不同有机肥与无机肥配施对烤烟生长及铅、镉含量的影响

李晓婷，常寿荣，孔宁川，蒋美红*，王俊科，郑 武，张晓龙.

[1.云南瑞升烟草技术（集团）有限公司，昆明 650106；2.红云红河烟草（集团）有限责任公司，昆明 652300]

烟草作为一种特殊的经济作物，最终将被吸烟者抽吸食用，加上重金属铅、镉沸点较低，容易在燃烧抽吸时进入烟气，再随烟气进入人体肺部，长期残留体内，危害人体健康[1]。同时，土壤中过量的铅、镉积累会抑制烟株的生长发育，降低烟叶的产量和品质[2-4]。因此，如何降低烟叶中铅、镉重金属含量，提高烟叶安全性迫在眉睫。目前，对于有机肥与无机肥配施的研究工作主要是集中在肥培措施对土壤微生物、烤烟生长发育、烤烟品质等方面[5-8]，而有关不同种类的有机肥与无机肥配施对烟叶重金属的影响研究鲜见报道。本研究采用不同种类的有机肥与无机肥配施进行烤烟盆栽试验，旨在探讨不同种类有机肥对烟叶生长发育、产量与重金属铅、镉含量的影响。此对指导烤烟生产中有机肥的合理施用，降低烟叶重金属含量，提高烟叶安全性，保护生态环境，促进烟叶的可持续发展具有重要的意义。

1 材料与方法

1.1 供试材料

供试烤烟品种为云烟87。供试土壤为红壤，pH 6.07，养分含量有机质 6.40 g/kg，碱解氮 30.08 mg/kg，速效磷42.60 mg/kg，速效钾37.67 mg/kg，全铅86.13 mg/kg，全镉 0.105 mg/kg。各种有机肥的养分含量：腐熟农家肥主要为牛粪，含 N 1.18 g/kg 、P2O50.35 g/kg、 K2O 1.16 g/kg、全 Pb 0.51 mg/kg、全 Cd 10.9 mg/kg；玫瑰秸秆含 N 2.30 g/kg 、P2O51.04 g/kg、K2O 2.81 g/kg；大豆饼含N 7.00 g/kg 、P2O51.32 g/kg、K2O 2.13 g/kg；商品有机肥含N 2.50 g/kg 、P2O51.6 g/kg、K2O 2.2 g/kg。无机肥由昆明劲勋化工有限公司提供，m(N):m(P2O5):m(K2O)=12:10:24。

1.2 试验设计

试验于2011年在昆明市马街的温室大棚进行。试验设5个处理，即CK：100%无机肥；农家肥处理：30%农家肥+70%无机肥；秸秆肥处理：30%秸秆+70%无机肥；豆饼肥处理：30%大豆饼+70%无机肥；商品有机肥处理：30%商品有机肥+70%无机肥。各处理每盆施纯N 4.7g，m(N):m(P2O5):m(K2O)=1:1:2，其中各处理P、K不足部分分别用磷酸二氢钙与硫酸钾（均为分析纯）补充。同时按照《土壤环境质量标准详解》中铅和镉含量要求，向土壤中加入Pb(Ac)2与CdCl2，使铅与镉最终浓度分别达到500 mg/kg 与 2 mg/kg。

每个处理重复3次，共15盆，每盆装风干土10 kg，随机区组排列。烟苗移栽前，将肥料与重金属试剂一起施入土壤，混拌均匀后装盆、浇水，使土壤含水量稳定在75%左右1—2周后，再移栽烟苗1株。试验管理为定期浇水，保证浇水量一致并无水渗出。烟株现蕾后打顶，并定时抹去胚芽。

1.3 测定项目与方法

各处理的烤烟农艺性状调查方法参照YC/T142—2010[9]进行，于团棵期、旺长期与现蕾期分别测定株高、有效叶片数、最大叶长与最大叶宽。

各处理于烟株生理成熟后，毁灭性采集样品，先用自来水小心洗净根系泥土，然后用去离子水清洗整个植株，吸水纸吸干水分，将植株根、茎、叶分开，105 ℃杀青20 min，70 ℃烘干至恒重，称量记录干重。

