徐興陽,史 德，羅 云，石 宏，丁顯龍，李曉寧

(1.云南省煙草公司 昆明市公司，云南 昆明 650051；2.紅云紅河煙草(集團(tuán))責(zé)任有限公司，云南 昆明 650022;3.云南農(nóng)業(yè)大學(xué) 資源與環(huán)境學(xué)院，云南 昆明 650201)

近年來，煙葉的安全性日益受到重視，其中重金屬含量是煙葉安全性關(guān)注的一項(xiàng)重要內(nèi)容[1-3]．針對如何緩解重金屬對作物的危害已有大量的報(bào)道[4-5]，但基本上都是通過改良土壤或肥料調(diào)節(jié)等方式來達(dá)到降低作物中重金屬含量的目的．如施用含磷物質(zhì)，降低土壤中鎘、鉛的有效性；施用硫化鈉、石硫合劑降低土壤中鎘、汞、銅、鉛的有效性；施用鐵錳礦物質(zhì)降低土壤中鎘、鎳的有效性；施用磷酸鹽、硫酸亞鐵等降低土壤中砷的有效性；施用生石灰降低土壤中鉻、鎳的有效性；施用活性炭、骨粉等吸附土壤中的重金屬達(dá)到降低煙葉重金屬含量的目的等．值得一提的是，這些方法可能會對土壤健康造成潛在的影響，甚至可能會向土壤中輸入新的重金屬或有機(jī)污染物[6]．

此外，一方面，煙草本身是富鎘作物[7-8]，云南煙區(qū)土壤中鎘(Cd)含量普遍較高[9]；另一方面，以豬糞為主的農(nóng)家肥中有較高含量的鋅、銅等重金屬元素，若長期大量施用可能會導(dǎo)致土壤及植物中相應(yīng)重金屬含量增加的風(fēng)險(xiǎn)，并最終影響煙葉質(zhì)量安全和人體健康[10-11]；再者，近年來土壤酸化，加重了某些重金屬元素的活化[12-13]，如昆明宜良等核心優(yōu)質(zhì)煙區(qū)大部分土壤已經(jīng)呈強(qiáng)酸性，給煙葉重金屬超標(biāo)及加重病害等增加了風(fēng)險(xiǎn)．為此，尋找一種更為直接、安全、有效降低煙葉重金屬含量的措施對提高云南煙葉安全性是非常必要的．

硅肥是繼氮磷鉀肥之后被世界各國專家一致公認(rèn)的“第四大元素肥料”，對農(nóng)作物增產(chǎn)有異常神奇的效果[14-17]．硅是品質(zhì)元素、保健元素、調(diào)節(jié)性元素、大量增產(chǎn)元素，而且硅肥一種能夠抗蟲抗病的功能性肥料，其既可作為肥料為作物增加營養(yǎng)(噴施)，又可用作土壤處理劑(澆施)來改良土壤，并且還可作為抗重茬的重要原料[18-19]．另有報(bào)道[20-22]表明，采用硅肥、硒肥、鋅肥等中微量元素肥料對作物莖葉表面進(jìn)行合理噴施，可抑制或拮抗農(nóng)作物對重金屬鎘、砷等的吸收累積，但硅肥在拮抗煙草重金屬方面的應(yīng)用卻鮮見報(bào)道．因此，本研究擬采用葉面噴施的方式來探討硅肥對降低煙葉重金屬及煙葉品質(zhì)的影響，為烤煙提質(zhì)、降害尋求一種新的技術(shù)措施．

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地點(diǎn)

2019年在昆明煙區(qū)安寧市草鋪鎮(zhèn)草鋪村委會(屬于紅云紅河集團(tuán)優(yōu)質(zhì)原料基地單元)進(jìn)行試驗(yàn)，該地海拔 1 880 m，102°22′18″E，24°57′12″N．試驗(yàn)田土壤類型為紅壤，質(zhì)地為壤土，土壤pH值為5.5，肥力中等.烤煙品種為云煙87，小苗膜下移栽，移栽期4月15日，并統(tǒng)一參照當(dāng)?shù)貎?yōu)質(zhì)煙生產(chǎn)技術(shù)措施進(jìn)行管理．

