摘 要：為了解都勻毛尖茶主產區茶園土壤養分狀況，采集該地區10個村鎮的茶園土壤樣本，分別采用pH計、重鉻酸鉀法和ICP-MS法對土壤的pH、有機質和無機礦物元素進行了測定分析。結果表明：都勻茶園土壤pH值在5.08～5.92，有機質含量在13.21～46.57g/kg，不同茶園土壤有機質含量存在較大差異。土壤中Fe元素含量豐富，部分茶園的K、Ca、Mg、Cu、Zn、Mn、Se和B元素含量處于缺乏的水平，Pb、Cr、Hg、As和Ni元素含量未超標，處于安全水平，僅有少數茶園土壤中Cd元素超標。茶園應根據土壤營養元素狀況，適量施有機肥和微量元素肥料，以有利于茶樹生長及品質的提升。
關鍵詞：都勻毛尖茶;土壤環境;有機質;礦物元素;ICP-MS
1 引言
都勻市處于貴州省南部，四季分明，夏無酷暑，冬無嚴寒，雨量充沛，從而孕育了國家地理標志產品——都勻毛尖。毛尖茶不僅含有豐富的化學成分(如茶多酚、氨基酸、可溶性糖和黃酮類物質等)，同時還擁有人體必需的多種微量元素(如Zn、Mg、Mn、K和Mo等)。相關研究表明，茶樹是一種富集無機元素能力很強植物，可富集的礦物質元素達到30多種，其含量約占4%～6%[1]。
土壤為茶樹提供了正常生長代謝所必不可缺的礦物元素，在其生長過程中若無機元素的攝入不足，可能會導致植物生理功能失調，并引發多種病害，比如：缺乏銅元素會抑制根系生長，缺乏鐵元素會造成葉片失綠[2]。此外，一些微量元素作為茶葉的有效組成成分，同時也會對茶葉中營養物質(如氨基酸、可溶性糖和咖啡因等)的積累起到關鍵的作用，最終會直接影響到茶葉品質。茶樹葉面噴施微量元素的相關研究表明：茶樹噴施含微量元素的葉面肥后，有利于氨基酸等物質的合成與積累[3];經噴施茶葉專用葉面肥后，茶葉開采期提前，并提高茶葉感官品質，其中兒茶酚含量明顯增加[4];除噴施微量元素肥外，茶樹可以直接吸收土壤中的礦物元素，以滿足其生長代謝的需要。因此，開展茶園土壤礦物質元素研究，制定合理施肥管理措施，對茶葉提質和增量具有重要意義。
目前，礦物質元素的分析方法主要有分光光度法、原子熒光法、原子吸收法、電感耦合等離子發射光譜法和電感耦合等離子質譜法等[5-10]。其中，電感耦合等離子質譜法具有操作簡便、快速、干擾少和靈敏度高等特點，被廣泛用于食品、醫藥、化工和環境領域等，例如，王沖等采用微波消解結合ICP-MS檢測了郫縣豆瓣醬中14種礦物質元素的含量及分布情況[11];廖菽歡等利用常壓硫酸體系預處理土壤和水系沉積物后，通過ICP-MS從樣品中檢測到16種稀土元素[12];楊雯懿等通過建立ICP-MS法測定18種白酒中14種無機元素的含量，確定了白酒中無機元素含量分布規律及其白酒品種之間的相互關系[13]。
都勻市作為貴州省的主要產茶區之一，其茶園面積達2.522萬hm2。在茶園管理方面，大多數茶農主要依靠經驗或習慣對茶園土壤進行施肥調控，這可能會導致土壤有效礦物元素含量失去平衡，從而影響茶葉的產品質量。不同的茶園由于所處地域環境不同，其土壤中礦物質元素也會存在較大差異，因此，通過借助科學的分析方法，明確茶園土壤中礦物質元素分布特征，為后續指導茶園施肥管理及土壤重金屬污染修復治理具有重要的意義。本研究采用pH計、重鉻酸鉀法和微波消解系統結合ICP-MS法對都勻市主要產茶地的茶園土壤酸堿度、有機質和無機礦物元素進行分析，確定10個茶園土壤中的pH、有機質及31種礦物元素的分布規律及特征，旨在為后期都勻茶園的施肥管理調控及生產優質茶葉提供科學依據。
2 材料與方法
2.1 采樣地概況 采樣地位于貴州省南部都勻市(25°51′～26°26′N，107°7′～107°46′E)，該區域屬于亞熱帶季風溫潤氣候，夏無酷暑，冬無嚴寒，降水量充沛，年均降雨量1431.1mm，年均氣溫16.1℃，無霜期300d左右，境內地貌以山地為主，屬于喀斯特地貌，海拔高差大。境內現有茶園面積約2.47萬hm2，是中國十大名茶都勻毛尖的原產地。
2.2 樣品采集與處理 根據都勻茶園分布情況和代表性，涵蓋都勻10個不同位置的茶園(團山-1、團山-2、團寨、坪陽-1、坪陽-2、擺忙、光輝、高寨、壩固、清塘)，采樣時間2016年6月中下旬，采集深度0～30cm土層，每個茶園在尚未施肥的茶棚下按多點混合法取樣，具體采樣方法見文獻[14]，取8～10個小樣點土壤，去除石子和根系等雜物后混合均勻作為1個監測混合樣(土壤樣品重量不小于2kg)，自然風干后研磨，過80目篩，密封保存，備用。
