叶面喷施重金属对烟株农艺性状的影响

杨 未，周冀衡，王 科，王 斌

（湖南农业大学烟草科学研究所，湖南 长沙 410128）

近年来，随着我国工业化进程的发展，工业污染日益加剧。大量证据表明重金属污染对农作物生长不利，超过一定浓度的重金属污染会影响植物DNA的完整性并导致植物细胞成活性显著降低[1－2]。而重金属污染农作物的主要方式之一是工业废气和汽车尾气中的重金属粉尘进入大气，然后又随降雨落到农作物及其周围土壤上。

我国地少人多，土地利用率较高，道路周围难以建立有效的缓冲植物区，同时，众多冶炼及燃煤工厂的废气排放形式依然严峻，大量的重金属污染物随汽车尾气和工厂排废进入空气中[3]。本试验使用铅、汞、砷、镉4种我国常见的空气重金属污染物，以叶面喷施的方式对烟株进行胁迫处理，并对处理后烟株的农艺性状进行统计和分析，从而进一步研究这种污染方式对烟草农艺性状的影响，以期为我国大气重金属污染对烟草种植造成的危害提供一定的理论和实验依据。

1 材料与方法

1.1 材料

烟草品种K326，由湖南农业大学人工智能温室提供。

1.2 试验方法

烟草品种移栽至盆中培养至团棵期，选择长势良好且一致的烟株进行试验处理。将重金属以叶面喷施的方式对烟株进行一次人工污染，并在其后的15 d和30 d分别进行两次重复处理。污染液浓度为：1.砷处理：20 mg/kg；2.汞处理：0.5 mg/kg；3.铅处理：20 mg/kg；4. 镉处理：25 μmol/L。每个试验设 5个重复。盆钵直径30 cm，高30 cm，每盆加入15 kg过40目筛后的土壤，施入5.6g纯氮，氮∶磷∶钾肥的施用比例为1∶1.5∶2。其中60%作基肥，剩余肥料分别在移栽后20 d和30 d追施20%。其余田间管理措施与普通大田管理一致。

1.3 数据测量

于旺长期和统一现蕾时对最大叶长、最大叶宽、茎围、株高、有效叶片进行两次测量，其中最大叶长、最大叶宽、株高以卷尺测量，茎围以游标卡尺测量；于打顶后15 d对最大叶长、最大叶宽、茎围、根体积进行测量，根体积采用2 000 mL量筒进行排水法测量。

1.4 数据处理

差异分析采用EXCEL和DPS v7.05进行数据统计与分析。

2 结果与分析

2.1 叶面喷施重金属对旺长期烟株农艺性状的影响

从表1中可以看到，在最大叶长和最大叶宽上，4个处理与CK无显著差异，而在株高、茎围和有效叶片数上其差异显著。在茎围方面，5个处理从高到低依次为砷、汞、铅、CK、镉，其中砷和汞处理均显著高于CK。在株高方面，5个处理从高到低依次为铅、CK、汞、砷、镉，其中镉处理显著低于CK。在有效叶片数方面，5个处理从高到低依次为铅、CK、砷、汞、镉，其中铅处理显著高于CK。

从整体上看，该次检测中各种处理下的最大叶长、叶宽无显著差异，而茎围、株高差异显著。这说明在施用重金属到旺长期的这段时间内，重金属胁迫对烟株茎部位的生长产生了明显影响，而对叶部位的影响并不明显。在茎围方面，砷和汞存在极明显的正面影响；株高方面，镉有明显的负面影响；有效叶片数方面，铅有明显的正面影响。

表1 旺长期检测的农艺性状

2.2 叶面喷施重金属对现蕾期烟株农艺性状的影响

从表2中可以看到，与旺长期相比，在现蕾期，不同污染物对于烟株最大叶长、最大叶宽的影响有显著差异。在最大叶长和最大叶宽方面，4种污染物影响基本一致，最大叶长和最大叶宽由高到低依次为镉、铅、汞、砷，其中铅、镉2个处理与CK相比无显著差异，而汞、砷2个处理均显著低于CK。在茎围和株高方面，铅、镉2处理与CK相比无显著差异，而砷、汞2处理与CK相比有显著差异。在有效叶片数方面，4种污染物与CK相比均无显著差距。

表2 现蕾期检测的农艺性状

从整体上看，旺长期时，各种污染物质对烟株最大叶长、最大叶宽的影响已有明显差异，其中，铅和镉2种污染物对最大叶长、最大叶宽影响较小，而砷和汞2种污染物对其影响较大。它们对茎围和株高的影响亦是如此。这说明，这一时期重金属对烟株生长的影响从茎部位扩大到叶部位，并且4种污染物对烟株生长的影响呈现一定的规律：砷、汞处理影响较大，而铅、镉处理影响较小。

