一种水稻重金属吸收阻隔剂及其使用方法
【专利摘要】本发明公开了一种水稻镉和铅吸收阻隔剂及其使用方法，其中阻隔剂的有效成分为α?酮戊二酸、丙三醇、草酰乙酸中的一种或几种，在水稻分蘖期、抽穗期和（或）灌浆期通过叶面喷施可实现阻隔重金属吸收和向稻米转移的目的。本发明可显著降低铅镉等重金属污染稻田稻米中重金属含量，使轻度或中度重金属污染稻田生产的稻米符合食品安全标准。本发明的阻隔剂有效喷施的浓度低，且可与防治水稻病虫害的农药混合后喷施，成本低廉。
【专利说明】
一种水稻重金属吸收阻隔剂及其使用方法
技术领域
[0001] 本发明属于重金属污染农田防治领域，具体涉及一种水稻重金属吸收阻隔剂及其 使用方法。
【背景技术】
[0002] 我国受重金属污染的耕地面积近2000万公顷，约占耕地总面积的1/5,导致每年粮 食减产1000多万t，受污染粮食多达1200多万t，合计经济损失至少达200亿元，土壤重金属 污染已经成为我国实现可持续发展的重大障碍。水稻是吸收镉且籽粒积累十分强烈的农作 物，吴启堂等（1999)研究也表明，水稻生长并未受到影响时，糙米的含镉量己超过卫生标准 数倍甚至十倍。甄燕红等（2008)对中国部分市售大米中Cd、Zn、Se的含量及其食物安全评 价，结果表明，若以USEPA推荐的成人RfD(Cd)值计算摄取量，则70%的大米存在Cd食物暴 露潜在风险问题。我国主要重金属污染地区如贵州的赫章、江西的赣州、广西桂林、湖南衡 东、广东大宝山和辽宁张士等地的农作物重金属含量超标严重，当地10%以上居民已出现不 同程度腰背、四肢、骨关节疼痛等症状，有些村落甚至被称为"癌症村"，人们饱受疾病的折 磨。大力开展土壤重金属污染防控方法研究，特别是确保污染农田可生产出安全的农产品， 守住最后一道防线，对维护社会稳定和保障人民身体健康意义重大。
[0003] 针对土壤重金属污染，防控方法研究成为近年来的研究热点。土壤淋洗技术 (CN105363769A、CN103056158A、CN103084384A、CN103357655B、CN103586276A、 CN104646410A)对重金属污染土壤修复的效果明显，但其工程投资大，容易引起二次污染， 并且只适用于质地相对疏松、渗透性较强、污染面积较小的土壤，还存在着破坏土壤理化性 质、降低土壤养分含量、污染地下水等缺点，对大面积的农田重金属污染不适应。土壤改良 剂或重金属钝化剂技术是目前农田土壤重金属污染修复使用最广泛的措施之一，根据钝化 剂材料可分为石灰性改良剂（CN103250485B、CN1 0239 1 877A)、磷酸盐改良剂 (〇~1031435578、〇~102941221厶）、高表面吸附材料（〇~104031651厶、0~105131961八、 CN103143557B)等。要达到有效钝化土壤重金属的目的，钝化剂施用量一般较大，对土壤结 构和理化性质有较大的影响，常导致耕地产量下降，农民收益将受到较大影响。此外，还有 植物修复法（CN102500614A、CN101941018B、CN102172608B、CN102172611B、CN104858226A、 CN103109651A)，但对耕地资源稀缺的中国，大面积推广应用尚不具备必要的条件。
[0004] 为确保铅镉等污染稻田生产的稻米食用安全，本发明在深入研究水稻铅镉吸收机 制和有机碳信号对水稻生长调控作用的基础上，发明了水稻铅镉吸收阻隔剂及其使用方 法。
