貴州典型土壤—茶樹系統(tǒng)中稀土元素含量特征

任道援 羅硯文 周紹均 王奧 向麗萍

摘要：采用ICP-MS法同步研究了黔北（湄潭縣核桃壩、鳳岡縣田壩），黔東南/黔南（雷山縣雷公山、都勻市螺螄殼）區(qū)域典型的土壤-茶樹系統(tǒng)中的16種稀土元素含量特征。結(jié)果表明，稀土元素（Rare Earths Elements，REEs）在各土壤-茶樹系統(tǒng)均有分布，在黔北地區(qū)樣品中相對較高、黔南都勻地區(qū)最低。在不同的土壤-茶樹系統(tǒng)中，REEs總量自下而上均呈遞減的趨勢，土壤REEs總量明顯高于茶樹，茶樹地下部分高于地上部分。土壤、茶樹樣品中16種稀土元素的分布特征較為相似，均以輕稀土元素Ce、La、Nd為主，重稀土元素Y也有較高含量。茶樹中Ce、Eu、Sc、Gd元素的含量多高于土壤，而La、Nd、Pr等元素含量明顯低于土壤。球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化結(jié)果表明茶樹葉片中Eu元素存在正異常。研究結(jié)果可為深入分析貴州茶葉質(zhì)量安全風(fēng)險提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

關(guān)鍵詞：土壤-茶樹系統(tǒng)；稀土元素；含量特征；貴州

中圖分類號：O614.33；S571.1 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：0439-8114（2015）21-5395-03

DOI：10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2015.21.049

Distribution of Rare Earths Elements in Typical Soil/Tea Plant System in Guizhou

REN Dao-yuan， LUO Yan-wen， ZHOU Shao-jun， WANG Ao， XIANG Li-ping

（Institute of Product Quality Inspection & Testing of Zunyi/National Supervision & Inspection Center for Tea & Tea Product Quality （Guizhou）， Zunyi 563000， Guizhou， China）

Abstract： Contents of rare earth elements （REEs） in typical soil-tea plant system which located in north of Guizhou province （Hetaoba of Meitan county，MT and Tianba of Fenggang county，F(xiàn)G） and south/southeast Guizhou province （Leigongshan of Leishan county and Luosike of Duyun county） were studied by ICP-MS method. REEs were founded in each “soil-tea plant” system，which was higher in north of Guizhou. REEs in soils were significantly higher than tea plant. REEs in belowground part were also higher than aboveground part of tea plant. The similar characteristics of 16 types of REEs were observed in each “soil-tea plant” system，which was dominated by Ce，La and Nd. The percentage of Ce，Eu，Sc，Gd in tea plant was higher than soil， while the percentage of La，Nd and Pr in tea plant was lower than soil. Results of chondrite normalized showed a positive europium anomaly in tea leaf samples. The results provided basic data to safety risk assessment of Guizhou tea products.

Key words： soil-tea plant system； rare earth elements； content characteristic；Guizhou

茶葉作為中國重要的日常消費品和外貿(mào)商品，茶葉中的農(nóng)藥、重金屬[1]及稀土元素[2，3]等的殘留現(xiàn)狀及其風(fēng)險已備受關(guān)注[4]?，F(xiàn)有研究結(jié)果表明，直接向葉面噴施稀土?xí)黠@提高茶葉中的稀土含量[5-7]，同時也改變了土壤、茶樹中的稀土含量[7]，使土壤-茶樹系統(tǒng)成為茶葉稀土的“源”[8，9]。而且，土壤理化性質(zhì)的差異直接影響稀土元素生物有效性[8，10]，不同茶樹品種對稀土吸存能力也有差異[11]，這關(guān)系到稀土元素從土壤向茶樹中的轉(zhuǎn)移。此外，茶樹體內(nèi)稀土元素特征還與不同部位、原料生長期（老嫩度）有密切聯(lián)系[8，9]。這些因素都直接或間接影響著茶葉中稀土的分布，因而有必要對土壤、茶樹中稀土元素的特征進(jìn)行整合研究。

值得注意的是，貴州作為國內(nèi)茶葉栽植（生產(chǎn)）大省，就其典型土壤-茶樹系統(tǒng)中的稀土元素含量及分布的特征的研究較少。長期的稀土農(nóng)用[12]及相對豐富的環(huán)境背景值[13，14]可能明顯影響到貴州現(xiàn)有土壤-茶樹系統(tǒng)，進(jìn)而關(guān)系到茶葉產(chǎn)品質(zhì)量。為了解貴州重點茶區(qū)典型土壤-茶樹系統(tǒng)稀土元素特征，本研究采用ICP-MS法研究了黔北、黔南/東南典型土壤-茶樹系統(tǒng)的稀土元素含量與分布的特征，以期為茶葉安全風(fēng)險監(jiān)控提供基礎(chǔ)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

