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(yàn)檢疫局國(guó)家茶葉檢測(cè)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室　362400)

?

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(yàn)檢疫局國(guó)家茶葉檢測(cè)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)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(fù)中應(yīng)用技術(shù)。盆栽實(shí)驗(yàn)及大田試驗(yàn)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(xì)根稀土的含量分別下降了20.7%和20.2%，且平均增產(chǎn)達(dá)7.9%。實(shí)驗(yàn)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(duì)稀土元素的吸收，提高茶葉的衛(wèi)生質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，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(gè)元素，以及與鑭系元素化學(xué)性質(zhì)相似的鈧、釔兩個(gè)元素共17個(gè)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(jìn)茶籽生根、發(fā)芽；促進(jìn)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(zhǎng)期、大量在茶葉生產(chǎn)中使用。但是長(zhǎng)期大量使用，加上茶樹對(duì)稀土有富集性，近年來導(dǎo)致茶葉稀土超標(biāo)。有資料表明長(zhǎng)期飲用稀土超標(biāo)的茶葉可能對(duì)人體健康造成嚴(yán)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(chǎng)隨機(jī)購買了59個(gè)茶葉樣品，結(jié)果顯示，59個(gè)測(cè)試樣品中有18個(gè)樣品質(zhì)量指標(biāo)不符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)要求，不合格率達(dá)到30%，其中9個(gè)不合格烏龍茶樣本中，8個(gè)因稀土超標(biāo)而不合格。盡管有關(guān)企業(yè)對(duì)稀土超標(biāo)事件進(jìn)行了回應(yīng)，但部分專家指出稀土源頭控制問題不能忽視。在實(shí)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(duì)稀土的吸收是一個(gè)重要修復(fù)手段[4～9]。筆者以草木灰為土壤改良劑，結(jié)合盆栽實(shí)驗(yàn)及大田試驗(yàn)分析其對(duì)福建烏龍茶茶園土壤稀土修復(fù)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(fēng)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(xì)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(cè)定方法

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

土壤樣品前處理：準(zhǔn)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(rùn)后加入10mL鹽酸，于通風(fēng)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(shí)，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(dāng)加熱至冒濃厚高氯酸白煙時(shí)，加蓋，使黑色有機(jī)碳化物分解。待坩堝壁上的黑色有機(jī)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(yīng)呈白色或淡黃色，沒有明顯沉淀物存在。可再補(bǔ)加3mL硝酸，3mL氫氟酸，1mL高氯酸，重復(fù)以上消解過程。當(dāng)白煙再次冒盡，內(nèi)容物呈粘稠狀時(shí)，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?zé)崛芙鈿堅(jiān)Ｈ缓笕哭D(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(jī)中離心凈化，供測(cè)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(yàn)。

土壤樣品有效態(tài)稀土檢測(cè)前處理：準(zhǔn)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(jī)中離心凈化，供測(cè)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(yàn)[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(xué)儀器有限公司)；PHS-3C精密PH/MV計(jì)(上海雷磁公司)；LG10-2.4A型高速離心機(jī)(北京醫(yī)用離心機(jī)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(yàn)

選取福建烏龍茶主產(chǎn)區(qū)的安溪感德鎮(zhèn)茶園土壤進(jìn)行盆栽試驗(yàn)，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(dāng)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(zhǎng)，測(cè)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(duì)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(xì)根稀土的含量分別下降了23.2%和19.4%。

2.2大田實(shí)驗(yàn)

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(jìn)行大田實(shí)驗(yàn)，土壤中稀土含量為242.0mg/kg，pH值為3.78, 設(shè)置3個(gè)處理(草木灰1、草木灰2、對(duì)照)，每個(gè)處理設(shè)3個(gè)重復(fù)，每個(gè)處理3行、每行10m。試驗(yàn)采取隨機(jī)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(yáng)。每年施1次，施用后要經(jīng)常測(cè)定土壤pH值的變化情況，當(dāng)pH值上升到4.5以后，應(yīng)停止使用。

經(jīng)過3年的生長(zhǎng)，測(cè)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(shí)驗(yàn)使用草木灰土壤改良劑對(duì)茶樹各部位稀土含量的影響

2.3土壤改良劑草木灰對(duì)茶葉產(chǎn)量的影響

經(jīng)過3年的生長(zhǎng)，測(cè)定實(shí)驗(yàn)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(jìn)氮素代謝及糖類的合成與運(yùn)輸，可促使植株生長(zhǎng)健壯，增強(qiáng)抗病蟲與自然災(zāi)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(zhǎng)明顯。

表3　田間使用草木灰土壤改良劑對(duì)茶葉產(chǎn)量的影響

3　結(jié)論

大田實(shí)驗(yàn)表明：經(jīng)過3年的生長(zhǎng)，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(xì)根稀土的含量分別下降了20.7%和20.2%，且平均增產(chǎn)達(dá)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(duì)稀土元素的吸收，提高茶葉的衛(wèi)生質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，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。

[1]林今團(tuán)，葉其順．稀土增茶素在茶樹上應(yīng)用效果初報(bào)[J]．福建茶葉，1994(1)：35～37

[2]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)：4～5

[3]周光理．稀土微肥在土壤中殘留問題的研究[J]．微量元素與健康研究，2003，20(3)：6～7

[4]李曉靜，周曉陽．重金屬污染與植物修復(fù)[J]．北方園藝，2010(4)：214～217

[5]秦俊法，陳祥友，李增禧．稀土的毒理學(xué)效應(yīng)[J]．廣東微量元素科學(xué)，2002，9(5)：1～10

[6]史建君．客土覆蓋對(duì)降低放射性鈰在大豆中積累的效應(yīng)[J]．環(huán)境科學(xué)，2005， 25(3)：293～296．

[7]汪雅各，王瑋.客土改良菜區(qū)重金屬污染土壤[J]．上海農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào)，1990，6(3)：50～55

[8]徐星凱，王子健，劉琰．土壤-植物系統(tǒng)中稀土元素與氮磷養(yǎng)分的交互作用[J]．應(yīng)用生態(tài)學(xué)報(bào)，2002，13(6)：750～752

[9]滕達(dá)，蘇慶平，顧秋香，等．稀土尾礦區(qū)10種植物對(duì)重金屬的吸收與富集作用[J]．安徽農(nóng)業(yè)科學(xué)，2009，37(2)：798～799．

[10]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(guó)茶葉，2011(10)：22～44

國(guó)家質(zhì)檢總局項(xiàng)目(編號(hào)：2015IK035)，泉州市科技局項(xiàng)目(編號(hào)：2015Z100)。