茶园土壤与茶树氟含量调查分析

杜红 李涛 何春雷

(1.四川省雅安市雨城区农业局 625000；2.四川农业大学园艺学院 611130)

茶园土壤与茶树氟含量调查分析

杜红1李涛2何春雷2

(1.四川省雅安市雨城区农业局 625000；2.四川农业大学园艺学院 611130)

在雅安市雨城区多地取样，调查分析了茶树和茶园土壤的氟含量与分布情况。结果显示，茶树新梢水溶性氟含量平均值为109.0mg/kg，而老叶水溶性氟含量平均值为759.2 mg/kg，老叶氟含量大于新梢；茶园土壤表土层(0～20cm)和心土层(20～40cm)水溶性氟含量为0.38mg/kg和0.30mg/kg，表土层水溶性氟含量大于心土层水溶性氟含量。同时，茶园土壤pH值检测表明，茶园表土层土壤pH平均值为3.69，心土层土壤pH平均值为3.72，表土层土壤pH值低于心土层土壤pH值；与之相邻的非茶园土壤表土层和心土层pH平均值分别为4.13 和4.20，均大于茶园土壤的pH值。相关性分析表明，茶园土壤pH值与土壤水溶性氟含量不具备相关性，土壤水溶性氟含量与茶树体内水溶性氟含量相关性显著。

茶树；茶园土壤；氟含量；水溶性氟；土壤pH 值

四川雅安是南路边茶的主要产地，也是主要的鲜叶原料产地[1]，南路边茶作为重要的一类黑茶产品，其氟含量问题历来受到市场及各方面关注[2]。因此，笔者对雅安市雨城区不同地点茶园土壤、相邻非茶园土壤和茶鲜叶进行采样分析，了解雅安市雨城区不同地点茶树氟含量和土壤氟含量背景值，探讨茶树体内氟含量与土壤的关系，为四川省低氟茶树品种的培育和低氟砖茶的生产加工研究提供基础资料。

1 材料与方法

1.1 调查地点确定

取样地点选择四川砖茶原料茶主产区的雅安市雨城区，于2014年5月至2015年5月，在16个不同地点选取有代表性的茶园，每块茶园设置4～5个采样点，然后在各个采样点采集茶树鲜叶样与土壤样。

1.2 取样方法及材料处理

(1)土壤样品：在上述采样点，用土钻分别采集0～20cm和20～40cm的分层土样，将同块茶园土样混合。同时采集非植茶土样(茶园相邻耕地)。将土样带回后自然风干，剔除植物残渣，磨碎过60目筛，保存备用[3]。

(2)茶树鲜叶样：在上述采样点，每0.2～0.5hm2面积茶园，随机采集一芽四叶新梢和上年生老叶的鲜叶样各500g，将鲜叶样带回实验室，用蒸馏水淋洗后，置于80℃烘箱中，烘3h后，降温至60℃再烘24h，粉碎过40目筛，保存备用[3]。

1.3 主要试剂与仪器

主要试剂：氯化钾、氯化钠、氟化钠、冰乙酸、柠檬酸钠、氢氧化钠等，试剂均为分析纯。 离子强度调节剂(TISAB)：称取58g氯化钠和120.3g柠檬酸钠，倒入1L的烧杯中，向烧杯中加入57mL冰醋酸，加水至700mL，用氢氧化钠调pH值为5.25，定容至1L，保存在聚乙烯瓶中备用。

主要仪器：Pf-1型氟电极(上海雷磁)；78-1磁力加热搅拌器(杭州仪表电机厂)；800型电动离心沉淀机(江苏龙冈医疗器械厂)；PHSJ-5型实验室PH计(上海雷磁)；饱和甘汞电极232型(上海雷磁)；SHA-B数显水浴恒温震荡水浴锅(天津富华)；FA1004型电子天平；DHG-9245A型电热恒温鼓风干燥箱(上海一恒科学仪器有限公司)。

1.4 测定方法

1.4.1 土壤pH值测定[4]

采用蒸馏水浸提-氟离子选择电极法：称取1.2所制备土样4.000 0g，放入50mL烧杯中，向烧杯中加入1mol/L的KCl溶液10mL，于恒温振荡30min(25℃,185r/min)，静置30min后，用酸度计测定pH值。

1.4.2 土样氟含量测定[5]

