中国普洱和保山地区土壤及咖啡豆中矿物元素的地球化学差异及其来源

摘要

背景

云南是中国主要的咖啡产区。本研究探讨了矿物质的来源及其生物可利用性，以确定用于产地追溯的地球化学指标。

方法

我们分析了来自云南普洱和保山的85个土壤样本、52颗咖啡豆以及4个基岩样本。通过耦合等离子体质谱法测定了11种元素（Cr、Cu、Mn、Zn、Ca、K、Mg、Fe、Pb、Mo、As），同时还测量了土壤的pH值和有机质含量。我们运用了富集因子、生物浓缩因子、主成分分析和偏最小二乘回归等方法来评估这些元素的迁移性、来源及其可追溯性。

结果

K、Ca、Mg、Cu和Mo在普洱地区的生物可利用性较高，且在普洱咖啡豆中的积累量也更大。铅（Pb）、砷（As）、锰（Mn）和锌（Zn）在普洱咖啡豆中的含量较高，而铬（Cr）在保山地区含量较高。铬（Cr）、钼（Mo）和砷（As）主要来源于人类活动；镁（Mg）、钙（Ca）和钾（K）则主要来源于岩石风化。普洱地区的元素来源包括岩石风化、工业活动和农业活动；而在保山地区，煤炭燃烧、采矿和农业活动是主要来源。我们提取了三个潜在变量，在普洱地区的解释能力更强（Xp = 78.07%，Yp = 38.69%），而在保山地区则为（Xb = 46.26%，Yb = 29.49%）。LV1轴能够清晰地区分不同产地的特征，表明铬（Cr）、铜（Cu）、钙（Ca）和镁（Mg）是咖啡产地追溯的关键土壤指标。

结论

所有有毒元素的含量均低于安全限值。普洱地区的铅（Pb）和砷（As）积累量较高，而保山地区的锌（Zn）和锰（Mn）含量较高。自然风化过程是镁（Mg）、钙（Ca）和钾（K）的主要来源；人类活动对铬（Cr）、钼（Mo）和砷（As）的含量有显著影响。偏最小二乘回归分析有效地区分了不同产地的特征，表明铬（Cr）、铜（Cu）、钙（Ca）和镁（Mg）是区分咖啡产地的有效标志物。

图形摘要

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