吐鲁番葡萄干矿物元素含量与土壤的相关性

摘要：目的】研究新疆吐鲁番葡萄干矿物元素的分布特征及其与母质土壤矿物元素的相关性。【方法】分别以吐鲁番市红柳河、海力其汗庄园、葡萄瓜果研究所和辟展乡4个葡萄园的无核白鸡心葡萄干及其土壤为研究对象，采用电感耦合等离子体质谱法（ICP－MS）和电感耦合等离子体发射光谱法（ICP）测定样品中26种矿物元素含量。【结果】土壤矿物元素在不同葡萄园及不同年份间分布规律较为一致，含量为 A lgt; F egt; C a gt;Nagt;Kgt;Mggt;Tigt;Mngt;Bagt;Srgt;Vgt;Rbgt;Zngt;Cugt;Asgt;Cegt;Ligt;Crgt;Ygt;Nigt;Pbgt;Lagt;Cogt;Scgt;Csgt;Mo，表层与母质土壤矿物元素存在较强的相关性。葡萄干矿物元素含量呈现不同量级， ;Ca、 b、Cu、Mn、Ti、Zn（10＼～1mg/kg）；Ba m g / k g， ） ;Sc 。【结论】4个葡萄园葡萄干高含量矿物元素的富集情况为 K ， C a ， M g （ 红柳河 gt; 瓜果研究所 gt; 海力其汗庄园 gt; 辟展乡）； （辟展乡 gt; 海力其汗庄园 gt; 瓜果研究所 gt; 红柳河）；Fe（瓜果研究所 gt; 红柳河 gt; 辟展乡 gt; 海力其汗庄园）。葡萄干不同矿物元素与土壤各矿物元素间的相关性较为复杂，存在不同程度的正负相关性。

中图分类号：S663.1 文献标志码：A 文章编号：1001-4330（2025）02-0419-07

0 引言

【研究意义新疆吐鲁番葡萄干口味酸甜，营养丰富[1]。不同地域的植源性农产品中矿物元素含量有较大差别。吐鲁番葡萄干作为植源性农产品受到特殊气候、土壤等因素的影响[2]。研究吐鲁番葡萄干与土壤矿物元素的分布特征及相关性联系，对吐鲁番葡萄干品质调控及溯源分析具有重要意义。【前人研究进展】不同地域土壤各矿物元素的含量呈现一定的特征性差异，葡萄对不同矿物质的吸收富集能力也不相同，使葡萄干与土壤中的矿物元素呈现出不同规律的相关性[3，4]。孔婷婷等[5]同过研究吐鲁番不同质地葡萄园的土壤，表明土壤质地类型与土壤有效成分含量具有显著相关性，不同树龄对葡萄园土壤养分具有一定的影响。赵闪闪等[研究表明，小米对土壤矿物元素的吸收能力普遍偏弱，小米中多个元素含量与土壤中的 Z n ， C r ， C d 等显著相关。石春红等以 和Se共8种矿物元素指标，建立了松江大米的产地濒源模型，在判别松江大米与非松江大米产地上具有可行性。吴振等8通过对9大主产地80个花椒样品中21种矿物元素含量进行测定分析，对花椒样品的产地和品种进行了有效的溯源。Zhang 等[9]通过比较中国不同地区苹果矿物元素的差异分布，建立了溯源模型，为苹果地理起源研究提供了依据。Khalafyan等[1°通过以微量元素构建的神经网络模型的预测模型，可用于葡萄种植区域及葡萄酒品牌的识别。利用ICP－MS技术测定农产品的矿物元素含量，目前已广泛运用于农产品的产地[11]、品种[12]、年份[13]等特征分析与评价。【本研究切入点】植源性农产品中矿物元素的含量与其生长环境密切相关，不同地域土壤中矿物元素含量存在差异性特征，从而造成不同生长地域来源的植物中元素含量也有所不同。【拟解决的关键问题】研究吐鲁番市表层及母质土壤与无核白鸡心葡萄干矿物元素的分布规律及相关性，分析吐鲁番葡萄干矿物物元素的指纹特征，为进一步有效开展吐鲁番葡萄干产品产地濒源提供理论依据。

一 材料与方法

1.1 材料

1. 1.1 葡萄干与试剂

取样地点：吐鲁番市4个葡萄园，分别为红柳河园艺场（简称红柳河）、海力其汗庄园、新疆葡萄瓜果研究所（简称瓜果研究所）和辟展乡葡萄种植园（简称辟展乡）。

土壤样品：2017年分别收集4个取样地点对应的表层土壤（ 和母质土壤（ 2 0 ～ 4 0 cm）样品各24份。

葡萄干样品：所有葡萄干样品均组于上述取样地点采集新鲜葡萄，并在当地晾房晾干。2017年于4个取样地点分别收集葡萄干样品各24份。2 0 1 6 ～ 2 0 1 8 年随机收集取样地点无核白鸡心葡萄干样品各36份。所有样品封口袋封口，冷藏保存待测。

