粵東鳳凰山茶園茶葉及土壤礦質元素的含量分析

李張偉，陳俊鋒

（韓山師范學院化學系，廣東潮州 521041）

茶樹是多年生木本植物，茶樹在生長過程中會大量吸收土壤中的Na、K、Ca、Mg和Fe等礦物元素，以維持自身正常的生理生化功能.不同的礦質元素有著不同的生理作用，任何一種礦質元素的缺乏都會影響茶樹的正常生長發育，進而影響茶葉的品質和產量.因此，茶葉中礦質元素的含量與土壤中礦質元素的含量和化學形態之間有著重要的聯系.

粵東鳳凰山茶區是我國著名的茶葉品種——鳳凰單樅茶的生產基地，茶區面積達到數萬畝，年產茶葉數百噸，茶葉品種有蜜蘭香、桂花香、雪片和水仙等，茶葉質量優異，產品遠銷海內外.但到目前為止，有關鳳凰單樅茶茶葉和土壤的礦質元素含量的研究還鮮有報道，對茶葉與土壤礦質元素含量及化學形態之間的相關性也未見報道，這對于提高茶葉品質，優化茶園土壤質量是很不利的.因此本文通過對粵東鳳凰山區10個大型茶園的土壤Na、K、Ca、Mg和Fe等礦物元素的含量及其可交換化學形態含量進行研究，從而探討茶樹從土壤中吸收礦質元素的規律，為綜合優化茶園土壤提供了科學依據，也為生產優質綠色健康茶葉提供重要的理論基礎.

1 材料與方法

1.1 材料

土壤樣品采自粵東潮安縣鳳凰山茶區10個茶園，在每個茶園設立3個采樣點，共獲得30個土壤樣品.每個取樣點按5點取樣法混合土樣，取樣時分點挖取表層0-20 cm土樣，剔除大的根系和礫石等雜物，充分混合后用四分法反復取舍，最后保留1 kg左右土樣作為該取樣點混合樣品.樣品裝入干凈布袋，室內經風干、木棍碾碎、去渣、過100目篩，供分析測試用.同時在土壤取樣點相應茶園摘取成熟新鮮茶葉，80℃烘箱烘至干燥，再將其研磨成粉末狀后過20目篩，備用.

1.2 方法

1.2.1 茶葉中Na、K、Mg、Ca和Fe總量的消解及測定方法

取0.500 0 g茶葉樣品于燒杯中加入10 mL硝酸和3 mL高氯酸，蓋上表面皿浸泡過夜，然后用小火加熱使之完全溶解再改用大火加熱至溶液變為淺黃色并冒白煙為止，揭開表面皿繼續加熱至近干，冷卻后用1%硝酸定容至10 mL.消解后的樣品采用原子吸收分光光度計法測定（TAS-990AFG型原子吸收分光光度計，北京普析分析儀器公司）.

1.2.2 土壤中Na、K、Mg、Ca和Fe總量的消解及測定方法

土壤消解方法采用HNO3-HClO4-HF三酸聯合消化法.稱取0.300 0 g土壤樣品于聚四氟乙烯燒杯中，分數次加硝酸10 mL，待劇烈反應后，移至電熱板上，加熱至近干，冷卻，加氫氟酸15 mL，煮沸10 min，加入高氯酸8 mL蒸至近干，殘渣為灰白色，冷卻，加入適量1%HNO3溫熱溶解，轉移至25 mL容量瓶，搖勻，立即轉移至聚乙烯瓶中貯存備用.消解后的樣品采用原子吸收分光光度計法測定.

1.2.3 茶園土壤中可交換性鹽基陽離子Na、K、Mg、Ca的測定

土壤可交換性陽離子Ca2+、Mg2+、K+和Na+的測定：用1 mol/L的乙酸銨浸提，過濾后用火焰原子吸收分光光度法測定.

