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      冬春兩季大葉種茶葉中稀土元素的含量差異

      2020-02-22 02:09:58佳,李娟,嚴(yán)晶,肖涵*
      昆明學(xué)院學(xué)報 2020年6期
      關(guān)鍵詞:春茶稀土比值

      謝 佳,李 娟,嚴(yán) 晶,肖 涵*

      (1.昆明學(xué)院 農(nóng)學(xué)與生命科學(xué)學(xué)院,云南 昆明 650214;2.昆明學(xué)院 化學(xué)化工學(xué)院,云南 昆明 650214)

      稀土元素(Rare earth elements,REEs)是鈧副族鑭系元素及與其化學(xué)性質(zhì)相近的Sc和Y等17個元素的總稱.通常劃分為6種輕稀土元素(Light rare earth elements,LREEs):鑭(La)、鈰(Ce)、鐠(Pr)、釹(Nd)、釤(Sm)、銪(Eu)和10種重稀土元素(Heavy rare earth elements,HREEs):釓(Gd)、鋱(Tb)、鏑(Dy)、鈥(Ho)、鉺(Er)、銩(Tm)、鐿(Yb)、镥(Lu)、釔(Y)、鈧(Sc)[1-2].隨著工業(yè)化進(jìn)程的推進(jìn),REEs對環(huán)境的影響和對植物生理生化的干擾也日益凸顯.研究[3]表明,REEs對植物的影響主要表現(xiàn)為“低促高抑”的“Hormesis”效應(yīng),即低質(zhì)量濃度時增加植物的抗逆性、促進(jìn)植物生長、減輕重金屬對植物的脅迫作用,如La和Ce可以減輕重金屬Cd對小麥的脅迫作用,增加小麥體內(nèi)的超氧化物歧化酶(SOD)、過氧化物酶(POD)的活性[4];而高質(zhì)量濃度時則加劇重金屬對小麥的毒害作用、降低植物對N、P、K、Ca、Mg等營養(yǎng)元素的攝取[5-6].

      大葉種茶是云南高原特色經(jīng)濟作物之一,其營養(yǎng)和質(zhì)量安全問題一直備受關(guān)注[7].通常,植物對REEs的吸收不僅與土壤中REEs的總量及形態(tài)分布有關(guān)[8],而且還與土壤類型[9-10]、植物種類[11-12]、季節(jié)變化[13]、生長環(huán)境[14]有關(guān).雖有以春茶、夏茶、秋茶為研究對象[11, 13],探討季節(jié)對茶葉中REEs含量影響的報道,但是鮮見冬茶中REEs含量分布研究的文獻(xiàn)報道.然而,云南省獨特的地理位置和氣候條件使茶樹可以在冬季繼續(xù)生長,因此研究冬、春兩季茶葉中稀土元素含量的分布特征可為季節(jié)對茶葉中稀土元素含量的影響研究提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù).基于此,本文對不同區(qū)域、不同季節(jié)茶葉嫩葉中的REEs含量進(jìn)行研究,以期為REEs在茶葉生長過程中的作用機制研究提供數(shù)據(jù)和理論支持.

      1 材料與方法

      1.1 樣品采集與制備

      本研究選取云南省鳳慶縣3個鄉(xiāng)鎮(zhèn)(鳳山鎮(zhèn)、洛黨鎮(zhèn)、大寺鄉(xiāng))茶樹樹齡基本一致(約30年)的茶園為研究對象,分別于2020年1月和2020年4月采集冬茶、春茶(一芽二至三葉)和土壤樣品,并按照文獻(xiàn)[14]報道方法進(jìn)行相應(yīng)的樣品前處理.

      1.2 稀土元素的測定

      準(zhǔn)確稱取處理好的土壤或茶葉樣品 0.100 0 g 于消解罐中,加入 8 mL 濃硝酸浸泡過夜,次日于 140 ℃ 趕酸儀中預(yù)消解后,加蓋放入微波消解儀中消解,消解至無殘渣,取下冷卻后轉(zhuǎn)移至 25 mL 容量瓶,用超純水分3次洗滌、定容、搖勻后備用.本研究所用試劑均為優(yōu)級純,水為超純水.

      2 結(jié)果與討論

      2.1 土壤中稀土元素的含量分布特征

      采用微波消解-ICP-MS法對所選區(qū)域土壤中REEs的含量進(jìn)行測定,REEs含量測定結(jié)果列于表1之中.

      表1 土壤中REEs的含量

      分析結(jié)果表明,在鳳山鎮(zhèn)、洛黨鎮(zhèn)和大寺鄉(xiāng)茶園土壤中稀土元素主要以La、Ce、Pr、Nd、Y、Sc為主,該6種元素的含量之和分別占稀土總量的89.4%、88.7%和88.4%.各茶園土壤中輕重稀土的比值(LREEs/HREEs)分別為3.96、3.67和3.80,無明顯差異.總體上呈現(xiàn)出輕稀土富集,重稀土分餾.茶園土壤中16種REEs含量分布順序基本符合“奧多-哈根斯法則”[15].

