不同有機(jī)肥與無(wú)機(jī)肥配施對(duì)烤煙生長(zhǎng)及鉛、鎘含量的影響

李曉婷，常壽榮，孔寧川，蔣美紅*，王俊科，鄭 武，張曉龍.

[1.云南瑞升煙草技術(shù)（集團(tuán)）有限公司，昆明 650106；2.紅云紅河煙草（集團(tuán)）有限責(zé)任公司，昆明 652300]

煙草作為一種特殊的經(jīng)濟(jì)作物，最終將被吸煙者抽吸食用，加上重金屬鉛、鎘沸點(diǎn)較低，容易在燃燒抽吸時(shí)進(jìn)入煙氣，再隨煙氣進(jìn)入人體肺部，長(zhǎng)期殘留體內(nèi)，危害人體健康[1]。同時(shí)，土壤中過(guò)量的鉛、鎘積累會(huì)抑制煙株的生長(zhǎng)發(fā)育，降低煙葉的產(chǎn)量和品質(zhì)[2-4]。因此，如何降低煙葉中鉛、鎘重金屬含量，提高煙葉安全性迫在眉睫。目前，對(duì)于有機(jī)肥與無(wú)機(jī)肥配施的研究工作主要是集中在肥培措施對(duì)土壤微生物、烤煙生長(zhǎng)發(fā)育、烤煙品質(zhì)等方面[5-8]，而有關(guān)不同種類(lèi)的有機(jī)肥與無(wú)機(jī)肥配施對(duì)煙葉重金屬的影響研究鮮見(jiàn)報(bào)道。本研究采用不同種類(lèi)的有機(jī)肥與無(wú)機(jī)肥配施進(jìn)行烤煙盆栽試驗(yàn)，旨在探討不同種類(lèi)有機(jī)肥對(duì)煙葉生長(zhǎng)發(fā)育、產(chǎn)量與重金屬鉛、鎘含量的影響。此對(duì)指導(dǎo)烤煙生產(chǎn)中有機(jī)肥的合理施用，降低煙葉重金屬含量，提高煙葉安全性，保護(hù)生態(tài)環(huán)境，促進(jìn)煙葉的可持續(xù)發(fā)展具有重要的意義。

1 材料與方法

1.1 供試材料

供試烤煙品種為云煙87。供試土壤為紅壤，pH 6.07，養(yǎng)分含量有機(jī)質(zhì) 6.40 g/kg，堿解氮 30.08 mg/kg，速效磷42.60 mg/kg，速效鉀37.67 mg/kg，全鉛86.13 mg/kg，全鎘 0.105 mg/kg。各種有機(jī)肥的養(yǎng)分含量：腐熟農(nóng)家肥主要為牛糞，含 N 1.18 g/kg 、P2O50.35 g/kg、 K2O 1.16 g/kg、全 Pb 0.51 mg/kg、全 Cd 10.9 mg/kg；玫瑰秸稈含 N 2.30 g/kg 、P2O51.04 g/kg、K2O 2.81 g/kg；大豆餅含N 7.00 g/kg 、P2O51.32 g/kg、K2O 2.13 g/kg；商品有機(jī)肥含N 2.50 g/kg 、P2O51.6 g/kg、K2O 2.2 g/kg。無(wú)機(jī)肥由昆明勁勛化工有限公司提供，m(N):m(P2O5):m(K2O)=12:10:24。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)于2011年在昆明市馬街的溫室大棚進(jìn)行。試驗(yàn)設(shè)5個(gè)處理，即CK：100%無(wú)機(jī)肥；農(nóng)家肥處理：30%農(nóng)家肥+70%無(wú)機(jī)肥；秸稈肥處理：30%秸稈+70%無(wú)機(jī)肥；豆餅肥處理：30%大豆餅+70%無(wú)機(jī)肥；商品有機(jī)肥處理：30%商品有機(jī)肥+70%無(wú)機(jī)肥。各處理每盆施純N 4.7g，m(N):m(P2O5):m(K2O)=1:1:2，其中各處理P、K不足部分分別用磷酸二氫鈣與硫酸鉀（均為分析純）補(bǔ)充。同時(shí)按照《土壤環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)詳解》中鉛和鎘含量要求，向土壤中加入Pb(Ac)2與CdCl2，使鉛與鎘最終濃度分別達(dá)到500 mg/kg 與 2 mg/kg。

