煙草微量營養(yǎng)元素研究現(xiàn)狀

楊 蘇，戴林建，周 田，鄧 杰

(湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)院，長沙 410128)

煙草微量營養(yǎng)元素研究現(xiàn)狀

楊 蘇，戴林建*，周 田，鄧 杰

(湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)院，長沙 410128)

綜述了微量營養(yǎng)元素在煙草上的研究狀況，主要有植煙土壤中微量營養(yǎng)元素的豐缺狀況及分布，煙草對微量營養(yǎng)元素的吸收及與其它營養(yǎng)元素的關(guān)系,微量元素的生理功能以及對煙草產(chǎn)質(zhì)量的影響。

煙草；土壤；微量元素；生理功能

煙草是我國主要的經(jīng)濟(jì)作物。微量營養(yǎng)元素在煙葉生長發(fā)育過程中，參與調(diào)控各種生理作用，對煙葉產(chǎn)量和品質(zhì)的形成有著重要的作用。有研究表明，微量營養(yǎng)元素對烤煙產(chǎn)量、品質(zhì)的形成有著大量元素?zé)o可替代的作用，當(dāng)煙株處在大田生長期時(shí)，微量營養(yǎng)元素供應(yīng)不足，將會(huì)影響煙葉質(zhì)量、煙葉內(nèi)在化學(xué)成分協(xié)調(diào)性、香吃味等[1]。近年來，煙葉的產(chǎn)量連年增加以及作物復(fù)種指數(shù)的提高，土壤的有效養(yǎng)分消耗過大，而重視大量元素、忽視微量營養(yǎng)元素的不平衡施肥方式，導(dǎo)致土壤微量元素的缺乏時(shí)有發(fā)生，嚴(yán)重影響煙葉的產(chǎn)量和質(zhì)量，違背了煙葉可持續(xù)發(fā)展的要求。何明輝等[2]在貴州進(jìn)行增施微量元素試驗(yàn)后指出，在植煙土壤上增施一定的微量營養(yǎng)元素可以調(diào)控?zé)熑~的內(nèi)在化學(xué)成分，有利于提高煙葉品質(zhì)，同時(shí)還可以改善和保障煙葉的產(chǎn)質(zhì)量。有研究人員分別在河南、云南、安徽、湖南等地進(jìn)行相似的試驗(yàn)得出了增施、配施微量營養(yǎng)元素可在不同程度上提高煙葉化學(xué)成分的協(xié)調(diào)性以及煙葉產(chǎn)量和品質(zhì)[3～5]。增施微量營養(yǎng)元素，提高煙葉的工業(yè)可用性是人們一直研究和關(guān)注的問題，因此，筆者就煙草微量元素研究現(xiàn)狀進(jìn)行綜述。

1 植煙土壤微量元素豐缺狀況及分布

1.1 植煙土壤微量營養(yǎng)元素豐缺評價(jià)體系

根據(jù)元素所占植物干重的比值，將營養(yǎng)元素劃分為大量元素、微量元素，其中占植物干重的0.0001%～0.01%定為微量元素，有鐵(Fe)、硼(B)、錳(Mn)、鋅(Zn)、銅(Cu)、鉬(Mo)、氯(Cl)等7種[6]。煙草正常生長發(fā)育對植煙土壤微量元素含量要求的最低值分別為：鋅1.00 mg/kg、銅0.2 mg/kg、鐵7.00 mg/kg、錳7.00 mg/kg、鉬0.15 mg/kg、硼0.50 mg/kg、水溶性氯2.00 mg/kg[7，8]。