于2012年在黔北湄潭縣核桃壩（MT）、鳳岡縣田壩（FG），黔東南雷山縣雷公山（LS）、都勻市螺螄殼（DY）4個地區(qū)的茶園中分別設(shè)置3個樣地。每個樣地中隨機(jī)布點，多點采集樣品后混合，得到茶園土壤（0～40 cm）、茶樹根、枝、葉樣品，盡快運回實驗室并立即分析。土壤樣品風(fēng)干后以瑪瑙研缽磨碎、過100目篩后密封備用；植物樣品烘干后經(jīng)粉碎機(jī)粉碎、過20目篩后密封備用。

1.2 稀土含量測定

土壤樣品稀土含量以鹽酸-硝酸-氫氟酸-高氯酸消解得待測液，植物樣品稀土含量按照《植物性食品中稀土元素的測定》（GB 5009.94-2012）要求制備待測液。待測液均采用美國熱電公司X2型電感耦合等離子體質(zhì)譜儀（ICP-MS）進(jìn)行測定，樣品稀土含量均以稀土氧化物（REO）計。

1.3 結(jié)果計算

試驗數(shù)據(jù)均采用SPSS 13.0進(jìn)行統(tǒng)計分析，用Excel 2003作圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 土壤-茶樹系統(tǒng)中稀土元素總量

由表1可知，各地區(qū)的土壤-茶樹系統(tǒng)均有稀土元素分布，且在系統(tǒng)內(nèi)自下而上呈遞減趨勢。土壤稀土元素總量明顯高于植物樣品。茶樹不同部位中，根系稀土元素總量最高。

不同地區(qū)之間，F(xiàn)G、MT樣地土壤稀土元素總量最高，LS次之、DY最低。茶樹不同部位樣品稀土元素總量均以黔北（FG、MT）較高，而黔東南（LD、DY）較低。DY的植物樣品稀土元素總量均最低。

2.2 土壤-茶樹系統(tǒng)中16種稀土元素的含量

由圖1可知，16種稀土元素分布特征在不同地區(qū)土壤-茶樹系統(tǒng)間較為相似，均以輕稀土（LREEs）元素為主，其中Ce、La、Nd元素含量相對最高，重稀土（HREEs）元素Y也有較高含量。土壤中的La、Nd、Pr比例明顯高于茶樹，而Ce的比例明顯低于茶樹（僅LS、DY的葉除外）。黔北土壤中的Y比例明顯高于茶樹。雖然重稀土元素Eu的比例相對較低，但其在各土壤-茶樹系統(tǒng)中自上而下表現(xiàn)出明顯且一致的遞減趨勢。

2.3 稀土元素球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化分配

對土壤-茶樹系統(tǒng)中14種稀土元素含量經(jīng)球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化處理，所得的樣品稀土元素分配曲線如圖2所示。各類茶樹樣品與土壤的球粒隕石分配曲線存在明顯區(qū)別，同一類型樣品的分配曲線存在明顯的地區(qū)性差異。葉片中Eu元素分配曲線有明顯的正異常。

3 小結(jié)與討論

研究結(jié)果表明，4個土壤-茶樹系統(tǒng)均含有一定的稀土元素，雖有一定的地區(qū)差異[15]，但均自下而上呈遞減趨勢，且REEs總量土壤大于植物、茶樹地下部分大于地上部分。這是因為，稀土在貴州有廣泛分布[13]，研究涉及到的黔北、黔東南地區(qū)茶園土壤稀土總量平均值208.6 mg/kg，不僅高于中國土壤稀土元素背景值的平均含量176.75 mg/kg，也遠(yuǎn)大于安徽（133.4 mg/kg）、福建（196.68 mg/kg）的茶園土壤，這為稀土元素從土壤到植物的轉(zhuǎn)移提供了條件[16]。其次，雖然稀土能促進(jìn)植物生長[17，18]，但其并非植物生長的必需元素。盡管其可從土壤遷移到茶樹、茶葉當(dāng)中[5，7，8]，但目前尚未見有研究證實茶樹對稀土有明顯的富集作用，稀土從土壤到茶樹的轉(zhuǎn)移系數(shù)也比土壤中Fe、As等的轉(zhuǎn)移系數(shù)小[19]。另外雖然稀土元素在茶樹等植物中具有一定的可遷移性，但其主要形成多糖復(fù)合物而被固定[20，21]，所以在茶樹根系等生長時間長的部位中含量較高[8]。

貴州土壤-茶樹系統(tǒng)中以輕稀土元素為主，其中Ce、La、Nd元素含量最高，這與同類研究結(jié)果一致[5，22-24]。但在土壤-茶樹系統(tǒng)中，植株中的Ce元素比例明顯高于土壤，與La、Nd、Pr等明顯不同，說明茶樹對Ce可能具有選擇性吸收、或存在稀土葉面肥等外源攝入[25]。球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)曲線最初用于研究成土過程、后也用于反映植物中稀土元素的分異。本研究發(fā)現(xiàn)茶樹葉片中Eu元素有明顯的正異常，與根系、枝條中不同，也說明茶樹等植物的不同器官稀土元素特征存在一定的分異[7，9]，但其形成機(jī)制還需進(jìn)一步研究。

參考文獻(xiàn)：

[1] 陳宗懋.中國茶葉生產(chǎn)的質(zhì)量安全狀況[J].中國茶葉，2008（6）：7-8.

