降低茶葉稀土含量的土壤改良劑及方法研究

黃伙水　翁城武　榮杰鋒

(泉州出入境檢驗檢疫局國家茶葉檢測重點實驗室　362400)

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降低茶葉稀土含量的土壤改良劑及方法研究

黃伙水翁城武榮杰鋒

(泉州出入境檢驗檢疫局國家茶葉檢測重點實驗室362400)

以草木灰為土壤改良劑，研究其在福建烏龍茶茶園土壤稀土修復中應用技術。盆栽實驗及大田試驗結(jié)果表明：施用草木灰2年后，茶樹各部位的稀土含量均有明顯降低，其中土壤中有效態(tài)稀土含量降低了29.0%，新梢中稀土的含量降低了18.6%，成熟葉中稀土的含量降低22.1%，莖中稀土的含量降低16.8%，主根和細根稀土的含量分別下降了20.7%和20.2%，且平均增產(chǎn)達7.9%。實驗結(jié)果表明：合理使用草木灰既能有效降低茶園土壤中稀土的生物有效性，減少茶樹對稀土元素的吸收，提高茶葉的衛(wèi)生質(zhì)量標準，又可以增加茶葉產(chǎn)量，并起到改良土壤的效果，屬于環(huán)境友好型土壤改良劑。

土壤改良劑；草木灰；稀土；茶葉

稀土是元素周期表中屬鑭系的15個元素，以及與鑭系元素化學性質(zhì)相似的鈧、釔兩個元素共17個元素的總稱。由于稀土在茶葉生產(chǎn)上有著顯著的效果，表現(xiàn)在：促進茶籽生根、發(fā)芽；促進插穗提早發(fā)根和提高成活率；能使春茶提前萌發(fā)，增加發(fā)芽密度，提高茶葉產(chǎn)量和品質(zhì)等。因此，稀土被加工成“稀土肥料”、“增產(chǎn)素”等長期、大量在茶葉生產(chǎn)中使用。但是長期大量使用，加上茶樹對稀土有富集性，近年來導致茶葉稀土超標。有資料表明長期飲用稀土超標的茶葉可能對人體健康造成嚴重影響[1～3]。2015年5月17日，北京市消協(xié)工作人員分別在市場隨機購買了59個茶葉樣品，結(jié)果顯示，59個測試樣品中有18個樣品質(zhì)量指標不符合國家標準要求，不合格率達到30%，其中9個不合格烏龍茶樣本中，8個因稀土超標而不合格。盡管有關企業(yè)對稀土超標事件進行了回應，但部分專家指出稀土源頭控制問題不能忽視。在實際生產(chǎn)過程中，可以通過調(diào)節(jié)土壤pH值大小，改變稀土元素有效態(tài)含量，減少植物對稀土的吸收是一個重要修復手段[4～9]。筆者以草木灰為土壤改良劑，結(jié)合盆栽實驗及大田試驗分析其對福建烏龍茶茶園土壤稀土修復的研究。

1　材料與方法

1.1樣品的采集

土壤采自福建烏龍茶主產(chǎn)區(qū)的安溪感德鎮(zhèn)的茶園，風干，除去草根、石塊等雜物，過20目篩備用。

備用的茶葉樣品(新梢、成熟葉、莖、主根、細根)采集后，依次用自來水、蒸餾水和去離子水各沖洗3次，在83°C下烘干后，磨碎，過100目篩，備用。

1.2測定方法

茶葉樣品前處理：按食品安全國家標準(GB5009.94-2012)《植物性食品中稀土元素的測定方法》處理。

土壤樣品前處理：準確稱取制備好的土樣0.5g左右(精確到0.0002g)于50mL聚四氟乙烯坩堝中，用超純水濕潤后加入10mL鹽酸，于通風廚內(nèi)的電熱板上低溫加熱，使樣品初步分解，待蒸發(fā)至約剩3mL左右時，取下稍冷，然后加入5mL硝酸，5mL氫氟酸，3mL高氯酸，加蓋后于電熱板上中溫加熱1h左右，然后開蓋，繼續(xù)加熱除硅。當加熱至冒濃厚高氯酸白煙時，加蓋，使黑色有機碳化物分解。待坩堝壁上的黑色有機物消失后，開蓋，驅(qū)趕白煙并蒸發(fā)至內(nèi)容物呈粘稠狀。土壤消解液應呈白色或淡黃色，沒有明顯沉淀物存在?？稍傺a加3mL硝酸，3mL氫氟酸，1mL高氯酸，重復以上消解過程。當白煙再次冒盡，內(nèi)容物呈粘稠狀時，取下稍冷，用超純水沖洗內(nèi)壁及坩堝蓋，并加入1mL(1:1)硝酸溶液，溫熱溶解殘渣。然后全量轉(zhuǎn)移至50mL容量瓶中，冷卻定容，搖勻。取上層清液于2000r/min離心機中離心凈化，供測定用。取與樣品相同量的酸，按同一操作方法作試劑空白試驗。

