葉面噴施重金屬對煙株農藝性狀的影響

楊 未，周冀衡，王 科，王 斌

（湖南農業大學煙草科學研究所，湖南 長沙 410128）

近年來，隨著我國工業化進程的發展，工業污染日益加劇。大量證據表明重金屬污染對農作物生長不利，超過一定濃度的重金屬污染會影響植物DNA的完整性并導致植物細胞成活性顯著降低[1－2]。而重金屬污染農作物的主要方式之一是工業廢氣和汽車尾氣中的重金屬粉塵進入大氣，然后又隨降雨落到農作物及其周圍土壤上。

我國地少人多，土地利用率較高，道路周圍難以建立有效的緩沖植物區，同時，眾多冶煉及燃煤工廠的廢氣排放形式依然嚴峻，大量的重金屬污染物隨汽車尾氣和工廠排廢進入空氣中[3]。本試驗使用鉛、汞、砷、鎘4種我國常見的空氣重金屬污染物，以葉面噴施的方式對煙株進行脅迫處理，并對處理后煙株的農藝性狀進行統計和分析，從而進一步研究這種污染方式對煙草農藝性狀的影響，以期為我國大氣重金屬污染對煙草種植造成的危害提供一定的理論和實驗依據。

1 材料與方法

1.1 材料

煙草品種K326，由湖南農業大學人工智能溫室提供。

1.2 試驗方法

煙草品種移栽至盆中培養至團棵期，選擇長勢良好且一致的煙株進行試驗處理。將重金屬以葉面噴施的方式對煙株進行一次人工污染，并在其后的15 d和30 d分別進行兩次重復處理。污染液濃度為：1.砷處理：20 mg/kg；2.汞處理：0.5 mg/kg；3.鉛處理：20 mg/kg；4. 鎘處理：25 μmol/L。每個試驗設 5個重復。盆缽直徑30 cm，高30 cm，每盆加入15 kg過40目篩后的土壤，施入5.6g純氮，氮∶磷∶鉀肥的施用比例為1∶1.5∶2。其中60%作基肥，剩余肥料分別在移栽后20 d和30 d追施20%。其余田間管理措施與普通大田管理一致。

1.3 數據測量

于旺長期和統一現蕾時對最大葉長、最大葉寬、莖圍、株高、有效葉片進行兩次測量，其中最大葉長、最大葉寬、株高以卷尺測量，莖圍以游標卡尺測量；于打頂后15 d對最大葉長、最大葉寬、莖圍、根體積進行測量，根體積采用2 000 mL量筒進行排水法測量。

1.4 數據處理

差異分析采用EXCEL和DPS v7.05進行數據統計與分析。

2 結果與分析

2.1 葉面噴施重金屬對旺長期煙株農藝性狀的影響

從表1中可以看到，在最大葉長和最大葉寬上，4個處理與CK無顯著差異，而在株高、莖圍和有效葉片數上其差異顯著。在莖圍方面，5個處理從高到低依次為砷、汞、鉛、CK、鎘，其中砷和汞處理均顯著高于CK。在株高方面，5個處理從高到低依次為鉛、CK、汞、砷、鎘，其中鎘處理顯著低于CK。在有效葉片數方面，5個處理從高到低依次為鉛、CK、砷、汞、鎘，其中鉛處理顯著高于CK。

從整體上看，該次檢測中各種處理下的最大葉長、葉寬無顯著差異，而莖圍、株高差異顯著。這說明在施用重金屬到旺長期的這段時間內，重金屬脅迫對煙株莖部位的生長產生了明顯影響，而對葉部位的影響并不明顯。在莖圍方面，砷和汞存在極明顯的正面影響；株高方面，鎘有明顯的負面影響；有效葉片數方面，鉛有明顯的正面影響。

表1 旺長期檢測的農藝性狀

2.2 葉面噴施重金屬對現蕾期煙株農藝性狀的影響

從表2中可以看到，與旺長期相比，在現蕾期，不同污染物對于煙株最大葉長、最大葉寬的影響有顯著差異。在最大葉長和最大葉寬方面，4種污染物影響基本一致，最大葉長和最大葉寬由高到低依次為鎘、鉛、汞、砷，其中鉛、鎘2個處理與CK相比無顯著差異，而汞、砷2個處理均顯著低于CK。在莖圍和株高方面，鉛、鎘2處理與CK相比無顯著差異，而砷、汞2處理與CK相比有顯著差異。在有效葉片數方面，4種污染物與CK相比均無顯著差距。

表2 現蕾期檢測的農藝性狀

從整體上看，旺長期時，各種污染物質對煙株最大葉長、最大葉寬的影響已有明顯差異，其中，鉛和鎘2種污染物對最大葉長、最大葉寬影響較小，而砷和汞2種污染物對其影響較大。它們對莖圍和株高的影響亦是如此。這說明，這一時期重金屬對煙株生長的影響從莖部位擴大到葉部位，并且4種污染物對煙株生長的影響呈現一定的規律：砷、汞處理影響較大，而鉛、鎘處理影響較小。

