李張偉，陳俊鋒

（韓山師范學(xué)院化學(xué)系，廣東潮州 521041）

茶樹是多年生木本植物，茶樹在生長(zhǎng)過程中會(huì)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(zhì)元素有著不同的生理作用，任何一種礦質(zhì)元素的缺乏都會(huì)影響茶樹的正常生長(zhǎng)發(fā)育，進(jìn)而影響茶葉的品質(zhì)和產(chǎn)量.因此，茶葉中礦質(zhì)元素的含量與土壤中礦質(zhì)元素的含量和化學(xué)形態(tài)之間有著重要的聯(lián)系.

粵東鳳凰山茶區(qū)是我國(guó)著名的茶葉品種——鳳凰單樅茶的生產(chǎn)基地，茶區(qū)面積達(dá)到數(shù)萬畝，年產(chǎn)茶葉數(shù)百噸，茶葉品種有蜜蘭香、桂花香、雪片和水仙等，茶葉質(zhì)量?jī)?yōu)異，產(chǎn)品遠(yuǎn)銷海內(nèi)外.但到目前為止，有關(guān)鳳凰單樅茶茶葉和土壤的礦質(zhì)元素含量的研究還鮮有報(bào)道，對(duì)茶葉與土壤礦質(zhì)元素含量及化學(xué)形態(tài)之間的相關(guān)性也未見報(bào)道，這對(duì)于提高茶葉品質(zhì)，優(yōu)化茶園土壤質(zhì)量是很不利的.因此本文通過對(duì)粵東鳳凰山區(qū)10個(gè)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(xué)形態(tài)含量進(jìn)行研究，從而探討茶樹從土壤中吸收礦質(zhì)元素的規(guī)律，為綜合優(yōu)化茶園土壤提供了科學(xué)依據(jù)，也為生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)綠色健康茶葉提供重要的理論基礎(chǔ).

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(qū)10個(gè)茶園，在每個(gè)茶園設(shè)立3個(gè)采樣點(diǎn)，共獲得30個(gè)土壤樣品.每個(gè)取樣點(diǎn)按5點(diǎn)取樣法混合土樣，取樣時(shí)分點(diǎn)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(fù)取舍，最后保留1 kg左右土樣作為該取樣點(diǎn)混合樣品.樣品裝入干凈布袋，室內(nèi)經(jīng)風(fēng)干、木棍碾碎、去渣、過100目篩，供分析測(cè)試用.同時(shí)在土壤取樣點(diǎn)相應(yīng)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(cè)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?yōu)闇\黃色并冒白煙為止，揭開表面皿繼續(xù)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(jì)法測(cè)定（TAS-990AFG型原子吸收分光光度計(jì)，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(cè)定方法

土壤消解方法采用HNO3-HClO4-HF三酸聯(lián)合消化法.稱取0.300 0 g土壤樣品于聚四氟乙烯燒杯中，分?jǐn)?shù)次加硝酸10 mL，待劇烈反應(yīng)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?jiān)鼮榛野咨?，冷卻，加入適量1%HNO3溫?zé)崛芙?，轉(zhuǎn)移至25 mL容量瓶，搖勻，立即轉(zhuǎn)移至聚乙烯瓶中貯存?zhèn)溆?消解后的樣品采用原子吸收分光光度計(jì)法測(cè)定.

1.2.3 茶園土壤中可交換性鹽基陽離子Na、K、Mg、Ca的測(cè)定

土壤可交換性陽離子Ca2+、Mg2+、K+和Na+的測(cè)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(cè)定.

2 結(jié)果與討論

2.1 粵東鳳凰山茶園茶葉的礦質(zhì)元素含量

礦質(zhì)元素在茶樹的生長(zhǎng)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(duì)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(zhì)元素，在茶樹體內(nèi)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(zhì)元素[1].從表1中可知，鳳凰山10個(gè)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(biāo)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(zhì)元素，且不同品種的茶葉含有的礦質(zhì)元素量也不同.韓立新等采用ICP-AES法測(cè)定了不同品種的茶葉樣品中的礦質(zhì)元素，結(jié)果顯示在紅茶、綠茶和花茶中，綠茶含K量最高達(dá)到45 102 mg/kg，而紅茶和花茶含Ca量遠(yuǎn)遠(yuǎn)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(dá)到6 805 mg/kg；三種茶葉的含F(xiàn)e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(shí)驗(yàn)結(jié)果看，本實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)的茶葉含F(xiàn)e量遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于紅茶、綠茶和花茶，說明鳳凰單樅茶是一種富含F(xiàn)e的茶葉.Fe是人體必需的化學(xué)元素之一，它是人體許多生理過程中不可缺少的物質(zhì)，也是血紅蛋白的核心部分.因此，長(zhǎng)期飲用鳳凰單樅茶可以有效補(bǔ)充人體Fe元素，預(yù)防貧血等疾病的發(fā)生.

