降低茶叶稀土含量的土壤改良剂及方法研究

黄伙水　翁城武　荣杰锋

(泉州出入境检验检疫局国家茶叶检测重点实验室　362400)



降低茶叶稀土含量的土壤改良剂及方法研究

黄伙水翁城武荣杰锋

(泉州出入境检验检疫局国家茶叶检测重点实验室362400)

以草木灰为土壤改良剂，研究其在福建乌龙茶茶园土壤稀土修复中应用技术。盆栽实验及大田试验结果表明：施用草木灰2年后，茶树各部位的稀土含量均有明显降低，其中土壤中有效态稀土含量降低了29.0%，新梢中稀土的含量降低了18.6%，成熟叶中稀土的含量降低22.1%，茎中稀土的含量降低16.8%，主根和细根稀土的含量分别下降了20.7%和20.2%，且平均增产达7.9%。实验结果表明：合理使用草木灰既能有效降低茶园土壤中稀土的生物有效性，减少茶树对稀土元素的吸收，提高茶叶的卫生质量标准，又可以增加茶叶产量，并起到改良土壤的效果，属于环境友好型土壤改良剂。

土壤改良剂；草木灰；稀土；茶叶

稀土是元素周期表中属镧系的15个元素，以及与镧系元素化学性质相似的钪、钇两个元素共17个元素的总称。由于稀土在茶叶生产上有着显著的效果，表现在：促进茶籽生根、发芽；促进插穗提早发根和提高成活率；能使春茶提前萌发，增加发芽密度，提高茶叶产量和品质等。因此，稀土被加工成“稀土肥料”、“增产素”等长期、大量在茶叶生产中使用。但是长期大量使用，加上茶树对稀土有富集性，近年来导致茶叶稀土超标。有资料表明长期饮用稀土超标的茶叶可能对人体健康造成严重影响[1～3]。2015年5月17日，北京市消协工作人员分别在市场随机购买了59个茶叶样品，结果显示，59个测试样品中有18个样品质量指标不符合国家标准要求，不合格率达到30%，其中9个不合格乌龙茶样本中，8个因稀土超标而不合格。尽管有关企业对稀土超标事件进行了回应，但部分专家指出稀土源头控制问题不能忽视。在实际生产过程中，可以通过调节土壤pH值大小，改变稀土元素有效态含量，减少植物对稀土的吸收是一个重要修复手段[4～9]。笔者以草木灰为土壤改良剂，结合盆栽实验及大田试验分析其对福建乌龙茶茶园土壤稀土修复的研究。

1　材料与方法

1.1样品的采集

土壤采自福建乌龙茶主产区的安溪感德镇的茶园，风干，除去草根、石块等杂物，过20目筛备用。

备用的茶叶样品(新梢、成熟叶、茎、主根、细根)采集后，依次用自来水、蒸馏水和去离子水各冲洗3次，在83°C下烘干后，磨碎，过100目筛，备用。

1.2测定方法

茶叶样品前处理：按食品安全国家标准(GB5009.94-2012)《植物性食品中稀土元素的测定方法》处理。

土壤样品前处理：准确称取制备好的土样0.5g左右(精确到0.0002g)于50mL聚四氟乙烯坩埚中，用超纯水湿润后加入10mL盐酸，于通风厨内的电热板上低温加热，使样品初步分解，待蒸发至约剩3mL左右时，取下稍冷，然后加入5mL硝酸，5mL氢氟酸，3mL高氯酸，加盖后于电热板上中温加热1h左右，然后开盖，继续加热除硅。当加热至冒浓厚高氯酸白烟时，加盖，使黑色有机碳化物分解。待坩埚壁上的黑色有机物消失后，开盖，驱赶白烟并蒸发至内容物呈粘稠状。土壤消解液应呈白色或淡黄色，没有明显沉淀物存在。可再补加3mL硝酸，3mL氢氟酸，1mL高氯酸，重复以上消解过程。当白烟再次冒尽，内容物呈粘稠状时，取下稍冷，用超纯水冲洗内壁及坩埚盖，并加入1mL(1:1)硝酸溶液，温热溶解残渣。然后全量转移至50mL容量瓶中，冷却定容，摇匀。取上层清液于2000r/min离心机中离心净化，供测定用。取与样品相同量的酸，按同一操作方法作试剂空白试验。