1.2 植煙土壤微量營養(yǎng)元素含量分布

根據(jù)肖漢乾等和王林等在2002年和2008年對當(dāng)年湖南煙區(qū)植煙土壤養(yǎng)分狀況分析表明，湖南煙區(qū)硼含量的嚴(yán)重缺乏并沒有得到很好的改善，湖南植煙土壤微量營養(yǎng)元素總體含量豐富，但有明顯地域性分布不均衡的狀況，且兩人的研究結(jié)論一致[9，10]。西南煙區(qū)的云、貴、川植煙土壤中硼的含量均極低，其它類微量元素總體含量豐富，其中貴州煙區(qū)水溶性氯嚴(yán)重缺乏，營養(yǎng)元素分布不均衡，是貴州煙區(qū)地域多樣性的特點(diǎn)，部分黃壤土缺銅、鉬，紫色土壤缺鋅。重慶煙區(qū)植煙土壤鉬含量嚴(yán)重缺乏；云南植煙土壤微量營養(yǎng)元素含量豐富，分布比較均衡[11～13]。

2 煙草微量元素的吸收及與其它營養(yǎng)元素的關(guān)系

2.1 煙草對微量元素的吸收與積累

煙草吸收營養(yǎng)元素主要分為有效形態(tài)養(yǎng)分遷移到煙草根系表面和養(yǎng)分進(jìn)入根細(xì)胞內(nèi)部兩種方式，吸收的為水溶性離子養(yǎng)分和少量分子態(tài)有機(jī)養(yǎng)分[14]。銅、鋅、錳、鐵4種元素進(jìn)入煙株的形態(tài)為水溶性自由陽離子，即Cu2+、Zn2+、Mn2+、Fe2+、Fe3+,鋅在pH較高時(shí)也可以以一價(jià)陽離子被吸收，另外有人指出，植物還可以以有機(jī)酸的形式吸收鋅元素。煙株從土壤中獲得鉬營養(yǎng)元素的方式有從根部吸收鉬酸根陰離子和葉片吸收兩種方式[15]。氯主要以Cl-形態(tài)被煙株吸收，硼以硼酸的形式被植物吸收[16]。氯和硼兩種元素在葉片中的含量都高于莖、根，呈現(xiàn)葉片>莖>根的分布特點(diǎn)，其中硼在花器官中分布較多，且由于硼在植株體內(nèi)不易轉(zhuǎn)移，老葉含量也會(huì)高于新葉[17，18]。銅在幼嫩組織中分布較多，根系鋅含量要高于地上部分，錳、鐵都是不易重復(fù)利用的元素。

2.2 微量元素與其它營養(yǎng)元素的關(guān)系

植煙土壤中元素含量和煙葉中營養(yǎng)元素含量呈正相關(guān)，而土壤中礦質(zhì)元素相互之間有著復(fù)雜的互作效應(yīng)，微量元素在煙葉中的含量相互之間會(huì)因?yàn)閰f(xié)同和拮抗關(guān)系受影響。有報(bào)道表明，土壤中銅含量提高有利于煙株對鋅和鐵的吸收，會(huì)抑制植株對鈣和鎂元素的吸收，但也有研究者認(rèn)為銅與鉬、鋅存在著拮抗作用[19]。

同時(shí)也有人指出，鎂、硼元素對煙葉中錳的含量增加有促進(jìn)作用，硼對錳和鉬的含量存在著正效應(yīng)，但能降低煙葉中氯的含量。鉬元素對煙葉錳含量有協(xié)同作用，而土壤錳元素含量增加會(huì)降低煙葉中鉬元素的含量。煙株對微量營養(yǎng)元素吸收會(huì)受土壤鈣含量的影響，土壤鈣含量過高對煙株吸收微量營養(yǎng)元素都不利[20]。Cl-通過硝化抑制作用,使作物吸收較多的銨態(tài)氮而吸收較少的硝態(tài)氮，作物在通過硝化抑制作用吸收銨態(tài)氮的過程中，會(huì)使根系釋放出較多的H+,從而增加了根際土壤的酸度,導(dǎo)致根際范圍的土壤酸化,特別是耕層部分[21～23]。

