硅基復(fù)合肥對烤煙鎘含量的影響

朱益+齊紹武+靳輝勇+梁仲哲+淡俊豪

摘 要：為提高烤煙原料安全性，試驗研究了硅基復(fù)合肥對烤煙各部位鎘含量的影響。結(jié)果表明，硅基復(fù)合肥能顯著降低烤煙各部位的鎘含量，且以1.33 mg·kg-1用量效果最好，煙根、煙莖和煙葉鎘含量最高分別降低27.66%，31.75%，55.58%。

關(guān)鍵詞：硅；烤煙；鎘含量

中圖分類號：S572 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A DOI 編碼：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

鎘在自然土壤中含量較低，一般不會對人類產(chǎn)生危害[1]，但隨著人類社會城市化與工業(yè)化的推進(jìn)，各種生產(chǎn)活動中產(chǎn)生的重金屬鎘通過污水、廢氣以及固體廢棄物等在土壤中不斷累積[2]，對土壤生態(tài)系統(tǒng)產(chǎn)生了不可逆的影響[3]，并通過食物鏈等方式進(jìn)入人體，對生命健康造成長期危害[4]。

煙草對鎘具有很強(qiáng)的富集性[5]，鎘在煙草中累積過量時會抑制細(xì)胞伸長，破壞光合色素的合成并抑制酶的活性，從而影響煙株的正常生長與干物質(zhì)的積累[6]。硅肥硅鈍化土壤中Cd的主要原理是可溶性硅酸鹽水解生成OH—，提高土壤pH值，改變鎘的存在形態(tài)[7]，提高有機(jī)質(zhì)和膠體等大分子化合物對Cd2+的吸附作用，而且水解生成的硅酸還能和Al2+生成硅酸鋁鹽，通過共價鍵和配位鍵對Cd2+進(jìn)行專性吸附[8]。此外，硅還能通過在植株內(nèi)累積而阻礙鎘向上遷移，通過生化作用降低鎘的活性等[9-10]。

本試驗研究了添加硅基復(fù)合肥后烤煙根、莖、葉中的鎘含量變化情況，旨在探討硅基復(fù)合肥對烤煙中各部位鎘含量的影響及其最適用量，以期為降低烤煙鎘含量、提高烤煙原料安全性提供科學(xué)依據(jù)和實踐基礎(chǔ)。

1 材料和方法

1.1 材 料

供試硅基復(fù)合肥為緩釋性肥料，由湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)耕地重金屬鈍化螯合實驗室提供，主要成分為硅酸鹽、碳酸鈣和氧化鈣等。供試烤煙為K326，種子由中南煙草試驗站提供。供試土壤取自湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)耘園，基本理化性質(zhì)如表1所示。

1.2 試驗設(shè)計

本試驗為盆栽試驗，在湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)耘園內(nèi)進(jìn)行。

將供試土壤風(fēng)干、碾碎、過篩后，將四水硝酸鎘（CdN2O6·4H2O）水溶液均勻噴施，每公斤土壤添加2 mg外源鎘，老化兩周后撒施硅基肥料，攪拌均勻后裝盆，每盆10 kg。硅基復(fù)合肥施用量設(shè)4個水平：A0是對照組，為0 mg·kg-1，A1為0.66 mg·kg-1，A2為1.33 mg·kg-1，A3為2.00 mg·kg-1。日常管理按“優(yōu)質(zhì)烤煙生產(chǎn)技術(shù)規(guī)范”執(zhí)行，所用肥料為煙草專用復(fù)合肥，N∶P2O5∶K2O為8∶11∶11，按田間每公頃施氮量為90 kg計。

1.3 樣品采集與檢測方法

分別于烤煙生長的團(tuán)棵期、旺長期和成熟期在各盆栽小區(qū)選取長勢一致且具有代表性的煙株連根帶莖整株采集，每個小區(qū)每次采集3組樣本，烘干粉碎后供檢測備用。

煙樣采用HNO3-HCl-HF法消解，具體步驟為：稱取0.10 g煙樣于消解管中，分別加入5 mL HNO3、1 mLHCl和1 mLHF，放入烘箱加熱消解。消解完畢后，待消解管冷卻后取出，加熱除去HF，將消解液轉(zhuǎn)移至50 mL容量瓶中，用超純水定容然后過濾到10 mL離心管中，最后用ICP-MS檢測。