土壤樣品有效態(tài)稀土檢測前處理：準確稱取制備的土樣10g左右(精確到0.0002g)于250mL三角瓶中，加0.1mol/L鹽酸50mL，25℃條件下，在震蕩器上以210r/min，振蕩120min，靜置，取上層清液于1000r/min離心機中離心凈化，供測定用。取與樣品相同量的酸，按同一操作方法作試劑空白試驗[10]。

1.3儀器和藥品試劑

電感耦合等離子體質(zhì)譜儀(Agilent 7700x)；FA1004電子天平(上海精密科學儀器有限公司)；PHS-3C精密PH/MV計(上海雷磁公司)；LG10-2.4A型高速離心機(北京醫(yī)用離心機廠)；THZ-82型恒溫振蕩器(江蘇太倉醫(yī)療器械廠)；所有的藥品試劑均為分析純。

2　結(jié)果與討論

2.1盆栽試驗

選取福建烏龍茶主產(chǎn)區(qū)的安溪感德鎮(zhèn)茶園土壤進行盆栽試驗，土壤中稀土含量為247.0mg/kg， pH值為3.72。降低茶葉中稀土含量的土壤改良劑草木灰的施用總量為0g/kg、1g/kg和2 g/kg( 相當于施用0kg/hm2、2400kg/hm2和4800kg/hm2)，施用前先拌2～3倍的濕土或以少許水分噴濕后在茶樹根部施加。每盆種一年生安溪鐵觀音茶苗6 株，經(jīng)2年生長，測定茶樹體內(nèi)的稀土含量，結(jié)果見表1。

表1　盆栽使用草木灰土壤改良劑對茶樹各部位稀土含量的影響

從表1可知，使用土壤改良劑后，土壤pH值有所提高，有效態(tài)稀土含量下降，茶葉各部位稀土含量均有明顯降低，其中施用2g/kg 的處理，土壤中有效態(tài)稀土含量降低了35.8%，新梢中稀土的含量降低了22.7%，成熟葉中稀土的含量降低20.9%，莖中稀土的含量降低15.4%，主根和細根稀土的含量分別下降了23.2%和19.4%。

2.2大田實驗

選取福建烏龍茶主產(chǎn)區(qū)的安溪感德鎮(zhèn)未噴施稀土肥的茶園進行大田實驗，土壤中稀土含量為242.0mg/kg，pH值為3.78, 設置3個處理(草木灰1、草木灰2、對照)，每個處理設3個重復，每個處理3行、每行10m。試驗采取隨機區(qū)組分布。 草木灰集中施用，采用條施，深度8～10cm，施后覆土。施用前先拌2～3倍的濕土或以少許水分噴濕后再用，防止灰分飛揚。每年施1次，施用后要經(jīng)常測定土壤pH值的變化情況，當pH值上升到4.5以后，應停止使用。

經(jīng)過3年的生長，測定茶樹體內(nèi)的稀土含量。結(jié)果表明，使用降稀土改良劑后，隨著土壤的pH值升高和稀土有效態(tài)含量的降低，茶樹各部位稀土含量均有明顯降低，詳見表2。

表2　大田實驗使用草木灰土壤改良劑對茶樹各部位稀土含量的影響

2.3土壤改良劑草木灰對茶葉產(chǎn)量的影響

經(jīng)過3年的生長，測定實驗區(qū)茶葉每年的產(chǎn)量，由于草木灰主要含速效性鉀肥(5%～15%)，還含有磷、鈣、鐵、鎂、硫等有效養(yǎng)分，鉀在植物體內(nèi)能促進氮素代謝及糖類的合成與運輸，可促使植株生長健壯，增強抗病蟲與自然災害的能力，還具有提高抗旱性的作用，是一種非常好的生理堿性肥料。從表3中也能看出施用草木灰后，茶葉產(chǎn)量增長明顯。

表3　田間使用草木灰土壤改良劑對茶葉產(chǎn)量的影響

3　結(jié)論

大田實驗表明：經(jīng)過3年的生長，每年施1次草木灰，在施用4800kg/hm2的處理區(qū)，茶樹各部位稀土含量均有明顯降低，其中土壤中有效態(tài)稀土含量降低了29.0%，新梢中稀土的含量降低了18.6%，成熟葉中稀土的含量降低22.1%，莖中稀土的含量降低16.8%，主根和細根稀土的含量分別下降了20.7%和20.2%，且平均增產(chǎn)達7.9%。數(shù)據(jù)表明：合理使用草木灰既能有效降低茶園土壤中稀土的生物有效性，減少茶樹對稀土元素的吸收，提高茶葉的衛(wèi)生質(zhì)量標準，又可以增加茶葉產(chǎn)量，并起到改良土壤的效果，屬于環(huán)境友好型土壤改良劑。

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國家質(zhì)檢總局項目(編號：2015IK035)，泉州市科技局項目(編號：2015Z100)。