煙草中鎘的遷移吸收及影響研究綜述

徐兵+李云+裴宏斌+羅俊

摘 要 綜述了重金屬鎘在煙草生產中的來源、遷移吸收規律、分布特性以及對烤煙生長和品質的影響，為煙葉安全生產提供科學的參考依據，對現代煙草產業發展提供借鑒。

關鍵詞 煙草；鎘；遷移吸收；煙葉品質；控制

中圖分類號：X173 文獻標志碼：A 文章編號：1673-890X（2014）11--2

我國是種煙大國，也是消費大國，煙葉及其制品安全一直是人們關注的熱點，而重金屬鎘因其毒性強、易吸收積累、難消除等特點，被認為是重金屬中最具危害性的一種污染元素[1]。隨著人們健康意識的不斷提高，煙草中鎘含量已經成為煙草、健康等領域關注的焦點。基于此，結合前人研究重點，對煙草中重金屬鎘的來源、含量與分布特性、遷移與吸收規律做了系統系的概述，以期為控制煙草中鎘含量的技術措施提供理論依據

1 鎘素來源及遷移規律

1.1 來源

天然土壤中的鎘元素主要來源于成土母質，隨著工業化規模的不斷拓展，礦山開采、汽車尾氣排放等活動將重金屬帶入到土壤和環境中，致使土壤中重金屬含量明顯升高。全世界土壤鎘質量分數范圍為0.01～2.00 mg/kg，中值為0.35 mg/kg，我國土壤鎘含量為0.017～0.332 mg/kg。研究表明，鎘元素與大氣污染具有直接關系[2]，公路、鐵路兩側尤為明顯。農事生產中污水灌溉是其主要來源之一，這是由于部分工廠為節省成本，隨意排放工礦廢棄物造成地面、地下水都不同程度地受到污染所致。農藥及化肥也是其重要途徑，如煙用物資化學磷肥中含有汞、砷、鉛、鎘等重金屬元素，容易污染土壤。長期使用化肥農藥，易使土壤的凈化能力降低，加之重金屬鎘自身的穩定性，從而形成植煙土壤、煙葉的鎘富集。

1.2 遷移機理

重金屬通過大氣沉降、淋洗等作用進入土壤，而后經過土壤—水—植物系統傳輸到煙葉中。煙草吸收重金屬一方面通過煙葉表面進入；另一方面，由煙草根部吸收[3]。當前，鎘從土壤中進入根細胞的機理尚未完全明確，一般認為土壤中鎘主要以Cd2+或鎘的螯合物進入根細胞，并累積于質外體中，尤其是細胞壁中。也有研究發現，Cd2+可以通過去極化鈣離子通道（DACC）、超級化鈣離子通道（HACC）、非電壓依賴性鈣離子通道（VICC）進入細胞質[4]。除此之外，鎘的螯合物也可以通過YSL轉運蛋白進入細胞質。而后通過共質體途徑進入中柱木質部和韌皮部，木質部的Cd再通過蒸騰作用轉移到煙株的其他部位。植物會將進入細胞的部分Cd通過H+/陽離子反向運輸器、P18-ATP酶、ABC轉運蛋白等途徑轉運到液泡中。值得一提的是，鎘進入煙葉后也會隨生育期的不同而發生局部遷移。有研究指出，煙株從團棵期到初花期再到盛花期，鎘含量首先呈下降趨勢，而后不斷提高。

1.3 分布特征

煙草重金屬含量受地域差異和環境變化影響較大，年際間也存在較大差異，隨品種和產地的不同差別較大，但對于同一品種、不同部位煙葉，其差別相對較小。煙葉屬于易于吸收和富集重金屬的植物，理論上與土壤pH呈負相關關系，但也有研究得出相反結論[5]，因此，其中原因還有待進一步研究。煙草是鎘敏感作物，在煙葉生長發育過程中，通過煙葉表面和煙草根系吸收和富集重金屬，在煙草不同組織器官中，鎘的吸收累積為葉或莖>根>種子，而在煙草不同部位含量的順序為葉>根>莖。煙葉成熟時，鎘幾乎平均分配到葉中，根中含量很低[6]，且不同葉片組織中含量順序為主脈>側脈>葉肉。從土壤和煙葉中鎘含量來看，鎘在土壤中和煙葉中的含量呈正相關，說明煙葉中鎘含量主要來源于土壤，其含量分布與土壤具有較強的一致性。

2 鎘對烤煙生長發育及煙葉品質影響

2.1 對生長的影響

鎘是一種植物生長的非必須重金屬元素，不僅影響植物種子的萌發及根系的生長，還易造成植物出現生長遲緩、植株矮小、產量下降[7]。諸多研究表明，烤煙生長對鎘存在劑量效應，即在一定濃度范圍內，既不影響細胞的成活性，也不影響DNA的完整性，一定程度上能促進煙株生長，還可以完全阻止蕪菁花葉病毒引發的病毒病，但超出范圍則表現出明顯的抑制效應。

雖然烤煙對鎘能表現出很強的適應能力和耐性，但鎘含量過多甚至造成污染時，對煙草根系活力和光合作用影響較大。研究指出，K326和云煙87在鎘處理時，兩者的生物量、葉綠素a和葉綠素b含量、氣孔尺度均有所下降，其中K326葉片腺頭變小、腺毛變細，腺基部尤為明顯，而云煙87葉表腺毛發育則相對延遲?？蓮娏乙种艭AT活性并對葉肉細胞亞顯微結構產生較強烈的損傷和誘變作用，干擾其正常生理活動。在鎘脅迫下，會對煙草生長發育產生一系列的傷害，主要表現在葉片葉綠素含量、葉綠素a/b值及SOD酶活性降低，POD酶活性及丙二醛（MDA）含量相應增加[8，9]。還可影響煙葉氨基酸含量，造成煙草色素蛋白質復合物及多肽組成的變化。

2.2 對煙葉品質的影響

鎘對煙葉品質也表現出劑量效應，突出表現在低濃度的鎘（5×10-6 ）可增加煙葉可溶性糖和煙堿含量，蛋白質含量也有所下降，對品質改善有一定作用。但高濃度鎘則正好相反，馬新明等通過鎘污染對烤煙的光合特性和煙葉品質影響研究發現，當鎘處理濃度增加時，烤煙煙葉中的糖堿比和氮堿比均升高[10]，內在化學成分組成趨于不協調，不利于煙葉香吃味的形成。鎘對煙葉品質的影響還表現在其拮抗作用，即鎘含量增加到一定程度時，煙草根、莖、葉內的鈣、磷、鉀的總含量顯著降低，且葉片中的鉀、錳含量也呈明顯減少趨勢[11]。眾所周知，煙葉內鉀對煙葉品質貢獻較大，可提高煙葉燃燒性和吸濕性，改善煙葉的顏色和身份，同煙葉的品質密度也密切相關。由此可知，鎘過量可導致煙葉品質的下降。

3 結論與討論

煙葉中重金屬鎘的控制主要是提高煙草品種抗性、改良植煙土壤條件，改善煙草生長環境，從源頭上減少鎘對人類的危害。由于煙葉生產的長期性和復雜性，要求人們在煙葉生產過程中加強過程控制，突出細節管理，并嚴格行業標準、加強技術引進，采用煙草GAP和煙葉生產精益化管理措施著力減少鎘等重金屬的引入。

參考文獻

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（責任編輯：劉昀）endprint