烟草对砷的吸收累积特征及其健康风险研究

以福建省主栽烟草品种翠碧1号、K326和云烟87为材料,在外源砷添加量为0、10、20、40、70和100 mg·kg~(-1)的土壤中进行盆栽试验,探讨砷对烟草的毒害效应以及砷在土壤-烟草体系中的迁移累积特征,并对植烟土壤中砷的安全临界值进行计算。结果表明,在砷毒害下,烟草生长受到抑制,且烟草根系生长受抑制程度最强。随着砷添加量的增加,土壤中有效砷含量和烟草各部位砷含量均显著提高(P 0.05),砷在根系中的含量最高,在茎中的含量最低。砷处理下各部位间的转移系数表现为TF_((茎-叶)) TF_((土-根)) TF_((根-茎)),且外源砷的增加促进砷从茎到叶片中转移。38.28%～74.37%的砷富集在烟草根部,上部叶中砷的富集量最少(4.61%～11.7%),且所研究的3个烟草品种中翠碧1号对砷的富集能力最强。根据通过吸烟进入人体砷的限量以及土壤有效砷含量与烟草中部叶砷含量的回归模型,推算出翠碧1号、K326和云烟87的植烟土壤有效砷的安全临界值分别为14.17、14.31和11.86 mg·kg~(-1)(磷酸二氢钠浸提)。并将福建省植烟土壤有效砷的安全临界值拟定为11.86 mg·kg~(-1)(磷酸二氢钠浸提)。本研究结果为福建省烟草安全生产提供一定技术指导。     

石灰对Cd、Pb在土壤-水稻体系中转移和累积的影响

在酸性土壤中,石灰对重金属污染土壤有明显的钝化修复效果。通过土壤盆栽试验,以宜优673(籼稻)为供试作物,研究了添加石灰(消石灰,Ca(OH)2)对Cd-Pb复合污染土壤中Cd、Pb的有效性,以及Cd、Pb在土壤-水稻体系中转移与累积的影响,探讨了石灰降低水稻糙米Cd和Pb累积量的主要途径。结果表明,石灰提高了土壤的p H值,显著降低了土壤Cd和Pb的有效性和根表铁膜中Cd、Pb的质量比,对根系Cd质量比的影响不显著,但显著降低了成熟期根系Pb的质量比。石灰抑制了Cd从根向叶、从茎向叶的转移,抑制了Pb从茎和叶向糙米的转移,最终降低了Cd和Pb在糙米中的累积量。与Cd的累积相比,石灰抑制Pb在糙米中累积的效果更为显著。研究表明,石灰降低了土壤中Cd和Pb的有效量,抑制了Cd和Pb在水稻体内的转移,是降低水稻糙米Cd和Pb累积量的主要途径。     

土壤铅在烟草中的累积特征及其安全临界值

采用盆栽试验,研究了福建省3个主栽烟草品种(翠碧1号、K326、云烟87)在添加了0、100 mg/kg、200 mg/kg、400 mg/kg、800mg/kg、1 600 mg/kg Pb2+的土壤中对铅的富集和分配特征,并对植烟土壤中铅的安全临界值进行了探讨。结果表明,随土壤铅添加量增加,烟草各部位铅质量比都显著增加,土壤铅向各部位的转移系数先增大后减小。3种烟草根部铅质量比均最高,而上部叶铅质量比最低。铅从土壤到烟草各部位的转移系数由大到小依次为根、茎、下部叶、中部叶、上部叶。在供试的3个品种中,翠碧1号地上部对铅的富集能力较强。铅主要累积在烟草根部,占整株的70.54%~93.91%,叶片中累积量较少,仅占整株的2.44%~14.27%。根据人体铅摄入限量、吸烟时铅进入人体的质量比及烟草中部叶铅质量比与土壤有效铅质量比的回归模型,推算得到3种烟草植烟土壤的安全临界值分别为47.66 mg/kg(翠碧1号)、40.33 mg/kg(K326)、41.14 mg/kg(云烟87),并建议福建省植烟土壤铅的安全临界值为40 mg/kg(DTPA提取)。     

砷胁迫对不同烟草品种光合色素和叶绿素荧光特性的影响

为了研究不同浓度砷(As)对烟草光合色素和叶绿素荧光特性的影响,首先将3个烟草品种翠碧1号、K326和云烟-87幼苗种植在从0到100 mg·kg-1亚砷酸钠(Na As O2)的6个浓度组中进行盆栽试验,并定期进行烟草受害症状的观测,测定叶片的光合色素含量、叶绿素荧光参数。结果表明:烟草在As胁迫下的反应因As胁迫浓度、胁迫时间和烟草品种而异。烟草光合色素含量、叶绿素荧光参数均表现为低浓度下有促进效应和高浓度下有抑制效应,同时3种烟草在40 mg·kg-1As浓度处理下出现生长受阻,且浓度越高胁迫症状越明显。K326和云烟-87表观症状较明显,对As毒害的敏感性高于翠碧1号。随着As胁迫时间的延长,烟草的耐性增强,对As胁迫的敏感性减弱。     