2 結果與討論

2.1 粵東鳳凰山茶園茶葉的礦質元素含量

礦質元素在茶樹的生長過程中有著重要的作用.如鐵是多種茶樹抗氧化酶的組成成分，對茶樹消除自由基有著重要的作用；鉀和鈣是茶樹必需的礦質元素，在茶樹體內代謝和葉綠素的合成過程中具有重要的作用，因此茶葉中含有大量的Na、K、Ca等礦質元素[1].從表1中可知，鳳凰山10個茶園的茶葉中，Na元素的含量范圍為914～1 178 mg/kg，平均為1 056 mg/kg.其中含量最高的是中段茶園為1 178 mg/kg，含量最低的是歐坑茶園為914 mg/kg.K元素的含量范圍為6 594～16 942 mg/kg，平均為12 792 mg/kg.其中含量最高的是歐坑茶園為16 942 mg/kg，含量最低的是庵下茶園為6 594 mg/kg.Ca元素的含量范圍為3 282～6 383 mg/kg，平均為4 992 mg/kg，其中含量最高的是大洋茶園為6 383 mg/kg，含量最低的是三平標茶園為3 282 mg/kg.Mg元素的含量范圍為1 393～1 497 mg/kg，平均為1 451 mg/kg，其中含量最高的是中段茶園為1 497 mg/kg，含量最低的是黃竹洋茶園為1 393 mg/kg.Fe元素的含量范圍為145～307 mg/kg，平均為251 mg/kg，其中含量最高的是歐坑茶園為307 mg/kg，含量最低的是中段茶園為145.6 mg/kg.茶葉中5種礦物元素的含量大小是K＞Ca＞Mg＞Na＞Fe.茶葉富含礦質元素，且不同品種的茶葉含有的礦質元素量也不同.韓立新等采用ICP-AES法測定了不同品種的茶葉樣品中的礦質元素，結果顯示在紅茶、綠茶和花茶中，綠茶含K量最高達到45 102 mg/kg，而紅茶和花茶含Ca量遠遠高于綠茶，紅茶和花茶含Ca量分別為6 083 mg/kg和5 070 mg/kg，綠茶只有1 229 mg/kg；綠茶含Mg量高于紅茶和花茶，達到6 805 mg/kg；三種茶葉的含Fe量均較低，紅茶為32.5 mg/kg，花茶為13.7 mg/kg，綠茶僅為0.27 mg/kg[2].從實驗結果看，本實驗的茶葉K含量要高于紅茶，但比綠茶低，與花茶含量接近；茶葉Ca含量高于綠茶，與紅茶和花茶接近；Mg的含量也低于綠茶和紅茶；但是本實驗的茶葉含Fe量遠遠高于紅茶、綠茶和花茶，說明鳳凰單樅茶是一種富含Fe的茶葉.Fe是人體必需的化學元素之一，它是人體許多生理過程中不可缺少的物質，也是血紅蛋白的核心部分.因此，長期飲用鳳凰單樅茶可以有效補充人體Fe元素，預防貧血等疾病的發生.

表1 粵東鳳凰山茶園茶葉的礦質元素含量mg/kg

2.2 粵東鳳凰山茶園土壤的礦質元素含量

從表2中可以看到，鳳凰山10個茶園的土壤中，Na元素的含量范圍為7 778～8 905 mg/kg，平均為8 279 mg/kg，其中庵下茶園含量最高為8 905 mg/kg，含量最低的是新村茶園為7 778 mg/kg.K元素的含量范圍為7 267～19 403 mg/kg，平均為15 570 mg/kg，大洋茶園含量最高為19 403 mg/kg，含量最低的是新村茶園為7 267 mg/kg.Ca元素的含量范圍為1 052～9 348 mg/kg，平均為3 458 mg/kg，其中含量最高的是大洋茶園為9 348 mg/kg，含量最低的是新村茶園為1 052 mg/kg.Mg元素的含量范圍為1 655～3 843 mg/kg，平均為2 774 mg/kg，其中含量最高的是黃竹洋茶園為3 843 mg/kg，含量最低的是新村茶園為1 655 mg/kg.Fe元素的含量范圍為15 551～17 863 mg/kg，平均為16 553 mg/kg，其中含量最高的是歐坑茶園為17 863 mg/kg，含量最低的是大洋茶園為15 551 mg/kg.從實驗結果看，鳳凰山茶園的礦質元素含量普遍低于全國的平均水平，但比廣東省的平均水平要高一些[3].例如全國土壤平均含Ca量為15 400 mg/kg，廣東省土壤平均含Ca量只有600 mg/kg，這主要是因為，西北地區和東北地區黑鈣土和棕鈣土等土壤類型含Ca量高，而廣東地區因為地處亞熱帶，土壤淋溶水平高，土壤多為含鐵量高的紅壤、赤紅壤等類型土壤，因此土壤含Ca量低.在本研究中土壤Ca量低于全國水平，而高于廣東省土壤平均含Ca量.有研究指出，優質茶樹適合種植在Ca含量低的土壤上，茶園土壤含Ca量不超過5 000 mg/kg[4].本研究中大多數茶園土壤中Ca含量都不超過5 000 mg/kg，適合優質茶樹的生長.粵東地區屬亞熱帶地區，水熱條件充足，土壤脫硅富鐵化現象明顯，茶園土壤中含Fe量也比較高.

