贵州典型土壤—茶树系统中稀土元素含量特征

任道援 罗砚文 周绍均 王奥 向丽萍

摘要：采用ICP-MS法同步研究了黔北（湄潭县核桃坝、凤冈县田坝），黔东南/黔南（雷山县雷公山、都匀市螺蛳壳）区域典型的土壤-茶树系统中的16种稀土元素含量特征。结果表明，稀土元素（Rare Earths Elements，REEs）在各土壤-茶树系统均有分布，在黔北地区样品中相对较高、黔南都匀地区最低。在不同的土壤-茶树系统中，REEs总量自下而上均呈递减的趋势，土壤REEs总量明显高于茶树，茶树地下部分高于地上部分。土壤、茶树样品中16种稀土元素的分布特征较为相似，均以轻稀土元素Ce、La、Nd为主，重稀土元素Y也有较高含量。茶树中Ce、Eu、Sc、Gd元素的含量多高于土壤，而La、Nd、Pr等元素含量明显低于土壤。球粒陨石标准化结果表明茶树叶片中Eu元素存在正异常。研究结果可为深入分析贵州茶叶质量安全风险提供基础数据。

关键词：土壤-茶树系统；稀土元素；含量特征；贵州

中图分类号：O614.33；S571.1 文献标识码：A 文章编号：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，FG） 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

茶叶作为中国重要的日常消费品和外贸商品，茶叶中的农药、重金属[1]及稀土元素[2，3]等的残留现状及其风险已备受关注[4]。现有研究结果表明，直接向叶面喷施稀土会明显提高茶叶中的稀土含量[5-7]，同时也改变了土壤、茶树中的稀土含量[7]，使土壤-茶树系统成为茶叶稀土的“源”[8，9]。而且，土壤理化性质的差异直接影响稀土元素生物有效性[8，10]，不同茶树品种对稀土吸存能力也有差异[11]，这关系到稀土元素从土壤向茶树中的转移。此外，茶树体内稀土元素特征还与不同部位、原料生长期（老嫩度）有密切联系[8，9]。这些因素都直接或间接影响着茶叶中稀土的分布，因而有必要对土壤、茶树中稀土元素的特征进行整合研究。

值得注意的是，贵州作为国内茶叶栽植（生产）大省，就其典型土壤-茶树系统中的稀土元素含量及分布的特征的研究较少。长期的稀土农用[12]及相对丰富的环境背景值[13，14]可能明显影响到贵州现有土壤-茶树系统，进而关系到茶叶产品质量。为了解贵州重点茶区典型土壤-茶树系统稀土元素特征，本研究采用ICP-MS法研究了黔北、黔南/东南典型土壤-茶树系统的稀土元素含量与分布的特征，以期为茶叶安全风险监控提供基础依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料

于2012年在黔北湄潭县核桃坝（MT）、凤冈县田坝（FG），黔东南雷山县雷公山（LS）、都匀市螺蛳壳（DY）4个地区的茶园中分别设置3个样地。每个样地中随机布点，多点采集样品后混合，得到茶园土壤（0～40 cm）、茶树根、枝、叶样品，尽快运回实验室并立即分析。土壤样品风干后以玛瑙研钵磨碎、过100目筛后密封备用；植物样品烘干后经粉碎机粉碎、过20目筛后密封备用。

1.2 稀土含量测定

土壤样品稀土含量以盐酸-硝酸-氢氟酸-高氯酸消解得待测液，植物样品稀土含量按照《植物性食品中稀土元素的测定》（GB 5009.94-2012）要求制备待测液。待测液均采用美国热电公司X2型电感耦合等离子体质谱仪（ICP-MS）进行测定，样品稀土含量均以稀土氧化物（REO）计。

1.3 结果计算

试验数据均采用SPSS 13.0进行统计分析，用Excel 2003作图。

2 结果与分析

2.1 土壤-茶树系统中稀土元素总量

由表1可知，各地区的土壤-茶树系统均有稀土元素分布，且在系统内自下而上呈递减趋势。土壤稀土元素总量明显高于植物样品。茶树不同部位中，根系稀土元素总量最高。

不同地区之间，FG、MT样地土壤稀土元素总量最高，LS次之、DY最低。茶树不同部位样品稀土元素总量均以黔北（FG、MT）较高，而黔东南（LD、DY）较低。DY的植物样品稀土元素总量均最低。

2.2 土壤-茶树系统中16种稀土元素的含量

由图1可知，16种稀土元素分布特征在不同地区土壤-茶树系统间较为相似，均以轻稀土（LREEs）元素为主，其中Ce、La、Nd元素含量相对最高，重稀土（HREEs）元素Y也有较高含量。土壤中的La、Nd、Pr比例明显高于茶树，而Ce的比例明显低于茶树（仅LS、DY的叶除外）。黔北土壤中的Y比例明显高于茶树。虽然重稀土元素Eu的比例相对较低，但其在各土壤-茶树系统中自上而下表现出明显且一致的递减趋势。

2.3 稀土元素球粒陨石标准化分配

对土壤-茶树系统中14种稀土元素含量经球粒陨石标准化处理，所得的样品稀土元素分配曲线如图2所示。各类茶树样品与土壤的球粒陨石分配曲线存在明显区别，同一类型样品的分配曲线存在明显的地区性差异。叶片中Eu元素分配曲线有明显的正异常。