试剂：德国Merk公司浓硝酸（ ，纯度6 5 % ，分析纯）；国家钢铁材料测试中心钢铁研究总院50种元素以及3种内标元素 标准储备液（浓度 1 0 0 0 μ g / m L ，介质 1 . 0 m o l / L ）；Milli-Q纯水系统超纯水（电阻率 gt; 1 8 . 2 ）。

1. 1. 2 仪器与设备

美国PE公司350D型电感耦合等离子体质谱仪（inductively coupled plasma mass spectrome-try，ICP-MS），美国ThermoFisher公司iCAP7000型电感耦合等离子体发射光谱仪（inductive-ly coupled plasma emission spectrum，ICP），瑞士METTLER TOLEDO 公司MS303TS型电子天平，美国CEM公司MarsX型微波消解仪，德国Retsch公司GM200刀式研磨仪，德国BINDER公司FP240型强对流烘箱，德国美墨尔特公司V0400型真空干燥箱。

1.2 方法

1.2.1 样品前处理

土壤样品自然风干，挑出石子、杂草等杂质，碾碎后过200目筛，干燥至恒重，参照HJ803-2016《土壤和沉积物12种金属元素的测定》方法进行样品前处理。

将采集来的葡萄干样品用超纯水清洗干净，减压干燥至恒重，将样品与超纯水按质量比1：1混合后，使用刀式研磨仪研磨均匀，参照GB5009.268-2016《食品安全国家标准食品中多元素的测定》第一法中微波消解法进行前处理

1.2.2 仪器测试条件

ICP-MS法：葡萄干样品中I ∴ S r， K， N a， M g 、Ca . H g 、Au、B、Sc、Pt、Ge、Co、Pd、Rb、Cs、Mo、Tl、 Δ Y b ， L u ， E r ， T m ， B a ， C d ， A g ， A l ， A s ， C r ， F e ， M n ， C u ， （204号 。土壤样品中Ge、As、Mo、Pd、

ICP法：含量较高的矿物元素采用ICP法测定。葡萄干样品中的 C a ， F e ， M g ， N a ， K 。土壤样品中的

仪器测试条件参照GB5009.268-2016方法设置。

1.3 数据处理

用SPSS26.0对数据进行相关分析，Origin2021b进行绘图。

2 结果与分析

2.1 吐鲁番地区土壤矿物元素分布特征

研究表明，吐鲁番市红柳河园艺场、海力其汗庄园、葡萄瓜果研究所、辟展乡4个葡萄园表层与母质土壤中26种矿物元素含量分布特征为表层土壤与母质土壤在各元素含量分布上呈相似的规律性，各元素含量大小分别为 A lgt; F egt; C agt; N agt; K gt; M g gt; T i gt; M n gt; B a gt; S r gt; V gt; R b gt; Z n gt; C u gt; Asgt; C egt; L igt; C rgt; Ygt; N igt; P bgt; L agt; C ogt; S cgt; C sgt;

Mo。含量范围 （24Co、Sc;

表层与母质土壤矿物元素存在较强的相关性，正相关性大小为 C rgt; T igt; Vgt; N igt; C sgt; M ngt; C egt; C ugt; M ggt; L igt; L agt; N agt; C ogt; S rgt; Z ngt; F egt; P bgt; M ogt; A sgt; S cgt; K ;负相关大小为 C agt; R bgt; A l gt; Y gt; B a 。达到显著水平的有 Δ V ， C r ， M n ， N i ， C e Ti 。

中性旱田土壤要求 A s ， P b ， C r ， C u 分别小于20、50、120 和 6 0 m g / k g （果园土壤 。而研究中所收集的土壤中， 相应为3 0 . 2 ～ 3 6 . 5 ， 1 2 . 3 ～ 1 6 . 4 ， 1 9 . 3 ～ 3 8 . 6 和 2 5 . 4 ～ 7 0 . 4 m g / k g 。吐鲁番市土壤仅在As元素含量稍高于标准要求。

表层土壤更易受到环境、栽培措施等因素的影响，从而产生一定的波动性和不确定性。如对植株重要的K元素，表层与母质土壤相关性较低，葡萄不同深度根系对K的吸收不同以及施肥导致的K在土壤中的分布差异。而Ca元素，表层与母质土壤呈强负相关性。在产地溯源时，母质和表层相关的这些元素，能更好的代表产地信息。