      2.2 冬茶中稀土元素的含量分布特征

      采用微波消解-ICP-MS分析方法對研究區(qū)域冬茶中的REEs含量進(jìn)行測定,測定結(jié)果匯總于表2之中.

      表2 冬茶中REEs的含量

      測定結(jié)果顯示,對于鳳山鎮(zhèn)茶園而言,其冬茶中REEs的總含量為 2 773 μg/kg.其中Ce最高,達(dá) 583.0 μg/kg;Tm最低,僅為 10.2 μg/kg.輕重稀土含量差異較為明顯,LREEs總含量為 1 582.56 μg/kg,HREEs總含量為 1 190.0 μg/kg,輕重稀土的比值(LREEs/HREEs)為1.33.對于洛黨鎮(zhèn)茶園而言,其冬茶中REEs總含量為 1 146 μg/kg.含量最高的是Ce,其含量為 313.0 μg/kg;最低的是Ho,其含量僅為 5.0 μg/kg.輕重稀土含量差異顯著,LREEs含量為 847.6 μg/kg,HREEs總含量為 299.0 μg/kg,輕重稀土的比值高達(dá)2.84.然而,對于大寺鄉(xiāng)茶園而言,其冬茶中REEs總含量為 743 μg/kg.含量最高的是Y,其含量為 195.0 μg/kg;最低的是Tm,其含量為 6.0 μg/kg.輕重稀土的比值僅為0.992.由此可見,雖然研究區(qū)3塊茶園土壤中輕重稀土比值無明顯差異,但茶葉中輕重稀土的比值則具有顯著性差異,至于造成該顯著性差異的原因有待進(jìn)一步深入研究.

      2.3 春茶中稀土元素的含量分布特征

      為了探討不同季節(jié)茶葉中稀土元素的含量變化特征,本研究對春茶中稀土元素的含量進(jìn)行了分析,結(jié)果如表3所示.

      表3 春茶中REEs的含量

      分析結(jié)果表明,對鳳山鎮(zhèn)茶園而言,春茶中Ce的含量最高(163.0 μg/kg),Ho含量最低(5.0 μg/kg),春茶中輕重稀土的比值為1.84,高于冬茶(1.33);對于洛黨鎮(zhèn)茶園而言,春茶中Ce含量最高(150.0 μg/kg),Er的含量最低 (4.8 μg/kg),春茶中輕重稀土的比值為2.59,低于冬茶(2.84);對于大寺鄉(xiāng)茶園來說,春茶中Y 含量最高 (70.3 μg/kg),Ho含量最低 (5.0 μg/kg);春茶中輕重稀土含量的比值為1.33,高于冬茶(0.992).由此可見,季節(jié)僅僅是影響茶葉中稀土元素總量分布的因素之一.實際上,茶葉中稀土元素的總量是多因素共同影響的宏觀體現(xiàn),至于各因素對茶葉中稀土元素總量影響的貢獻(xiàn)比例有待進(jìn)一步深入研究.

      2.4 冬、春茶中稀土元素的含量差異

      總體而言,冬、春兩季茶葉中REEs總量不一,冬茶高于春茶.在本研究中,冬春兩季茶葉中稀土元素含量高低的順序均為:w(鳳山)>w(洛黨)>w(大寺).為了便于對冬春兩季茶葉中各稀土元素含量的變化進(jìn)行比較,本研究對冬春兩季茶葉中各稀土元素含量的比值(冬茶稀土元素含量比春茶稀土元素含量)進(jìn)行了計算,結(jié)果列于表4之中.

      表4 冬春兩季茶葉中各稀土元素含量的比值

      計算結(jié)果顯示,冬春兩季茶葉中各稀土元素含量比值的平均值由大到小的順序為:w(Sc)>w(Dy)>w(Y)>w(Er)>w(Gd)>w(Yb)=w(Nd)>w(Pr)>w(Ce)=w(Sm)>w(Eu)>w(La)>w(Ho)>w(Tb)>w(Lu)>w(Tm).根據(jù)冬春兩季茶葉中各稀土元素含量的比值,可以把季節(jié)對茶葉中稀土元素含量分布的影響強度劃分為三個等級,即:高(比值>3);中(2<比值<3);低(1<比值<2).顯然,季節(jié)對茶葉中的Sc、Dy、Y和Er的影響較為強烈,對Gd、Yb、Nd、Pr、Ce、Sm、La、Eu和Ho的影響次之,而對Tb、Lu和Tm的影響則較小.

      3 結(jié)論

      通過以上研究可以得到如下結(jié)論:

      1)云南省鳳慶縣鳳山鎮(zhèn)、洛黨鎮(zhèn)和大寺鄉(xiāng)茶園土壤中REEs以LREEs為主,具有輕稀土富集,重稀土分餾的傾向;

      2)茶葉中REEs的總量在一定程度上與季節(jié)有關(guān),總體表現(xiàn)為冬茶高于春茶;

      3)季節(jié)對茶葉中各REEs含量的影響不一.其中,對Sc、Dy、Y和Er的影響較為強烈,對Gd、Yb、Nd、Pr、Ce、Sm、La、Eu和Ho的影響次之,而對Tb、Lu和Tm的影響則較小.

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