降鎘技術(shù)對烤煙品質(zhì)和煙葉鎘吸收的影響

范才銀　陳世寶　單雪華　盛豐　段淑輝　曾恵宇　陳夢思

摘要 [目的]研究不同降鎘技術(shù)對煙葉鎘吸收及烤煙品質(zhì)的影響。[方法]研究了不同處理對煙株生長發(fā)育、煙株主要農(nóng)藝性狀、煙葉主要經(jīng)濟(jì)性狀、煙葉鎘含量和化學(xué)品質(zhì)的影響。[結(jié)果]不同降鎘技術(shù)處理對煙葉生長發(fā)育和生育期無明顯影響，但是對煙草產(chǎn)量有一定影響。各處理間的產(chǎn)值和上中等煙比例無顯著差異。不同處理均可有效降低各部位煙葉的鎘含量，但降鎘效果有較大差異，其中施調(diào)理劑+葉面阻控劑處理的降鎘效果最好。各處理對煙葉中煙堿與鉀含量均有增加效果，但對煙葉總氮、還原糖、糖堿比、氮堿比等有降低作用。各處理均可改善煙葉化學(xué)成分的協(xié)調(diào)性，其中施調(diào)理劑+葉面阻控劑處理和施腐殖酸絡(luò)合鉀處理較協(xié)調(diào)。[結(jié)論]施調(diào)理劑+葉面阻控劑處理的效果總體較好。

關(guān)鍵詞 云煙87;Cd;農(nóng)藝性狀;經(jīng)濟(jì)性狀;化學(xué)品質(zhì)

中圖分類號 S572文獻(xiàn)標(biāo)識碼 A

文章編號 0517-6611（2019）21-0034-05

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2019.21.011

開放科學(xué)（資源服務(wù)）標(biāo)識碼（OSID）：

Effects of Cadmium Reduction Techniques on Cadmium Absorption of Tobacco Leaves and Quality of Fluecured Tobacco

FAN Caiyin1， CHEN Shibao2， SHAN Xuehua3 et al

（1. Changning Tobacco Company， Changning， Hunan 421500; 2.Institute of Agricultural Resources and Regional Planning of CAAS， Beijing 100081;3.Hengyang Tobacco Company， Hengyang，Hunan 421000）

Abstract [Objective] To research the effects of cadmium reduction techniques on cadmium absorption of tobacco leaves and quality of fluecured tobacco. [Method] We studied the effects of different treatments on the growth and development of tobacco plants， the main agronomic characters of tobacco plants， the main economic characters， cadmium content and chemical quality of tobacco leaves. [Result] Different cadmium reduction treatments had no significant impacts on tobacco growth and development， but showed a certain impact on tobacco yield. There were no significant differences in yield and upper and middleclass tobacco proportion between treatments. All the treatments could effectively reduce the cadmium content in different parts of tobacco， but the effect of cadmium reduction varied greatly. Among them， T5A treatment showed the best cadmium reduction effect. All treatments had an increasing effect on the nicotine and potassium contents in tobacco leaves， but showed a reducing effect on total nitrogen， reducing sugar， ratio of sugar to alkali， and ratio of nitrogen to alkali in tobacco leaves. Different cadmium reduction treatments were beneficial to improve the chemical composition of tobacco leaves. The more coordinated treatments are T5A and T3. [Conclusion] In general， the T5 treatment was better.