3 微量營養(yǎng)元素的生理生化功能及對煙葉產(chǎn)質(zhì)量的影響

3.1 微量營養(yǎng)元素在煙株內(nèi)的生理生化功能

微量元素是煙株正常生長所必需的營養(yǎng)元素，直接或間接參與到煙株體內(nèi)物質(zhì)合成、運(yùn)輸、轉(zhuǎn)移、代謝等各種生命活動(dòng)[24]。

多種微量營養(yǎng)元素是控制煙株體內(nèi)氧化還原反應(yīng)和呼吸作用關(guān)鍵酶的組成部分和載體。銅是多種氧化酶的組成成分以及一些酶的活化劑，銅與鋅還共存于好氣性氣體所必需的超氧化物歧化酶中。周初躍等[24]人指出，煙草中鉬元素的含量對Vc氧化酶(AO)、超氧化物歧化酶(SOD)、過氧化物酶(POD)等的活性有影響。錳直接參與煙株光合作用的反應(yīng)過程，如果從葉綠素中除去2/3的錳含量，葉綠體的放氧功能隨即消失；氯是葉綠體的組成成分，同時(shí)還是光合反應(yīng)輔酶的成分，也是光合系統(tǒng)的催化劑[25]。鐵、鋅、硼在煙株體內(nèi)含量的高低對煙株光合作用會(huì)產(chǎn)生一定的影響。煙葉中微量元素的含量對煙株體內(nèi)各種代謝活動(dòng)都會(huì)產(chǎn)生一定的影響，Cl-通過與陽離子保持電荷平衡的方式調(diào)節(jié)植物體內(nèi)滲透壓[26，27]。

此外，煙株體內(nèi)含有一定量的微量元素還能增加煙株的抗病性。李鑫等[28]發(fā)現(xiàn)，噴施銅元素能延遲煙株顯癥和葉脈出現(xiàn)褐色壞死的時(shí)間，還能預(yù)防煙草普通花葉病。鉬元素對青枯雷爾氏菌的生長均具一定的直接抑制作用，說明鉬元素在抗煙草青枯病上有重要作用[29]。在煙葉大田生長期適當(dāng)?shù)匮a(bǔ)充鋅肥、硼肥能增加植物的抗逆性。吳志輝等[30]在進(jìn)行增施微肥試驗(yàn)時(shí)發(fā)現(xiàn)鋅肥可以增強(qiáng)作物的抗病性。

3.2 微量營養(yǎng)元素對煙草產(chǎn)量和品質(zhì)的影響

微量元素參與并調(diào)節(jié)作物光合產(chǎn)物的合成代謝和運(yùn)輸，進(jìn)而影響作物的生長發(fā)育、產(chǎn)量和質(zhì)量。煙株在生長發(fā)育階段微量元素得不到充分的補(bǔ)充，導(dǎo)致煙株發(fā)育不良，植株體內(nèi)代謝不穩(wěn)定，化學(xué)物質(zhì)得不到合理的調(diào)節(jié)與合成，從而嚴(yán)重影響煙葉的產(chǎn)量和質(zhì)量[31]。在植煙土壤上增施微量元素對烤煙長勢、生育期、農(nóng)藝性狀、產(chǎn)量、質(zhì)量、香氣物質(zhì)含量都有一定的促進(jìn)作用。有研究表明[32，33]，煙株噴施硼肥，煙葉中煙堿含量明顯下降，但有利于致香物質(zhì)以及總糖的合成；增施銅肥有利于煙株的成熟落黃，增加種植烤煙的經(jīng)濟(jì)收入；增施或配施微量元素在不同程度上都能增加煙葉的產(chǎn)量和質(zhì)量，增產(chǎn)效果表現(xiàn)為鐵>硼、銅>鋅>錳，還能保持煙葉有良好的化學(xué)成分，有利于煙葉品質(zhì)的提高。但如果植煙土壤中微量元素含量過高，會(huì)使煙株微量元素含量高而產(chǎn)生毒害作用，影響煙葉的產(chǎn)質(zhì)量以及品質(zhì)的形成。煙葉生長過程中微量元素補(bǔ)充不足會(huì)導(dǎo)致煙株根系欠發(fā)達(dá)，生育期推遲，烤煙長勢差，出現(xiàn)枯死斑破碎脫落，從而影響產(chǎn)量、質(zhì)量。

