無錫（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，日照市茶園土壤硒含量明顯偏低。因此，可根據(jù)當(dāng)前土壤硒含量水平及土壤理化性質(zhì)狀況，適量增施有機肥，調(diào)節(jié)pH值，增加土壤和茶葉中硒含量，提高茶葉品質(zhì)，進一步提升品牌競爭力。