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对植物尤其是作物吸收积累有害元素的研究一直是污染生态学及食品安全领域的一个热点。茶叶是云南的主要经济作物,云南部分地区是有害元素高背景值异常区,加之种植管理不当,使得茶叶产品可能存在有害元素含量超标问题。研究分析茶叶产地土壤和茶树中有害元素的分布特征、土壤一茶树系统中有害元素迁移累积规律及影响茶树吸收积累有害元素的主要生态因子,是解决上述问题的科学基础。本研究利用GPS定位采样,分别在连个典型季节在云南普洱茶主产区思茅、西双版纳州、临沧等区域的11个茶山采集土壤和植物样品,通过对400多个土壤样品和200多个植物样品中有害元素含量及相关属性进行测试,并比照相关标准,进行统计分析,初步得出以下研究结果:
(1)比照有机茶园的土壤标准,云南大叶茶主产区土壤剖面的As和Cd含量均有明显的超标,Pb和Cr含量超标并不明显,Cr含量基本上处于临界线附近。
(2)4月研究区茶树不同器官中有害元素的含量范围为:Pb在嫩叶、老叶、枝中分别为2.75~3.63mg/kg、4.45~8.46mg/kg、2.71~7.82mg/kg;As在嫩叶、老叶、枝中分别为12.23~16.91mg/kg、17.43~25.41mg/kg、7.72~13.70mg/kg;Al在嫩叶、老叶、枝中分别为4000.5~9309.4mg/kg、6849.7~10436.1mg/kg、5361.8~9460.5mg/kg;Cr在嫩叶、老叶、枝中分别为1.90~11.37mg/kg、6.05~27.15mg/kg、2.63~13.75mg/kg:Cd在嫩叶、老叶、枝中分别为0.57~0.80mg/kg、1.23~1.40mg/kg、0.63~1.15mg/kg;F在嫩叶、老叶、枝中分别为39.40~64.82 mg/kg、77.37~102.28、15.20~30.14 mg/kg。12月研究区茶树不同器官中有害元素的含量范围为:Pb在嫩叶、老叶、枝中分别为2.44~5.16mg/kg、2.44~5.08mg/kg、0.89~3.63mg/kg;As在嫩叶、老叶、枝中分别为9.92~16.10mg/kg、13.10~21.91mg/kg、8.67~12.21mg/kg;Al在嫩叶、老叶、枝中分别为2503.05~10292.43mg/kg、4138.5~7504.2mg&g、4300.6~5272.6mg/kg;Cr在嫩叶、老叶、枝中分别为1.86~4.56mg/kg、2.08~4.12mg/kg、0.46~1.55mg/kg;Cd在嫩叶、老叶、枝中分别为0.52~1.02mg/kg、0.64~1.18mg/kg、0.41~0.77mg/kg;F在嫩叶、老叶、枝中分别为46.59~70.69 mg/kg、55.77~76.16 mg/kg、3.26~17.756 mg/kg。
不同有害元素在茶树体内的累积规律不同,Pb在茶树体内的积累规律是枝>老叶>嫩叶,Cr、Cd、As、F、Al在茶树体内的积累规律是老叶>嫩叶>枝。
(3)土壤营养分析表明,4月典型样点全N的含量范围是0.512~4.080mg/kg,12月典型样点全N的含量范围是0.833~5.397mg/kg,都大于茶树生长所需要的最低值,碱解氮含量大都高于50 mg/kg,土壤体系氮肥是充足的;全K含量大于2.5%,表明土壤中钾肥充足;全P的含量都低于茶树生长所需要的最低值,样地的有效磷含量都小于10 mg/kg,整个土壤体系缺磷;样地的土壤pH值在4-6.5之间,是适合茶树生长的酸碱度;土壤有机质含量中等,均大于茶树生长所需要的最低值1.5%。全N、碱解N、全P、有效P、速效K和有机质的含量在土壤剖面中的分布趋势是随着土层的加深而逐渐减小,全K含量在土壤剖面中是呈递增趋势,pH值的变化不明显。大部分样地的土壤属于粘土,其粘粒粒级含量较高。各样点土壤阳离子交换量随土层加深的变化趋势并不一致。
(4)4月老叶和嫩叶对有害元素的富集能力为A1>F>Cd>As>Cr>Pb,12月老叶和嫩叶对有害元素的富集能力为A1>F>Cd>Cr>As>Pb。
(5)对老叶、嫩叶中Pb含量及其富集系数影响最大的是土壤Pb有效态含量、Pb全量、全N、全P;对老叶、嫩叶中Cr含量及其富集系数影响最大的是土壤Cr有效态含量、Cr全量、全K;对老叶、嫩叶中Cd含量及其富集系数影响最大的是土壤土壤有效态Cd含量、pH值、土壤速效K;对老叶、嫩叶中As含量及其富集系数影响最大的是土壤As有效态含量、全P、有效P;对老叶、嫩叶中F含量及其富集系数影响最大的是土壤水溶性F、全P、有效P、全K;对老叶、嫩叶中Al含量及其富集系数影响最大的是土壤全N、全P、有效P、活性Al。
分析讨论认为:云南大叶茶主产区的土壤有害元素背景值偏高,土壤中有害元素的含量与茶树不同器官中有害元素的含量显著相关。土壤的理化性质,特别是土壤N、P、K含量影响茶树吸收积累有害元素的相关生态过程。因此,在今后的茶树种植管理中,应在土壤改良、茶园管理、品种优选等方面采取措施,以提高云南大叶茶的安全品质。