土壤氟采用水浸提-氟离子选择电极法：称取0.200 0g土样，置于25mL塑料离心管中，加入70℃蒸馏水10mL，常温下震荡30min，在离心机中离心30min(2 000r/min)，移取全部上清液于10mL容量瓶中，定容，用氟离子选择电极测定平衡电位值，根据标准曲线计算出水溶性氟含量。

1.4.3 茶样氟含量的测定[6]

茶样水溶性氟含量测定参照GB/T 21728-2008的氟离子选择电极法：称取0.200 0g茶样，置于50mL容量瓶中，加入40mL煮沸的蒸馏水，置于100℃沸水浴中提取15min，冷却定容,移取10mL提取液于25mL塑料烧杯中，加入10mL的TISAB溶液，用氟离子选择电极测定平衡电位值，根据标准曲线计算出水溶性氟含量。

2 结果与分析

2.1 不同茶园土壤氟含量

茶树体内的氟来自于茶树的生长环境，茶园土壤、肥料、灌溉用水、农药都是茶树富集氟的重要来源[7]。土壤中的氟以难溶态、交换态和水溶态形式存在，研究显示，茶树主要吸收土壤中的水溶态氟，而难以吸收难溶态和交换态的氟。水溶性氟主要指以离子或络合物形式存在于土壤中的氟，是各种形态氟中活性最大的形式[8]。为了探讨茶树体内氟含量与茶园土壤中氟含量的关系，按照茶树与土壤对应取样，分析测定了茶园土壤中的水溶性氟含量，具体见表1。结果表明：茶园土壤表土层(0～20cm)水溶性氟含量为0.25～0.62mg/kg，平均值为0.38mg/kg；心土层(20～40cm)水溶性氟含量为0.2～0.7mg/kg，平均值为0.30mg/kg；由于不同茶园的土壤理化性质不同,不同茶园土壤氟含量差异显著(F=3.315**>F0.01(30,31)=2.2015)，同时表土层和心土层的氟含量差异显著(F=4.585*>F0.05(30,31)=4.0121)。

2.2 非茶园土壤氟含量

此次试验同时调查分析了茶园相邻的非植茶耕作土壤，结果如表2所示。非植茶土壤表土层水溶性氟含量为0.31～0.74mg/kg，平均值为0.48mg/kg，心土层水溶性氟含量为0.22～0.54mg/kg，平均值为0.35mg/kg。与茶园土壤相同，非茶园表土层水溶性氟含量高于心土层。非茶园土壤的水溶性氟含量高于茶园土壤，但没有达到显著水平。

2.3 土壤酸碱度

2.3.1 茶园土壤酸碱度

茶树是喜酸性植物，其适宜生长的土壤pH范围为4.5～6.5之间，其中5.5为最适值。pH值高于6.0，茶树生长将逐渐停滞甚至死亡；pH值低于4.5，茶树生长将受到抑制，更会对茶叶品质带来不良影响[9]。调查的茶园土壤在多年植茶后都有酸化趋势。

表1 茶园土壤水溶性氟含量

表2 非茶园土壤氟含量

如表3所示，茶园表土层pH值为3.45～4.77，平均值为3.69，心土层pH值为3.51～4.56，平均值为3.72。茶园土壤pH值全部在5.0以下，表土层16个样中表土层和心土层各有15个在4.0以下，占总数的94%，表明茶园植茶多年后土壤酸化严重。

表土层pH值显著低于心土层,这与表土层的耕作、施肥及土壤表面受淋洗作用有关。将茶园土壤水溶性氟与土壤pH值作相关分析，结果表明二者不具备相关性。

表3 茶园土壤pH值

2.3.2 非茶园土壤酸碱度

如表4所示，相应的非植茶土壤表土层pH值为3.62～5.74，平均值为4.13，心土层pH值为3.72～5.79，平均值为4.20，与茶园土壤相同，表土层pH值低于心土层。其中表土层pH值大于4.0的有8个，占总数50.0%。将表4与表3比较可以发现，茶园土壤pH值低于非茶园，表明茶园植茶后土壤酸化, pH值下降。