2.3 叶面喷施重金属对打顶后15 d烟株农艺性状的影响

从表3中可以看到，在最大叶长、最大叶宽、茎围和根体积4个方面，4种污染物的值均小于CK。其中，镉、铅处理与CK相比差异不显著，砷、汞处理均显著低于CK。

表3 打顶后15 d农艺性状测定结果

整体上讲，这一时期，CK的生长情况在各方面都优于受重金属污染的烟株，4种污染物对烟株生长的影响仍然以铅、镉影响较小，砷、汞影响较大。这与旺长期的结果一致，表明4种污染物对烟株生长的影响从旺长期延续到打顶后15 d。

3 结论与讨论

3.1 结论

本试验中，虽然重金属是以通过喷施到烟株叶面的方式来对烟株进行污染处理的，但是在旺长期的数据测量中，重金属污染物已对烟株的茎部位生长产生了较大的影响，而对叶部位生长的影响直到现蕾期才得以体现。这表明在该种污染方式下，叶部位生长受重金属污染的影响明显慢于茎部位，叶面对重金属污染的吸收效果较弱，烟株吸收重金属的主要器官可能是根部。

另外，与CK相比，叶面喷施铅、镉、砷、汞4种重金属污染物质对烟株的各项农艺性状都有负面影响，其中，砷、汞2种重金属的影响非常大，而铅、镉的影响则不显著。这说明在该种污染方式下，砷、汞2种重金属对烟株生长的危害比铅、镉要大，并且这种危害随着烟株的生长和污染处理的重复会持续加深。

3.2 讨论

前人已对重金属对植物的生长危害做了大量研究。陆秀君等[4]提出：镉是光合作用的抑制剂，一定浓度的镉污染会导致叶绿体数量减少，直接抑制植物总糖合成。李恬等[5]证明：汞污染对植物根活力和遗传等生理活动有严重影响。常思敏等[6]认为，砷毒能使烤烟叶片的水势、蒸腾速率、气孔导度、自由水含量和单叶水分利用效率降低，抑制烤烟的生长发育，使其叶片数和叶面积减少，产量降低。齐敏等[7]证明，烟草叶绿素和叶绿素a/b值随汞、铅、镉胁迫浓度的增加而减少，叶片衰老速度加快，有效光合作用时段缩短，光合能力下降。袁祖丽等[8]证明，镉胁迫强烈抑制烟草营养器官的生长发育，表现在叶片数量急剧减少，叶面积急剧下降，株高、根系长度迅速降低，根、茎、叶的含水量随镉浓度的增加而减少。

本试验在前人的研究基础上，将铅、汞、砷、镉4种空气排放量较大且危害较大的重金属物质以叶面喷施的方法对烟株进行处理，并对处理后的烟株农艺性状进行统计分析。得出以下结论：叶面喷施条件下，4种重金属污染物中以汞、砷对烟草生长影响较严重，但这种影响在旺长期之前的烟叶上并不明显。目前，我国砷和汞两种污染物的空气排放主要来自于煤燃烧，因此，在烟田选址上应考虑远离燃煤工业区。而烟草这种叶部采收作物，在对其叶面喷施重金属污染的情况下，其茎部位的响应速度要快于叶部位，所以，在烟草旺长期若发现茎部位生长不良，应及时判断其是否受重金属污染，及早进行防治处理。

[1]梁 芳，郭晋平.植物重金属毒害作用机制研究进展[J].山西农业科学，2007，11（35）：59-61.

[2]张艳玲，周汉平.烟草重金属研究概述[J].烟草科学，2004，12（209）：20-27.

[3]曹祥练，孙敬国.重金属对烤烟产量及品质影响的研究进展[J].河北农业科学，2009，9（13）：3-6.

[4]陆秀君，关 兴.镉对刺槐幼苗生长和与渗透调节有关物质含量的影响[J].中国土壤与肥料，2008，（6）：82-83.

[5]李 恬，肖素琴.重金属汞对植物生理活动的影响以及钙离子的拮抗作用[J].中山大学学报，2008，47（7）：111-113.

[6]常思敏，贾东坡，马新明，等.砷对烤烟叶片水分代谢的影响[J].西北农林科技大学学报（自然科学版），2007，（6）：73-76.

[7]齐 敏.土壤-烟草系统中烟草叶绿素对Hg、Cd、Pb胁迫的响应[J].中国生态农业学报，2001，9（4）：82-84.

[8]袁祖丽，马新明，韩锦峰，等.镉污染对烟草叶片超微结构及部分元素含量的影响[J].生态学报，2005，25（11）：2919-2927.