Cd，Pb污染對烤煙生理特性及生長發(fā)育的影響.pdf

1、為了研究Cd，Pb污染對烤煙生理特性及生長發(fā)育造成的影響，探討烤煙在Cd，Pb污染環(huán)境下的適應(yīng)機(jī)制，分別于2002～2003年采用盆栽試驗(yàn)，2004年采用水培試驗(yàn)，利用植物顯微制片技術(shù)、環(huán)境掃描電鏡、X射線能譜儀、電感耦合等離子體、GC/MS與微機(jī)聯(lián)用定性、定量分析儀等方法，較系統(tǒng)地研究了土壤中Cd，Pb污染對烤煙葉片、根系的生理特性、生長發(fā)育和烤后煙葉化學(xué)成分的影響，探討了烤煙在污染環(huán)境下減少毒害的途徑，同時研究了根際土壤微生物數(shù)量的

2、變化，結(jié)果摘要如下： 1.Cd，Pb污染對烤煙葉片生長發(fā)育的影響 (1)對SOD活性、POD活性、MDA含量、GSH含量、ATPase活性和根系活力的測定結(jié)果表明：在Cd，Pb及Cd+Pb污染下，葉片中SOD的活性均呈現(xiàn)出低濃度、污染初期時上升，高濃度、污染時間延長下降的趨勢。葉片中POD活性、MDA含量隨著污染濃度的增加及生育期的進(jìn)程均呈現(xiàn)出上升趨勢；葉片中質(zhì)膜透性隨著污染濃度的增加均呈現(xiàn)上升趨勢，但不同處理質(zhì)膜的透性

3、隨生育期進(jìn)程有變化；葉片中的GSH含量隨著污染濃度的增加及生育期的進(jìn)程均呈現(xiàn)出下降趨勢；葉片中ATPase活性隨著濃度增加均呈現(xiàn)出下降趨勢。 (2)對葉綠素含量和葉綠體超微結(jié)構(gòu)的觀察表明：在Cd，Pb及Cd+Pb污染下葉片中葉綠素含量及葉綠素a/b值均隨著污染濃度的增高而減少；Cd，Pb及Cd+Pb污染造成葉綠體類囊體片層減少、垛疊混亂、分布不均、或粘連成索狀，甚至導(dǎo)致膜系統(tǒng)解體，質(zhì)體小球增多。 (3)對不同生育期功能葉

4、光合作用指標(biāo)的測定表明：在測定的三個生育期中，光系統(tǒng)Ⅱ活性(Fv/Fo)和光系統(tǒng)Ⅱ最大光能轉(zhuǎn)化效率(Fv/Fm)均表現(xiàn)為：團(tuán)棵期＞采收期＞現(xiàn)蕾期。在Cd，Pb及Cd+Pb污染下，隨著Cd，Pb及Cd+Pb污染濃度的增大，光系統(tǒng)Ⅱ活性和光系統(tǒng)Ⅱ最大光能轉(zhuǎn)化效率均呈下降趨勢；光化學(xué)猝滅系數(shù)(qP)和非光化學(xué)猝滅系數(shù)(qN)在三個生育時期均隨著Cd，Pb及Cd+Pb污染濃度的增大而降低；在烤煙三個生育期中，團(tuán)棵期葉片凈光合速率(Pn)、氣孔導(dǎo)

5、度(Gs)和細(xì)胞間隙CO2濃度(Ci)高于現(xiàn)蕾期和采收期，隨著Cd，Pb及Cd+Pb污染濃度的增加，Pn逐漸降低，Ci隨Cd及Cd+Pb污染濃度的增加逐漸增大；在低濃度的Pb污染下，Ci上升，但隨著Pb污染濃度的增加又逐漸下降；Gs隨著Cd，Pb污染濃度的增加逐漸增大，但隨著Cd+Pb污染濃度的增加而逐漸減小。 (4)對葉片顯微結(jié)構(gòu)的研究結(jié)果表明：Cd，Pb及Cd+Pb污染不僅造成烤煙葉片厚度、柵欄組織厚度及海綿組織厚度的減少，

6、而且還造成柵欄組織細(xì)胞密度的減少；葉片空隙度、柵欄組織的空隙度和海綿組織空隙度均隨著Cd，Pb及Cd+Pb污染濃度的增加而減少。Pb污染對葉片厚度的影響稍小于Cd和Cd+Pb污染；Cd，Pb及Cd+Pb污染只是在濃度較高時對柵欄組織的影響稍大于對海綿組織的影響。在低濃度下無明顯的差異。Cd+Pb污染對柵欄組織密度的影響為：下部葉＞中部葉＞上部葉。三種污染處理中對柵欄組織密度的影響為Cd+Pb污染＞Cd污染＞Pb污染。 (5)對葉