Key words Yunyan 87;Cadmium;Agronomic traits;Economic traits;Chemical quality

作者簡介 范才銀（1976—），男，湖南隆回人，農(nóng)藝師，從事煙草栽培研究。 通信作者，碩士，從事農(nóng)村與區(qū)域發(fā)展研究。

收稿日期 2019-07-18

污染物對人的潛在暴露量是衡量污染物對人體危害大小的一個重要參數(shù)，它包括飲食、呼吸、人體接觸等多個方面[1]。卷煙中的金屬化合物、As化合物作為煙氣氣溶膠的組成部分，隨煙氣進(jìn)入人體。雖然有些重金屬是人體所必需的微量元素，但當(dāng)它們的濃度在體內(nèi)積蓄達(dá)到一定閥值時，就會對人體產(chǎn)生毒害，嚴(yán)重危害健康[2]。此外，重金屬一旦進(jìn)入人體就不會在體內(nèi)分解，往往積蓄在體內(nèi)，對人體造成潛在的危害，可能引起人體的各種病變。有關(guān)人員研究了世界上331種品牌卷煙發(fā)現(xiàn)[3]，卷煙中Cd有較高的含量。研究表明，吸煙已經(jīng)成為煙民身體內(nèi)重金屬Cd的主要來源之一[4]。鎘-蛋白質(zhì)由含羥基（-OH）、氨基（-NH）、巰基（-SH）的蛋白質(zhì)分子與鎘結(jié)合生成，它能夠抑制很多酶系統(tǒng)，甚至?xí)姑甘ド锘钚?，從而使腎肝等身體器官中酶系統(tǒng)正常的生理功能受到破壞，引發(fā)心血管病和高血壓[5]。鎘是通過占據(jù)鈣離子通道進(jìn)入細(xì)胞內(nèi)的，使細(xì)胞內(nèi)鈣穩(wěn)態(tài)受到影響，鎘也可以通過在進(jìn)入細(xì)胞前與細(xì)胞表面受體上的抗原決定簇胞外鋅位點(diǎn)結(jié)合，使細(xì)胞鈣代謝受到干擾;另外，進(jìn)入細(xì)胞內(nèi)的鎘可以和蛋白發(fā)生作用，激活某些蛋白激酶，從而使細(xì)胞內(nèi)與鈣相關(guān)的信息傳遞系統(tǒng)受到干擾，產(chǎn)生細(xì)胞毒性[6]。鎘能夠與酶類巰基發(fā)生結(jié)合或替代作用，使細(xì)胞內(nèi)酶類金屬被置換出來，導(dǎo)致機(jī)體抗氧化酶的活性降低和機(jī)體清除自由基的能力下降[7]。因此，加強(qiáng)煙葉重金屬含量降低技術(shù)研究對推進(jìn)煙草可持續(xù)發(fā)展具有重大的現(xiàn)實意義。鑒于此，筆者研究了不同處理對煙株生長發(fā)育、煙株主要農(nóng)藝性狀、煙葉主要經(jīng)濟(jì)性狀、煙葉鎘含量和化學(xué)品質(zhì)的影響，從而篩選出較優(yōu)的降隔技術(shù)。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況

試驗在常寧市三角塘鎮(zhèn)幸福村農(nóng)戶廖倫余煙田進(jìn)行（112.462 86°E，26.373 1°N）。試驗田肥力均勻，光照充足，排灌方便，煙稻輪作。供試土壤為石灰?guī)r母質(zhì)洪積物發(fā)育的潴育型水稻土亞類灰泥田土，屬灰泥田土種，土壤質(zhì)地為中壤，試驗田土樣化驗結(jié)果如下：有機(jī)質(zhì)30.5 g/kg，速效氮138.0 mg/kg，有效磷 13.6 mg/kg，速效鉀149.0 mg/kg，緩效鉀168.0 mg/kg，全氮2.2 g/kg，pH 7.1。

1.2 試驗材料

供試品種為云煙87。

1.3 試驗設(shè)計

試驗共設(shè)9個處理：對照（CK）為當(dāng)?shù)爻Ｒ?guī)煙草生產(chǎn)管理，田間管理按當(dāng)?shù)厣a(chǎn)規(guī)范化要求進(jìn)行;T1處理是在CK基礎(chǔ)上，基肥中增施調(diào)理劑（FB）200 g/株（穴施）;T2處理是在CK基礎(chǔ)上，基肥中增施微生物肥（DY/HMD）100 g/株（穴施）;T3處理是在CK基礎(chǔ)上，基肥中增施腐植酸絡(luò)合鉀10 mL/株（穴施）;T4處理是在CK基礎(chǔ)上，施用葉面阻控劑FI-1，烤煙旺長期噴施1次;T5處理為T1處理+T4處理的組合;T6處理為T2處理+T4處理的組合;T7處理為T3處理+T4處理的組合;T8處理為T2處理+T3處理的組合。 2017年12月24日播種，2018年1月11日出苗，2018年2月28日剪葉，2018年3月12日移栽，苗齡61 d。

1.4 測定方法

1.4.1 土壤中Cd含量測定。采用GB/T 17141-1997的方法測定土壤中Cd含量。具體步驟為：稱取0.20 g（精確至0001 g）過0.10 mm篩的土壤樣品放于100 mL聚四氟乙烯坩堝中，用鹽酸、硝酸、氫氟酸、高氯酸消解后，過濾定容至50.0 mL刻度管中，利用等離子發(fā)光光譜儀（ICP- MS）進(jìn)行測定。