4 展望

微量營養(yǎng)元素對煙草生長有十分重要的意義。盡管煙葉在大田生長期間對微量元素的吸收量很少，但微量元素是煙葉產(chǎn)量、品質(zhì)形成不可或缺的重要因素之一。在我國煙葉生產(chǎn)過程中，微量營養(yǎng)元素的使用存在著不好把握量的問題，既要避免煙株體內(nèi)微量元素含量過高,導(dǎo)致元素中毒現(xiàn)象的出現(xiàn),又要防止煙田微量營養(yǎng)元素含量過低,缺素癥狀的發(fā)生。我國植煙土壤跨域大，受土質(zhì)、土壤類型以及某些有代表性的植煙縣級區(qū)域的影響，土壤微量元素含量也差異較大。目前針對大區(qū)域植煙土壤微量元素的含量分析研究較多，但針對處在大區(qū)域內(nèi)的一些小區(qū)域植煙土壤分析報(bào)道并不多見。鑒于此，在今后的研究當(dāng)中，首先還應(yīng)該加強(qiáng)對植煙土壤微量營養(yǎng)元素含量分析工作，摸清不同產(chǎn)煙區(qū)、不同土質(zhì)、土壤類型微量營養(yǎng)元素含量狀況，做到有針對性地施肥。其次，還應(yīng)從不同栽培方式、不同施肥方式、不同施肥量上展開研究，找出最佳的栽培方式、最佳的施肥方式和最佳的施肥量，提高微量元素的綜合利用率。

隨著煙民對煙草制品的要求不斷提高，對煙草微量元素展開了比較全面的研究，也取得了一定的效果，但還不夠全面。為了提高煙葉產(chǎn)質(zhì)量，提高煙農(nóng)收入，全面了解微量營養(yǎng)元素對烤煙的影響，不僅要從植煙土壤方面入手，還應(yīng)該重視對作物的研究，做到以土壤—作物為研究主體。在今后的研究當(dāng)中還應(yīng)該重視以下幾個(gè)方面：(1)從品種特性著手，研究不同品種吸收分配微量營養(yǎng)元素的特點(diǎn)。如可以開展不同品種之間對微量營養(yǎng)元素的吸收、利用以及固定的研究，有針對性地篩選出對微量營養(yǎng)元素吸收利用效果好的品種。(2)微量營養(yǎng)元素在煙株體內(nèi)的作用機(jī)理以及循環(huán)的動(dòng)態(tài)變化、分配關(guān)系。(3)煙草微量元素與重金屬元素以及氮、磷、鉀之間的互作效應(yīng)。

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Research Status of Trace Elements in Tobacco

YANG Su，DAI Lin-jian*，ZHOU Tian，DENG Jie

(College of Agronomy, Hunan Agricultural University，Changsha,Hunan 410128,China)

This paper reviewed the research on trace elements in tobacco, including the abundant and deficiency condition, the distribution of trace elements in the soil of planting tobacco, the absorption in tobacco and the correlation with other nutrient elements as well as the physiological functions and effect on the quality of tobacco.

tobacco；soil；trace elements；physiological function

2015-04-21

楊 蘇(1991-)，男，江西新余人，碩士研究生，Email:511741120@qq.com。*通信作者。

湖南中煙工業(yè)有限責(zé)任公司資助項(xiàng)目(YC14014)。

S572.06

A

1001-5280(2015)04-0453-04

10.3969/j.issn.1001-5280.2015.04.32