不同茶树品种硒、汞、砷富集特性研究

秦玉燕，时鹏涛，王运儒，蓝 唯，罗 清，杜国冬，陆仲烟，温立香

(1.广西壮族自治区亚热带作物研究所，广西 南宁 530001；2.农业部亚热带果品蔬菜质量监督检验测试中心，广西 南宁 530001)



不同茶树品种硒、汞、砷富集特性研究

秦玉燕1,2，时鹏涛1,2，王运儒1,2，蓝 唯1,2，罗 清1，杜国冬1,2，陆仲烟1,2，温立香1

(1.广西壮族自治区亚热带作物研究所，广西 南宁 530001；2.农业部亚热带果品蔬菜质量监督检验测试中心，广西 南宁 530001)

【目的】研究不同茶树品种对Se、Hg、As富集特性，从中筛选出富硒抗As、Hg污染的茶树品种。【方法】采用原子荧光法，测定10个不同茶树品种嫩叶和对应土壤中Se、Hg、As含量，分析叶片Se、Hg、As含量的因素。【结果】①土壤样品总Se含量为273.6～535.7 μg/kg，部分土壤达到富硒标准，总Hg、总As含量较低，达到国家土壤一级标准；叶片Se、Hg、As含量范围分别为：16.2～45.7、2.1～6.6、5.2～31.0 μg/kg，含量均较低，适宜发展无公害茶叶；②叶片Hg富集系数与pH显著正相关，叶片Hg含量与有机质显著正相关，叶片As和土壤总As在1 %水平显著正相关，叶片Se与土壤有效态Se在5 %水平上显著正相关；③茶树对Se、Hg、As的富集作用受土壤pH值、有机质含量、土壤元素总量及形态等多种因素共同影响，不同茶树品种对Se、Hg、As平均富集能力依次为：Se>Hg>As。【结论】10个茶树品种中，福鼎大毫、湘波绿和碧香早3个品种对Se富集能力较强，对Hg和As富集能力较弱，可作为生产无公害富硒茶的优选品种。

茶树品种；硒；汞；砷；富集特性

【研究意义】茶是我国第一大饮品，被誉为“药食同源”的“国饮”。硒(Se)是人和动物必需的一种微量营养元素，具有防癌、抗癌、增强人体免疫力等多种生理功能，茶树是一种天然富Se能力较强的植物，且叶片是Se积累的主要器官，因此饮茶可作为人体补Se的理想途径，但茶树在富集Se的同时也会富集砷(As)、汞(Hg)等有害的重金属元素，因此，在富硒茶的生产过程中需要控制As、Hg等重金属含量。研究不同茶树品种对Se、Hg、As的富集特性及影响因素，从中筛选出Se富集能力较强，抗Hg、As污染能力较强的茶树品种，对富硒茶的安全生产具有重要意义。【前人研究进展】有关农产品中As和Hg污染的问题日益突出，管培彬[1]在分析不同茶叶样品中As含量时，发现有11.8 %的样品As含量超标，有研究表明茶树对元素的富集能力与品种有关，在相似土壤条件和栽培下，不同茶树品种对元素的积累能力差异很大[2]。吴双桃和朱慧[3]研究了10种珍贵的凤凰单从古茶树叶片中Se的含量及溶出特征，发现宋种蜜兰香和宋种东方红2 种古茶树具有一定的富Se茶开发潜力和价值。朱忻钰[4]研究不同茶树品种在As胁迫下的毒害症状，结果发现不同茶树品种累积、迁移As的能力有差异，不同品种耐As能力表现为福鼎大白茶>名山213>名山131。【本研究切入点】有关富Se茶的研究和开发是近年来的研究热点，多集中在富硒茶的硒含量及形态方面，但未见同一作物对Se、Hg、As 3种不同元素富集特性的研究，鉴于茶树对元素的富集能力与品种有较大关系，本研究重点对不同茶树品种的Se、Hg、As富集特性进行研究。【拟解决的关键问题】通过研究不同茶树品种对Se、Hg、As的富集特性并分析其影响因素，从中筛选出富Se抗Hg、As污染能力较强的茶树品种，为富硒茶的安全生产提供优选品种。