各处理不同器官铅与镉的重金属含量分别参照国家标准 GB/T5009.12—2010[10]与 GB/T5009.15—2003[11]测定，并计算各处理各器官的铅与镉的累积量与分配率。

重金属积累量=该植株重金属含量×该植株生物量

分配率（%）=不同部位重金属积累量/烟株总吸收重金属量×100%

1.4 数据分析

数据统计分析主要运用SPSS 16.0进行。

2 结 果

2.1 农艺性状

从表1可以看出，团棵期和旺长期株高、最大叶面积各处理间没有显著差异，但总的趋势表现为：团棵期化肥CK处理株高与最大叶面积略高于其他处理，秸秆肥处理最低；在旺长期与现蕾期，豆饼肥处理株高略高于 CK，有机肥处理的最大叶面积高于CK。有效叶片数各处理与CK差异显著，CK处理显著高于其余处理。在烤烟生长后期，有机无机配施处理促进了烟株的株高与最大叶面积。

表1 不同处理对烤烟农艺性状的影响Table 1 The effect of treatments on agronomic attributes

2.2 烤烟生物量

根干质量、叶干质量和总干质量在各处理之间均无显著差异（表2），但表现趋势为：烤烟打顶后，根干质量农家肥大于其余处理；叶干质量CK最低，豆饼肥处理最高，质量从高到低排序为豆饼处理＞商品有机肥处理＞农家肥处理＞秸秆肥处理＞CK；总干质量为豆饼处理＞商品有机肥处理＞农家肥处理＞CK＞秸秆肥处理。茎干质量秸秆肥处理显著低于 CK，其余无显著差异。从烟叶干质量和总干质量来看，豆饼肥处理表现最好。

表2 不同处理对烤烟生物量影响Table 2 The biomass of different treatments

2.3 烤烟铅含量

从图1看出，各处理的烟株根茎叶器官铅含量表现为：根＞叶＞茎，说明铅在烟株根系中富集较多。根系铅含量的各处理间差异显著，依次为商品有机肥处理＜农家肥处理＜豆饼肥处理＜秸秆肥处理＜CK；茎铅含量为秸秆肥与豆饼肥处理略高于CK，而农家肥与商品有机肥处理略低，但各处理间无显著差异；烟叶铅含量以商品有机肥处理显著低于CK，其余处理略低于CK，但差异不显著。由此可见，有机肥与无机肥配施可降低烟株根系与叶中铅含量，农家肥处理与商品有机肥处理表现较好，尤以商品有机肥处理最好。

2.4 烤烟镉含量

图1 不同处理对烤烟铅含量的影响Fig.1 Lead content of different treatments

图2 不同处理对烤烟镉含量的影响Fig.2 Cadmium content of different treatments

从图2可看出，各处理烟株镉均以叶中含量最高，根与茎次之，说明镉在烟株叶片中富集较多。根系镉含量为秸秆处理与豆饼肥处理显著高于CK，农家肥与商品有机肥处理略高于CK，但差异不显著；茎中镉含量各处理均低于CK，秸秆、豆饼肥处理与CK差异不显著，农家肥处理与商品有机肥处理显著低于CK，分别降低了42%与34%左右。叶中镉含量豆饼肥处理高于 CK，而农家肥处理、秸秆肥处理与商品有机肥处理低于 CK，各处理间差异均不显著，农家肥处理与商品有机肥处理表现较好，分别降低了33.29%与30.85%。由此可见，有机肥与无机肥配施因有机肥种类不同，烟株对镉的吸收反应不同，农家肥处理与商品有机肥处理表现较好，尤以农家肥处理最好。

2.5 铅在烟株不同器官的积累与分配

从表3可知，烟株叶片铅累积量为豆饼肥＞CK＞ 秸秆肥＞农家肥＞商品有机肥处理；烟株铅累积量为 CK ＞豆饼肥处理＞ 秸秆处理＞农家肥处理＞商品有机肥处理。从图3可知，铅分配率各处理均以根系最高，达到46.48%～60.91%；叶片次之，30.59%～42.27%；茎部最低，仅8.50%～14.34%。

