鉛污染對(duì)煙草生長(zhǎng)和鉛吸收的影響

劉優(yōu)雄，周冀衡，王 東，陳銀建

（湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)煙草科學(xué)與健康重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，湖南 長(zhǎng)沙 410128）

隨著當(dāng)今工業(yè)水平的不斷提高和發(fā)展，重金屬對(duì)土壤的污染越來越重。在土壤重金屬污染物中，以鉛的含量相對(duì)較高，影響也較為嚴(yán)重[1-2]，重金屬鉛長(zhǎng)期富集在植煙土壤中會(huì)對(duì)植煙土壤環(huán)境造成破壞[3-6]，根際土壤中溶解的鉛可通過質(zhì)外體或共質(zhì)體途徑進(jìn)入根系而被煙株吸收積累，干擾細(xì)胞的正常代謝，對(duì)細(xì)胞產(chǎn)生毒害作用[7-8]，不利于煙草的正常生長(zhǎng)。但煙草作為一種吸食性消費(fèi)品，煙葉中含有鉛是否會(huì)對(duì)人體健康產(chǎn)生不利的影響，目前還未得到充分的證明。另外，我國土壤中鉛的平均背景值為（26.0±12.4）mg/kg[9]，與本研究處理中的鉛濃度相比處于較低的水平，因此本研究更多的是從理論角度，研究?jī)煞N常見的土壤類型中鉛污染對(duì)煙草鉛吸收和煙草生長(zhǎng)的影響，以期為烤煙鉛吸收規(guī)律和鉛脅迫對(duì)烤煙生長(zhǎng)的影響提供一定的數(shù)據(jù)支持和參考依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

供試土壤：旱地土壤和水田土壤采自中國煙草中南農(nóng)業(yè)試驗(yàn)站煙草基地，采樣深度為0～20 cm（表層）。供試土樣風(fēng)干，過篩，充分混勻后參照土壤農(nóng)業(yè)化學(xué)分析方法[10]測(cè)定土壤基本理化性質(zhì)（見表1）。

表1 供試土壤基本理化性質(zhì)

供試煙草品種為K326。主要重金屬試驗(yàn)試劑：Pb（CH3COO）2（優(yōu)級(jí)純）。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)于2009年1～7月在湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)煙草工程中心實(shí)驗(yàn)基地內(nèi)進(jìn)行。土壤Pb施加量為0、300、500 mg/kg，記作 CK、T1、T2。采用完全隨機(jī)設(shè)計(jì)，共 6個(gè)處理，每處理重復(fù)10次。選擇長(zhǎng)勢(shì)良好一致的煙苗，于煙苗5葉期移栽，采取盆栽試驗(yàn)，試驗(yàn)盆缽規(guī)格為頂部直徑20 cm，底部直徑16 cm，高15 cm，每盆缽中各裝入經(jīng)Pb處理平衡2周后的土壤2 kg。

1.3 測(cè)定項(xiàng)目與測(cè)定方法

于烤煙移栽70 d后測(cè)定烤煙株高、莖圍、葉片數(shù)、最大葉面積、煙株鮮葉重、各部位干重、葉綠素含量、根系活力、硝酸還原酶活性、煙葉中總氮、總鉀、煙堿含量以及煙株根、莖和葉中鉛含量。

煙株農(nóng)藝性狀、煙株鮮葉重和各部位干重測(cè)定方法參照煙草行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行。葉綠素含量的測(cè)定采用便攜式SPAD-葉綠素測(cè)定儀測(cè)倒數(shù)第3葉；根系活力的測(cè)定采用TTC法[11]；硝酸還原酶活性的測(cè)定采用活體法[11]?？偟坑脛P氏定氮法測(cè)定；總鉀含量用火焰光度計(jì)法測(cè)定；煙堿含量用活性炭脫色HCl浸提－紫外分光光度法[12]測(cè)定；鉛含量用原子熒光分光光度法測(cè)定。

1.4 數(shù)據(jù)處理

用Excel進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，DPS進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 鉛污染土壤對(duì)煙草農(nóng)藝性狀的影響

從表2中2種鉛污染濃度的毒害作用對(duì)煙草農(nóng)藝性狀影響的比較得出，T1對(duì)煙草的毒害作用不十分明顯，旱地烤煙農(nóng)藝性狀與對(duì)照相比還有小幅度提升，這可能與低濃度的鉛有刺激植物生長(zhǎng)的作用有關(guān)。T2中煙草的各項(xiàng)農(nóng)藝指標(biāo)和對(duì)照相比有明顯下降，旱地和水田中煙草鮮葉重分別比對(duì)照下降了21.07%和13.92%，可見鉛污染對(duì)煙草植株的毒害表現(xiàn)顯著。