1 材料与方法

1.1 样品的采集

供试的10个茶树品种(金牡丹、湘波绿、碧香早、福鼎大毫、桂绿1号、黄观音、紫鹃、白叶一号、玉麒麟、黄金芽)采自广西亚热带作物研究所茶园。采样时间为2016年9月，每个品种采3份样品，每份样品挑选50～100植株，采集当年新生的第1～3片嫩叶，重量200～500 g，共30份植株样品。采集好的叶片先用自来水洗净，再用去离子水冲洗，晾干，置于烘箱中105 ℃杀青30 min后，60 ℃烘至恒重，粉碎，过60目筛装袋备用。土壤取自对应10个茶树品种根部附近0～20 cm深的土壤，每个品种采3份样品，每份样品采集5～8个点，混合均匀后按四分法取1 kg装袋，共30份土壤样品，自然风干，研磨过40目筛备用。

1.2 主要仪器及试剂

AFS-933双道原子荧光光度计，MARS 6 微波消解仪，DHG-9246A型电热恒温鼓风干燥箱。试验所用标准储备液购买于国家标准物质研究中心，然后逐级稀释配成相应浓度的标准溶液上机。所用试剂均为分析纯及以上，玻璃仪器均洗涤干净后在HNO3(3+1)中浸泡24 h，去离子水洗净，晾干，备用。试验用水为去离子水。

1.3 测定项目及方法

1.3.1 植物样品Se、Hg、As含量的测定 植物样品Se、Hg、As含量的的测定分别参照标准GB 5009.93-2010《食品中硒的测定》、GB 5009.17-2014《食品中总汞及有机汞的测定》和GB 5009.11-2014《食品中总砷及无机砷的测定》。

1.3.2 土壤样品Se、Hg、As含量的测定 土壤样品Se、Hg、As含量的的测定参照标准HJ 680-2013《土壤和沉积物 汞、砷、硒、铋、锑的测定》。

1.3.3 土壤有效Se含量的测定 参考耿建梅[5]的方法，进行土壤有效Se含量的测定。

1.3.4 土壤pH和有机质的测定 土壤pH值的测定参照标准NY/T 1121.2-2006《土壤pH值的测定》，土壤有机质的测定参照标准NY/T 1121.6-2006《土壤有机质的测定》。

1.4 数据处理

试验数据采用Excel 2007和SPSS 22.0软件进行统计分析。

2 结果与分析

2.1 土壤Se、Hg、As含量及其影响因素

2.1.1 土壤基本理化性质 不同茶树品种土壤基本理化性质及Se、Hg、As含量见表1。土壤pH值为4.22～5.03，酸性土壤，适合茶树生长，有机质含量为14.1～26.7 g/kg。土壤中3种元素含量高低依次为：As>Se>Hg，其中土壤中As含量最高，平均是Se的14倍，Hg的76倍。土壤Se有效度是土壤有效态Se与土壤总Se的百分比，供试土壤Se有效度为2.5～6.5 %，平均值为4.8 %。土壤总Hg平均含量为68.3 μg/kg，与华南红壤Hg平均含量[6](69.0 μg/kg)相当。土壤总As平均含量为5162.3 μg/kg，比我国土壤As背景平均值[7](11.2 mg/kg)低。土壤Hg、As含量均达到GB 15618-1995《土壤环境质量标准》中的一级标准(Hg≤0.15 mg/kg，As≤15.0 mg/kg)，说明土壤未受到Hg、As污染，具备发展无公害茶园或有机茶园的良好基础条件。

表1 土壤基本理化性质及Se、Hg、As含量

2.1.2 土壤Se、Hg、As含量与土壤基本理化性质间的关系 土壤Se、Hg、As含量与土壤基本理化性质之间的相关性见表2。土壤Se、Hg、As含量与土壤pH值成负相关，其中Se、Hg达到5 %的显著水平。一般认为有机质高的土壤，对Se的吸附较强因而Se含量也会相对较高。但本实验中土壤有机质含量与土壤Se、Hg、As含量均无显著的相关性。说明土壤有机质含量并不是土壤影响土壤Se、Hg、As含量的主要因素。