2.3 葉面噴施重金屬對打頂后15 d煙株農藝性狀的影響

從表3中可以看到，在最大葉長、最大葉寬、莖圍和根體積4個方面，4種污染物的值均小于CK。其中，鎘、鉛處理與CK相比差異不顯著，砷、汞處理均顯著低于CK。

表3 打頂后15 d農藝性狀測定結果

整體上講，這一時期，CK的生長情況在各方面都優于受重金屬污染的煙株，4種污染物對煙株生長的影響仍然以鉛、鎘影響較小，砷、汞影響較大。這與旺長期的結果一致，表明4種污染物對煙株生長的影響從旺長期延續到打頂后15 d。

3 結論與討論

3.1 結論

本試驗中，雖然重金屬是以通過噴施到煙株葉面的方式來對煙株進行污染處理的，但是在旺長期的數據測量中，重金屬污染物已對煙株的莖部位生長產生了較大的影響，而對葉部位生長的影響直到現蕾期才得以體現。這表明在該種污染方式下，葉部位生長受重金屬污染的影響明顯慢于莖部位，葉面對重金屬污染的吸收效果較弱，煙株吸收重金屬的主要器官可能是根部。

另外，與CK相比，葉面噴施鉛、鎘、砷、汞4種重金屬污染物質對煙株的各項農藝性狀都有負面影響，其中，砷、汞2種重金屬的影響非常大，而鉛、鎘的影響則不顯著。這說明在該種污染方式下，砷、汞2種重金屬對煙株生長的危害比鉛、鎘要大，并且這種危害隨著煙株的生長和污染處理的重復會持續加深。

3.2 討論

前人已對重金屬對植物的生長危害做了大量研究。陸秀君等[4]提出：鎘是光合作用的抑制劑，一定濃度的鎘污染會導致葉綠體數量減少，直接抑制植物總糖合成。李恬等[5]證明：汞污染對植物根活力和遺傳等生理活動有嚴重影響。常思敏等[6]認為，砷毒能使烤煙葉片的水勢、蒸騰速率、氣孔導度、自由水含量和單葉水分利用效率降低，抑制烤煙的生長發育，使其葉片數和葉面積減少，產量降低。齊敏等[7]證明，煙草葉綠素和葉綠素a/b值隨汞、鉛、鎘脅迫濃度的增加而減少，葉片衰老速度加快，有效光合作用時段縮短，光合能力下降。袁祖麗等[8]證明，鎘脅迫強烈抑制煙草營養器官的生長發育，表現在葉片數量急劇減少，葉面積急劇下降，株高、根系長度迅速降低，根、莖、葉的含水量隨鎘濃度的增加而減少。

本試驗在前人的研究基礎上，將鉛、汞、砷、鎘4種空氣排放量較大且危害較大的重金屬物質以葉面噴施的方法對煙株進行處理，并對處理后的煙株農藝性狀進行統計分析。得出以下結論：葉面噴施條件下，4種重金屬污染物中以汞、砷對煙草生長影響較嚴重，但這種影響在旺長期之前的煙葉上并不明顯。目前，我國砷和汞兩種污染物的空氣排放主要來自于煤燃燒，因此，在煙田選址上應考慮遠離燃煤工業區。而煙草這種葉部采收作物，在對其葉面噴施重金屬污染的情況下，其莖部位的響應速度要快于葉部位，所以，在煙草旺長期若發現莖部位生長不良，應及時判斷其是否受重金屬污染，及早進行防治處理。

[1]梁 芳，郭晉平.植物重金屬毒害作用機制研究進展[J].山西農業科學，2007，11（35）：59-61.

[2]張艷玲，周漢平.煙草重金屬研究概述[J].煙草科學，2004，12（209）：20-27.

[3]曹祥練，孫敬國.重金屬對烤煙產量及品質影響的研究進展[J].河北農業科學，2009，9（13）：3-6.

[4]陸秀君，關 興.鎘對刺槐幼苗生長和與滲透調節有關物質含量的影響[J].中國土壤與肥料，2008，（6）：82-83.

[5]李 恬，肖素琴.重金屬汞對植物生理活動的影響以及鈣離子的拮抗作用[J].中山大學學報，2008，47（7）：111-113.

[6]常思敏，賈東坡，馬新明，等.砷對烤煙葉片水分代謝的影響[J].西北農林科技大學學報（自然科學版），2007，（6）：73-76.

[7]齊 敏.土壤-煙草系統中煙草葉綠素對Hg、Cd、Pb脅迫的響應[J].中國生態農業學報，2001，9（4）：82-84.

[8]袁祖麗，馬新明，韓錦峰，等.鎘污染對煙草葉片超微結構及部分元素含量的影響[J].生態學報，2005，25（11）：2919-2927.