【发明内容】
[0005] 本发明所要解决的技术问题是提供一种能有效抑制水稻铅镉吸收和向稻米转运、 显著降低稻米中铅镉含量的阻隔剂及其使用方法，在土壤铅镉污染程度中度以下稻田种植 的水稻上施用显著降低稻米中铅镉含量，可保证稻米铅镉含量符合食品卫生标准。
[0006] 本发明提供的技术方案是：一种水稻铅镉吸收阻隔剂，所述阻隔剂的有效成分包 括a-酮戊二酸、丙三醇、草酰乙酸中的一种或几种。
[0007] 一种水稻铅镉吸收阻隔剂，所述阻隔剂的有效成分包括a-酮戊二酸、丙三醇、草酰 乙酸中的一种或几种，使用时将所述阻隔剂配制成有效成分浓度为〇.2mmol/L~3.0mmol/L 的溶液。
[0008] 本发明还提供所述水稻铅镉吸收阻隔剂的使用方法，该方法使用前将所述阻隔剂 配制成0.2mmol/L~3. Ommol/L的溶液，对铅镉污染的水稻田采用喷雾形式将配制好的阻 隔剂溶液喷施于水稻叶片上，每亩喷施量为15L~50L。
[0009] 本发明所述阻隔剂对铅镉污染的水稻田在水稻的分蘖期、抽穗期、灌浆期进行页 面喷施可有效阻隔水稻对铅镉的吸收，显著降低稻米中铅镉含量。本发明所述阻隔剂适合 在土壤铅镉污染程度在中度及以下的稻田使用。优选地，适应的稻田土壤总镉含量小于 5mg/kg，总铅含量小于1500mg/kg。
[0010] 所述阻隔剂的喷施有效时期为水稻的分蘖期、抽穗期、灌浆期，在三个时期各喷1 ~2次或选其中一个或两个时期喷1~2次。
[0011] 所述阻隔剂的使用方法，水稻分裂期阻隔剂的优选喷施浓度为0.2mmol/L~1.0 mmol/L;水稻抽穗期阻隔剂的优选喷施浓度为0.5 mmol/L~3.0 mmol/L;水稻灌浆期阻隔剂 的优选喷施浓度为〇.4mmol/L~1.5 mmol/L。
[0012]所述的其使用方法，当阻隔剂采用两种或三种有效组分时，其两种或三种有效组 分浓度之和不超过2mmol/L,且其中任一单一成分浓度不低于0.2mmol/L。
[0013 ] 所述的使用方法，优选地，所述阻隔剂的浓度为〇. 5mmo 1 /L~lmmo 1/L，每亩的喷施 量为25L~35L。
[0014] 所述的使用方法，当选择其中一个时期喷施所述阻隔剂时，喷施时期优选灌浆期。
[0015] 进一步地，所述的使用方法，所述阻隔剂可以与相应时期的杀虫和防病的农药混 合后喷施。
[0016] 优选地，所述阻隔剂与杀虫和防病的农药混合施用时，其有效组分浓度为 0.5mmol/L~1.5mmol/L〇
[0017] 下面描述水稻重金属阻隔剂中各有效成分的测定方法。
[0018] 阻隔剂中a-酮戊二酸和草酰乙酸的测定采用HPLC法，以Hypersil BDS(4.6mmX 250mm，5wn)为色谱柱，以0. lmol/L的(NH4)H2P〇4(pH 2.65)为流动相，流速1.0ml/min，检测 波长215nm，进样量20此。
[0019] 阻隔剂中丙三醇含量的测定采用GBT 687-2011中的丙三醇含量检测方法测定。
[0020] 下面描述水稻稻米中铅镉的测定方法。
[0021] 称取2.000g左右稻米于瓷坩埚中碳化，再置于马弗炉500°C下灰化6 h，取下稍冷， 用2 ml 1:1 HC1(优级纯)溶解灰分，转移至25 ml容量瓶中，定容，必要时过滤，原子吸收分 光光度计测定溶液中铅镉含量并计算稻米中重金属铅镉含量。