2.3 粵東鳳凰山茶園土壤可交換性鹽基陽離子Na+、K+、Mg2+、Ca2+含量

可交換性鹽基陽離子是靠靜電引力被吸附在土壤膠體表面的陽離子，它在環境中的可移動性和生物有效性最強.從表3中可知，鳳凰山茶園可交換態Na+的含量范圍在81.6-242.6 mg/kg之間，平均值為147.7 mg/kg，含量最高的是大洋茶園為242.6 mg/kg，含量最低的是南溪茶園為81.6 mg/kg.可交換態K+的含量范圍在81.0-190.3 mg/kg之間，平均值為127.3 mg/kg；水坑茶園含量最高為190.3 mg/kg，含量最低的是上春茶園為81.0 mg/kg.可交換態Ca2+的含量范圍在348.9～798.5 mg/kg之間，平均值為541.0 mg/kg，含量最高的是三平標茶園，為798.5 mg/kg，含量最低的是黃竹洋茶園為348.9 mg/kg.可交換態Mg2+的含量范圍在124.7～212.4 mg/kg之間，平均值為158.8 mg/kg，上春茶園可交換態Mg2+的含量最高，為212.4 mg/kg，含量最低的是黃竹洋茶園，為124.7 mg/kg.土壤中四種可交換性鹽基陽離子含量大小是Ca＞Mg＞Na＞K.

表2 粵東鳳凰山茶園土壤的礦質元素含量mg/kg

表3 粵東鳳凰山茶園土壤可交換性鹽基陽離子Na+、K+、Mg2+、Ca2+含量mg/kg

2.4 粵東鳳凰山茶園茶葉礦質元素與土壤礦質元素和土壤可交換性陽離子含量之間的相關性研究

根據Tessier理論，土壤中金屬元素主要分為5種化學形態，分別為可交換態、碳酸鹽結合態、鐵錳氧化物結合態、有機結合態和殘渣態[5].在這5種化學形態中，可交換態普遍被認為是遷移性和生物有效性最高的化學形態.這種化學形態以靜電引力的作用被吸附在土壤膠體表面上，容易被其他陽離子所置換出來，溶解于土壤水溶液中而被植物吸收利用.因此，土壤中可交換態金屬元素含量被認為與植物體內相關金屬元素的相關性最強.從統計的結果看，鳳凰山茶園茶葉中的Na、K和Mg含量與土壤可交換態Na+、K+和Mg2+含量呈顯著正相關性（r=0.596、0.531、0.506），而與土壤總Na、K和Mg含量沒有顯著相關性，說明茶葉中的Na、K和Mg元素主要來自于這三種元素在土壤中的可交換性形態.而茶葉中的Ca2+含量則與土壤中可交換性Ca2+含量沒有顯著相關性，而與土壤中總Ca2+的含量呈顯著正相關性（r=0.561）.這可能是茶園土壤呈酸性，酸性土壤中的H+大量與土壤中可交換性Ca2+發生置換反應，使土壤可交換性Ca2+含量下降，而土壤其他形態的Ca2+含量增高有關.

3 結論

粵東鳳凰山茶園茶葉含有較豐富的Na、K、Mg、Ca和Fe等礦質元素，具有較高的營養價值，長期飲用可以補充人體所需的礦質元素，保持人體健康.鳳凰山茶園土壤Na、K、Mg、Ca和Fe等礦質元素含量高于廣東省土壤平均水平，說明鳳凰山茶園土質肥沃，礦質元素含量豐富，適合種植優質鳳凰茶.茶葉中的Na、K和Mg含量與栽培土壤中這三種礦質元素的可交換態含量呈顯著正相關性，而茶葉中的Ca與土壤中總Ca含量呈顯著正相關性.因此可以適當施加含礦質元素的肥料，提高土壤礦質元素含量，從而進一步提高茶園茶葉的品質質量.

[1]龔自明，王雪萍，高士偉，等.湖北名優綠茶礦質元素含量研究[J].湖北農業科學，2010，49(11)：2093-2095.

[2]韓立新，李冉.ICP-AES法測定茶葉、茶水中的礦物質和微量元素[J].光譜學與光譜分析，2002，22(2)：304-306.

[3]國家環境保護局.中國土壤元素背景值[M].北京：中國環境科學出版社，1990：400-475.

[4]李靈，張洪江，張玉，等.巖茶種類和種植年限對茶園土壤中、微量元素含量分異特征的影響[J].揚州大學學報：農業與生命科學版，2010，31(2):53-58.

[5]TESSIER A，CAMPBELL P G C,BISSON M.Sequentialextraction procedure for the speciation ofparticulate trace Metals[J].AnalChem，1979，51:844-851.