硅基复合肥对烤烟镉含量的影响

朱益+齐绍武+靳辉勇+梁仲哲+淡俊豪

摘 要：为提高烤烟原料安全性，试验研究了硅基复合肥对烤烟各部位镉含量的影响。结果表明，硅基复合肥能显著降低烤烟各部位的镉含量，且以1.33 mg·kg-1用量效果最好，烟根、烟茎和烟叶镉含量最高分别降低27.66%，31.75%，55.58%。

关键词：硅；烤烟；镉含量

中图分类号：S572 文献标识码：A DOI 编码：10.3969/j.issn.1006-6500.2017.06.006

Abstract： In order to improve the safety of flue-cured tobacco， the effects of silicon-based compound fertilizers on cadmium content in different parts of flue-cured tobacco were studied. The results showed that silicon-based compound fertilizer could significantly reduce the cadmium content in flue-cured tobacco and the effect of 1.33 mg·kg-1 was preferably. The highest cadmium content of tobacco root， tobacco stem and tobacco leaves decreased by 27.66%， 31.75% and 55.58% respectively.

Key words： silicon； flue-cured tobacco； cadmium content

镉在自然土壤中含量较低，一般不会对人类产生危害[1]，但随着人类社会城市化与工业化的推进，各种生产活动中产生的重金属镉通过污水、废气以及固体废弃物等在土壤中不断累积[2]，对土壤生态系统产生了不可逆的影响[3]，并通过食物链等方式进入人体，对生命健康造成长期危害[4]。

烟草对镉具有很强的富集性[5]，镉在烟草中累积过量时会抑制细胞伸长，破坏光合色素的合成并抑制酶的活性，从而影响烟株的正常生长与干物质的积累[6]。硅肥硅钝化土壤中Cd的主要原理是可溶性硅酸盐水解生成OH—，提高土壤pH值，改变镉的存在形态[7]，提高有机质和胶体等大分子化合物对Cd2+的吸附作用，而且水解生成的硅酸还能和Al2+生成硅酸铝盐，通过共价键和配位键对Cd2+进行专性吸附[8]。此外，硅还能通过在植株内累积而阻碍镉向上迁移，通过生化作用降低镉的活性等[9-10]。

本试验研究了添加硅基复合肥后烤烟根、茎、叶中的镉含量变化情况，旨在探讨硅基复合肥对烤烟中各部位镉含量的影响及其最适用量，以期为降低烤烟镉含量、提高烤烟原料安全性提供科学依据和实践基础。

1 材料和方法

1.1 材 料

供试硅基复合肥为缓释性肥料，由湖南农业大学耕地重金属钝化螯合实验室提供，主要成分为硅酸盐、碳酸钙和氧化钙等。供试烤烟为K326，种子由中南烟草试验站提供。供试土壤取自湖南农业大学耘园，基本理化性质如表1所示。

1.2 试验设计

本试验为盆栽试验，在湖南农业大学耘园内进行。

将供试土壤风干、碾碎、过筛后，将四水硝酸镉（CdN2O6·4H2O）水溶液均匀喷施，每公斤土壤添加2 mg外源镉，老化两周后撒施硅基肥料，搅拌均匀后装盆，每盆10 kg。硅基复合肥施用量设4个水平：A0是对照组，为0 mg·kg-1，A1为0.66 mg·kg-1，A2为1.33 mg·kg-1，A3为2.00 mg·kg-1。日常管理按“优质烤烟生产技术规范”执行，所用肥料为烟草专用复合肥，N∶P2O5∶K2O为8∶11∶11，按田间每公顷施氮量为90 kg计。

1.3 样品采集与检测方法

分别于烤烟生长的团棵期、旺长期和成熟期在各盆栽小区选取长势一致且具有代表性的烟株连根带茎整株采集，每个小區每次采集3组样本，烘干粉碎后供检测备用。

烟样采用HNO3-HCl-HF法消解，具体步骤为：称取0.10 g烟样于消解管中，分别加入5 mL HNO3、1 mLHCl和1 mLHF，放入烘箱加热消解。消解完毕后，待消解管冷却后取出，加热除去HF，将消解液转移至50 mL容量瓶中，用超纯水定容然后过滤到10 mL离心管中，最后用ICP-MS检测。