1.4.2 烤煙中Cd含量測定。煙葉中Cd含量測定采用HNO3-H2O2微波消解后等離子發(fā)光光譜儀測定法。具體步驟為：稱取樣品約1.00 g于消解罐中，加濃硝酸（優(yōu)級純）6 mL和H2O2 2 mL，加蓋擰緊，搖勻放置過夜，上機(jī)消解，160 ℃左右趕酸至盡干，用5%硝酸轉(zhuǎn)移定容到25 mL容量瓶中，利用等離子發(fā)光光譜儀進(jìn)行Cd含量測定。

1.4.3 煙葉品質(zhì)指標(biāo)測定。采用San++（荷蘭SKALAR公司）連續(xù)流動分析儀測定煙葉總糖和還原糖、煙堿、總氮、氯等化學(xué)成分;采用722分光光度計測定煙葉鉀含量，并計算總糖/堿、氮/堿、鉀/氯。

1.5 數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析

采用Excel 2007和SAS 9.2對試驗數(shù)據(jù)分析，進(jìn)行不同處理間的顯著性（P<0.05）方差分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同處理對煙株生長發(fā)育的影響

2.1.1

對株高和葉片生長動態(tài)的影響。試驗揭膜后對株高和綠葉數(shù)每5 d觀察記載1次。由表1可知，各處理株高和葉數(shù)的增長趨勢幾乎同步，不同處理之間株高和葉數(shù)沒有明顯差異，對生長發(fā)育均無明顯影響。

2.1.2 對煙株生育期的影響。煙苗移栽后，對煙株生長發(fā)育時期進(jìn)行觀察記載，結(jié)果見表2。從表2可以看出，在播種期和移栽時間相同的情況下，T1處理（施調(diào)理劑）、T2處理（施微生物肥）、T3處理（施腐殖酸絡(luò)合鉀）、T6處理（施微生物肥+葉面阻控劑）、T7處理（施腐殖酸絡(luò)合鉀+葉面阻控劑）的現(xiàn)蕾期和葉片成熟期比對照提早1～2 d，生育期短1～2 d;T4處理（施葉面阻控劑）、T5處理（施調(diào)理劑+葉面阻控劑）、T8處理（施微生物肥+腐殖酸絡(luò)合鉀）與對照相差不大。不同處理大田生育期為121～123 d。

2.2 不同處理對煙株主要農(nóng)藝性狀的影響

2.2.1 對株高的影響。從表3可以看出，團(tuán)棵期T1處理（施調(diào)理劑）的株高最高，為19.27 cm;而T7處理（施腐殖酸絡(luò)合鉀+葉面阻控劑）最低，僅為16.43 cm。不同處理團(tuán)棵期株高從高到低依次為T1、T8、T2、CK、T5、T3、T4、T6、T7處理;終采期T2處理（施微生物肥）的株高最高，為105.5 cm;而T4處理（施葉面阻控劑）最低，僅為99.87 cm，不同處理終采期株高從高到低依次為T2、T5、T1、T7、T8、T6、CK、T3、T4處理。

2.2.2 對煙株有效葉片數(shù)和葉面積的影響。第1次烘烤前打掉所有無烘烤價值的葉片，分別測量10株有烘烤價值葉片的葉長和葉寬，按照“葉面積=腰葉長×腰葉寬×0.6345”的公式計算葉面積。從表4可以看出，各處理平均有效葉數(shù)量在16.7～17.1片，各處理的有效葉數(shù)從高到低依次為T1、T2、T5、T8、T3、T6、T7、CK、T4處理。其中，T6處理（施微生物肥+葉面阻控劑）的葉面積最大，為1 178.6 cm2，而T5處理（施調(diào)理劑+葉面阻控劑）的葉面積最小，為1 119.9 cm2。各處理葉面積由高到低依次為T6、T3、T1、T8、T7、T2、CK、T4、T5處理。