[2] 石元值，韓文炎，馬立鋒，等.茶葉中稀土氧化物總量現(xiàn)狀及其溶出特性研究[J].茶葉科學(xué)，2011，31（4）：349-354.

[3] 楊秀芳，孔俊豪，趙玉香，等.不同稀土含量水平茶葉中稀土浸出率研究[J].中國茶葉加工，2012（1）：14-17.

[4] 孫慶磊，楊秀芳，王盈峰，等.基于數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析的我國茶葉質(zhì)量安全狀況調(diào)查[J].中國茶葉加工，2012（2）：4-8.

[5] 汪東風(fēng)，曹心德.噴施稀土對茶葉中不同狀態(tài)的稀土元素組成及含量的影響[J].稀土，2000，21（1）：44-48.

[6] 汪東風(fēng)，王常紅.稀土在茶樹上應(yīng)用研究進(jìn)展[J].稀土，1996， 17（4）：46-50.

[7] 陳照喜，王曉蓉.土壤和茶樹對稀土元素的富集作用[J].中國環(huán)境科學(xué)，1995，15（2）：145-147.

[8] 陳 磊，林鍛煉，高志鵬，等.稀土元素在茶園土壤和烏龍茶中的分布特性[J].福建農(nóng)林大學(xué)學(xué)報（自然科學(xué)版），2011，40（6）：595-601.

[9] 楊秀芳，徐建峰，翁 昆，等.茶樹成熟新梢不同部位元素含量研究[J].中國茶葉加工，2008（3）：18-20.

[10] 曹心德，趙貴文.土壤中可給態(tài)稀土元素的研究進(jìn)展[J].稀土，1997（4）：68-74.

[11] 唐偲雨.重慶地區(qū)茶葉礦質(zhì)元素分析及產(chǎn)地特性研究[D].重慶：西南大學(xué)，2012.

[12] 魏國雄.茶葉噴施稀土常樂的研究初報[J].貴州農(nóng)業(yè)科學(xué)，1989（4）：26-28.

[13] 付舜珍，嚴(yán)重玲，吳善綺，等.貴州省典型土壤中稀土元素含量及分布特征[J].土壤學(xué)報，2000，37（1）：109-115.

[14] 姜 濤，陳 武，肖唐付，等.貴州省茅臺地區(qū)土壤中稀土元素含量及空間分布規(guī)律研究[J].地球與環(huán)境，2013，41（3）：281-287.

[15] 徐鴻志，陳志偉，房 琳.茶葉中稀土元素分布的地域性特征[J].湖北農(nóng)業(yè)科學(xué)，2007，46（5）：779-781.

[16] 徐星凱.稀土元素在土壤-植物系統(tǒng)中行為與歸宿的研究[J].農(nóng)業(yè)環(huán)境科學(xué)學(xué)報，2005，24（S1）：315-319.

[17] 王常紅，汪東風(fēng)，楊進(jìn)華，等.稀土對茶樹生殖生長的影響[J].茶葉科學(xué)，2000，20（1）：55-58.

[18] 汪東風(fēng)，邵學(xué)廣，等.稀土對茶園增產(chǎn)及品質(zhì)影響的分析[J].作物學(xué)報，2000，26（4）：455-461.

[19] 林榮溪，陳 磊，謝承昌，等.福建烏龍茶稀土來源初探[J].中國茶葉，2010（11）：10-11.

[20] 汪東風(fēng)，李 俊，王常紅，等.茶葉中稀土元素結(jié)合多糖的結(jié)構(gòu)特征及某些生物活性[J].中國食品學(xué)報，2004（2）：15-21.

[21] 汪東風(fēng)，葉 盛.茶葉中稀土元素的組成及存在狀態(tài)[J].茶葉科學(xué)，1999，19（1）：41-46.

[22] 王 峰，曹福亮.江蘇綠茶中稀土元素的組成特征及分布模式[J].南京林業(yè)大學(xué)學(xué)報（自然科學(xué)版），2012，36（4）：71-74.

[23] 陳 鋒.福建省武夷山地區(qū)土壤與武夷巖茶中稀土元素的研究[J].北京農(nóng)業(yè)，2012（27）：111-112.

[24] 林鍛煉.福建烏龍茶茶園土壤與茶葉中稀土含量及其相關(guān)性[J].中國茶葉，2011（10）：22-24.

[25] 白婷婷.安溪烏龍茶農(nóng)藥殘留規(guī)律與稀土污染成因探究[D].福州：福建農(nóng)林大學(xué)，2011.