1.2 供試材料

1.2.1 供試土壤基本情況

供試土壤6項(xiàng)重金屬指標(biāo)含量均不超標(biāo)(檢測結(jié)果列于表1)，符合土壤環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)要求．

表1 試驗(yàn)田土壤重金屬含量狀況 mg/kg

1.2.2 供試硅肥基本情況

“綠維康”有機(jī)硅，w(水溶性)SiO≥25%，ρ(Cu+Fe+Me+Zn+B)≥100 g/L，楊凌澳邦生物科學(xué)有限公司生產(chǎn)；

葡萄糖螯合硅，白色結(jié)晶粉劑，w(SiO2)≥22%，w(Si)≥10%，pH9～11，衡水市格美微量元素有限公司生產(chǎn)；

納米硅，液體，w(SiO2)≥30%，w(Si)≥13%，pH6～8，衡水市格美微量元素有限公司生產(chǎn)；

“沖動”海藻液硅，ρ(硅(Si))≥120 g/L，ρ(K2O)≥120 g/L，pH9.5～11，領(lǐng)先生物農(nóng)業(yè)股份有限公司生產(chǎn)；

硅酸鈉，分析純，w(Na2SiO3·9H2O，Na2O)=19.3%～22.8%，w(Na2O)∶w(SiO2)=1.03±0.03，天津市鼎盛鑫化工有限公司生產(chǎn)，昆明賽捷生物科技有限公司提供．

1.3 試驗(yàn)設(shè)計(jì)及方法

1.3.1 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)采用單因素隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)，噴施等量清水為對照，設(shè)置5個(gè)處理，3 次重復(fù)，3行區(qū)，共18個(gè)小區(qū)，每個(gè)小區(qū)種植100株煙．各處理如下：

處理A．“綠維康”有機(jī)硅，清水稀釋800倍；

處理B．葡萄糖螯合硅，清水稀釋800倍；

處理C．納米硅，清水稀釋1 500倍；

處理D．“沖動”海藻液硅，清水稀釋 1 000 倍；

處理E．硅酸鈉，清水稀釋200倍；

CK(對照)．噴施等量清水．

1.3.2 試驗(yàn)操作

全部處理及對照均采用葉面噴施，于6月5日(旺長初期)噴施第1次，間隔 15 d 噴施第2次，連續(xù)噴施兩次，葉片正反面均勻噴霧．噴施時(shí)機(jī)選擇在無風(fēng)或風(fēng)速較小的下午4點(diǎn)后，小區(qū)之間用擋板隔開，以防止處理間串行．

1.4 取樣方法及檢測指標(biāo)

試驗(yàn)田土壤取樣．在試驗(yàn)田中，按5點(diǎn)取樣法在煙株根際范圍內(nèi)(0～20 cm)取3個(gè)混合土樣，每個(gè)土樣約 1.5 kg．

初烤煙葉取樣．參照林汲等[23]介紹的方法，在現(xiàn)蕾期確定取樣部位，于中部葉成熟期按小區(qū)采集煙葉樣品(采自下而上第10葉)，每個(gè)小區(qū)定位30株煙，每株采1片葉，共采集30片葉，掛牌烘烤，烘干自然回潮后稱其質(zhì)量，測生物量，并測煙葉中的6種重金屬及硅(Si)含量．

煙葉硅含量普查取樣．在昆明所屬8個(gè)植煙分公司中，于煙葉收購期間，對部分煙葉站(點(diǎn))C3F煙堆中隨機(jī)抽取煙葉，檢測其硅(Si)含量．各地取樣數(shù)量及檢測結(jié)果列于表2．

1.5 各指標(biāo)檢測方法

對土樣和煙樣中的汞、砷、銅、鉻、鎘和鉛等6種重金屬含量進(jìn)行檢測．其中，土壤重金屬按GB/T 22105—2008、GB/T 23739—2009、NY/T 890—2004和NY/T 1121—2006標(biāo)準(zhǔn)檢測；煙葉重金屬按GB/T 5009—2003標(biāo)準(zhǔn)檢測．

表2 昆明煙區(qū)2019年煙葉硅質(zhì)量分?jǐn)?shù)現(xiàn)狀

1.6 重金屬控制效果評價(jià)