2.3 主要試劑及儀器 硝酸、30%過氧化氫、氫氟酸均為優級純，購自國藥試劑，各元素標準物質均購自國家標準物質中心;實驗用水為超純水。MDS-10微波消解儀：上海新儀微波化學科技有限公司;iCAP-Q型電感耦合等離子質譜儀(ICP-MS)：美國賽默飛世爾科技公司。
2.4 樣品測定方法
2.4.1 土壤酸堿度和有機質 土壤pH值利用pH計測定(水土質量比為2.5∶1);有機質采用重鉻酸鉀熱容量法測定[15]。
2.4.2 樣品前處理 準確稱取0.1000g土壤樣品置于聚四氟乙烯消解罐內，加入3mL HNO3浸泡2h后，分別加入1mL HF、1mL H2O2混勻，旋緊消解管蓋，放入微波消解儀，按照表1的消解程序進行消解。待消解完成后，在120℃趕酸2h，完畢后冷卻至室溫，將溶液轉至于50mL容量瓶中定容后，采用ICP-MS測定元素濃度，同時全程做空白對照試驗。
2.4.3 ICP-MS測試參數及標準曲線制作 元素標準曲線制作步驟：精密吸取各元素標準溶液50uL，置于50mL容量瓶，%硝酸定容，配置一系列1μg/mL的標準品儲備液。精密吸取儲備液，用1%硝酸定容于50mL量瓶，配制成不同濃度的標準品溶液，依次經ICP-MS測定，根據各元素測定結果，繪制標準曲線。ICP-MS參數設置：動能歧視(KED)模式，等離子體射頻功率1400W，霧化器流速1.10L/min，輔助氣流速：0.80L/min，載氣流量：1.0L/min，冷卻氣流速14.0L/min，采樣深度5.0mm，采樣錐孔徑1.0mm，截取錐孔徑0.7mm，采集時間20s，掃描方式：跳峰，掃描次數3次，重復測定3次。
3 結果與分析
3.1 茶園土壤的化學特性 土壤pH受其形成過程多個因素的影響，如生物、氣候、地質和水文等，它是影響土壤肥力的一個重要因素。有機質是土壤的主要組成成分之一，可以作為衡量土壤肥力的重要指標之一[16]。由表2可知，都勻毛尖茶10個主產區的茶園土壤pH整體呈現弱酸性環境，其變化范圍為5.08～5.92。相關研究表明，茶樹是一種喜酸性植物，土壤pH值一般在4.5～6.0，其中優質高產的茶園土壤最適宜pH值為5.5左右[17]。分析結果表明，多個茶園土壤pH值符合優質高產茶樹生長條件，如團山、坪陽、高寨和壩固。通過分析土壤樣品的有機質發現，都勻毛尖10個產區茶園土壤的有機質含量在13.21～46.57g/kg。茶園土壤等級以有機質含量劃分為：優質高產茶園(>20g/kg)、Ⅰ級(>15g/kg)、Ⅱ級(10～15g/kg)和Ⅲ級(<10g/kg)[18]。都勻10個茶園土壤有機質含量存在較大差異，其中團山-1和壩固有機質含量較高(>40g/kg)，團山-2、坪陽-1、坪陽-2和高寨茶園土壤有機質含量均高于20g/kg，以上茶園符合優質茶園的標準。擺忙和清塘茶園土壤有機質含量較低(<15g/kg)，后期在施肥管理時，應追加有機肥提高土壤中有機質含量。
3.2 礦物元素標準曲線 利用ICP-MS按照方法1.4.3的操作步驟對31種混合標準元素溶液進行測定，以待測標準元素濃度為橫坐標，信號響應值為縱坐標，繪制過原點的元素濃度標準曲線。31種元素標準曲線結果見表3。由表3可知，所有元素線性相關系數均大于0.999，所得元素標準曲線能夠滿足定量分析要求。
3.3 茶園土壤中常量元素狀況 礦物元素K、Ca、Na和Mg是植物生長發育所需的常量營養元素，其中Ca和Mg能起到促進植物光合作用和提高植物抗性的作用[19]。常量無機元素的缺乏會影響茶樹的生長和茶葉品質。對都勻10個茶園土壤中K、Ca、Na和Mg含量進行調查分析，結果見表4。由表4可知：茶園土壤中K含量分布范圍為12.85～51.07mg/kg，其中團山-1土壤中K元素含量最高可達51.07mg/kg，其次分別為團寨、擺忙的茶園，均達大于40mg/kg，最低為坪陽-2，僅為12.85mg/kg。土壤中Ca和Na含量分布范圍分別為19.88～25.74mg/kg、10.70～14.68mg/kg，10個茶園的Ca和Na元素含量分布較均勻。土壤中Mg含量分布范圍為8.03～37.41mg/kg，其中壩固茶園土壤Mg元素含量最高(37.41mg/kg)，其次為擺忙(26.57mg/kg)，最低為高寨(8.03mg/kg)，表明不同茶園土壤中Mg元素含量存在較大差異。經過與已報道的土壤肥力指標和土壤有效態中微量元素含量的分級標準相比較[18]，發現都勻茶園土壤普遍缺乏K、Ca和Mg元素，后期在茶園施肥管理中適當提高土壤中K、Ca和Mg含量，為茶樹生長提供優質土壤環境。
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