不同類型茶園土壤硒賦存形態(tài)特征及其影響因素分析

袁波 李崇香 易瑜琪 胡超 萬鑫 嚴(yán)美婷

（江西省檢驗檢測認(rèn)證總院食品檢驗檢測研究院，江西 南昌 330000）

富硒土壤進(jìn)行茶樹種植有著天然優(yōu)勢，但是很多土壤中硒含量有效性等難以保證，故而難以完全發(fā)揮其對于茶園種植的促進(jìn)作用，基于此研究土壤硒賦存形態(tài)特征與產(chǎn)生的具體影響，以便合理選擇種植方法，提升種植效果。硒在進(jìn)入土壤后，會與土壤中的鐵錳氧化物、黏土礦物成分、有機(jī)質(zhì)等發(fā)生氧化還原、溶解沉淀、附吸解吸等反應(yīng)，表現(xiàn)出不同化學(xué)形態(tài)。硒在地殼中的含量是0.05mg/kg，比較難形成工業(yè)富集，分析其賦存形態(tài)，主要包括三種形式：其一是按照獨立礦物形式存在，其二是以類質(zhì)同相形式存在，其三是以黏土礦物形式存在[1]。茶園土壤硒以有機(jī)結(jié)合態(tài)為主，其次為殘渣態(tài)，分別占比46.56%、34.85%，而可溶態(tài)硒比例僅占1.8%。富硒土壤種植茶葉，提升硒作用率，對于茶園種植來說有著一定的積極影響，主要表現(xiàn)在：減少茶葉積累農(nóng)藥殘留、稀土含量、重金屬；硒對重金屬具備拮抗作用，富硒土壤種植，能減少砷、鎘等重金屬轉(zhuǎn)移到茶樹枝葉位置，減少茶葉重金屬含量[2]。茶樹吸收硒元素，主要通過兩種途徑，其一是在富含硒的土壤上栽培茶樹，其二是通過噴灑富硒肥來實現(xiàn)，對土壤硒形態(tài)加以細(xì)化，包括：殘渣態(tài)、有機(jī)物結(jié)合態(tài)、鐵錳氧化物結(jié)合態(tài)、有機(jī)結(jié)合態(tài)、腐殖酸結(jié)合態(tài)、碳酸鹽結(jié)合態(tài)、可交換態(tài)、水溶態(tài)等，各賦存形態(tài)硒在動態(tài)平衡狀態(tài)，不同形態(tài)間有著可逆或者不可逆的轉(zhuǎn)化可能性。

1 材料與方法

1.1 試驗茶園

本次試驗茶園為福建省政和縣（6 份紫色土，編號1101-1106）、建陽區(qū)（三分紫色土，編號1107-1109）、建甌市（11 份紅壤，編號1110-1120）、武夷山（15 份黃壤土，編號1121-1135）四地茶園，從四個茶園提取四種土壤。采樣方法：多點采樣法，結(jié)合當(dāng)?shù)赝寥缹嶋H情況，布置采集點，包括：兩邊茶行中線處、茶行中間、茶行兩邊滴水線處等，在各個位置表層20cm 處采集土壤，再將土壤充分混合[3]。采樣深度：皆為60cm。采樣時間：2023.5.5。通過四分法保留其中大概2kg 的土壤樣品，將土壤樣品弄碎放在塑料薄膜上，均勻分為四份，劃分對角線，保留對角兩份，若是土壤樣本仍舊多，還可再次進(jìn)行四分。去除樣品雜質(zhì)，在氣溫25-35℃、空氣相對濕度20%—60%、通風(fēng)且避光的環(huán)境下，晾干、過篩，裝入布袋中，貼上標(biāo)簽，注明采樣土壤的詳細(xì)信息。

1.2 試驗方法

通過液固萃取法展開試驗探究，將土壤浸在選定的溶劑中，利用土壤中各組分在溶劑中的不同溶解度，使易溶的組分溶解為溶液，即可與固體殘渣分離。稱取0.5g 土壤樣品于消解管中，塞上帶孔管塞，加入15mL 混合酸HNO3+HClO4，放置過夜，再過濾定容，通過原子熒光光度計測定，再通過濃度為0.1mol·L-1 的KH2PO4溶液提取土壤有效硒。