生物炭与硅酸钠复合施加抑制水稻对土壤铅吸收富集的机制研究

将水稻秸秆生物炭（RB）、玉米秸秆生物炭（MB）分别与硅酸钠（G）复合施加到从矿区周边采集的铅（Pb）污染农田土壤,通过盆栽试验,比较分析了Pb在土壤-水稻系统各部位中的迁移和累积情况,探讨了生物炭与硅酸钠复合施加抑制水稻对Pb吸收转运的机制.结果表明,与对照组相比,生物炭与硅酸钠复合施加（RBG和MBG）使糙米Pb含量显著降低71.0%~75.6%,且比生物炭或硅酸钠单一施加时的降幅更大.其主要机制为：①生物炭与硅酸钠复合施加提高了土壤pH和有机质含量,促进了土壤对Pb的固定,从而使土壤Pb从弱酸提取态向可氧化态Pb转化,在成熟期RBG和MBG处理分别使CaCl₂溶液浸提的土壤有效Pb含量降低54.3%和60.0%.②生物炭与硅酸钠复合施加降低了DTPA溶液浸提的土壤有效态Fe含量,减少了根表铁膜的数量（DCB-Fe）,而且根系Pb含量与DCB-Fe含量之间呈显著正相关关系,推测生物炭与硅酸钠复合施加使根表用于存储Pb的铁膜减少,从而降低Pb进入根系的几率.③生物炭与硅酸钠复合施加显著降低了分蘖期TF_根-叶和成熟期TF_土-根、TF_茎-糙米、TF_叶-糙米（p<0.05）,阻碍Pb在糙米中累积.此外,生物炭与硅酸钠复合施加显著提高了稻谷质量（p<0.05）.因此,生物炭与硅酸钠复合施加可用于修复铅污染稻田土壤.     

3种烤烟中Cd分配累积规律及土壤Cd安全临界值的研究

为保证烤烟生产的安全,降低重金属对人体的毒害,对植烟土壤重金属安全临界值进行推算.通过土壤盆栽试验,研究了3个烤烟品种翠碧1号、K326和云烟87对Cd的累积和分配规律,土壤中Cd2+添加量分别为0、0.5 mg/kg、1 mg/kg、2 mg/kg、4 mg/kg、8 mg/kg,并采用回归分析方法计算了植烟土壤Cd的安全临界值.结果表明,烤烟Cd质量比受外源Cd添加量影响较大,下部叶Cd质量比总是高于其他部位.随Cd添加量增大,各部位Cd质量比上升且差别逐渐增大.Cd在土壤-根的转移系数较低,地上部各部位对土壤Cd转移系数的平均值表明,翠碧1号对Cd富集能力略强,而K326较弱.外源Cd的添加导致土壤-下部叶Cd的转移系数达最高,Cd在根-下部叶的转移系数明显高于其他部位间的转移系数,并使Cd在烤烟植株各部位间的转移系数呈先增后降的趋势.烤烟地上部的Cd累积量均高于根部,其中中、下部叶Cd累积量最多,而上部叶较少.经推算得出,烤烟叶片Cd的最高允许质量比为5.79 mg/kg,由烤烟中部叶Cd质量比与土壤有效Cd质量比的回归模型得到,3种烤烟的植烟土壤的安全临界值分别为0.17 mg/kg(翠碧1号)、0.19 mg/kg(K326)和0.15 mg/kg(云烟87),云烟87的土壤安全临界值可以作为制定福建烟区土壤Cd的安全临界值依据.     

外源Hg胁迫对3种烟草品种叶绿素含量和光合效应的影响

为研究不同浓度汞(Hg)对烟草光合作用的影响,选择福建省3个主栽烟草品种(翠碧1号、K326、云烟87)幼苗进行盆栽试验,设置0、1、2、4、8、16 mg·kg~(-1)共6个浓度组。结果表明:(1)3种烟草叶片叶绿素含量与对照比均无显著差异(P0.05),但F_v/F_m、F_v/F_o、PI_(ABS)随胁迫浓度增加均呈下降趋势,可见Hg胁迫下烟草叶绿素含量和光合强度没有必然的相关性。(2)在较高浓度(4 mg·kg~(-1))Hg胁迫下,OJIP曲线改变了形状,表明Hg胁迫对烟草叶片光合机构影响主要是PSⅡ及光系统反应中心受到损伤,光合电子传递过程受到抑制,这可能是烟草叶片光合效应显著下降的主要因素。(3)烟草叶片PSII单位反应中心比活性参数ABS/RC、TRo/RC、DIo/RC与胁迫浓度正相关,ETo/RC和RC/CSo与胁迫浓度呈负相关,在较高浓度Hg胁迫下烟草叶片通过耗散过剩的光能和提高多余能量消耗量来保护光合机构免受更大的伤害,表现出较强的自我调节能力。