2 结果与分析

2.1 硅基复合肥对烤烟根系镉含量的影响

由图1可知：在团棵期，随着硅基复合肥施用量的增加，烤烟根系镉含量显著降低，各施用量间的差异性均达到显著水平，施用量为A1、A2和A3时，分别比对照降低10.39%，20.77%，32.95%；旺长期时，根系镉含量随着硅基复合肥用量的提高，呈先降低后升高的趋势，各处理的关系为A0>A1>A3>A2，A2处理与对照之间差异性显著，与对照相比，A1降低10.65%，A2降低27.66%，A3降低16.64%；成熟期时，各处理间表现为A0>A1>A2>A3，A0显著高于A2和A3，A1、A2和A3分别比对照降低6.15%，20.77%，22.69%；随着生育期的推进，对照处理根系镉含量在旺长期降幅达61.68%，成熟期则较为平稳，添加硅基复合肥后根系镉含量的总体变化趋势不变，但A1和A2镉含量处理在成熟期略有回升。

2.2 硅基复合肥对烤烟茎部镉含量的影响

由图2可知：硅基复合肥能降低烟茎镉含量，且随着施用量的增加，茎部镉含量在团棵期和旺长期呈逐渐降低的趋势，在成熟期呈先降低后升高的趋势；在团棵期时，各处理间差异性均达到显著水平，A1、A2和A3分别比对照降低11.39%，20.94%，29.76%；在旺长期时，A0和A1显著高于A2和A3，A0与A1、A2与A3之间无显著性差异，与对照相比，A1降低8.75%，31.78%，38.34%；在成熟期，A1、A2和A3均显著低于对照，分别比对照降低16.26%，31.75%，25.15%；烟茎镉含量随生育期总体呈推进逐渐降低的趋势，且在旺长期降幅较大，成熟期趋于平稳，其中A3处理的镉含量在成熟期略有回升。

2.3 硅基复合肥对烤烟烟叶镉含量的影响

由图3可知：添加硅基复合肥后烟叶镉含量显著降低，在团棵期表现为A0>A1>A3>A2，除A2与A3外各处理间均存在显著性差异，与对照相比，A1降低20.34%，52.81%，46.32%；旺长期时，烟叶镉含量随硅基复合肥施用量增加而显著降低，A1、A2和A3分别比对照降低16.05%，48.11%和57.64%；成熟期时各处理之间的关系与团棵期相同，与对照相比，A1、A2和A3分别降低37.17%，55.58%和48.78%；烟叶镉含量随生育期推进的变化趋势与茎部和根部类似，在成熟期，A0和A3有所回升。

3 结论与讨论

通过试验结果可以看出，添加硅基复合肥能有效降低烤烟各部位的镉含量，其中根部镉含量在团棵期降幅最大，茎部镉含量在旺长期总体降幅最大，叶部则是成熟期降幅最大，总体上与烟株各部位快速生长时期契合，其原因是硅素对烟株生长的促进作用导致各部位生物量持续增加，镉含量由于稀释效应不断降低[11]。此外，0.66 mg·kg-1的施用量在生育中后期对根部和茎部的降镉效果不再显著，出现后劲不足的表现，而2.00 mg·kg-1处理下的烟株，其根部、茎部和叶部镉含量均出现小幅回升的情况，降镉效果不稳定，其原因有待进一步探究。1.33 mg·kg-1施用量下烟株各部位镉含量显著降低且效果稳定，适合生产使用。为在实际大田生产中推广使用硅基复合肥，还需进一步研究其对烤烟产质量的影响，并且长期追踪，确保对土壤安全性无长期副作用。

参考文献：

[1]靳克林.河南省濮阳市部分地区土壤中铅、镉污染现状分析[J].医药论坛杂志， 2012（10）：59-60.

[2]周微，银小兵，王龙.植物对土壤石油污染的修复作用[J].现代农业科技，2016（10）：182-182.

[3]薛庆锋.土壤复合污染体系中重金属的行为研究[D].杭州：浙江大学，2008.

[4]芦炳炎.磁性微生物复合材料的制備及其对水体中重金属吸附效果[D].湘潭：湘潭大学， 2014.

[5]张成尧.主要植烟土壤中烟草镉生物有效性及影响因素研究[D].北京：中国农业科学院， 2013.

[6]薛永，王苑螈，姚泉洪，等.植物对土壤重金属镉抗性的研究进展[J].生态环境学报， 2014（3）：528-534.

[7]张曦.四种土壤调理剂对镉铅形态及生物效应的影响[D].北京：中国农业科学院， 2012.

[8]韩新燕.纳米硅酸盐添加剂（CDAA）吸附饲料镉的研究[D].杭州：浙江大学， 2004.

[9]刘冬.硅对植烟土壤中镉形态、烤烟镉积累的影响[D].贵阳：贵州大学， 2015.

[10]陈翠芳，钟继洪，李淑仪.施硅对抑制植物吸收重金属镉的效应研究进展[J].生态学杂志， 2007， 26（4）：567-570.

[11]刘亮.镉对芥菜的毒害及磷供应对作物镉吸收的影响[D].南京：南京农业大学， 2007.