楊 未，周冀衡，王 科，王 斌

（湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)煙草科學(xué)研究所，湖南 長(zhǎng)沙 410128）

近年來(lái)，隨著我國(guó)工業(yè)化進(jìn)程的發(fā)展，工業(yè)污染日益加劇。大量證據(jù)表明重金屬污染對(duì)農(nóng)作物生長(zhǎng)不利，超過(guò)一定濃度的重金屬污染會(huì)影響植物DNA的完整性并導(dǎo)致植物細(xì)胞成活性顯著降低[1－2]。而重金屬污染農(nóng)作物的主要方式之一是工業(yè)廢氣和汽車尾氣中的重金屬粉塵進(jìn)入大氣，然后又隨降雨落到農(nóng)作物及其周圍土壤上。

我國(guó)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(qū)，同時(shí)，眾多冶煉及燃煤工廠的廢氣排放形式依然嚴(yán)峻，大量的重金屬污染物隨汽車尾氣和工廠排廢進(jìn)入空氣中[3]。本試驗(yàn)使用鉛、汞、砷、鎘4種我國(guó)常見的空氣重金屬污染物，以葉面噴施的方式對(duì)煙株進(jìn)行脅迫處理，并對(duì)處理后煙株的農(nóng)藝性狀進(jìn)行統(tǒng)計(jì)和分析，從而進(jìn)一步研究這種污染方式對(duì)煙草農(nóng)藝性狀的影響，以期為我國(guó)大氣重金屬污染對(duì)煙草種植造成的危害提供一定的理論和實(shí)驗(yàn)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料

煙草品種K326，由湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)人工智能溫室提供。

1.2 試驗(yàn)方法

煙草品種移栽至盆中培養(yǎng)至團(tuán)棵期，選擇長(zhǎng)勢(shì)良好且一致的煙株進(jìn)行試驗(yàn)處理。將重金屬以葉面噴施的方式對(duì)煙株進(jìn)行一次人工污染，并在其后的15 d和30 d分別進(jìn)行兩次重復(fù)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(gè)試驗(yàn)設(shè) 5個(gè)重復(fù)。盆缽直徑30 cm，高30 cm，每盆加入15 kg過(guò)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(shù)據(jù)測(cè)量

于旺長(zhǎng)期和統(tǒng)一現(xiàn)蕾時(shí)對(duì)最大葉長(zhǎng)、最大葉寬、莖圍、株高、有效葉片進(jìn)行兩次測(cè)量，其中最大葉長(zhǎng)、最大葉寬、株高以卷尺測(cè)量，莖圍以游標(biāo)卡尺測(cè)量；于打頂后15 d對(duì)最大葉長(zhǎng)、最大葉寬、莖圍、根體積進(jìn)行測(cè)量，根體積采用2 000 mL量筒進(jìn)行排水法測(cè)量。

1.4 數(shù)據(jù)處理

差異分析采用EXCEL和DPS v7.05進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)與分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 葉面噴施重金屬對(duì)旺長(zhǎng)期煙株農(nóng)藝性狀的影響

從表1中可以看到，在最大葉長(zhǎng)和最大葉寬上，4個(gè)處理與CK無(wú)顯著差異，而在株高、莖圍和有效葉片數(shù)上其差異顯著。在莖圍方面，5個(gè)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(gè)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(shù)方面，5個(gè)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(cè)中各種處理下的最大葉長(zhǎng)、葉寬無(wú)顯著差異，而莖圍、株高差異顯著。這說(shuō)明在施用重金屬到旺長(zhǎng)期的這段時(shí)間內(nèi)，重金屬脅迫對(duì)煙株莖部位的生長(zhǎng)產(chǎn)生了明顯影響，而對(duì)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(fù)面影響；有效葉片數(shù)方面，鉛有明顯的正面影響。

表1 旺長(zhǎng)期檢測(cè)的農(nóng)藝性狀

2.2 葉面噴施重金屬對(duì)現(xiàn)蕾期煙株農(nóng)藝性狀的影響

從表2中可以看到，與旺長(zhǎng)期相比，在現(xiàn)蕾期，不同污染物對(duì)于煙株最大葉長(zhǎng)、最大葉寬的影響有顯著差異。在最大葉長(zhǎng)和最大葉寬方面，4種污染物影響基本一致，最大葉長(zhǎng)和最大葉寬由高到低依次為鎘、鉛、汞、砷，其中鉛、鎘2個(gè)處理與CK相比無(wú)顯著差異，而汞、砷2個(gè)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(wú)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(shù)方面，4種污染物與CK相比均無(wú)顯著差距。

表2 現(xiàn)蕾期檢測(cè)的農(nóng)藝性狀

從整體上看，旺長(zhǎng)期時(shí)，各種污染物質(zhì)對(duì)煙株最大葉長(zhǎng)、最大葉寬的影響已有明顯差異，其中，鉛和鎘2種污染物對(duì)最大葉長(zhǎng)、最大葉寬影響較小，而砷和汞2種污染物對(duì)其影響較大。它們對(duì)莖圍和株高的影響亦是如此。這說(shuō)明，這一時(shí)期重金屬對(duì)煙株生長(zhǎng)的影響從莖部位擴(kuò)大到葉部位，并且4種污染物對(duì)煙株生長(zhǎng)的影響呈現(xiàn)一定的規(guī)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(duì)打頂后15 d煙株農(nóng)藝性狀的影響