2.2 无核白鸡心葡萄干矿物元素分布特征

研究表明，4个葡萄园葡萄干各矿物元素含量差别较小，各元素含量的分布大小顺序为 Kgt; C a gt; M g gt; N a gt; F e gt; A l gt; S r gt; R b gt; G u gt; M n gt; T i gt; Z ngt; B agt; M ogt; L igt; C rgt; Vgt; N igt; P bgt; A sgt; C egt; C s gt; C ogt; L agt; Ygt; S c 。根据含量大小，可将矿物元素划分为几个等级。 （204 Ce、Cs、Co、La、Y; lt; 0 . 0 1 m g / k g ： S c 。吐鲁番葡萄干矿物元素年份间差异很小，相对稳定的矿物元素含量。

吐鲁番无核白鸡心葡萄干就包含了其中的9种，包括 Δ V ， C r ， M n ， F e ， C o ， N i ， C u ， Z n ， M o 。吐鲁番葡萄干具有一定营养价值。

收集吐鲁番无核白鸡心葡萄干的 P b 、As、Ni、Cr均小于 0 . 1 m g / k g H g ， C d ， S n 未检出，符合标准中对食品的限量要求。图2

2.3葡萄干对其母质土壤中矿物元素的富集

研究表明，吐鲁番市4个葡萄园葡萄干矿物元素的富集系数略有差异，但整体呈现相似的规律。4个葡萄园葡萄干矿物元素的富集情况有所不同。红柳河的富集系数的大小顺序为 Kgt; R bgt; M o gt; C u gt; M g gt; C a gt; Z n gt; S r gt; C s gt; C r gt; P b gt; M n gt; L igt; N igt; N agt; B agt; L agt; S cgt; C ogt; C egt; F egt; T igt; Y gt; A sgt; Vgt; A l 。海力其汗庄园的富集系数大小为： ; K gt; C u gt; R b gt; S r gt; M o gt; M g gt; Z n gt; C a gt; C s gt; N a 。瓜果研究所的富集系数大小为： Kgt; M ogt; C ugt; R bgt; M ggt; C agt; Z ngt; S r Fe 辟展乡的富集系数大小为： K gt; C u gt; M o gt; Z n gt; R b gt; S r gt; M g gt; C agt; N agt; L igt; M ngt; N igt; C rgt; C sgt; P bgt; C ogt; B a

k g） ，不同地域的富集情况有所不同。K、Ca、 Mg 红柳河 gt; 瓜果研究所 gt; 海力其汗庄园 gt; 辟展乡。 ：辟展乡 gt; 海力其汗庄园 gt; 瓜果研究所 gt; 红柳河。Fe：瓜果研究所 gt; 红柳河 gt; 辟展乡 gt; 海力其汗庄园。图3

图3 无核白鸡心葡萄干对土壤矿物元素的富集 Fig.3 Theenrichment of Centennial Seedless raisinstosoilmineralelements

2.4 无核白鸡心葡萄干与其母质土壤矿物元素含量的相关性

研究表明，葡萄干的不同矿物元素与土壤各矿物元素间的相关性较为复杂。葡萄干 与土壤Co、Ti显著负相关;葡萄干 Mg 与Sc显著正相关；葡萄干Ca与土壤K、Ba显著负相关;葡萄干V与土壤La、Ce显著负相关;葡萄干Fe与土壤

K、Al、Ba显著负相关;葡萄干Ni与土壤V显著负相关;葡萄干 与土壤As显著负相关;葡萄干La与土壤 M g ， C r ， C s 显著负相关;葡萄干Ce与土壤 显著负相关；葡萄干Li与土壤 C u 、 显著负相关;葡萄干Al与土壤V、Fe、Ti显著正相关;葡萄干Sc与土壤Fe、Cu显著正相关、与土壤La显著负相关;葡萄干As与土壤 M g， C r 、Ni、Cs显著正相关，与土壤 M o， Y 显著负相关；葡萄干Rb 与土壤 显著正相关;葡萄干 S r 与土壤Na显著正相关，与土壤 P b 显著负相关;葡萄干Y与土壤Fe显著正相关，与土壤 显著负相关；葡萄干Cs与土壤 显著正相关;葡萄干 P b 与土壤Co显著正相关。

相同元素葡萄干与其母质土壤，正相关性大小顺序为 Y gt; T i gt; V gt; L i gt; M g gt; N a gt; P b gt; F e gt; N i gt; B agt; C a ;负相关性大小顺序为 M ogt; S rgt; R bgt; C r gt; L agt; C egt; C sgt; C ogt; Z ngt; C ugt; Kgt; A lgt; A sgt; S cgt; 0Mn 。

正相关说明土壤矿物元素对葡萄干矿物元素可能有协同转化、促进吸收的作用，负相关说明土壤矿物元素对葡萄干中元素可能存在拮抗作用。图4

图4无核白鸡心葡萄干与其母质土壤矿物元素的相关性 Fig.4The correlation between Centennial Seedlessraisinsand their parent soilmineralelements