具體試驗步驟如下：土壤樣品添加到聚乙烯離心管中，添加20ml 濃度為0.25 mol/LKCl 溶液，在25℃環(huán)境下浸提均勻振蕩不低于1h，再通過離心裝置維持4000 r/min 轉(zhuǎn)速，轉(zhuǎn)動10min 后過濾，消化上清液后再測定土壤中水溶態(tài)硒（SOL-Se）含量；在不清除殘渣的情況下，在離心管中添加20ml 濃度為0.7 mol/L 的KH2PO4 溶液，在25℃環(huán)境下浸提均勻振蕩不低于4h，再通過離心裝置維持5000 r/min 轉(zhuǎn)速，轉(zhuǎn)動6min 后過濾，消化上清液后再測定土壤中有可交換態(tài)及碳酸鹽結(jié)合態(tài)（EX-Se）含量；同樣在不清除殘渣的情況下，在離心管中添加20ml 濃度為2.5 mol/L 的HCl 溶液，在90℃水浴環(huán)境下加熱浸不低于50min，再通過離心裝置維持5000 r/min 轉(zhuǎn)速，轉(zhuǎn)動6min 后過濾，消化上清液后再測定土壤中有鐵錳氧化物結(jié)合態(tài)（FMO-Se）含量；與上述條件一致，在不清除殘渣的情況下，在離心管中分別添加2ml、8ml 的50%HNO3 溶液、5%K2S2O8 溶液，在90℃水浴環(huán)境下加熱浸提不低于3h，其間每間隔一段時間振蕩一次，再通過離心裝置維持4000 r/min 轉(zhuǎn)速，轉(zhuǎn)動10min 后過濾，消化上清液后再測定土壤中有機(jī)物結(jié)合態(tài)（OM-Se）有含量；最后提取剩余殘渣，通過離子水進(jìn)行充分清洗，放置到石英燒杯中，引入常規(guī)土壤測硒方法，消煮后進(jìn)行殘渣態(tài)（RES-Se）硒含量測定[5]。數(shù)據(jù)處理采用SPSS19.0 軟件、Excel2020 以及GraphPad Prism 8.0 進(jìn)行處理。

2 結(jié)果與分析

2.1 結(jié)果歸納

按照上述試驗探究步驟，得出如下表1 所示各茶園有效硒活化率：

表1 各茶園硒活化率

2.2 含量與活化率分析

結(jié)合上表1 各項數(shù)據(jù)可知，統(tǒng)計的上述四個地區(qū)的各茶園土壤全硒含量分布，最低是武夷山黃壤0.22mg/kg，最高是建甌區(qū)紅壤1.06mg/kg，各地區(qū)均值保持在0.58mg/kg 的水平，高于我國土壤硒的環(huán)境背景值為0.21 mg／kg、福建省土壤中硒背景值0.55mg/kg，同樣高于國家設(shè)定的富硒土壤標(biāo)準(zhǔn)，即超過0.4mg／kg，由此可知閩北大部分地區(qū)是富硒土壤。進(jìn)行有效硒含量分析，最低為建甌區(qū)紅壤6.17μg/kg，最高同樣是建甌區(qū)紅壤125.66μg/kg，均值達(dá)到47.72μg/kg，活化率最低為建甌區(qū)紅壤1.14%，最高為建陽區(qū)潮砂土20.66%。從三個方面進(jìn)行分析：在整體硒含量方面，其中黃壤茶園整體硒含量遠(yuǎn)超潮沙土硒含量，紫色土、紅壤、黃壤間并沒有較大的差異；在有效硒方面，黃壤茶園有效硒含量遠(yuǎn)超紅壤土有效硒含量，潮砂土、紫色土、黃壤間并沒有較大的差異；在活化率方面，潮砂土茶園硒活化率遠(yuǎn)超紅壤土有效硒含量，紅壤、紫色土、黃壤間并沒有較大的差異[6]。