表1 粵東鳳凰山茶園茶葉的礦質(zhì)元素含量mg/kg

2.2 粵東鳳凰山茶園土壤的礦質(zhì)元素含量

從表2中可以看到，鳳凰山10個(gè)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(shí)驗(yàn)結(jié)果看，鳳凰山茶園的礦質(zhì)元素含量普遍低于全國(guó)的平均水平，但比廣東省的平均水平要高一些[3].例如全國(guó)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?yàn)?，西北地區(qū)和東北地區(qū)黑鈣土和棕鈣土等土壤類型含Ca量高，而廣東地區(qū)因?yàn)榈靥巵啛釒В寥懒苋芩礁?，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(guó)水平，而高于廣東省土壤平均含Ca量.有研究指出，優(yōu)質(zhì)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(shù)茶園土壤中Ca含量都不超過5 000 mg/kg，適合優(yōu)質(zhì)茶樹的生長(zhǎng).粵東地區(qū)屬亞熱帶地區(qū)，水熱條件充足，土壤脫硅富鐵化現(xiàn)象明顯，茶園土壤中含F(xiàn)e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(huán)境中的可移動(dòng)性和生物有效性最強(qiáng).從表3中可知，鳳凰山茶園可交換態(tài)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(tài)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(tài)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(biāo)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(tài)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(tài)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(zhì)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(zhì)元素與土壤礦質(zhì)元素和土壤可交換性陽離子含量之間的相關(guān)性研究

根據(jù)Tessier理論，土壤中金屬元素主要分為5種化學(xué)形態(tài)，分別為可交換態(tài)、碳酸鹽結(jié)合態(tài)、鐵錳氧化物結(jié)合態(tài)、有機(jī)結(jié)合態(tài)和殘?jiān)鼞B(tài)[5].在這5種化學(xué)形態(tài)中，可交換態(tài)普遍被認(rèn)為是遷移性和生物有效性最高的化學(xué)形態(tài).這種化學(xué)形態(tài)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(tài)金屬元素含量被認(rèn)為與植物體內(nèi)相關(guān)金屬元素的相關(guān)性最強(qiáng).從統(tǒng)計(jì)的結(jié)果看，鳳凰山茶園茶葉中的Na、K和Mg含量與土壤可交換態(tài)Na+、K+和Mg2+含量呈顯著正相關(guān)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(guān)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(tài).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(guān)性，而與土壤中總Ca2+的含量呈顯著正相關(guān)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(fā)生置換反應(yīng)，使土壤可交換性Ca2+含量下降，而土壤其他形態(tài)的Ca2+含量增高有關(guān).

3 結(jié)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(zhì)元素，具有較高的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值，長(zhǎng)期飲用可以補(bǔ)充人體所需的礦質(zhì)元素，保持人體健康.鳳凰山茶園土壤Na、K、Mg、Ca和Fe等礦質(zhì)元素含量高于廣東省土壤平均水平，說明鳳凰山茶園土質(zhì)肥沃，礦質(zhì)元素含量豐富，適合種植優(yōu)質(zhì)鳳凰茶.茶葉中的Na、K和Mg含量與栽培土壤中這三種礦質(zhì)元素的可交換態(tài)含量呈顯著正相關(guān)性，而茶葉中的Ca與土壤中總Ca含量呈顯著正相關(guān)性.因此可以適當(dāng)施加含礦質(zhì)元素的肥料，提高土壤礦質(zhì)元素含量，從而進(jìn)一步提高茶園茶葉的品質(zhì)質(zhì)量.

[1]龔自明，王雪萍，高士偉，等.湖北名優(yōu)綠茶礦質(zhì)元素含量研究[J].湖北農(nóng)業(yè)科學(xué)，2010，49(11)：2093-2095.

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

[3]國(guó)家環(huán)境保護(hù)局.中國(guó)土壤元素背景值[M].北京：中國(guó)環(huán)境科學(xué)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(duì)茶園土壤中、微量元素含量分異特征的影響[J].揚(yáng)州大學(xué)學(xué)報(bào)：農(nóng)業(yè)與生命科學(xué)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.