硒元素对烤烟重金属及内在质量的影响

汪季涛　杨波　姚忠达　蓝周焕　胡海洲

摘 要 为探索硒元素对烤烟烟叶中重金属累积的拮抗效应，以烤烟K326为试验材料，研究了不同硒元素施用量对烤后烟叶中铅、砷、镉、铬和汞等5种重金属含量及化学成分的影响。结果表明，基施硒元素能显著提高烤后烟叶中硒元素的含量，适量的施用硒元素可以生产出富硒烟叶，同时改善烟叶的内在化学成分的协调性，提高烟叶的工业可用性。综合来看，1.80～2.70 kg/hm2的硒元素能显著降低烤后烟叶铅、镉和汞的含量，而在本试验0～3.60 kg/hm2的硒元素施用量范围内，基施硒元素对烤后烟叶中砷、铬含量无显著消减作用。

关键词 硒元素；重金属；烤烟；消减

中图分类号 TS411 文献标识码 A

Abstract To explore the antagonism effect of selenium on the accumulation of heavy metals in tobacco， the effects of different doses of selenium on the content of selenium， lead， arsenic， cadmium， chromium， mercury and inner quality were investigated in flue-cured tobacco K326. The results showed that basal selenium could significantly increase selenium content in flue-cured tobacco leaves， after a suitable amount of selenium could produce selenium-rich and higher quality tobacco. Taken together， 1.80-2.70 kg/hm2 selenium could significantly reduce the content of lead， cadmium and mercury in flue-cured tobacco leaves. Within the doses of 0～3.60 kg/hm2 selenium designed in this experiment， there was no significant reduction effect on the content of arsenic and chromium in flue-cured tobacco leaves.

Key words Selenium；Heavy metal；Flue-cured tobacco；Reduction

doi 10.3969/j.issn.1000-2561.2015.11.004

随着吸烟与健康关系研究的不断深入，烟草中重金属含量及其对人体健康的潜在危险日益受到关注[1-3]。研究发现，在众多的植物中，烟草属于易富集重金属的一种经济作物，可将被重金属污染土壤中的铅、砷、镉、铬、汞等重金属富集到植株的根、茎、叶中[4-5]。卷烟在抽吸过程中，这些重金属可通过主流烟气进入人体，对人体造成潜在的危害[6-8]。有研究报道，吸烟己成为烟民某些重金属的主要来源之一[9-10]。

微量元素硒（Se）是人体14种必须的微量营养元素之一[11]，同时也是植物生长发育的有益元素，不仅在维护人体健康上发挥独特的生理功能[12]，而且在促进植物生长、改善品质、增加产量等方面发挥着重要生物学效应[13-14]。目前在烟草上，对硒的研究主要集中在硒对烟草的营养，如硒在烟草各部位或器官的分布，土壤硒含量与烟叶硒含量的关系，喷施硒肥对烟草的生长、发育、品质的影响等方面[15]，针对硒元素对烟草中重金属累积的拮抗效应方面研究尚无报道。为此，笔者以烤烟K326品种为试验材料，考察不同硒元素施用量对烤后烟叶中铅、砷、镉、铬和汞等5种重金属含量的影响，为揭示烟草体内硒与重金属之间的拮抗关系提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 材料

安徽中烟福建上杭基地庐丰上坊科技示范园区，种植品种为K326。试验土壤类型为砂壤土，肥力中等，速效N、P、K含量分别为142.6、17.6、134.7 mg/kg；铅为8.58 mg/kg、砷为4.84 mg/kg、镉为0.21 mg/kg、铬为7.69 mg/kg、汞为0.56 mg/kg、硒为0.65 mg/kg。海拔180 m，pH值为6.78，电导率为40 μs/cm。排灌方便，光照充足，前作晚稻，试验面积约为1.67 hm2。

1.2 方法

1.2.1 试验设计 试验设3行区，小区长21.5 m，小区面积71 m2，每小区种植126株，行株距为1.1 m × 0.5 m。供试硒肥为苏州硒谷科技有限公司提供的纳米硒植物营养剂，矿物硒含量为12 g/kg。设5个处理，3次重复，共15个小区，采用随机区组排列。S1：硒元素0 kg/hm2作为对照；S2：基施硒元素0.90 kg/hm2；S3：基施硒元素1.80 kg/hm2；S4：基施硒元素2.70 kg/hm2；S5：基施硒元素3.60 kg/hm2。试验的育苗及大田管理、采收烘烤等相关环节均按照当地优质烟生产技术规范执行，整个试验安排在土壤条件均匀一致的同一地块进行。

1.2.2 样品检测 各个处理选取9～11叶位的中部叶为对象，检测烤后烟叶的铅、砷、镉、铬、汞和硒元素的含量。

参照《烟草及烟草制品铬、镍、砷、硒、镉、铅的测定 电感耦合等离子体质谱法》制样方法。称取约0.25 g试样，精确至0.1 mg，置于微波消解内胆中，向微波消解内胆中依次加入5.0 mL 65%硝酸，2.0 mL 30%过氧化氢，3 mL 36.6%盐酸，将消解内胆放入消解罐中，旋紧密封，置于微波消解仪中，至溶液呈透明淺黄绿色。同时做空白实验和质控样品。

