徐兵+李云+裴宏斌+罗俊

摘 要 综述了重金属镉在烟草生产中的来源、迁移吸收规律、分布特性以及对烤烟生长和品质的影响，为烟叶安全生产提供科学的参考依据，对现代烟草产业发展提供借鉴。

关键词 烟草；镉；迁移吸收；烟叶品质；控制

中图分类号：X173 文献标志码：A 文章编号：1673-890X（2014）11--2

我国是种烟大国，也是消费大国，烟叶及其制品安全一直是人们关注的热点，而重金属镉因其毒性强、易吸收积累、难消除等特点，被认为是重金属中最具危害性的一种污染元素[1]。随着人们健康意识的不断提高，烟草中镉含量已经成为烟草、健康等领域关注的焦点。基于此，结合前人研究重点，对烟草中重金属镉的来源、含量与分布特性、迁移与吸收规律做了系统系的概述，以期为控制烟草中镉含量的技术措施提供理论依据

1 镉素来源及迁移规律

1.1 来源

天然土壤中的镉元素主要来源于成土母质，随着工业化规模的不断拓展，矿山开采、汽车尾气排放等活动将重金属带入到土壤和环境中，致使土壤中重金属含量明显升高。全世界土壤镉质量分数范围为0.01～2.00 mg/kg，中值为0.35 mg/kg，我国土壤镉含量为0.017～0.332 mg/kg。研究表明，镉元素与大气污染具有直接关系[2]，公路、铁路两侧尤为明显。农事生产中污水灌溉是其主要来源之一，这是由于部分工厂为节省成本，随意排放工矿废弃物造成地面、地下水都不同程度地受到污染所致。农药及化肥也是其重要途径，如烟用物资化学磷肥中含有汞、砷、铅、镉等重金属元素，容易污染土壤。长期使用化肥农药，易使土壤的净化能力降低，加之重金属镉自身的稳定性，从而形成植烟土壤、烟叶的镉富集。

1.2 迁移机理

重金属通过大气沉降、淋洗等作用进入土壤，而后经过土壤—水—植物系统传输到烟叶中。烟草吸收重金属一方面通过烟叶表面进入；另一方面，由烟草根部吸收[3]。当前，镉从土壤中进入根细胞的机理尚未完全明确，一般认为土壤中镉主要以Cd2+或镉的螯合物进入根细胞，并累积于质外体中，尤其是细胞壁中。也有研究发现，Cd2+可以通过去极化钙离子通道（DACC）、超级化钙离子通道（HACC）、非电压依赖性钙离子通道（VICC）进入细胞质[4]。除此之外，镉的螯合物也可以通过YSL转运蛋白进入细胞质。而后通过共质体途径进入中柱木质部和韧皮部，木质部的Cd再通过蒸腾作用转移到烟株的其他部位。植物会将进入细胞的部分Cd通过H+/阳离子反向运输器、P18-ATP酶、ABC转运蛋白等途径转运到液泡中。值得一提的是，镉进入烟叶后也会随生育期的不同而发生局部迁移。有研究指出，烟株从团棵期到初花期再到盛花期，镉含量首先呈下降趋势，而后不断提高。

1.3 分布特征

烟草重金属含量受地域差异和环境变化影响较大，年际间也存在较大差异，随品种和产地的不同差别较大，但对于同一品种、不同部位烟叶，其差别相对较小。烟叶属于易于吸收和富集重金属的植物，理论上与土壤pH呈负相关关系，但也有研究得出相反结论[5]，因此，其中原因还有待进一步研究。烟草是镉敏感作物，在烟叶生长发育过程中，通过烟叶表面和烟草根系吸收和富集重金属，在烟草不同组织器官中，镉的吸收累积为叶或茎>根>种子，而在烟草不同部位含量的顺序为叶>根>茎。烟叶成熟时，镉几乎平均分配到叶中，根中含量很低[6]，且不同叶片组织中含量顺序为主脉>侧脉>叶肉。从土壤和烟叶中镉含量来看，镉在土壤中和烟叶中的含量呈正相关，说明烟叶中镉含量主要来源于土壤，其含量分布与土壤具有较强的一致性。

2 镉对烤烟生长发育及烟叶品质影响

2.1 对生长的影响

镉是一种植物生长的非必须重金属元素，不仅影响植物种子的萌发及根系的生长，还易造成植物出现生长迟缓、植株矮小、产量下降[7]。诸多研究表明，烤烟生长对镉存在剂量效应，即在一定浓度范围内，既不影响细胞的成活性，也不影响DNA的完整性，一定程度上能促进烟株生长，还可以完全阻止芜菁花叶病毒引发的病毒病，但超出范围则表现出明显的抑制效应。