表4 非茶园土壤pH值

2.3.3 茶树新梢与老叶氟含量

如表5所示,茶树新梢水溶性氟含量为48.83～170.13mg/kg，平均值为109.0mg/kg，茶树老叶的水溶性氟含量为555.78～1 015.5 mg/kg，平均值为759.2 mg/kg；其中新梢中氟含量都在200 mg/kg以下，而老叶的氟含量均在300 mg/kg以上,其中氟含量在500～1 000 mg/kg范围的占87.5%,在1 000～2 000 mg/kg范围内的占12.5%,老叶氟含量明显大于新梢，老叶水溶性氟含量是新梢水溶性氟含量的6.97倍。

数据表明：茶园新梢与老叶水溶性氟含量差异显著(F=125.254**>F0.01(1,30)=87.4368);不同地点茶园新梢老叶水溶性氟含量差异显著(F新梢=12.02**>F0.01(3,29)=4.2514,F老叶=16.23**>F0.01(2,26)=4.5521)，新梢水溶性氟含量与老叶成正相关,老叶随新梢氟含量增加而增加,二者呈直线相关(Y=4.5814X+243.39,R2=0.5656)。 将表1和表5进行相关性分析，结果表明：土壤水溶性氟含量与茶树新梢和老叶的氟含量没有显著相关性。

表5 茶树氟含量

3 讨论

3.1 茶树体内与土壤中水溶性氟含量的关系

将表1茶园土壤水溶性氟和表5茶树体内水溶性氟作相关性分析，结果显示二者之间有显著性相关关系。现在研究普遍认为茶树根系对氟的吸收与外界有效氟水平有关,茶树氟的吸收量几乎随介质溶液(溶液或土壤)氟浓度提高呈线性增加[10]。谢忠雷[11]通过对不同茶园中茶树叶片的氟含量、土壤主要理化性质和土壤水溶性氟含水量的调查得知，茶树叶片氟含量与土壤水溶性氟呈显著正相关。

茶树是聚氟与耐氟植物，茶树叶片中的氟含量主要分布于成熟叶片中[9]。茶树从生长环境中吸收氟元素,在茶园土壤、灌溉水、肥料和空气等环境因子中，土壤是茶树吸收氟元素最重要的因子。氟在土壤中以难溶态、交换态和水溶态三种形式存在。土壤中氟含量大约为50～3 467mg/kg(平均378mg/kg)。土壤中的氟存在形式一部分是以萤石(CaF2)、冰晶石(Na3AlF6)和氟磷灰石[Ca5F(PO4)3]等矿石形态存在；另一部分以水溶性F-形式，通过地下水、地表水及灌溉水而存在于茶园土壤，其含量一般为0.01～0.3mg/kg。茶树主要吸收水溶态氟，因此土壤中的水溶性氟对茶树体内的氟含量有重大影响。茶树根系可以从氟含量极低(0.18～1.70 mg/kg)的茶园土壤中吸收氟，并向茶树体内各器官运输、转移、积累。茶树老叶生长期长，对氟的富集能力强，是茶树体内氟的主要储存器官，而新梢的生长期较短，又不容易受到外界环境的影响，氟的富集力低，致使新梢的氟含量远远低于老叶。实际上土壤是一个十分复杂的体系，其中的氟有多种存在形式，而茶树本身具有吸收富集的生理特性，能够较主动吸收土壤中低浓度的氟，因而茶树体内的氟含量与土壤氟浓度表现出一定的数量相关性[12]。

3.2 茶园土壤水溶性氟与土壤pH值的关系

将表1、表2与表3、表4比较，土壤pH值与土壤中水溶性氟含量作相关性分析，结果二者之间不具备显著相关性。

大量研究表明，土壤pH值是影响土壤水溶性氟的主要因素。茶园土壤酸化时土壤pH值不断降低，但是土壤pH值降低到底使水溶性氟含量增加还是减少仍存在争议。目前主要有三种观点，一种观点认为：土壤水溶性氟含量随土壤pH值的降低而显著增加。另一种观点认为：随着土壤pH值降低，土壤水溶性氟含量随之减少。还有一种观点认为：土壤水溶性氟与土壤pH值无相关性[13～14]。

茶园土壤是一个极为复杂的物理化学体系，且处于不断的变化中。土壤中的氟有多种赋存形态，各形态之间有转化，而土壤pH值也受多项因子影响，因此土壤中的水溶性氟与土壤pH值之间是否存在简单的数量上的相关性需要进一步研究。

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