铅污染对烟草生长和铅吸收的影响

刘优雄，周冀衡，王 东，陈银建

（湖南农业大学烟草科学与健康重点实验室，湖南 长沙 410128）

随着当今工业水平的不断提高和发展，重金属对土壤的污染越来越重。在土壤重金属污染物中，以铅的含量相对较高，影响也较为严重[1-2]，重金属铅长期富集在植烟土壤中会对植烟土壤环境造成破坏[3-6]，根际土壤中溶解的铅可通过质外体或共质体途径进入根系而被烟株吸收积累，干扰细胞的正常代谢，对细胞产生毒害作用[7-8]，不利于烟草的正常生长。但烟草作为一种吸食性消费品，烟叶中含有铅是否会对人体健康产生不利的影响，目前还未得到充分的证明。另外，我国土壤中铅的平均背景值为（26.0±12.4）mg/kg[9]，与本研究处理中的铅浓度相比处于较低的水平，因此本研究更多的是从理论角度，研究两种常见的土壤类型中铅污染对烟草铅吸收和烟草生长的影响，以期为烤烟铅吸收规律和铅胁迫对烤烟生长的影响提供一定的数据支持和参考依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料

供试土壤：旱地土壤和水田土壤采自中国烟草中南农业试验站烟草基地，采样深度为0～20 cm（表层）。供试土样风干，过筛，充分混匀后参照土壤农业化学分析方法[10]测定土壤基本理化性质（见表1）。

表1 供试土壤基本理化性质

供试烟草品种为K326。主要重金属试验试剂：Pb（CH3COO）2（优级纯）。

1.2 试验设计

试验于2009年1～7月在湖南农业大学烟草工程中心实验基地内进行。土壤Pb施加量为0、300、500 mg/kg，记作 CK、T1、T2。采用完全随机设计，共 6个处理，每处理重复10次。选择长势良好一致的烟苗，于烟苗5叶期移栽，采取盆栽试验，试验盆钵规格为顶部直径20 cm，底部直径16 cm，高15 cm，每盆钵中各装入经Pb处理平衡2周后的土壤2 kg。

1.3 测定项目与测定方法

于烤烟移栽70 d后测定烤烟株高、茎围、叶片数、最大叶面积、烟株鲜叶重、各部位干重、叶绿素含量、根系活力、硝酸还原酶活性、烟叶中总氮、总钾、烟碱含量以及烟株根、茎和叶中铅含量。

烟株农艺性状、烟株鲜叶重和各部位干重测定方法参照烟草行业标准执行。叶绿素含量的测定采用便携式SPAD-叶绿素测定仪测倒数第3叶；根系活力的测定采用TTC法[11]；硝酸还原酶活性的测定采用活体法[11]。总氮含量用凯氏定氮法测定；总钾含量用火焰光度计法测定；烟碱含量用活性炭脱色HCl浸提－紫外分光光度法[12]测定；铅含量用原子荧光分光光度法测定。

1.4 数据处理

用Excel进行数据分析，DPS进行统计分析。

2 结果与分析

2.1 铅污染土壤对烟草农艺性状的影响

从表2中2种铅污染浓度的毒害作用对烟草农艺性状影响的比较得出，T1对烟草的毒害作用不十分明显，旱地烤烟农艺性状与对照相比还有小幅度提升，这可能与低浓度的铅有刺激植物生长的作用有关。T2中烟草的各项农艺指标和对照相比有明显下降，旱地和水田中烟草鲜叶重分别比对照下降了21.07%和13.92%，可见铅污染对烟草植株的毒害表现显著。

表2 不同处理水平下烟草的农艺性状

2.2 铅污染土壤对烟草干物质量的影响

从表3分析不同处理下烟草的干物质积累分配可知，随着土壤铅浓度的增加，旱地中烟叶干物质分配比对照下降了1.72和0.20个百分比，水田中烟叶的干物质分配比对照增加了5.97和5.88个百分比，这说明铅污染对水田土中生长的烟草干物质积累影响要低于铅污染旱地土中生长的烟草，另外在土壤铅污染浓度逐步增加时，不同土壤中生长的烟株干物质量表现出先升高后降低的趋势。

表3 不同处理下烟草各部位干物质积累量

2.3 铅污染土壤对烟草铅吸收的影响

烟草对土壤中重金属的吸收可通过吸收系数来表征，吸收系数=植物体内某元素含量/该元素在土壤中的含量[13]。吸收系数越大，说明重金属向植物体迁移效率越高。由表4可知，在两种浓度的铅污染下，水田土中的烟草都要比旱地土中生长的烟草铅吸收系数小，说明旱地土壤中的铅向烟株体迁移率要高于水田。

表4 不同处理下烟草各部位含铅量与吸收系数

2.4 铅污染土壤对烟草铅分配量的影响

铅从土壤向烟株迁移的分配量基本规律是：根＞茎＞叶。从表5中可知，在铅污染的不同土壤类型中生长的烟草根、茎、叶中铅分配量变化不明显，但当土壤中的铅浓度增加时，烟草根部的铅含量和分配比例都明显升高，说明铅更容易富集在烟草根部，向地上部位的转移效率不高。

表5 不同处理水平下烟草各部位铅的迁移和分配

2.5 铅污染土壤对烤烟生理指标的影响

由表6可知，土壤受到铅污染时，随着土壤铅浓度的增加，烟草叶片的硝酸还原酶（NR）活性和叶绿素含量先升高而后下降，根系活力呈逐步下降趋势，这与铅污染浓度增加对烟草形成毒害作用有关。水田土中生长的烟草叶片硝酸还原酶活性和根系活力要高于在旱地土中生长的烟草。无铅污染时，旱地土和水田土中的烟草叶片绿素含量相差不大，有铅污染时，水田的烟草叶绿素含量明显高于旱地。

表6 不同处理对烟叶NR活性、根系活力和叶绿素含量的影响

2.6 铅污染土壤对烟叶品质指标的影响

烟叶质量是一个综合概念，而化学成分指标可以从一个侧面反映烟叶的质量，由图1可见，水田土中CK处理的烟叶中的总氮、烟碱和钾百分含量都稍优于旱地土中的，土壤铅浓度到300 mg/kg水平时，水田土中的烟叶中总氮、烟碱和钾百分含量明显高于旱地土中的；土壤铅浓度为500 mg/kg时，由于烟草受到铅污染的毒害，两种土壤中生长的烟叶品质指标都明显下降，但水田土中的烟叶的总氮、烟碱和钾百分含量要稍好于旱地土中的。

图1 不同处理对烤烟烟叶品质指标的影响

3 结论与讨论

（1）从不同浓度的铅处理对烤烟的农艺性状、干物质积累、相关生理指标和烟叶某些化学成分含量的数据分析可知：300 mg/kg以下的低浓度铅处理对烤烟的毒害作用不明显，500 mg/kg以上的高浓度铅处理对烤烟产生了明显的毒害作用。

（2）相同浓度的铅污染时，在水田土上种植的烤烟各部位的铅含量和铅吸收系数小于在旱地土上的，农艺性状和相关生理指标也都优于旱地土上的，这说明等量的铅污染对烤烟产生的毒害在水田土壤中比旱地土壤中小。这可能与水田土壤的物理结构、有机物组成和土壤营养元素的种类和含量有很大关系。

（3）从本试验中烤烟根、茎和叶中铅吸收系数、铅含量、铅分配量的分析可知：铅更容易富集在烤烟根部，向地上部位尤其是叶的转移效率不高。由于烤烟是一种叶用经济作物，联系到农业生产，这一点对烟叶的安全生产十分有利。

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