表3 不同处理对烤烟不同器官铅累积影响Table 3 Lead accumulation of different treatments

图3 不同处理的铅在烟株中分配率Fig.3 Lead distribution in different parts

2.6 镉在烟株不同器官的积累与分配

从表4看出，镉累积量在烟株根、茎、叶与全株中均以豆饼肥处理高于 CK；而农家肥处理、秸秆肥处理与商品有机肥处理低于 CK，农家肥处理最低。从图4看，镉分配率各处理中均以根系最低，仅有6.30%～9.74%；茎次之11.68%～15.34%；叶片最高，占总吸收量的78.03%～81.39%。

表4 不同处理对烤烟不同器官镉累积量影响Table 4 Cadmium accumulation of different treatments

3 讨 论

适量有机肥或微生物菌剂与无机肥配合施用可改善土壤理化性状，提高土壤养分的矿化率，促进烤烟生长发育，有利于烤烟干物质积累，提高烤烟产质量[5-8]。在烤烟生长前期，无机肥养分释放迅速，供肥量大，促进烟苗生长；到烤烟生长后期，有机质的分解速度加快，养分供应充足，配施适量有机肥处理的烟株生长状况优于单施化肥的处理。这与前人研究结果一致[12]。

图4 不同处理的镉在烟株中分配率Fig.4 Cadmium distribution in different parts

近几年，许多学者主要通过调控农艺措施或应用土壤改良剂研究烟叶中的重金属含量。邬石根等[13]研究发现增施钾肥或营养调节剂可不同程度降低烟叶对铅镉的吸收。陈庆园等[14-15]研究认为，覆膜栽培与不同打顶方式对烤烟重金属含量有一定的影响。胡钟胜等[16]认为，凹凸棒土、骨粉与活性炭等一定程度上减少土壤与烤烟的铅镉含量。而有机肥对重金属含量的影响主要集中在水稻[17]、玉米[18]、蔬菜[19-20]等非烟作物上。研究表明，有机肥施入土壤后，可与土壤中的镉、铅等重金属络合或螯合形成有机化合物，改变土壤中重金属的化学行为，降低其有效性，减少作物吸收[21]。但也有人证明施用有机肥改良土壤有一定风险，有机肥在矿化过程中分解出的低分子量有机酸或腐殖酸可对土壤中的重金属起活化作用[22]。本试验结果表明，不同有机肥种类对烤烟重金属含量影响不一样，农家肥与商品有机肥的施用可适当降低烟叶对铅镉的吸收。因此，施用有机肥料对土壤中重金属的影响极为复杂，这与有机肥的性质、土壤条件、重金属种类等多种因素相关，还有待于进一步研究探讨。

重金属铅镉在烤烟中的吸收与累积影响研究发现，本研究中铅在烟草中的分配为根＞叶＞茎，这与前人的研究结果一致[23-24]；而刘优雄等[25]研究结果为根＞茎＞叶。镉在烟草中的迁移性也较强，在根系和茎中含量较低，叶片中含量较高，吸收的镉80%以上分布在叶片中，这与吴玉萍等[26]研究结果一致。说明烟叶对镉的耐受力较强，是镉富集植物，而对铅不敏感。总之，烤烟生产中，选择重金属含量较低的区域，合理选用有机肥种类，降低烟叶对重金属的吸收，提高烟叶安全性。

4 结 论

本试验研究证明，在施氮量相同条件下，不同种类的有机肥与无机肥配施对烤烟的生长发育与重金属铅、镉含量影响不一致。大豆饼与无机肥配施处理明显促进烟株株高、最大叶面积与生物量。烟株铅含量而言，有机无机肥配施处理均能降低烟株铅的含量，但是商品有机肥与无机肥配施综合表现最好，烟叶铅含量比对照降低了43.83%。烟株镉含量而言，农家肥或商品有机肥与无机肥配施降低烟叶镉含量，农家肥表现最好，比对照降低了33.29%，而大豆饼、秸秆的应用结果却相反。所有处理烤烟的各器官对铅镉吸收、富集与分配分别表现为根＞叶＞茎与叶＞茎＞根，根系中铅分配46.48%～60.91%，烟叶镉分配78.03%～81.39%。

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