2 結(jié)果與分析

2.1 硅基復(fù)合肥對烤煙根系鎘含量的影響

由圖1可知：在團(tuán)棵期，隨著硅基復(fù)合肥施用量的增加，烤煙根系鎘含量顯著降低，各施用量間的差異性均達(dá)到顯著水平，施用量為A1、A2和A3時，分別比對照降低10.39%，20.77%，32.95%；旺長期時，根系鎘含量隨著硅基復(fù)合肥用量的提高，呈先降低后升高的趨勢，各處理的關(guān)系為A0>A1>A3>A2，A2處理與對照之間差異性顯著，與對照相比，A1降低10.65%，A2降低27.66%，A3降低16.64%；成熟期時，各處理間表現(xiàn)為A0>A1>A2>A3，A0顯著高于A2和A3，A1、A2和A3分別比對照降低6.15%，20.77%，22.69%；隨著生育期的推進(jìn)，對照處理根系鎘含量在旺長期降幅達(dá)61.68%，成熟期則較為平穩(wěn)，添加硅基復(fù)合肥后根系鎘含量的總體變化趨勢不變，但A1和A2鎘含量處理在成熟期略有回升。

2.2 硅基復(fù)合肥對烤煙莖部鎘含量的影響

由圖2可知：硅基復(fù)合肥能降低煙莖鎘含量，且隨著施用量的增加，莖部鎘含量在團(tuán)棵期和旺長期呈逐漸降低的趨勢，在成熟期呈先降低后升高的趨勢；在團(tuán)棵期時，各處理間差異性均達(dá)到顯著水平，A1、A2和A3分別比對照降低11.39%，20.94%，29.76%；在旺長期時，A0和A1顯著高于A2和A3，A0與A1、A2與A3之間無顯著性差異，與對照相比，A1降低8.75%，31.78%，38.34%；在成熟期，A1、A2和A3均顯著低于對照，分別比對照降低16.26%，31.75%，25.15%；煙莖鎘含量隨生育期總體呈推進(jìn)逐漸降低的趨勢，且在旺長期降幅較大，成熟期趨于平穩(wěn)，其中A3處理的鎘含量在成熟期略有回升。

2.3 硅基復(fù)合肥對烤煙煙葉鎘含量的影響

由圖3可知：添加硅基復(fù)合肥后煙葉鎘含量顯著降低，在團(tuán)棵期表現(xiàn)為A0>A1>A3>A2，除A2與A3外各處理間均存在顯著性差異，與對照相比，A1降低20.34%，52.81%，46.32%；旺長期時，煙葉鎘含量隨硅基復(fù)合肥施用量增加而顯著降低，A1、A2和A3分別比對照降低16.05%，48.11%和57.64%；成熟期時各處理之間的關(guān)系與團(tuán)棵期相同，與對照相比，A1、A2和A3分別降低37.17%，55.58%和48.78%；煙葉鎘含量隨生育期推進(jìn)的變化趨勢與莖部和根部類似，在成熟期，A0和A3有所回升。

3 結(jié)論與討論

通過試驗結(jié)果可以看出，添加硅基復(fù)合肥能有效降低烤煙各部位的鎘含量，其中根部鎘含量在團(tuán)棵期降幅最大，莖部鎘含量在旺長期總體降幅最大，葉部則是成熟期降幅最大，總體上與煙株各部位快速生長時期契合，其原因是硅素對煙株生長的促進(jìn)作用導(dǎo)致各部位生物量持續(xù)增加，鎘含量由于稀釋效應(yīng)不斷降低[11]。此外，0.66 mg·kg-1的施用量在生育中后期對根部和莖部的降鎘效果不再顯著，出現(xiàn)后勁不足的表現(xiàn)，而2.00 mg·kg-1處理下的煙株，其根部、莖部和葉部鎘含量均出現(xiàn)小幅回升的情況，降鎘效果不穩(wěn)定，其原因有待進(jìn)一步探究。1.33 mg·kg-1施用量下煙株各部位鎘含量顯著降低且效果穩(wěn)定，適合生產(chǎn)使用。為在實際大田生產(chǎn)中推廣使用硅基復(fù)合肥，還需進(jìn)一步研究其對烤煙產(chǎn)質(zhì)量的影響，并且長期追蹤，確保對土壤安全性無長期副作用。

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