每個(gè)處理重復(fù)3次，共15盆，每盆裝風(fēng)干土10 kg，隨機(jī)區(qū)組排列。煙苗移栽前，將肥料與重金屬試劑一起施入土壤，混拌均勻后裝盆、澆水，使土壤含水量穩(wěn)定在75%左右1—2周后，再移栽煙苗1株。試驗(yàn)管理為定期澆水，保證澆水量一致并無(wú)水滲出。煙株現(xiàn)蕾后打頂，并定時(shí)抹去胚芽。

1.3 測(cè)定項(xiàng)目與方法

各處理的烤煙農(nóng)藝性狀調(diào)查方法參照YC/T142—2010[9]進(jìn)行，于團(tuán)棵期、旺長(zhǎng)期與現(xiàn)蕾期分別測(cè)定株高、有效葉片數(shù)、最大葉長(zhǎng)與最大葉寬。

各處理于煙株生理成熟后，毀滅性采集樣品，先用自來(lái)水小心洗凈根系泥土，然后用去離子水清洗整個(gè)植株，吸水紙吸干水分，將植株根、莖、葉分開(kāi)，105 ℃殺青20 min，70 ℃烘干至恒重，稱(chēng)量記錄干重。

各處理不同器官鉛與鎘的重金屬含量分別參照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) GB/T5009.12—2010[10]與 GB/T5009.15—2003[11]測(cè)定，并計(jì)算各處理各器官的鉛與鎘的累積量與分配率。

重金屬積累量=該植株重金屬含量×該植株生物量

分配率（%）=不同部位重金屬積累量/煙株總吸收重金屬量×100%

1.4 數(shù)據(jù)分析

數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析主要運(yùn)用SPSS 16.0進(jìn)行。

2 結(jié) 果

2.1 農(nóng)藝性狀

從表1可以看出，團(tuán)棵期和旺長(zhǎng)期株高、最大葉面積各處理間沒(méi)有顯著差異，但總的趨勢(shì)表現(xiàn)為：團(tuán)棵期化肥CK處理株高與最大葉面積略高于其他處理，秸稈肥處理最低；在旺長(zhǎng)期與現(xiàn)蕾期，豆餅肥處理株高略高于 CK，有機(jī)肥處理的最大葉面積高于CK。有效葉片數(shù)各處理與CK差異顯著，CK處理顯著高于其余處理。在烤煙生長(zhǎng)后期，有機(jī)無(wú)機(jī)配施處理促進(jìn)了煙株的株高與最大葉面積。

表1 不同處理對(duì)烤煙農(nóng)藝性狀的影響Table 1 The effect of treatments on agronomic attributes

2.2 烤煙生物量

根干質(zhì)量、葉干質(zhì)量和總干質(zhì)量在各處理之間均無(wú)顯著差異（表2），但表現(xiàn)趨勢(shì)為：烤煙打頂后，根干質(zhì)量農(nóng)家肥大于其余處理；葉干質(zhì)量CK最低，豆餅肥處理最高，質(zhì)量從高到低排序?yàn)槎癸炋幚恚旧唐酚袡C(jī)肥處理＞農(nóng)家肥處理＞秸稈肥處理＞CK；總干質(zhì)量為豆餅處理＞商品有機(jī)肥處理＞農(nóng)家肥處理＞CK＞秸稈肥處理。莖干質(zhì)量秸稈肥處理顯著低于 CK，其余無(wú)顯著差異。從煙葉干質(zhì)量和總干質(zhì)量來(lái)看，豆餅肥處理表現(xiàn)最好。