2.2 不同茶树品种叶片Se、Hg、As含量及其影响因素

2.2.1 不同茶树品种叶片Se、Hg、As含量 不同茶树品种叶片Se、Hg、As含量见表3。叶片中3种元素含量高低依次为：Se>As>Hg。不同茶树品种叶片Se含量为16.2～45.7 μg/kg，平均含量为25.1 μg/kg，低于标准NY/T 600-2002《富硒茶》中规定的含Se量范围(0.25～4.00 mg/kg)。不同茶树品种叶片Se的平均含量由高到低依次为：福鼎大毫>桂绿1号>金牡丹>湘波绿>白叶一号>黄观音>黄金芽>碧香早>玉麒麟>紫鹃。不同茶树品种叶片Hg含量为2.1～6.6 μg/kg，平均含量为3.3 μg/kg，远低于标准NY 659-2003中规定的茶叶中Hg的限值(0.3 mg/kg)。不同茶树品种叶片Hg的平均含量由高到低依次为：白叶一号>黄金芽>桂绿1号>玉麒麟>金牡丹>>湘波绿>福鼎大毫>碧香早>黄观音>紫鹃。不同茶树品种叶片As含量为5.2～31.0 μg/kg，平均含量为10.4 μg/kg，远低于标准NY 659-2003中规定的茶叶中As的限值(2.0 mg/kg)。不同茶树品种叶片As的平均含量由高到低依次为：黄金芽>紫鹃>金牡丹>白叶一号>玉麒麟>湘波绿>福鼎大毫>桂绿1号>碧香早>黄观音。

2.2.2 叶片Se、Hg、As含量与土壤理化性质的关系 叶片Se、Hg、As的含量与土壤理化性质间的相关性见表4。叶片Se、Hg、As含量与土壤pH之间的相关性不明显。叶片Se含量与土壤有机质在5 %水平上显著负相关，可能由于有机质对Se的吸附固定作用，降低了土壤中可被植物吸收利用的Se含量。叶片Hg含量与土壤有机质在5 %水平上显著正相关。叶片中的Se、Hg、As含量与土壤中总Se、总Hg、总As的含量成正相关。其中叶片中的Se含量和土壤总Se未达到显著性水平，但与土壤有效态Se含量在5 %水平上显著相关，说明叶片Se的含量与Se在土壤中的不同形态有关。

表2 土壤Se、Hg、As与土壤基本理化性质的相关性

注：*表示在5 %水平上显著相关，**表示在1 %水平上显著相关。下同。

Note：* and** represent significant correlation at 5 % and 1 % levels，respectively. The same as below.

表3 不同茶树品种叶片Se、Hg、As含量

注：表中同一列数据后不同小写字母表示在0.05水平上存在显著差异。下同。

Note： Different small alphabets in the same column represent significant difference at 0.05 level. The same as below.

2.3 不同茶树品种对Se、Hg、As的富集能力及影响因素

2.3.1 不同茶树品种对Se、Hg、As的富集能力 不同茶树品种叶片对Se、Hg、As元素的富集系数见表5。茶树叶片对Se、Hg、As的平均富集能力依次为：Se>Hg>As。其中Se的平均富集系数是Hg的1.3倍，As的35.0倍。不同茶树品种叶片Se富集能力不同，富集系数在0.041～0.141范围内，平均富集系数为0.070。把10个不同品种对某种元素的富集能力分别分为较强，中等和较弱3组。不同品种叶片对Se的平均富集系数由高到低依次为：福鼎大毫>湘波绿>桂绿1号>碧香早>黄观音>白叶一号>紫鹃>玉麒麟>金牡丹>黄金芽，不同茶树品种叶片Hg富集系数为0.021～0.148，平均富集系数为0.055。不同品种叶片对Hg的平均富集系数由高到低依次为：白叶一号>桂绿1号>紫鹃>黄观音>湘波绿>福鼎大毫>黄金芽>碧香早>玉麒麟>金牡丹。不同茶树品种叶片对As的富集系数均较小， 为0.0011～0.0037，平均富集系数为0.0020。不同品种叶片对As的平均富集系数由高到低依次为：紫鹃>黄金芽>湘波绿>白叶一号>碧香早>福鼎大毫>金牡丹>桂绿1号>玉麒麟>黄观音。