2.3 硒形態(tài)特征分析

結(jié)合表1 中各項數(shù)據(jù)分析，茶園土壤硒多是以殘渣態(tài)（占比31.45%—37.27%）、有機(jī)結(jié)合態(tài)（占比44.64%—54.19%）為主，其次為可溶態(tài)硒（占比0.71%—4.92%），由此歸納總結(jié)土壤硒各類型態(tài)占比，從大至小分別是有機(jī)結(jié)合態(tài)硒、殘渣態(tài)硒、可交換態(tài)硒、碳酸鹽結(jié)合態(tài)硒、鐵錳氧化物硒、結(jié)合態(tài)硒、可溶態(tài)硒。茶園類型不同，對應(yīng)的硒賦存形態(tài)也有一定差異，其中在潮砂土來說，可溶態(tài)硒含量、占比最高，只有少量碳酸鹽結(jié)合態(tài)、可交換態(tài)硒、鐵錳氧化物結(jié)合態(tài)硒、有機(jī)結(jié)合態(tài)硒；以紅壤來說，殘渣態(tài)硒含量、占比最高，碳酸鹽結(jié)合態(tài)、可交換態(tài)次之，可溶態(tài)硒含量最低；以紫色土來說，鐵錳氧化物結(jié)合態(tài)硒含量、占比最高；以黃壤來說，有機(jī)結(jié)合態(tài)硒含量、占比最高。

2.4 土壤理化性質(zhì)與硒相關(guān)性分析

如下表2 所示，為土壤各形態(tài)硒含量間相關(guān)系數(shù)，再利用Spearman 相關(guān)性分析，評價土壤理化性質(zhì)與各種形態(tài)硒之間的相關(guān)性，如下表3 所示，分析表中信息可知，土壤硒含量與有效磷、堿解氮、有機(jī)質(zhì)存在正相關(guān)關(guān)系，與其他理化性質(zhì)不存在明顯關(guān)系，有效硒與硝態(tài)氮、全氮分別存在正相關(guān)、負(fù)相關(guān)關(guān)系，與其他理化性質(zhì)不存在明顯關(guān)系。其中T-Se 代表全硒，A-Se 代表有效硒，SOL-Se 代表可溶態(tài)硒，EX-Se 代表可交換態(tài)與碳酸鹽結(jié)合態(tài)，F(xiàn)MO-Se 代表鐵錳氧化物結(jié)合態(tài)，OM-Se 代表有機(jī)物結(jié)合態(tài)，RES-Se 代表殘渣態(tài)硒。

表2 土壤各形態(tài)硒含量間相關(guān)系數(shù)

表3 土壤硒形態(tài)與土壤理化性質(zhì)相關(guān)分析表

3 結(jié)論與討論

3.1 結(jié)論

歸納總結(jié)以上得出的分析結(jié)果，得出如下結(jié)論：硒在土壤中的分布形態(tài)、轉(zhuǎn)化進(jìn)程會受土壤理化性質(zhì)較大影響，來源于氧化還原電位、鐵鋁氧化物、質(zhì)地等的綜合影響，且土壤全硒、殘渣態(tài)硒、有機(jī)結(jié)合態(tài)硒等與土壤有機(jī)質(zhì)含量有著正相關(guān)關(guān)系，且在氣候條件一致時，有機(jī)質(zhì)含量起到至關(guān)重要的影響作用。綜合而言，茶園土壤硒形態(tài)分布規(guī)律整體表現(xiàn)為：可溶態(tài)＜鐵錳氧化物結(jié)合態(tài)＜碳酸鹽結(jié)合態(tài)、可交換態(tài)＜?xì)堅鼞B(tài)＜有機(jī)結(jié)合態(tài)，生物有效性相對較低。由此可得出結(jié)論，以上四類茶園中，黃壤茶園土壤全硒與各形態(tài)硒含量最高，茶樹種植效果最好。

3.2 討論

為更好地提升茶園種植效果，在總結(jié)上述試驗過程的基礎(chǔ)上，提出以下建議：其一，優(yōu)化施肥過程，冬季施肥時加施有機(jī)肥、噴灑土壤改良劑，提升有效硒含量、土壤pH，降低硒移動與吸附；結(jié)合土壤情況，適當(dāng)施加減施磷肥、施加鈣鎂磷肥，或結(jié)合茶園發(fā)展規(guī)律，種植硒富集系數(shù)高的茶樹品種；其二，給予重視，在優(yōu)化茶園種植模式、調(diào)整種植方法方面展開深度探究，引入國內(nèi)外先進(jìn)的種植技術(shù)，并加強(qiáng)對種植過程的監(jiān)督管理，及時剔除異常影響因素，保證種植過程不受到過多負(fù)面影響；其三，引入高水平、高素質(zhì)茶園種植人才，加強(qiáng)培訓(xùn)，提升種植質(zhì)量。