表2 不同處理對(duì)烤煙生物量影響Table 2 The biomass of different treatments

2.3 烤煙鉛含量

從圖1看出，各處理的煙株根莖葉器官鉛含量表現(xiàn)為：根＞葉＞莖，說(shuō)明鉛在煙株根系中富集較多。根系鉛含量的各處理間差異顯著，依次為商品有機(jī)肥處理＜農(nóng)家肥處理＜豆餅肥處理＜秸稈肥處理＜CK；莖鉛含量為秸稈肥與豆餅肥處理略高于CK，而農(nóng)家肥與商品有機(jī)肥處理略低，但各處理間無(wú)顯著差異；煙葉鉛含量以商品有機(jī)肥處理顯著低于CK，其余處理略低于CK，但差異不顯著。由此可見(jiàn)，有機(jī)肥與無(wú)機(jī)肥配施可降低煙株根系與葉中鉛含量，農(nóng)家肥處理與商品有機(jī)肥處理表現(xiàn)較好，尤以商品有機(jī)肥處理最好。

2.4 烤煙鎘含量

圖1 不同處理對(duì)烤煙鉛含量的影響Fig.1 Lead content of different treatments

圖2 不同處理對(duì)烤煙鎘含量的影響Fig.2 Cadmium content of different treatments

從圖2可看出，各處理煙株鎘均以葉中含量最高，根與莖次之，說(shuō)明鎘在煙株葉片中富集較多。根系鎘含量為秸稈處理與豆餅肥處理顯著高于CK，農(nóng)家肥與商品有機(jī)肥處理略高于CK，但差異不顯著；莖中鎘含量各處理均低于CK，秸稈、豆餅肥處理與CK差異不顯著，農(nóng)家肥處理與商品有機(jī)肥處理顯著低于CK，分別降低了42%與34%左右。葉中鎘含量豆餅肥處理高于 CK，而農(nóng)家肥處理、秸稈肥處理與商品有機(jī)肥處理低于 CK，各處理間差異均不顯著，農(nóng)家肥處理與商品有機(jī)肥處理表現(xiàn)較好，分別降低了33.29%與30.85%。由此可見(jiàn)，有機(jī)肥與無(wú)機(jī)肥配施因有機(jī)肥種類(lèi)不同，煙株對(duì)鎘的吸收反應(yīng)不同，農(nóng)家肥處理與商品有機(jī)肥處理表現(xiàn)較好，尤以農(nóng)家肥處理最好。

2.5 鉛在煙株不同器官的積累與分配

從表3可知，煙株葉片鉛累積量為豆餅肥＞CK＞ 秸稈肥＞農(nóng)家肥＞商品有機(jī)肥處理；煙株鉛累積量為 CK ＞豆餅肥處理＞ 秸稈處理＞農(nóng)家肥處理＞商品有機(jī)肥處理。從圖3可知，鉛分配率各處理均以根系最高，達(dá)到46.48%～60.91%；葉片次之，30.59%～42.27%；莖部最低，僅8.50%～14.34%。

表3 不同處理對(duì)烤煙不同器官鉛累積影響Table 3 Lead accumulation of different treatments

圖3 不同處理的鉛在煙株中分配率Fig.3 Lead distribution in different parts

2.6 鎘在煙株不同器官的積累與分配

從表4看出，鎘累積量在煙株根、莖、葉與全株中均以豆餅肥處理高于 CK；而農(nóng)家肥處理、秸稈肥處理與商品有機(jī)肥處理低于 CK，農(nóng)家肥處理最低。從圖4看，鎘分配率各處理中均以根系最低，僅有6.30%～9.74%；莖次之11.68%～15.34%；葉片最高，占總吸收量的78.03%～81.39%。

表4 不同處理對(duì)烤煙不同器官鎘累積量影響Table 4 Cadmium accumulation of different treatments

3 討 論

適量有機(jī)肥或微生物菌劑與無(wú)機(jī)肥配合施用可改善土壤理化性狀，提高土壤養(yǎng)分的礦化率，促進(jìn)烤煙生長(zhǎng)發(fā)育，有利于烤煙干物質(zhì)積累，提高烤煙產(chǎn)質(zhì)量[5-8]。在烤煙生長(zhǎng)前期，無(wú)機(jī)肥養(yǎng)分釋放迅速，供肥量大，促進(jìn)煙苗生長(zhǎng)；到烤煙生長(zhǎng)后期，有機(jī)質(zhì)的分解速度加快，養(yǎng)分供應(yīng)充足，配施適量有機(jī)肥處理的煙株生長(zhǎng)狀況優(yōu)于單施化肥的處理。這與前人研究結(jié)果一致[12]。