從表3中可以看到，在最大葉長(zhǎng)、最大葉寬、莖圍和根體積4個(gè)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(nóng)藝性狀測(cè)定結(jié)果

整體上講，這一時(shí)期，CK的生長(zhǎng)情況在各方面都優(yōu)于受重金屬污染的煙株，4種污染物對(duì)煙株生長(zhǎng)的影響仍然以鉛、鎘影響較小，砷、汞影響較大。這與旺長(zhǎng)期的結(jié)果一致，表明4種污染物對(duì)煙株生長(zhǎng)的影響從旺長(zhǎng)期延續(xù)到打頂后15 d。

3 結(jié)論與討論

3.1 結(jié)論

本試驗(yàn)中，雖然重金屬是以通過(guò)噴施到煙株葉面的方式來(lái)對(duì)煙株進(jìn)行污染處理的，但是在旺長(zhǎng)期的數(shù)據(jù)測(cè)量中，重金屬污染物已對(duì)煙株的莖部位生長(zhǎng)產(chǎn)生了較大的影響，而對(duì)葉部位生長(zhǎng)的影響直到現(xiàn)蕾期才得以體現(xiàn)。這表明在該種污染方式下，葉部位生長(zhǎng)受重金屬污染的影響明顯慢于莖部位，葉面對(duì)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(zhì)對(duì)煙株的各項(xiàng)農(nóng)藝性狀都有負(fù)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(shuō)明在該種污染方式下，砷、汞2種重金屬對(duì)煙株生長(zhǎng)的危害比鉛、鎘要大，并且這種危害隨著煙株的生長(zhǎng)和污染處理的重復(fù)會(huì)持續(xù)加深。

3.2 討論

前人已對(duì)重金屬對(duì)植物的生長(zhǎng)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(huì)導(dǎo)致葉綠體數(shù)量減少，直接抑制植物總糖合成。李恬等[5]證明：汞污染對(duì)植物根活力和遺傳等生理活動(dòng)有嚴(yán)重影響。常思敏等[6]認(rèn)為，砷毒能使烤煙葉片的水勢(shì)、蒸騰速率、氣孔導(dǎo)度、自由水含量和單葉水分利用效率降低，抑制烤煙的生長(zhǎng)發(fā)育，使其葉片數(shù)和葉面積減少，產(chǎn)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(shí)段縮短，光合能力下降。袁祖麗等[8]證明，鎘脅迫強(qiáng)烈抑制煙草營(yíng)養(yǎng)器官的生長(zhǎng)發(fā)育，表現(xiàn)在葉片數(shù)量急劇減少，葉面積急劇下降，株高、根系長(zhǎng)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(yàn)在前人的研究基礎(chǔ)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(zhì)以葉面噴施的方法對(duì)煙株進(jìn)行處理，并對(duì)處理后的煙株農(nóng)藝性狀進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。得出以下結(jié)論：葉面噴施條件下，4種重金屬污染物中以汞、砷對(duì)煙草生長(zhǎng)影響較嚴(yán)重，但這種影響在旺長(zhǎng)期之前的煙葉上并不明顯。目前，我國(guó)砷和汞兩種污染物的空氣排放主要來(lái)自于煤燃燒，因此，在煙田選址上應(yīng)考慮遠(yuǎn)離燃煤工業(yè)區(qū)。而煙草這種葉部采收作物，在對(duì)其葉面噴施重金屬污染的情況下，其莖部位的響應(yīng)速度要快于葉部位，所以，在煙草旺長(zhǎng)期若發(fā)現(xiàn)莖部位生長(zhǎng)不良，應(yīng)及時(shí)判斷其是否受重金屬污染，及早進(jìn)行防治處理。

[1]梁 芳，郭晉平.植物重金屬毒害作用機(jī)制研究進(jìn)展[J].山西農(nóng)業(yè)科學(xué)，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(xué)，2004，12（209）：20-27.

[3]曹祥練，孫敬國(guó).重金屬對(duì)烤煙產(chǎn)量及品質(zhì)影響的研究進(jìn)展[J].河北農(nóng)業(yè)科學(xué)，2009，9（13）：3-6.

[4]陸秀君，關(guān) 興.鎘對(duì)刺槐幼苗生長(zhǎng)和與滲透調(diào)節(jié)有關(guān)物質(zhì)含量的影響[J].中國(guó)土壤與肥料，2008，（6）：82-83.

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

[6]常思敏，賈東坡，馬新明，等.砷對(duì)烤煙葉片水分代謝的影響[J].西北農(nóng)林科技大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2007，（6）：73-76.

[7]齊 敏.土壤-煙草系統(tǒng)中煙草葉綠素對(duì)Hg、Cd、Pb脅迫的響應(yīng)[J].中國(guó)生態(tài)農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào)，2001，9（4）：82-84.

[8]袁祖麗，馬新明，韓錦峰，等.鎘污染對(duì)煙草葉片超微結(jié)構(gòu)及部分元素含量的影響[J].生態(tài)學(xué)報(bào)，2005，25（11）：2919-2927.