采用煙葉重金屬積累量進(jìn)行評價(jià)，計(jì)算公式為：Ti=Li×B，其中，Ti為重金屬i的積累量，Li為重金屬i在煙葉中的含量，B為煙葉的生物量．

具體應(yīng)用時(shí)，以對照的相對積累量為100，分別折算各處理的相對積累量，數(shù)值低于100判定為有控制效果，數(shù)值越低控制效果越好．

2 結(jié)果與分析

2.1 昆明煙區(qū)煙葉硅質(zhì)量分?jǐn)?shù)的現(xiàn)狀

從表2可看出，按照煙葉硅元素診斷臨界值為0.26%的標(biāo)準(zhǔn)[23]，昆明市煙葉的硅質(zhì)量分?jǐn)?shù)均處于臨界值以下，其中以宜良的變異度最大，安寧的變異度最小，全市平均變異度為21.5%．因此，如何提升煙葉的硅質(zhì)量分?jǐn)?shù)可能是今后昆明煙區(qū)需要解決的問題．

2.2 煙葉重金屬含量狀況

初烤煙葉中主要重金屬的限量規(guī)定列于表3，不同處理煙葉中6種重金屬的含量檢測結(jié)果列于表4．

從表3、表4看出，5個(gè)處理及對照煙葉的5項(xiàng)重金屬(鉛除外)的含量均不超標(biāo)，符合煙葉重金屬安全性質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)要求．

2.3 不同處理對煙葉重金屬的控制效果

不同處理初烤煙葉的重金屬含量檢測結(jié)果列于表4，根據(jù)表4的數(shù)據(jù)結(jié)合煙葉生物量計(jì)算出不同處理初烤煙葉重金屬的相對積累量(見表5)．從表5可看出，各處理煙葉銅的相對積累量為53.7%～89.3%，鎘和鉛的相對積累量小于對照(100%)的是處理C、D、E，鉻的相對積累量小于對照(100%)的是處理B、E，而砷、汞的相對積累量幾乎都接近或超過對照(100%)．其中：對銅的控制效果由好到差依次為:處理A>處理E>處理D>處理C>處理B；對鎘的控制效果由好到差依次為:處理E>處理D>處理C；對鉛的控制效果則以處理D、C、E較好；對鉻的控制效果以處理E、B較好．

綜合來看，5個(gè)處理均對銅有較好的控制效果，其中：處理E對煙葉銅、鎘、鉻、鉛和砷的綜合控制效果較好；處理D、處理C對煙葉銅、鉛、鎘的控制效果較好；處理B對煙葉銅、鉻和汞的控制效果較好；處理A僅對煙葉銅的控制效果明顯．

表3 初烤煙葉中的主要重金屬限量規(guī)定

表4 不同處理煙葉的重金屬含量檢測結(jié)果 mg/kg

表5 不同處理對煙葉重金屬的相對積累量 %

2.4 不同處理對煙葉化學(xué)品質(zhì)指標(biāo)的影響

不同處理初烤煙葉所檢測的主要化學(xué)成分質(zhì)量分?jǐn)?shù)及其協(xié)調(diào)性列于表6，各指標(biāo)與對照相比的增減幅度列于表7．從表6、表7可看出，所有供試的5種硅肥對煙葉總氮質(zhì)量分?jǐn)?shù)的降低幅度在3.3%～10.3%之間，煙堿質(zhì)量分?jǐn)?shù)降低幅度(處理B除外)在8.3%～22.2%之間；各處理(處理B、處理D除外)對煙葉總糖表現(xiàn)為提升效應(yīng)，提升幅度在1.7%～8.0%之間；各處理對煙葉鉀質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增加幅度(處理A除外)在0.4%～14.2%之間；糖堿比增加幅度(處理B除外)在18.9%～39.2%之間；氮堿比增加幅度(處理B除外)在8.1%～24.3%之間；鉀氯比增加幅度(處理A、處理E除外)在15.0%～35.0%之間；各處理(處理A兩糖比明顯下降除外)對兩糖比的影響不明顯．