1.3 数据处理

所得检测数据采用EXCEL，DPS和SPSS17.0软件进行统计分析。

2 结果与分析

2.1 不同硒元素施用量对烟叶中硒含量的影响

不同硒元素施用量处理对烤后烟叶中硒含量的影响如图1所示。可以看出，随着硒元素施用量的增加，烟叶中硒含量成线性上升趋势。除S2处理烟叶的硒含量与对照没有显著差异外，S3、S4、S5处理烟叶中硒含量均显著高于对照处理，分别比对照提高了144.33%、317.41%和530.33%。说明外源添加硒元素可以显著提高烟叶中的硒含量，并且在本试验所设置硒元素施用量范围内（0.90～3.60 kg/hm2），随着硒元素施用量的增加，烤后烟叶硒含量提高，烟叶硒含量与硒元素施用量成正比。

2.2 不同硒元素施用量对烟叶中铅含量的影响

烟叶中铅的含量对硒元素处理的剂量具有不同程度的響应，结果如图2所示。S2和S5处理烟叶的铅含量与对照相比没有显著差异，S3和S4处理烟叶的铅含量分别比对照降低了9.40%和9.65%。说明低剂量或高剂量的硒元素处理不能降低烟叶中的铅含量，而适量的硒处理可以降低烤后烟叶中铅的含量，并达到显著水平。

2.3 不同硒元素施用量对烟叶中砷含量的影响

不同硒元素施用量对烟叶中砷含量的影响如图3所示。与对照S1处理相比，S2和S3处理对烟叶中砷含量具有一定的降低作用，但差异不显著；S4处理的砷含量略低于对照处理，差异不显著；S5处理的烟叶中砷含量反而略高于对照处理，但差异也不显著。说明在本试验设计硒元素施用量范围内，硒对烤后烟叶的砷含量没有显著影响。

2.4 不同硒元素施用量对烟叶中镉含量的影响

从图4可以看出，各个硒元素处理的烟叶镉含量均低于不施硒肥处理S1，且中等硒元素施用量对镉的消减效果比较高或较低施用量处理的效果略好。其中，S3处理，即施用量150 kg/hm2的处理，镉的降低达到55.79%。S2、S4和S5处理镉含量比对照分别降低了42.04%、47.70%和40.61%。说明硒元素的施用对烟叶中镉的含量具有显著的消减作用，但消减作用对硒元素剂量的响应不是随着施用量的增加而提高，各个处理之间的消减作用没有显著性的差异。

2.5 不同硒元素施用量对烟叶中铬含量的影响

不同硒元素施用量处理的烟叶铬含量变化如图5所示。从图可知，S2、S3和S5处理铬含量反而略微上升，只有S4处理铬含量略微下降，但总体含量变化不显著。说明不同剂量的硒元素处理对烤后烟叶中铬的含量影响无显著差异，硒元素的施用对烟叶中铬的富集无拮抗作用。

2.6 不同硒元素施用量对烟叶中汞含量的影响

从图6可以看出，硒元素处理的烟叶汞含量均不同程度的低于对照处理。除S2处理与对照差异不显著以外，S3、S4、S5处理的汞含量均显著低于对照处理。其中S4处理，烟叶中汞的含量降低幅度最大，达到22.44%；S3和S5处理分别比对照S1降低12.20%和19.49%。说明硒对烟叶中汞的累积具有一定的拮抗作用，随着硒元素剂量的增加，硒对烟草吸收汞的拮抗作用也提高。

2.7 不同硒元素施用量对化学成分的影响

硒元素的施用量对烟叶的常规化学成分的影响如表1所示，从整体数据分析可知，随着硒元素施用量的增加，总糖、还原糖含量总体表现为先升后降的趋势；总植物碱含量总体表现为略微降低的趋势；总钾含量表现为随着硒肥量增加而上升的趋势；对总氯含量来说，施用硒元素与对照S1处理差异不明显，且各处理之间氯含量变化无明显规律性；与对照相比，施用硒肥处理钾氯比均上升，且随着浓度的提高而表现为上升的趋势。说明施用硒元素对烟叶的内在化学成分的协调性具有较好的改善作用，且中等硒元素施用量效果要比高施用量明显。

3 讨论与结论

随着吸烟与健康问题的日益尖锐，烟草的安全性成为了烟草科学的一个重要研究方向，提高烟叶中硒的含量可以增加烟草的安全性[16-17]，而通过外源施用硒元素或在富硒的土壤中栽培烟草可以获得硒含量较高的烟叶。梁克中[18]研究了在成熟期叶面喷施浓度为10～40 mg/mL的硒微肥溶液，烟叶硒含量平均为3.63 mg/kg，可以生产出合乎需要的富硒烟叶。本试验结果表明增加硒元素的施用量，烟叶中硒含量成上升趋势，说明通过外源施用硒元素可以一定程度提高烟叶中硒含量，而且同时改善了烟叶的内在化学成分的协调性，提高了烟叶的工业可用性。

硒作为人体中一种重要的微量元素，其对农产品中重金属的缓解机制也开始受到关注[19]。张海英等[20]研究发现草莓叶面喷施适宜浓度的硒元素（即2.5～5.0 mg/L），在提高草莓硒含量的同时，可以降低Cd和Pb的含量。谭周磁等[21]研究了水稻补施低浓度的硒可降低大米中铅、镉和铬等重金属的含量。本研究中，利用植物体内重金属元素之间的“拮抗”或“协同”作用，通过施用硒元素可以较明显的降低烟叶中铅、镉和汞的含量，综合来看，中高剂量的硒元素施用量（150～225 kg/hm2）有利于铅、镉和汞的降低。但是从本试验设计的硒元素剂量试验结果表明，硒元素的施用对烟草富集砷、铬无显著的拮抗作用。

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