圖4 不同處理的鎘在煙株中分配率Fig.4 Cadmium distribution in different parts

近幾年，許多學(xué)者主要通過(guò)調(diào)控農(nóng)藝措施或應(yīng)用土壤改良劑研究煙葉中的重金屬含量。鄔石根等[13]研究發(fā)現(xiàn)增施鉀肥或營(yíng)養(yǎng)調(diào)節(jié)劑可不同程度降低煙葉對(duì)鉛鎘的吸收。陳慶園等[14-15]研究認(rèn)為，覆膜栽培與不同打頂方式對(duì)烤煙重金屬含量有一定的影響。胡鐘勝等[16]認(rèn)為，凹凸棒土、骨粉與活性炭等一定程度上減少土壤與烤煙的鉛鎘含量。而有機(jī)肥對(duì)重金屬含量的影響主要集中在水稻[17]、玉米[18]、蔬菜[19-20]等非煙作物上。研究表明，有機(jī)肥施入土壤后，可與土壤中的鎘、鉛等重金屬絡(luò)合或螯合形成有機(jī)化合物，改變土壤中重金屬的化學(xué)行為，降低其有效性，減少作物吸收[21]。但也有人證明施用有機(jī)肥改良土壤有一定風(fēng)險(xiǎn)，有機(jī)肥在礦化過(guò)程中分解出的低分子量有機(jī)酸或腐殖酸可對(duì)土壤中的重金屬起活化作用[22]。本試驗(yàn)結(jié)果表明，不同有機(jī)肥種類(lèi)對(duì)烤煙重金屬含量影響不一樣，農(nóng)家肥與商品有機(jī)肥的施用可適當(dāng)降低煙葉對(duì)鉛鎘的吸收。因此，施用有機(jī)肥料對(duì)土壤中重金屬的影響極為復(fù)雜，這與有機(jī)肥的性質(zhì)、土壤條件、重金屬種類(lèi)等多種因素相關(guān)，還有待于進(jìn)一步研究探討。

重金屬鉛鎘在烤煙中的吸收與累積影響研究發(fā)現(xiàn)，本研究中鉛在煙草中的分配為根＞葉＞莖，這與前人的研究結(jié)果一致[23-24]；而劉優(yōu)雄等[25]研究結(jié)果為根＞莖＞葉。鎘在煙草中的遷移性也較強(qiáng)，在根系和莖中含量較低，葉片中含量較高，吸收的鎘80%以上分布在葉片中，這與吳玉萍等[26]研究結(jié)果一致。說(shuō)明煙葉對(duì)鎘的耐受力較強(qiáng)，是鎘富集植物，而對(duì)鉛不敏感。總之，烤煙生產(chǎn)中，選擇重金屬含量較低的區(qū)域，合理選用有機(jī)肥種類(lèi)，降低煙葉對(duì)重金屬的吸收，提高煙葉安全性。

4 結(jié) 論

本試驗(yàn)研究證明，在施氮量相同條件下，不同種類(lèi)的有機(jī)肥與無(wú)機(jī)肥配施對(duì)烤煙的生長(zhǎng)發(fā)育與重金屬鉛、鎘含量影響不一致。大豆餅與無(wú)機(jī)肥配施處理明顯促進(jìn)煙株株高、最大葉面積與生物量。煙株鉛含量而言，有機(jī)無(wú)機(jī)肥配施處理均能降低煙株鉛的含量，但是商品有機(jī)肥與無(wú)機(jī)肥配施綜合表現(xiàn)最好，煙葉鉛含量比對(duì)照降低了43.83%。煙株鎘含量而言，農(nóng)家肥或商品有機(jī)肥與無(wú)機(jī)肥配施降低煙葉鎘含量，農(nóng)家肥表現(xiàn)最好，比對(duì)照降低了33.29%，而大豆餅、秸稈的應(yīng)用結(jié)果卻相反。所有處理烤煙的各器官對(duì)鉛鎘吸收、富集與分配分別表現(xiàn)為根＞葉＞莖與葉＞莖＞根，根系中鉛分配46.48%～60.91%，煙葉鎘分配78.03%～81.39%。

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