表4 叶片Se、Hg、As与土壤Se、Hg、As及理化性质间的相关性

表5 不同茶树品种叶片Se、Hg、As富集系数

表6 富集系数与土壤理化性质间的相关性

不同茶树品种对元素富集能力的差异可能与其自身遗传特性有关，可在此基础上对其相关基因型差异进行研究。本实验研究的10个茶树品种中，福鼎大毫对Se富集能力较强，湘波绿和碧香早对Se富集能力中等，3个品种叶片对Se富集系数分别为0.114、0.083、0.077，同时对Hg和As富集能力较弱，可作为生产无公害富Se茶的优选品种。

2.3.2 富集系数与土壤理化性质间的关系 由表6可知，茶树叶片Se、Hg、As富集系数均与土壤pH值成正相关，其中Hg达到1 %的显著水平，Se、As未达到显著水平，说明叶片Hg富集系数与土壤pH密切相关，较低的pH不利于茶树对Hg的富集，可降低茶树Hg污染的风险。叶片Se富集系数与土壤有机质含量在5 %水平上显著负相关，说明较低的有机质含量有利于茶树对Se的富集。叶片Se富集系数与土壤有效Se含量在5 %水平上显著正相关，与土壤Se有效度在1 %水平上显著正相关，说明叶片Se富集系数受土壤有效Se含量影响较大，土壤中较高的有效Se含量有利于叶片对Se的富集。

3 讨 论

本研究中关于土壤Se、Hg、As含量与土壤基本理化性质间的关系表明，土壤Se、Hg、As含量与土壤pH值成负相关，其中Se、Hg达到5 %的显著水平，与王雅玲等[8]研究结果一致，说明在一定范围内土壤pH值越低，越有利于Se、Hg元素在土壤中的保留。商靖敏等[9]认为随着土壤pH值的增加，土壤中Se的甲基化作用增强，甲基化使土壤中Se的转移和挥发增加，所以土壤中Se含量减小。土壤有效Se含量与土壤pH值成正相关，但未达到显著水平。土壤Se的有效度与土壤pH在1 %水平上显著正相关，说明在一定范围内较高的pH值有利于土壤中有效态Se比例的增加。有研究表明，在偏酸性土壤中，Se常以难溶解的碱式亚硒酸铁形式存在，不易被植物吸收和利用；而在偏碱性土壤中，Se可氧化成硒酸根离子而成水溶性的，易被植物吸收和利用，但同时又容易被水淋洗，使得土壤总Se含量降低[10]。有机质对土壤元素的吸附和固定有重要作用，一般认为有机质高的土壤，对Se的吸附较强因而Se含量也会相对较高。但本实验中土壤有机质含量与土壤Se、Hg、As含量均无显著的相关性。说明土壤有机质含量并不是土壤影响土壤Se、Hg、As含量的主要因素。田甜[11]的研究结果也表明土壤总Hg含量与土壤有机质含量的相关性不明显。土壤元素的含量受多种因素的影响，比如成土母质、成土过程、土壤质地等。