3 小结与讨论

研究结果表明，4个土壤-茶树系统均含有一定的稀土元素，虽有一定的地区差异[15]，但均自下而上呈递减趋势，且REEs总量土壤大于植物、茶树地下部分大于地上部分。这是因为，稀土在贵州有广泛分布[13]，研究涉及到的黔北、黔东南地区茶园土壤稀土总量平均值208.6 mg/kg，不仅高于中国土壤稀土元素背景值的平均含量176.75 mg/kg，也远大于安徽（133.4 mg/kg）、福建（196.68 mg/kg）的茶园土壤，这为稀土元素从土壤到植物的转移提供了条件[16]。其次，虽然稀土能促进植物生长[17，18]，但其并非植物生长的必需元素。尽管其可从土壤迁移到茶树、茶叶当中[5，7，8]，但目前尚未见有研究证实茶树对稀土有明显的富集作用，稀土从土壤到茶树的转移系数也比土壤中Fe、As等的转移系数小[19]。另外虽然稀土元素在茶树等植物中具有一定的可迁移性，但其主要形成多糖复合物而被固定[20，21]，所以在茶树根系等生长时间长的部位中含量较高[8]。

贵州土壤-茶树系统中以轻稀土元素为主，其中Ce、La、Nd元素含量最高，这与同类研究结果一致[5，22-24]。但在土壤-茶树系统中，植株中的Ce元素比例明显高于土壤，与La、Nd、Pr等明显不同，说明茶树对Ce可能具有选择性吸收、或存在稀土叶面肥等外源摄入[25]。球粒陨石标准曲线最初用于研究成土过程、后也用于反映植物中稀土元素的分异。本研究发现茶树叶片中Eu元素有明显的正异常，与根系、枝条中不同，也说明茶树等植物的不同器官稀土元素特征存在一定的分异[7，9]，但其形成机制还需进一步研究。

参考文献：

[1] 陈宗懋.中国茶叶生产的质量安全状况[J].中国茶叶，2008（6）：7-8.

[2] 石元值，韩文炎，马立锋，等.茶叶中稀土氧化物总量现状及其溶出特性研究[J].茶叶科学，2011，31（4）：349-354.

[3] 杨秀芳，孔俊豪，赵玉香，等.不同稀土含量水平茶叶中稀土浸出率研究[J].中国茶叶加工，2012（1）：14-17.

[4] 孙庆磊，杨秀芳，王盈峰，等.基于数据统计分析的我国茶叶质量安全状况调查[J].中国茶叶加工，2012（2）：4-8.

[5] 汪东风，曹心德.喷施稀土对茶叶中不同状态的稀土元素组成及含量的影响[J].稀土，2000，21（1）：44-48.

[6] 汪东风，王常红.稀土在茶树上应用研究进展[J].稀土，1996， 17（4）：46-50.

[7] 陈照喜，王晓蓉.土壤和茶树对稀土元素的富集作用[J].中国环境科学，1995，15（2）：145-147.

[8] 陈 磊，林锻炼，高志鹏，等.稀土元素在茶园土壤和乌龙茶中的分布特性[J].福建农林大学学报（自然科学版），2011，40（6）：595-601.

[9] 杨秀芳，徐建峰，翁 昆，等.茶树成熟新梢不同部位元素含量研究[J].中国茶叶加工，2008（3）：18-20.

[10] 曹心德，赵贵文.土壤中可给态稀土元素的研究进展[J].稀土，1997（4）：68-74.

[11] 唐偲雨.重庆地区茶叶矿质元素分析及产地特性研究[D].重庆：西南大学，2012.

[12] 魏国雄.茶叶喷施稀土常乐的研究初报[J].贵州农业科学，1989（4）：26-28.

[13] 付舜珍，严重玲，吴善绮，等.贵州省典型土壤中稀土元素含量及分布特征[J].土壤学报，2000，37（1）：109-115.

[14] 姜 涛，陈 武，肖唐付，等.贵州省茅台地区土壤中稀土元素含量及空间分布规律研究[J].地球与环境，2013，41（3）：281-287.

[15] 徐鸿志，陈志伟，房 琳.茶叶中稀土元素分布的地域性特征[J].湖北农业科学，2007，46（5）：779-781.

[16] 徐星凯.稀土元素在土壤-植物系统中行为与归宿的研究[J].农业环境科学学报，2005，24（S1）：315-319.

[17] 王常红，汪东风，杨进华，等.稀土对茶树生殖生长的影响[J].茶叶科学，2000，20（1）：55-58.

[18] 汪东风，邵学广，等.稀土对茶园增产及品质影响的分析[J].作物学报，2000，26（4）：455-461.

[19] 林荣溪，陈 磊，谢承昌，等.福建乌龙茶稀土来源初探[J].中国茶叶，2010（11）：10-11.

[20] 汪东风，李 俊，王常红，等.茶叶中稀土元素结合多糖的结构特征及某些生物活性[J].中国食品学报，2004（2）：15-21.

[21] 汪东风，叶 盛.茶叶中稀土元素的组成及存在状态[J].茶叶科学，1999，19（1）：41-46.

[22] 王 峰，曹福亮.江苏绿茶中稀土元素的组成特征及分布模式[J].南京林业大学学报（自然科学版），2012，36（4）：71-74.

[23] 陈 锋.福建省武夷山地区土壤与武夷岩茶中稀土元素的研究[J].北京农业，2012（27）：111-112.

[24] 林锻炼.福建乌龙茶茶园土壤与茶叶中稀土含量及其相关性[J].中国茶叶，2011（10）：22-24.

[25] 白婷婷.安溪乌龙茶农药残留规律与稀土污染成因探究[D].福州：福建农林大学，2011.