[0022] 与现有技术相比，本发明具有如下有益效果： 本发明的水稻铅镉重金属阻隔剂应用效果显著，在土壤铅镉污染程度为中度或轻度的 稻田水稻上应用，可使稻米中铅镉含量比对照降低40%以上，分别在分蘖期、抽穗期、灌浆期 喷施1-2次，稻米中铅镉含量降低幅度可达70%，可实现铅镉中轻度污染稻田生产出食用安 全的稻米，消除重金属对人体健康的威胁。
[0023] 本发明的水稻铅镉重金属阻隔剂成分均为植物本身生理生化过程存在的物质，对 水稻植株和人体均安全无毒。
[0024] 本发明的水稻铅镉重金属阻隔剂的有效作用浓度低(0.2-3mmol/L)，用量少(每亩 水稻一次喷施用的阻隔剂纯品仅1.5-10g)，物料成本低。同时，阻隔剂可与相应时期防治病 虫害的农药混合使用，节省了人工成本。
[0025] 本发明的水稻铅镉重金属阻隔剂不仅能有效降低稻米重金属含量，而且对水稻生 长有一定的促进作用，提高稻谷产量，实现高产优质。
【具体实施方式】
[0026] 下面通过【具体实施方式】的详细描述来进一步阐明本发明，但并不是对本发明的限 制，仅仅作示例说明。
[0027]实施例1和实施例2的土壤基本理化性状为：土壤pH值5.75，总镉含量为1.75mg/ kg，总铅含量为 888 ? 6mg/kg，有机质 23 ? 58g/kg，全氮 1 ? 45g/kg，全磷 0 ? 49g/kg，全钾 4 ? 86g/ kg，水稻品种为黄花占。本发明的实施例对实验地土壤铅镉含量等基本理化性质和水稻品 种的注明仅为说明实施例喷施本发明的阻隔剂后大米中重金属含量降低的效果，符合本发 明技术特征中重金属污染农田采用本发明的技术均能达到类似效果。
[0028]实施例1采用a_酮戊二酸作为阻隔剂 实施地设5个处理(见表1 )，每处理设3个小区，每小区面积200m2，小区随机排列，各小 区间设定50cm的保护行。各处理施肥和田间日常管理相同，除处理T4在分裂期和抽穗期施 用井闪霉素和杀虫双时将a_酮戊二酸加入农药一起喷施外，其它各处理相应时期的农药均 单独施用。各处理同时间收获并分别测定稻米中重金属镉和铅含量。
[0029] 表1以a-酮戊二酸作为阻隔剂的不同施用方法大田小区试验方案
各处理水稻收获后稻米中铅镉含量测定结果见表2,与对照(CK)相比，喷施阻隔剂的处 理大米中镉降低43.4%-65.5%，且符合食品卫生标准（< 0.2mg/kg)，而对照大米中镉则超 标。同样，喷施阻隔剂对于大米中的铅含量大幅度降低，四个喷阻隔剂的处理大米铅含量比 对照降低42.6%-57.1%，均达到食品卫生标准。
[0030] 表2 a-酮戊二酸作为阻隔剂的各处理稻米铅镉含量
实施例2采用丙三醇、草酰乙酸和a-酮戊二酸作为阻隔剂 实施地设5个处理(见表3)，每处理设3个小区，每小区面积200m2，小区随机排列，各小 区间设定50cm的保护行。各处理施肥、病虫害防治和田间日常管理相同，同时间收获并分别 测定稻米中重金属镉和铅含量。
[0031] 表3以丙三醇、草酰乙酸和a-酮戊二酸作为阻隔剂的不同施用方法小K试验方案
各处理水稻收获后稻米中铅镉含量测定结果见表4,与对照(CK)相比，喷施阻隔剂的处 理大米中镉降低56.3%-66.4%，且均符合食品卫生标准（< 0.2mg/kg)，而对照大米中镉则超 标。