2.3 不同處理對煙葉主要經(jīng)濟(jì)性狀的影響

煙葉成熟后，按不同處理分小區(qū)進(jìn)行烘烤，烘烤后按國標(biāo)42級標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行分級，測定每個小區(qū)的產(chǎn)量和產(chǎn)值。由表5可知，T8（施微生物肥+腐殖酸絡(luò)合鉀）處理的產(chǎn)量最高，為2 691.15 kg/hm2;而T3處理（增施腐殖酸絡(luò)合鉀10 mL/株）的產(chǎn)量最低，為2 544.45 kg/hm2。其中，T8處理（施微生物肥+腐殖酸絡(luò)合鉀）和T6處理（施微生物肥+葉面阻控劑）的產(chǎn)量與T4處理（施葉面阻控劑）和T3處理（施腐殖酸絡(luò)合鉀）差異達(dá)到極顯著水平;T8處理（施微生物肥+腐殖酸絡(luò)合鉀）、T6處理（施微生物肥+葉面阻控劑）分別與T1處理（施調(diào)理劑）、T7處理（施腐殖酸絡(luò)合鉀+葉面阻控劑）的產(chǎn)量有顯著差異;T2處理（施微生物肥）與T7處理（施腐殖酸絡(luò)合鉀+葉面阻控劑）、T4處理（施葉面阻控劑）、T3處理（施腐殖酸絡(luò)合鉀）的產(chǎn)量有顯著差異;T5處理（施調(diào)理劑+葉面阻控劑）分別與T4處理（施葉面阻控劑）、T3處理（施腐殖酸絡(luò)合鉀）的產(chǎn)量有顯著差異，其他各處理之間未達(dá)到顯著差異。此外，不同處理的產(chǎn)值和均價無顯著差異。

2.4 不同處理對煙葉鎘含量的影響

對不同處理的煙葉（上部、中部、下部）中鎘含量進(jìn)行測定，結(jié)果顯示不同處理（T4A、T5A、T6A、T7A處理在下部葉采收前增施1次葉面阻控劑;T4B、T5B、T6B、T7B處理在上部葉采收前增施1次葉面阻控劑）均可有效降低不同部位煙葉的Cd含量，但不同處理降鎘效果有較大差異。由表6可知，與對照相比，其他處理對上部、中部和下部煙葉分別可降鎘27.83%～54.43%、38.21%～61.79%和44.95%～59.85%。上部葉T5A處理降鎘效果最好，不同處理降鎘效果由強(qiáng)到弱依次為T5A、T5B、T6A、T8、T1、T7B、T6B、T7A、T2、T4A、T3、T4B，對照與其他處理有顯著差異;T4B、T3處理與T4A、T2、T7A、T6B、T7B、T1、T8、T6A、T5B、T5A處理有顯著差異，T4A、T2、T7A處理與T6B、T7B、T1、T8、T6A、T5B、T5A處理有顯著差異;T6B、T7B、T1、T8、T6A處理與T5A處理有顯著差異，T5A處理與T4B、T3、T4A、T2、T7A、T6B、T7B、T1、T8、T6A處理有顯著差異。中部葉降鎘效果最好的是T5A處理，降鎘效果由強(qiáng)到弱依次為T5A、T1、T8、T5B、T6A、T7A、T6B、T7B、T2、T4A、T3、T4B，CK與其他處理的降Cd效果有顯著差異，T4B、T3、T4A處理與T2、T7B、T6B、T7A、T6A、T5B、T8、T1、T5A處理有顯著差異，T2處理與T6B、T7A、T6A、T5B、T8、T1、T5A處理有顯著差異，T5A處理與T4B、T3、T4A、T2、T7B、T6B、T7A、T6A、T5B、T8處理有顯著差異。下部葉降Cd效果最好的是T5A處理，降鎘效果由強(qiáng)到弱依次為T5A、T7A、T6A、T7B、T5B、T8、T6B、T1、T4A、T2、T4B、T3處理，CK與其他處理有顯著差異，T3處理與T1、T6B、T8、T5B、T7B、T6A、T7A、T5A處理有顯著差異，T4B、T2、T4A處理與T8、T5B、T7B、T6A、T7A、T5A處理有顯著差異，T1、T6B、T8、T5B、T7B處理與T7A、T5A處理有顯著差異，T5A處理與T3、T4B、T2、T4A、T1、T6B、T8、T5B、T7B處理有顯著差異。從煙葉各部位綜合分析，降鎘效果最好的是T5A處理，其次是T5B和T6A處理。

