鉛污染對煙草生長和鉛吸收的影響

劉優雄，周冀衡，王 東，陳銀建

（湖南農業大學煙草科學與健康重點實驗室，湖南 長沙 410128）

隨著當今工業水平的不斷提高和發展，重金屬對土壤的污染越來越重。在土壤重金屬污染物中，以鉛的含量相對較高，影響也較為嚴重[1-2]，重金屬鉛長期富集在植煙土壤中會對植煙土壤環境造成破壞[3-6]，根際土壤中溶解的鉛可通過質外體或共質體途徑進入根系而被煙株吸收積累，干擾細胞的正常代謝，對細胞產生毒害作用[7-8]，不利于煙草的正常生長。但煙草作為一種吸食性消費品，煙葉中含有鉛是否會對人體健康產生不利的影響，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，研究兩種常見的土壤類型中鉛污染對煙草鉛吸收和煙草生長的影響，以期為烤煙鉛吸收規律和鉛脅迫對烤煙生長的影響提供一定的數據支持和參考依據。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

供試土壤：旱地土壤和水田土壤采自中國煙草中南農業試驗站煙草基地，采樣深度為0～20 cm（表層）。供試土樣風干，過篩，充分混勻后參照土壤農業化學分析方法[10]測定土壤基本理化性質（見表1）。

表1 供試土壤基本理化性質

供試煙草品種為K326。主要重金屬試驗試劑：Pb（CH3COO）2（優級純）。

1.2 試驗設計

試驗于2009年1～7月在湖南農業大學煙草工程中心實驗基地內進行。土壤Pb施加量為0、300、500 mg/kg，記作 CK、T1、T2。采用完全隨機設計，共 6個處理，每處理重復10次。選擇長勢良好一致的煙苗，于煙苗5葉期移栽，采取盆栽試驗，試驗盆缽規格為頂部直徑20 cm，底部直徑16 cm，高15 cm，每盆缽中各裝入經Pb處理平衡2周后的土壤2 kg。

1.3 測定項目與測定方法

于烤煙移栽70 d后測定烤煙株高、莖圍、葉片數、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。

煙株農藝性狀、煙株鮮葉重和各部位干重測定方法參照煙草行業標準執行。葉綠素含量的測定采用便攜式SPAD-葉綠素測定儀測倒數第3葉；根系活力的測定采用TTC法[11]；硝酸還原酶活性的測定采用活體法[11]。總氮含量用凱氏定氮法測定；總鉀含量用火焰光度計法測定；煙堿含量用活性炭脫色HCl浸提－紫外分光光度法[12]測定；鉛含量用原子熒光分光光度法測定。

1.4 數據處理

用Excel進行數據分析，DPS進行統計分析。

2 結果與分析

2.1 鉛污染土壤對煙草農藝性狀的影響

從表2中2種鉛污染濃度的毒害作用對煙草農藝性狀影響的比較得出，T1對煙草的毒害作用不十分明顯，旱地烤煙農藝性狀與對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的作用有關。T2中煙草的各項農藝指標和對照相比有明顯下降，旱地和水田中煙草鮮葉重分別比對照下降了21.07%和13.92%，可見鉛污染對煙草植株的毒害表現顯著。

表2 不同處理水平下煙草的農藝性狀

2.2 鉛污染土壤對煙草干物質量的影響

從表3分析不同處理下煙草的干物質積累分配可知，隨著土壤鉛濃度的增加，旱地中煙葉干物質分配比對照下降了1.72和0.20個百分比，水田中煙葉的干物質分配比對照增加了5.97和5.88個百分比，這說明鉛污染對水田土中生長的煙草干物質積累影響要低于鉛污染旱地土中生長的煙草，另外在土壤鉛污染濃度逐步增加時，不同土壤中生長的煙株干物質量表現出先升高后降低的趨勢。

表3 不同處理下煙草各部位干物質積累量

2.3 鉛污染土壤對煙草鉛吸收的影響

煙草對土壤中重金屬的吸收可通過吸收系數來表征，吸收系數=植物體內某元素含量/該元素在土壤中的含量[13]。吸收系數越大，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的煙草鉛吸收系數小，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

2.4 鉛污染土壤對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的煙草根、莖、葉中鉛分配量變化不明顯，但當土壤中的鉛濃度增加時，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 鉛污染土壤對烤煙生理指標的影響

由表6可知，土壤受到鉛污染時，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，這與鉛污染濃度增加對煙草形成毒害作用有關。水田土中生長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的煙草。無鉛污染時，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，水田的煙草葉綠素含量明顯高于旱地。

表6 不同處理對煙葉NR活性、根系活力和葉綠素含量的影響

2.6 鉛污染土壤對煙葉品質指標的影響

煙葉質量是一個綜合概念，而化學成分指標可以從一個側面反映煙葉的質量，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于旱地土中的，土壤鉛濃度到300 mg/kg水平時，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，由于煙草受到鉛污染的毒害，兩種土壤中生長的煙葉品質指標都明顯下降，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 不同處理對烤煙煙葉品質指標的影響

3 結論與討論

（1）從不同濃度的鉛處理對烤煙的農藝性狀、干物質積累、相關生理指標和煙葉某些化學成分含量的數據分析可知：300 mg/kg以下的低濃度鉛處理對烤煙的毒害作用不明顯，500 mg/kg以上的高濃度鉛處理對烤煙產生了明顯的毒害作用。

（2）相同濃度的鉛污染時，在水田土上種植的烤煙各部位的鉛含量和鉛吸收系數小于在旱地土上的，農藝性狀和相關生理指標也都優于旱地土上的，這說明等量的鉛污染對烤煙產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構、有機物組成和土壤營養元素的種類和含量有很大關系。

（3）從本試驗中烤煙根、莖和葉中鉛吸收系數、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移效率不高。由于烤煙是一種葉用經濟作物，聯系到農業生產，這一點對煙葉的安全生產十分有利。

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