[0032]表4以丙三醇、草酰乙酸和a_酮戊二酸作为阻隔剂的各处理稻米铅镉含量
实施例3 实施地为广东粵北铅镉轻度污染稻田40亩，其中土壤全镉含量0.87mg/kg-l. 12mg/kg， 全铅含量为488.6mg/kg-658.5mg/kg。种植的水稻品种包括杂交稻:两优191，常规稻:桂花 占。在水稻分裂期每亩用丙三醇2.5g兑水50kg，喷雾于水稻叶片;在抽穗期每亩用lOg草酰 乙酸加入70kg配制好的金爱维丁(5%阿维菌素乳油，深圳诺普信品牌产品）药液，喷雾在水 稻叶片上。实施效果：当地未喷施丙三醇和草酰乙酸的稻田稻米铅、镉平均含量分别为 0.123mg/kg和0.189mg/kg，喷施了丙三醇和草酰乙酸的稻田稻米铅、镉平均含量分别为 0 ? 078mg/kg和0 ? 104mg/kg，且每亩稻谷平均增产38kg。
【主权项】
1. 一种水稻铅镉吸收阻隔剂，其特征在于:所述阻隔剂的有效成分包括α-酮戊二酸、丙 三醇、草酰乙酸中的一种或几种。2. -种水稻铅镉吸收阻隔剂，其特征在于:所述阻隔剂的有效成分包括α-酮戊二酸、丙 三醇、草酰乙酸中的一种或几种，使用时将所述阻隔剂配制成有效成分浓度为〇.2mmol/L~ 3.0mmol/L 的溶液。3. -种权利要求1或2所述的水稻铅镉吸收阻隔剂的使用方法，其特征在于:使用前将 阻隔剂配制成0.2mmo 1/L~3. Ommo 1/L的溶液，对铅镉污染的水稻田采用喷雾形式将配制 好的阻隔剂溶液喷施于水稻叶片上，每亩喷施量为15L~50L。4. 根据权利要求3所述的使用方法，其特征在于:所述阻隔剂的喷施有效时期为水稻的 分蘖期、抽穗期、灌浆期，在三个时期各喷1~2次或选其中一个或两个时期喷1~2次；当选 择其中一个时期喷施所述阻隔剂时，喷施时期是灌浆期。5. 根据权利要求4所述的使用方法，其特征在于，水稻分蘖期阻隔剂的喷施浓度为 0.2mmol/L~1.0 mmol/L;水稻抽穗期阻隔剂的喷施浓度为0.5 mmol/L~3.0 mmol/L;水稻灌 浆期阻隔剂的喷施浓度为0.4mmo 1 /L~1.5 mmo 1 /L。6. 根据权利要求3至5任一项所述的使用方法，其特征在于：当阻隔剂采用两种或三种 有效组分时，其两种或三种有效组分浓度之和不超过2mmol/L，且其中任一单一成分浓度不 低于 0.2mmol/L。7. 根据权利要求3至5任一项所述的使用方法，其特征在于：所述阻隔剂的浓度为0. ??πιπιο? /丨,~1mmo1 /丨，，每亩的喷施量为25丨,~3??Τ,η8. 根据权利要求3至5任一项所述的使用方法，其特征在于:所述阻隔剂可以与相应时 期的杀虫和防病的农药混合后喷施。9. 根据权利要求8所述的使用方法，其特征在于:所述阻隔剂与杀虫和防病的农药混合 施用时，其有效组分浓度为〇. 5mmol/L~1.5mmol/L。10. 根据权利要求2至9所述的使用方法，其特征在于:所述阻隔剂适合在土壤铅镉污染 程度在中度及以下的农田使用，适应的农田土壤总镉含量小于5mg/kg，总铅含量小于 1500mg/kg。
【文档编号】A01P21/00GK105851002SQ201610234493
【公开日】2016年8月17日
【申请日】2016年4月18日
【发明人】毛小云, 汪立梅, 钟秀娟, 陈娴, 邵湘晴
【申请人】华南农业大学