表2 不同處理水平下煙草的農(nóng)藝性狀

2.2 鉛污染土壤對(duì)煙草干物質(zhì)量的影響

從表3分析不同處理下煙草的干物質(zhì)積累分配可知，隨著土壤鉛濃度的增加，旱地中煙葉干物質(zhì)分配比對(duì)照下降了1.72和0.20個(gè)百分比，水田中煙葉的干物質(zhì)分配比對(duì)照增加了5.97和5.88個(gè)百分比，這說明鉛污染對(duì)水田土中生長(zhǎng)的煙草干物質(zhì)積累影響要低于鉛污染旱地土中生長(zhǎng)的煙草，另外在土壤鉛污染濃度逐步增加時(shí)，不同土壤中生長(zhǎng)的煙株干物質(zhì)量表現(xiàn)出先升高后降低的趨勢(shì)。

表3 不同處理下煙草各部位干物質(zhì)積累量

2.3 鉛污染土壤對(duì)煙草鉛吸收的影響

煙草對(duì)土壤中重金屬的吸收可通過吸收系數(shù)來表征，吸收系數(shù)=植物體內(nèi)某元素含量/該元素在土壤中的含量[13]。吸收系數(shù)越大，說明重金屬向植物體遷移效率越高。由表4可知，在兩種濃度的鉛污染下，水田土中的煙草都要比旱地土中生長(zhǎng)的煙草鉛吸收系數(shù)小，說明旱地土壤中的鉛向煙株體遷移率要高于水田。

表4 不同處理下煙草各部位含鉛量與吸收系數(shù)

2.4 鉛污染土壤對(duì)煙草鉛分配量的影響

鉛從土壤向煙株遷移的分配量基本規(guī)律是：根＞莖＞葉。從表5中可知，在鉛污染的不同土壤類型中生長(zhǎng)的煙草根、莖、葉中鉛分配量變化不明顯，但當(dāng)土壤中的鉛濃度增加時(shí)，煙草根部的鉛含量和分配比例都明顯升高，說明鉛更容易富集在煙草根部，向地上部位的轉(zhuǎn)移效率不高。

表5 不同處理水平下煙草各部位鉛的遷移和分配

2.5 鉛污染土壤對(duì)烤煙生理指標(biāo)的影響

由表6可知，土壤受到鉛污染時(shí)，隨著土壤鉛濃度的增加，煙草葉片的硝酸還原酶（NR）活性和葉綠素含量先升高而后下降，根系活力呈逐步下降趨勢(shì)，這與鉛污染濃度增加對(duì)煙草形成毒害作用有關(guān)。水田土中生長(zhǎng)的煙草葉片硝酸還原酶活性和根系活力要高于在旱地土中生長(zhǎng)的煙草。無鉛污染時(shí)，旱地土和水田土中的煙草葉片綠素含量相差不大，有鉛污染時(shí)，水田的煙草葉綠素含量明顯高于旱地。

表6 不同處理對(duì)煙葉NR活性、根系活力和葉綠素含量的影響

2.6 鉛污染土壤對(duì)煙葉品質(zhì)指標(biāo)的影響

煙葉質(zhì)量是一個(gè)綜合概念，而化學(xué)成分指標(biāo)可以從一個(gè)側(cè)面反映煙葉的質(zhì)量，由圖1可見，水田土中CK處理的煙葉中的總氮、煙堿和鉀百分含量都稍優(yōu)于旱地土中的，土壤鉛濃度到300 mg/kg水平時(shí)，水田土中的煙葉中總氮、煙堿和鉀百分含量明顯高于旱地土中的；土壤鉛濃度為500 mg/kg時(shí)，由于煙草受到鉛污染的毒害，兩種土壤中生長(zhǎng)的煙葉品質(zhì)指標(biāo)都明顯下降，但水田土中的煙葉的總氮、煙堿和鉀百分含量要稍好于旱地土中的。

圖1 不同處理對(duì)烤煙煙葉品質(zhì)指標(biāo)的影響

3 結(jié)論與討論

（1）從不同濃度的鉛處理對(duì)烤煙的農(nóng)藝性狀、干物質(zhì)積累、相關(guān)生理指標(biāo)和煙葉某些化學(xué)成分含量的數(shù)據(jù)分析可知：300 mg/kg以下的低濃度鉛處理對(duì)烤煙的毒害作用不明顯，500 mg/kg以上的高濃度鉛處理對(duì)烤煙產(chǎn)生了明顯的毒害作用。

（2）相同濃度的鉛污染時(shí)，在水田土上種植的烤煙各部位的鉛含量和鉛吸收系數(shù)小于在旱地土上的，農(nóng)藝性狀和相關(guān)生理指標(biāo)也都優(yōu)于旱地土上的，這說明等量的鉛污染對(duì)烤煙產(chǎn)生的毒害在水田土壤中比旱地土壤中小。這可能與水田土壤的物理結(jié)構(gòu)、有機(jī)物組成和土壤營養(yǎng)元素的種類和含量有很大關(guān)系。

（3）從本試驗(yàn)中烤煙根、莖和葉中鉛吸收系數(shù)、鉛含量、鉛分配量的分析可知：鉛更容易富集在烤煙根部，向地上部位尤其是葉的轉(zhuǎn)移效率不高。由于烤煙是一種葉用經(jīng)濟(jì)作物，聯(lián)系到農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，這一點(diǎn)對(duì)煙葉的安全生產(chǎn)十分有利。

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