3讨论

土壤中重金属含量对农产品的安全性有着直接影响[14]。参照农业行业标准NY/T391-2013《绿色食品产地环境质量》。葡萄干作为植源性农产品，对其母质土壤中矿物元素的吸收富集能力不仅与植物对元素的需求量有关，与土壤中相应元素的含量及形态也有关[15]。除去外界环境因素的影响，母质土壤的大多数矿物元素含量是相对稳定的。葡萄干作为初级农产品，其矿物元素含量基本取决于葡萄果实本身[16]。葡萄藤具有发达的根系吸收土壤中的矿物营养。吐鲁番葡萄干的绝大多数矿物元素含量在不同葡萄园、不同年份间差异很小，相对稳定的矿物元素含量为葡萄干的矿物元素溯源分析提供了可行性。

研究[17]筛选出 K共9种矿物元素作为判别葡萄干产地的指标。

吐鲁番无核白鸡心葡萄干中检出26种矿物元素，其中还包含了9种人体必需的微量元素，其矿物元素种类含量较为丰富。

4结论

4.1土壤矿物元素在不同葡萄园及不同年份间的分布较为稳定，可以为葡萄干的产地溯源提供依据。表层与母质土壤矿物元素存在较强的相关性，正相关显著的有 ，强负相关性的有Ca，但未达显著水平。

4.2 无核白鸡心葡萄干矿物元素含量呈现不同

量级， K（ ≥ 1 0 0 0 m g / k g） ;Ca、 Mg 、Na（1000～"）;Fe、Al（ 1 0 0 ～ 1 0 m g / k g ）;Sr、Rb、Cu、""） ; C r ，V，N i，P b，A s ，C e，C s，C o，L a，Y（ 0 . 1 ～0 . 0 1""）；""。

4个葡萄园葡萄干矿物元素的富集系数略有差异，高含量元素的富集情况为 K ， C a， M g （红柳河 gt; 瓜果研究所 gt; 海力其汗庄园 gt; 辟展乡）；Na（辟展乡 gt; 海力其汗庄园 gt; 瓜果研究所 gt; 红柳河）；Fe（瓜果研究所 gt; 红柳河 gt; 辟展乡 gt; 海力其汗庄园）。

4.3葡萄干不同矿物元素与土壤各矿物元素间的相关性较为复杂。相同元素间，Y、Ti、V、Li、"与母质土壤有强的正相关性，""等10种元素与母质土壤有强负相关性。

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Correlation study of Turpan raisins between mineral contents and soil

ZHOU Xiaoming，WANG Jingjing²，PENG Jingyi²， FANG Fang²，SU ， SUN Lei³，GONG Zhiguo²，WU Xinyu1（1. Institute of Horticultural Crops ， Xinjiang Academy of Agricultural Sciences， Urumqi 830o91，China;2. Technical center of Urumqi customs， Urumqi 830063， China; 3. Xinjiang Uygur Autonomous Region Prod-uct Quality Supervision and Inspection Academy， Urumqi 83Oo54，China）

Abstract：【Objective】 To study the distribution characteristics of mineral elements in raisins in Turpan and their correlation with the parents soil.【Methods】The research objects were the Centennial Seedless raisins andtheir soil from 4 vineyards in Hongliuhe（Hong），Hailiqihan Manor（Hai），Research Institute of Grape and Melon （Ins），and Pizhan township （Pi） in Turpan. Inductively coupled plasma atomic emission spectrometry （ICP-MS） was used to determine the contents of 26 mineral elements in the samples.【Results】The distribution patern of soil mineral elements was relatively consistent among vineyards and between years，and the contents were A 1 gt; F e gt; C a gt; N a gt; K gt; M g gt; T i gt; M n gt; B a gt; S r gt; V gt; Rb gt;Zn gt;Cugt;Asgt;Ce gt; L igt; C rgt; Ygt; N igt; P bgt; L agt; C ogt; S cgt; C sgt; M o ，and there was a strong correlation between the mineral elements of the top soil and the parent soil. The mineral content of raisins showed different magnitudes，K（ ⩾ 1 0 ， 0 0 0 m g / k g ）；Ca， M g ，Na （ 1 ， 0 0 0 - 1 0 0 m g / k g） ；Fe，Al（100-10 mg/kg）；Sr， R b ，Cu，Mn，Ti，Zn （ 1 0 - 1 m g / k g ）；Ba，Mo，Li ，As，Ce，Cs，Co，La，Y（0.1-0.01 mg/ k g ）；Sc（ ）. The enrichment of major elements in raisins in the four regions was K ，Ca，Mg （Hong gt; Ins gt; Hai gt;Pi）；Na（Pi gt;Hai gt; Ins gt; Hong）；Fe（ .【Conclusion】The correlations between the different mineral elements of raisins and each mineral element of the soil were more complex，with different degrees of positive and negative correlations.

Keywords：raisin；mineral element；soil；correlation