虽然烤烟对镉能表现出很强的适应能力和耐性，但镉含量过多甚至造成污染时，对烟草根系活力和光合作用影响较大。研究指出，K326和云烟87在镉处理时，两者的生物量、叶绿素a和叶绿素b含量、气孔尺度均有所下降，其中K326叶片腺头变小、腺毛变细，腺基部尤为明显，而云烟87叶表腺毛发育则相对延迟。可强烈抑制CAT活性并对叶肉细胞亚显微结构产生较强烈的损伤和诱变作用，干扰其正常生理活动。在镉胁迫下，会对烟草生长发育产生一系列的伤害，主要表现在叶片叶绿素含量、叶绿素a/b值及SOD酶活性降低，POD酶活性及丙二醛（MDA）含量相应增加[8，9]。还可影响烟叶氨基酸含量，造成烟草色素蛋白质复合物及多肽组成的变化。

2.2 对烟叶品质的影响

镉对烟叶品质也表现出剂量效应，突出表现在低浓度的镉（5×10-6 ）可增加烟叶可溶性糖和烟碱含量，蛋白质含量也有所下降，对品质改善有一定作用。但高浓度镉则正好相反，马新明等通过镉污染对烤烟的光合特性和烟叶品质影响研究发现，当镉处理浓度增加时，烤烟烟叶中的糖碱比和氮碱比均升高[10]，内在化学成分组成趋于不协调，不利于烟叶香吃味的形成。镉对烟叶品质的影响还表现在其拮抗作用，即镉含量增加到一定程度时，烟草根、茎、叶内的钙、磷、钾的总含量显著降低，且叶片中的钾、锰含量也呈明显减少趋势[11]。众所周知，烟叶内钾对烟叶品质贡献较大，可提高烟叶燃烧性和吸湿性，改善烟叶的颜色和身份，同烟叶的品质密度也密切相关。由此可知，镉过量可导致烟叶品质的下降。

3 结论与讨论

烟叶中重金属镉的控制主要是提高烟草品种抗性、改良植烟土壤条件，改善烟草生长环境，从源头上减少镉对人类的危害。由于烟叶生产的长期性和复杂性，要求人们在烟叶生产过程中加强过程控制，突出细节管理，并严格行业标准、加强技术引进，采用烟草GAP和烟叶生产精益化管理措施着力减少镉等重金属的引入。

参考文献

[1]曾祥练，孙敬国，卢红良.重金属对烤烟产量及品质影响的研究进展[J].河北农业科学，2009，13（9）：3-6，9.

[2]李义强，李成富，许立峰，等.我国部分烟叶产区土壤和烟叶重金属状况及相关性研究[J].烟草科技，2004，12：20-23.

[3]张川东，何腾兵，林昌虎.几种重金属对烟草的影响研究进展[J].贵州农业科学，2008，36（6）：78-80.

[4]蒋汉明，李书启，韩希凤，等.镉对植物生长的影响及植物耐镉机理研究进展[J].广东微量元素科学，2012，19（5）：01-06.

[5]符娟林，张明奎，唐远驹，等.长三角和珠三角农业土壤对Pb、Cu、Cd的吸附解吸特性[J].生态与农村环境学报，2006，22（2）：59-64.

[6]张仕祥，张艳玲，魏春阳，等.烤烟和白肋烟吸收累积铅、镉的生育期动态[J].烟草科技，2008，5：49-53.

[7]袁祖丽，李春明，熊淑萍，等.Cd， Pb污染对烟草叶片叶绿素含量、保护酶活性及膜脂过氧化酶的影响[J].河南农业大学学报，2005，39（1）：15-19.

[8]高家合，王树会.镉胁迫对烤烟生长及生理的影响[J].农业环境科学学报，2006，25（5）：1167-1170.

[9]马新明，李春明，田志强，等.镉污染对烤烟光和特性、产量及其品质的影响[J].生态学报，2006（12）：404-408.

[10]袁祖丽，马新明，韩锦凤，等.镉污染对烟草叶片超微结构及部分元素含量的影响[J].生态学报，2005（11）：2919-2927.

[11]茹淑华，张国印，苏德纯，等.河北省白菜主要栽培品种吸收积累重金属镉的特征和质量安全性研究[J].中国农学通报，2010，26（14）：282-287.

（责任编辑：刘昀）endprint