2.5 不同處理對煙葉化學(xué)品質(zhì)的影響

土壤鎘污染會影響煙葉的光合作用及代謝，進(jìn)而影響煙葉化學(xué)品質(zhì)的協(xié)調(diào)性。在不同品質(zhì)指標(biāo)中，煙葉中還原糖、煙堿、總氮和鉀含量對烤煙品質(zhì)有顯著影響，其中煙葉中還原糖和煙堿是制約烤煙吃味品質(zhì)的主要指標(biāo)，煙葉中氮含量與香氣、吃味、雜氣等呈顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系，煙葉中鉀含量是決定烤煙品質(zhì)的重要指標(biāo)之一，而糖堿比和氮堿比的協(xié)調(diào)能使煙氣醇和。從表7可以看出，煙葉總氮含量從高到低依為T5B>T1>T3>T5A>T2>T4B>T8>T6A>T4A=T7A>T6B>T7B，煙堿含量從高到低排序為T3>T1> T6B>T2>T5A=T5B>T6A>T8>T7A>T7B>T4A>T4B，還原糖含量從高到低排序為T1=T6A>T3=T5B>T2=T7A>T6B=T8>T7B=T5A>T4B>T4A，鉀含量從高到低排序為T3>T7A> T7B>T8>T5A>T6B=T1>T4A>T5B>T6A>T2>T4B，糖堿比從高到低排序為T4B>T6A=T7B> T7A>T4A=T5B=T8>T1=T2=T5A>T3=T6B，氮堿比從高到低排序為T4B>T5B>T5A>T2> T4A=T1>T3=T8>T6A>T7A>T7B>T6B?？傮w而言，不同處理對煙葉中煙堿和鉀含量具有增加效果，T3處理煙葉中煙堿和鉀含量增加最大，分別為25.6%和45.3%。不同處理對煙葉中煙堿與鉀含量具有增加效果，T3處理煙葉煙堿和鉀含量增加最大，分別為25.6%和45.3%。不同處理對煙葉中總氮、還原糖、糖堿比、氮堿比等有降低作用，總氮降低幅度為3.2%～19.0%，還原糖降低幅度為1.6%～110%，糖堿比降低幅度為15.5%～21.4%，氮堿比降低幅度為16.7%～325%。不同降鎘技術(shù)處理都有利于改善煙葉化學(xué)成分的協(xié)調(diào)性，其中較為協(xié)調(diào)的為T5A和T3處理。

3 結(jié)論與討論

適宜的肥料種類和施用劑量對煙葉中重金屬含量起到一定的調(diào)節(jié)作用[8]。該研究表明，不同處理均可有效降低不同部位煙葉中鎘含量，但降鎘效果間有較大差異。對煙葉各部位綜合分析顯示，T5A處理的降鎘效果最好，其次是T5B和T6A處理，這說明不同施肥處理均能改善土壤理化性質(zhì)，降低土壤介質(zhì)中鎘的活性，使鎘不易被煙草吸收[9]。該試驗結(jié)果還表明，通過施肥來調(diào)控?zé)熑~中的鎘含量是有效、簡單可行的農(nóng)藝措施，這與前人研究結(jié)果一致[10-11]。

該研究結(jié)果還顯示，降鎘技術(shù)并沒有對煙葉生長產(chǎn)生影響。盡管技術(shù)手段不同，但是各處理間的出葉速度、葉片數(shù)和大田生育期差異不明顯，株高、莖圍、節(jié)距、葉面積相差不大。然而，各處理對煙葉經(jīng)濟(jì)性狀影響不同，其中施微生物肥+腐殖酸絡(luò)合鉀處理（T8處理）的產(chǎn)量最高。此外，不同處理對煙葉中煙堿與鉀含量具有增加效果，施腐殖酸絡(luò)合鉀處理（T3處理）的煙葉煙堿和鉀含量增幅最大，分別為256%和45.3%。不同處理對煙葉中總氮、還原糖、糖堿比、氮堿比等有降低作用，降幅分別3.2%～19.0%、1.6%～110%、155%～21.4%和16.7%～32.5%。不同降鎘技術(shù)處理都有利于改善煙葉化學(xué)成分的協(xié)調(diào)性，其中T5A和T3處理較協(xié)調(diào)，說明在選擇降鎘技術(shù)時，應(yīng)注意其對煙葉品質(zhì)及產(chǎn)量的影響[12-13]。

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