綜合來看，對煙葉化學(xué)品質(zhì)的改善作用以處理C和處理D表現(xiàn)最好，處理E次之，處理A和處理B表現(xiàn)較差．

2.5 不同處理對煙葉硅質(zhì)量分?jǐn)?shù)的影響

不同處理初烤煙葉硅質(zhì)量分?jǐn)?shù)檢測結(jié)果列于表8．從表8可看出，處理B對煙葉硅質(zhì)量分?jǐn)?shù)幾乎無影響，其余4個(gè)處理均在一定程度上提升了煙葉硅質(zhì)量分?jǐn)?shù)，提升幅度在22.2%～33.3%之間．因此，葉面噴施硅肥對煙葉硅質(zhì)量分?jǐn)?shù)的提升幅度較大．

表6 不同處理煙葉的主要化學(xué)成分質(zhì)量分?jǐn)?shù)及其協(xié)調(diào)性

表7 不同處理煙葉主要化學(xué)指標(biāo)較對照的增減幅度

表8 不同處理煙葉硅質(zhì)量分?jǐn)?shù)比較 %

3 討論與結(jié)論

3.1 討論

本研究中，關(guān)于葉面噴施硅肥能有效抑制煙葉對鎘、砷吸收的結(jié)論與前人[20-22]在其他作物上的研究結(jié)果一致，葉面噴施硅肥能有效提升煙葉含糖量的結(jié)論也與前人[16]在其他作物上的研究結(jié)果一致．但是，葉面噴施硅肥能有效抑制煙葉對銅、鉻的吸收，能有效降低煙葉的煙堿、總氮含量，能有效提升煙葉的糖堿比、氮堿比、鉀氯比等指標(biāo)，這些研究結(jié)果均未見報(bào)道．因此，硅肥在烤煙上的應(yīng)用具有廣闊前景．

此外，本研究得出的葉面噴施硅肥雖使煙葉硅質(zhì)量分?jǐn)?shù)的提升幅度達(dá)到22.2%～33.3%，但煙葉硅質(zhì)量分?jǐn)?shù)仍未達(dá)到0.26%的臨界值標(biāo)準(zhǔn)[23]．為了進(jìn)一步提升煙葉含硅量，有效抑制煙葉對重金屬的吸收、改善煙葉化學(xué)品質(zhì)、增強(qiáng)烤煙抗逆性，應(yīng)從硅肥的篩選及其施用方法等方面繼續(xù)開展研究工作．

3.2 結(jié)論

供試的5種葉面硅肥總體表現(xiàn)出許多共性的功效，主要表現(xiàn)為能大幅提升煙葉含硅量，對煙葉銅、鎘、鉛含量的控制效果較好，對煙葉化學(xué)品質(zhì)的改善效果明顯，特別是對煙葉鉀質(zhì)量分?jǐn)?shù)的提升和總氮、煙堿質(zhì)量分?jǐn)?shù)的降低效果較好．

供試的5種硅肥中，葉面噴施對煙葉重金屬的控制效果以處理E(硅酸鈉)最好，能有效抑制煙葉對銅、鎘、鉻、鉛和砷等的吸收，處理D(“沖動”海藻液硅)和處理C(納米硅)對煙葉銅、鉛和鎘的控制效果較好，處理B(葡萄糖螯合硅)對煙葉銅、鉻和汞的控制效果較好，處理A(“綠維康”有機(jī)硅)僅對煙葉銅的控制效果明顯；對煙葉化學(xué)品質(zhì)的改善作用以處理C、處理D表現(xiàn)最好，處理E次之，處理A和處理B表現(xiàn)較差；供試硅肥對煙葉硅質(zhì)量分?jǐn)?shù)的提升效果明顯，除處理B外，其余4個(gè)處理對煙葉含硅質(zhì)量分?jǐn)?shù)的提升幅度在22.2%～33.3%之間．

綜上，不同的硅肥葉面施用效果差異較大，在烤煙生產(chǎn)上視需要可選擇硅酸鈉葉面噴施作為一項(xiàng)控制煙葉重金屬的有效技術(shù)措施．此外，可選擇納米硅、“沖動”海藻液硅葉面噴施作為一項(xiàng)改善煙葉化學(xué)品質(zhì)的有效技術(shù)措施．