本研究中关于叶片Se、Hg、As含量与土壤基本理化性质间的关系表明，叶片中的Se、Hg、As含量与土壤中总Se、总Hg、总As的含量成正相关。其中叶片中的Se含量和土壤总Se未达到显著性水平，但与土壤有效态Se含量在5 %水平上显著相关。黄娇[12]也在研究中发现茶叶含Se量与土壤总Se含量间无相关性，但与土壤有效态Se含量间存在显著的正相关；这说明叶片Se的含量与Se在土壤中的不同形态有关，土壤有效态Se含量的高低是影响叶片中Se含量的主要因素。叶片中的Hg含量和土壤总Hg未达到显著性水平，说明叶片中Hg含量除土壤总Hg外可能还受其他因素影响；田甜[11]在研究不同籼稻品种对土壤Hg富集特性时发现大部分糙米样品Hg含量与土壤总Hg及有效Hg含量间均没有显著的相关性，可能与Hg从根系向籽粒的转移难度较大有关。叶片中的As含量和土壤总As达到1 %的显著水平，肖细元[13]在研究中发现蔬菜和粮油作物的As含量与土壤As含量呈极显著正相关，说明叶片中As的来源与土壤中总As的含量密切相关。土壤有机质对茶树吸收Se、Hg、As的影响不同，可能是有机质与不同元素的结合方式不同，有待于进一步研究。茶树对元素的富集作用不仅与土壤元素总量有关，还与元素在土壤中的形态，特别是有效态密切相关。

4 结 论

茶树对Se、Hg、As的富集作用与茶树品种，土壤pH值及有机质含量，土壤元素总量及形态等都有关，10个茶树品种中，福鼎大毫、湘波绿和碧香早3个品种对Se富集能力达中等以上，对Hg和As富集能力较弱，可作为生产无公害富硒茶的优选品种。

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(责任编辑 王冠玉)

Enrichment Characteristics of Selenium, Mercury and Arsenic in Different Tea Varieties

QIN Yu-yan1,2，SHI Peng-tao1,2，WANG Yun-ru1,2，LAN Wei1,2，LUO Qing1，DU Guo-dong1,2，LU Zhong-yan1,2，WEN Li-xiang1

(1. Subtropical Crops Research Institute of Guangxi Zhuang Autonomous Region，Guangxi Nanning 530001，China；2．Quality Supervision and Testing Center for Subropical Fruits and Vegetables，Ministry of Agriculture，Guangxi Nanning 530001，China)

【Objective】Research on the enrichment characteristics of selenium, mercury and arsenic in different tea varieties was carried out to find the preferred varieties which had higher enrichment abilities of Se and lower enrichment abilities of Hg and As.【Method】The concentration of Se, Hg and As in young leaves and corresponding soils of 10 varieties of tea were determined by atomic fluorescence spectrometry, and the influence fators were analyzed.【Result】(i) Total soil Se concentrations varied from 273.6 μg/kg to 535.7 μg/kg, some samples reached selenium-rich soils. Total soil Hg concentrations and As concentrations were low, reached the primary standard limit of the National soil environmental quality. The concentrations of Se, Hg, As in young leaves were 16.2-45.7, 2.1-6.6, 5.2-31.0 μg/kg, respectively. It was suitable for non-polluted tea production. (ii) There was significanty positive correlation between Hg BCF in young leave and soil pH. Hg concentrations in young leave and organic matter content in soil also had significantly positive correlation. As concentrations in young leave and total As in soil had significant positive correlation at 1 % level. Se concentrations in young leave and available Se in soil had significant positive correlation at 5 % level. (iii) pH, soil organic matter, total elements contents and forms in soil had a comprehensive effect on the enrichment of Se, Hg and As. The BCF in young leaves were Se>Hg>As in10 varieties of tea. 【Conclusion】Three varieties of tea (fudingdahao, xiangbolv and bixiangzao) showed higher enrichment abilities of Se and lower enrichment abilities of Hg and As could be preferred varieties for selenium-rich and non-polluted tea production.

Tea variety; Selenium; Mercury; Arsenic; Enrichment characteristics

1001-4829(2017)6-1396-06

10.16213/j.cnki.scjas.2017.6.027

2017-03-23

广西壮族自治区公益性科研院所基本科研业务费专项“硒形态分析方法的建立及在茶树中的富集规律研究”(桂热研201604)

秦玉燕(1987-)，女，广西桂林人，硕士，助理研究员，主要研究方向为元素总量及形态分析，E-mail: 956346090@qq.com。

S571.1

A