江苏省茶园氟含量与土壤理化性质的相关性分析

江苏省茶园氟含量与土壤理化性质的相关性分析

茶叶是茶树科植物的叶子。研究表明，山茶科植物对氟的富集能力很强，为含氟高的植物，而茶叶是茶树累积氟的主要器官，茶叶中氟含量高达每千克几百至上千毫克，而且茶叶中42%～86%氟可溶解到茶水中。人体对氟的含量相当敏感，这主要是因为氟的安全范围很窄。世界卫生组织（WHO）提出，人均每天适宜的氟摄入量为2.5～4mg；美国1989年RDAC推荐的标准：少儿每日总氟摄入量最高上限为2.5mg，成人每日总摄氟量为1.5～4mg；加拿大提出人均每天氟摄入量为0.18～0.30mg；日本提出人均每天氟摄入量为3mg；我国卫生部1986年初级卫生保健规定的人均每天氟摄入量的最高限额为4mg，新规定的儿童人均每天总摄氟标准是2.0～2.4mg。人体摄入适量的氟可以维持骨骼和牙齿的正常生长和发育，防止血管老化；氟不足常出现佝偻病、骨质疏松、龋齿；过量的氟又会对人体产生危害，如氟斑牙、氟骨症等。近年来，国内外发生了不少饮茶型氟中毒事件，通过饮茶摄氟与人体健康的关系受到较大的关注。有的国家对茶叶中氟的限量已制订了标准，如加拿大、日本已限定茶叶中的氟化物含量≤100mg/kg，我国农业行业标准NY659-2003规定茶叶中氟化物含量≤200mg/kg。该文调查了江苏省典型茶园茶叶和土壤氟含量、土壤基本理化性质等，以探讨茶叶氟含量及其影响因素，为生产低氟含量的茶叶提供理论依据。1材料和方法1.1茶园土壤基本理化性质分析选择江苏省苏州、宜兴、溧阳、常州、镇江、南京、仪征等16个典型茶园，采集0～20、20～40、40～60cm的分层土壤样品44个和部分茶叶鲜样。将采集的土样风干，剔除植物残体，磨碎，过20、80、100目分别用于分析土壤理化性质、水溶性氟、全氟和有机质，茶园0～20cm土壤的基本理化性质见表1。茶叶样90℃杀青30min后，65℃烘干至恒重，粉碎过40目筛，用于氟含量的测定。1.2分析1.2.1氟化合茶叶氟含量采用盐酸浸提—氟离子选择电极法测定；土壤水溶性氟采用去离子水浸提—氟离子选择电极法测定。1.2.2阳离子交换量测定土壤pH采用离子选择电极法测定；有机质含量采用K2Cr2O7容量法测定；阳离子交换量采用乙酸铵交换法测定；交换性钾、钠、钙、镁、锰采用原子吸收分光光度法测定；粘粒含量采用比重计法测定。2结果与分析2.1影响因素：氟含量和其他因素2.1.1老叶氟含量的影响表2表明，不同茶园和不同叶龄茶叶氟含量均有一定的差异。同一茶园不同叶龄茶叶氟含量老叶>嫩叶，老叶氟含量是嫩叶的5.2～16.1倍，随着叶片的成熟和老化，茶叶氟累积量明显增加。而茶叶相对应的土壤水溶性氟含量大部分很低。由此可见，茶树叶片（尤其是老叶片）具有富集氟的作用，茶树吸收的氟在叶片中的含量与生长期有密切关系，叶片的成熟度影响着氟含量高低，老叶氟含量远远高于嫩叶氟含量。2.1.2土壤有机质含量、阳离子交换量和换性阳离子和粘粒含量表1、2表明，茶叶氟含量随着土壤pH值、阳离子交换量、交换性阳离子和粘粒含量的增加呈下降趋势，随着土壤有机质含量的增加呈增加趋势，但这种增加或下降的趋势均不明显。2.2土壤对氟含量的影响土壤水溶性氟主要指以离子或络合物形式存在于土壤溶液中的氟，在各种形态氟中活性最大。表2表明，10个茶园土壤水溶性氟含量存在差异，含量范围为0.05～1.79mg/kg，低于谢忠雷等人报道的结果。图1、2表明，老叶氟含量随着土壤水溶性氟含量的增加呈增加趋势;嫩叶氟含量随土壤水溶性氟含量的增加呈下降趋势,相关性不明显,可能由于嫩叶主要从大气中吸收氟,而掩盖了从土壤中吸收氟的作用。老叶的生长时间较长,氟的累积量较大,与土壤水溶性氟相关性明显;而嫩叶生长时间较短,容易受到外界环境的影响,氟的累积量低,致使嫩叶氟含量与水溶性氟无明显相关性。相关分析表明,土壤水溶性氟可以作为茶叶可吸收利用的有效态氟。图3表明，土壤水溶性氟含量与土壤pH值呈负相关。这是因为在富铝化的酸性土壤中，F-可以和土壤溶液中游离的Al3+进一步配合形成稳定性高、易溶于水的氟铝配合物AlF3及其阴离子AlF4-、AlF25-、AlF36-等。随着土壤pH值的下降，茶园土壤溶液中游离的Al3+大量增加，促使土壤中固定态的F-转化成易溶于水的氟铝配合物。因此，随着土壤pH的下降，土壤水溶性氟含量升高。图4表明，土壤水溶性氟含量随着土壤有机质含量的增加而增加。土壤有机酸是土壤有机质的重要组成部分，它们对土壤中含氟矿物具有溶解作用，从而破坏矿物晶格结构而释放被束缚的氟。同时，有机酸与氟竞争土壤的吸附点位，随有机质含量的增加，有机酸浓度相应增加，对土壤吸附态氟的释放量增加，导致土壤溶液氟浓度增加。2.3土壤氟阴离子的降解土壤吸附氟包括对氟阴离子（F-）和金属络合物阳离子（如AlF2+、AlF2+、FeF2+、FeF2+）的吸附。吸附氟阴离子主要是通过与粘土矿物、土壤腐殖质上的OH-交换实现的。土壤对金属—氟络合物阳离子的吸附主要通过土壤胶体的阳离子交换吸附。研究表明，随着阳离子交换量的增加，土壤水溶性氟减少。随着土壤CEC的增加，土壤对氟阴离子和金属氟络合物阳离子的吸附能力增强，土壤水溶性氟相应减少。3土壤理化性质的变化(1）茶叶的老嫩度影响茶叶氟含量，老叶氟含量远远高于嫩叶，表明茶叶具有强烈富集氟的作用，且茶叶氟含量与生长期有密切关系。(2）茶叶氟含量随着土壤pH、阳离子交换量和粘粒含量的增加而呈下降趋势，随有机质含量的增加呈增加趋势，但是这种增加或下降的趋势均不明显。这表明土壤中茶叶可直接吸收利用的氟受土壤理化性质的共同作用，从而导致茶叶氟含量与土壤某一理化性质相关性不显著。(3）土壤水溶性氟含量随着土壤pH和粘粒含量的增加而明显降低，随着有机质含量的增加而明显增加，随阳离子交换量的增大而减小，但达不到显著相关。2.3.1土壤ph对土壤水的氟化物影响2.3.2土壤氟的变化图5表明,随着土壤粘粒含量