土壤样品有效态稀土检测前处理：准确称取制备的土样10g左右(精确到0.0002g)于250mL三角瓶中，加0.1mol/L盐酸50mL，25℃条件下，在震荡器上以210r/min，振荡120min，静置，取上层清液于1000r/min离心机中离心净化，供测定用。取与样品相同量的酸，按同一操作方法作试剂空白试验[10]。

1.3仪器和药品试剂

电感耦合等离子体质谱仪(Agilent 7700x)；FA1004电子天平(上海精密科学仪器有限公司)；PHS-3C精密PH/MV计(上海雷磁公司)；LG10-2.4A型高速离心机(北京医用离心机厂)；THZ-82型恒温振荡器(江苏太仓医疗器械厂)；所有的药品试剂均为分析纯。

2　结果与讨论

2.1盆栽试验

选取福建乌龙茶主产区的安溪感德镇茶园土壤进行盆栽试验，土壤中稀土含量为247.0mg/kg， pH值为3.72。降低茶叶中稀土含量的土壤改良剂草木灰的施用总量为0g/kg、1g/kg和2 g/kg( 相当于施用0kg/hm2、2400kg/hm2和4800kg/hm2)，施用前先拌2～3倍的湿土或以少许水分喷湿后在茶树根部施加。每盆种一年生安溪铁观音茶苗6 株，经2年生长，测定茶树体内的稀土含量，结果见表1。

表1　盆栽使用草木灰土壤改良剂对茶树各部位稀土含量的影响

从表1可知，使用土壤改良剂后，土壤pH值有所提高，有效态稀土含量下降，茶叶各部位稀土含量均有明显降低，其中施用2g/kg 的处理，土壤中有效态稀土含量降低了35.8%，新梢中稀土的含量降低了22.7%，成熟叶中稀土的含量降低20.9%，茎中稀土的含量降低15.4%，主根和细根稀土的含量分别下降了23.2%和19.4%。

2.2大田实验

选取福建乌龙茶主产区的安溪感德镇未喷施稀土肥的茶园进行大田实验，土壤中稀土含量为242.0mg/kg，pH值为3.78, 设置3个处理(草木灰1、草木灰2、对照)，每个处理设3个重复，每个处理3行、每行10m。试验采取随机区组分布。 草木灰集中施用，采用条施，深度8～10cm，施后覆土。施用前先拌2～3倍的湿土或以少许水分喷湿后再用，防止灰分飞扬。每年施1次，施用后要经常测定土壤pH值的变化情况，当pH值上升到4.5以后，应停止使用。

经过3年的生长，测定茶树体内的稀土含量。结果表明，使用降稀土改良剂后，随着土壤的pH值升高和稀土有效态含量的降低，茶树各部位稀土含量均有明显降低，详见表2。

表2　大田实验使用草木灰土壤改良剂对茶树各部位稀土含量的影响

2.3土壤改良剂草木灰对茶叶产量的影响

经过3年的生长，测定实验区茶叶每年的产量，由于草木灰主要含速效性钾肥(5%～15%)，还含有磷、钙、铁、镁、硫等有效养分，钾在植物体内能促进氮素代谢及糖类的合成与运输，可促使植株生长健壮，增强抗病虫与自然灾害的能力，还具有提高抗旱性的作用，是一种非常好的生理碱性肥料。从表3中也能看出施用草木灰后，茶叶产量增长明显。

表3　田间使用草木灰土壤改良剂对茶叶产量的影响

3　结论

大田实验表明：经过3年的生长，每年施1次草木灰，在施用4800kg/hm2的处理区，茶树各部位稀土含量均有明显降低，其中土壤中有效态稀土含量降低了29.0%，新梢中稀土的含量降低了18.6%，成熟叶中稀土的含量降低22.1%，茎中稀土的含量降低16.8%，主根和细根稀土的含量分别下降了20.7%和20.2%，且平均增产达7.9%。数据表明：合理使用草木灰既能有效降低茶园土壤中稀土的生物有效性，减少茶树对稀土元素的吸收，提高茶叶的卫生质量标准，又可以增加茶叶产量，并起到改良土壤的效果，属于环境友好型土壤改良剂。

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国家质检总局项目(编号：2015IK035)，泉州市科技局项目(编号：2015Z100)。