7、片腺毛的研究結(jié)果顯示：煙葉腺毛數(shù)量在Cd，Pb及Cd+Pb污染下增加。用帶有X射線能譜儀的環(huán)境掃描電鏡對腺毛分泌物的檢測表明：在Cd，Pb及Cd+Pb污染下，葉片腺毛可通過分泌作用將體內(nèi)一部分Cd，Pb分泌出去。 (6)對葉片在污染條件下的適應(yīng)研究結(jié)果表明：烤煙在Cd，Pb的污染下，可通過以下三種途徑減少Cd，Pb的危害：第一，通過葉片腺毛的分泌作用將體內(nèi)一部分Cd，Pb分泌出去，第二，通過葉片表皮細(xì)胞將體內(nèi)一部分Cd，Pb排到

8、體外，第三，葉肉細(xì)胞可將體內(nèi)一部分Cd，Pb隔離在胞間隙中，從而減少原生質(zhì)中的Cd，Pb。 2.Cd，Pb污染對烤煙根系生長發(fā)育及側(cè)根初生結(jié)構(gòu)的影響 (1)對根系活力及根系A(chǔ)TPase活性的測定結(jié)果表明：根系活力、根系A(chǔ)TPase活性隨著Cd，Pb及Cd+Pb污染濃度的增高而下降。 (2)通過對根系長度、根系體積、一級、二級、三級側(cè)根的測量、解剖和觀察結(jié)果表明：Cd，Pb及Cd+Pb污染均造成根系長度縮短、根系體

9、積和一級、二級、三級側(cè)根截面積下降；Cd+Pb污染對于根系長度、根系體積、一級、二級、三級側(cè)根截面積的影響均大于Cd和Pb污染的影響；Cd，Pb及Cd+Pb污染對于側(cè)根面積的影響為：三級側(cè)根＞二級側(cè)根＞一級側(cè)根。 (3)對烤煙側(cè)根解剖結(jié)構(gòu)的研究結(jié)果表明：Cd及Cd+Pb污染均可造成烤煙側(cè)根形態(tài)及初生結(jié)構(gòu)中維管束出現(xiàn)異常，而且所有異常形態(tài)、異常結(jié)構(gòu)的側(cè)根都是在Cd污染或Cd+Pb污染下產(chǎn)生的，而Pb污染并未發(fā)現(xiàn)有異常形態(tài)、異常結(jié)構(gòu)

10、的側(cè)根。 3.Cd，Pb污染對根際土壤微生物數(shù)量的影響 對烤煙根際土壤微生物的數(shù)量研究結(jié)果表明：在Cd，Pb及Cd+Pb污染下，隨著Cd，Pb及Cd+Pb濃度的增加，根際真菌數(shù)量逐步減少；土壤根際細(xì)菌數(shù)量隨著Cd，Pb及Cd+Pb污染濃度增大和生育時期的推移而減少；隨著Cd，Pb及Cd+Pb污染濃度的增加，放線菌數(shù)量均呈逐漸下降的趨勢，并以采收期數(shù)量最大，現(xiàn)蕾期相對較低；隨著Cd，Pb及Cd+Pb污染濃度的增加，鉀細(xì)菌數(shù)

11、量均呈下降趨勢，不同生育期相比，以采收期數(shù)量最多。 4.Cd，Pb在烤煙體內(nèi)的積累與分布 對烤煙根、莖、葉內(nèi)Cd，Pb的積累與分布分析表明：在Cd，Pb及Cd+Pb污染下，Cd，Pb在烤煙根、莖、葉中的積累量均隨著污染濃度的增加而增加。Cd污染濃度與根、莖、葉中Cd含量均呈極顯著正相關(guān)；Cd的積累量為：根、葉＞莖；Pb污染濃度與Pb含量呈極顯著正相關(guān)，Pb的積累量為：根＞葉片＞莖。 5.Cd，Pb污染對煙葉化學(xué)成

12、分的影響 Cd，Pb及Cd+Pb污染下，除了在Cd3mg·kg-1、Pb150mg·kg-1～450mg·kg-1、Cd+Pb(10+450)mg·kg-1污染下還原糖含量及Pb150mg·kg-1下苯乙醛和苯乙醇含量有所上升外，煙葉中總氮、還原糖、煙堿、鉀、苯乙醛和苯乙醇、茄酮和β—大馬烯酮含量均逐漸降低；用以反映煙葉香吃味品質(zhì)的糖/堿比與氮/堿比均趨于不協(xié)調(diào)；Cd，Pb及Cd+Pb與新植二烯含量之間沒有必然的聯(lián)系。香氣物質(zhì)中

13、的苯丙氨酸類、棕色化產(chǎn)物、類西柏烷物質(zhì)、類胡蘿卜素類等含量也隨著Cd，Pb及Cd+Pb污染而下降，表明在Cd，Pb及Cd+Pb污染條件下，雖然某些單項(xiàng)品質(zhì)指標(biāo)有變好的趨勢，但就品質(zhì)指標(biāo)的協(xié)調(diào)性而言，均有下降，即在污染條件下不易形成優(yōu)質(zhì)煙葉。 通過對Cd，Pb污染條件下烤后煙葉多個品質(zhì)指標(biāo)進(jìn)行綜合評價和分析，結(jié)果表明土壤中Cd污染濃度＞6mg·kg-1、Pb污染濃度＞300mg·kg-1及Cd+Pb＞3+150mg·kg-1時不利