本发明涉及水稻种植技术领域，尤其是涉及一种5-氨基乙酰丙酸在降低水稻糙米中铅积累的应用。
背景技术：
随着我国经济的不断发展，工农业对环境污染越来越严重，而水体和土壤的重金属污染也日益影响着我国人民大众的日常生产生活问题。尤其是重金属污染土壤问题日益成为当地环境的重大威胁，污染面积和程度呈上升趋势，给我国农业生产安全和人民健康带来了严重的风险和危害，粮食作物产品安全问题已经被我国政府和人民日渐重视。
水稻作为中国最主要的粮食来源，同时也是最重要的粮食作物和消费品，在世界粮食安全中也担当重要的角色。据报道，我国农田总额1/6的3亿亩土地已经受到了不同程度的重金属侵染。农作物的重金属污染对我国的食品安全以及农业经济的影响都不容小觑，严重降低了水稻的产量和品质。而土壤中的铅元素对我国稻田和稻米的污染较为严重，是制约我国水稻安全高产的最重要的因素。
现有的降低水稻体内铅积累的方法包括客土法、淋溶法、固化法和微生物修复等方法，但这些方法不但成本昂贵、操作复杂、需要特殊的仪器，而且这些方法周期漫长均需休耕轮作并不适合我国人多耕地少的国情。
因此，对水稻种植过程中铅阻控技术的研究迫在眉睫，研究开发出一种在水稻的种植过程中施用即可明显降低水稻体内铅含量，进而提高水稻的品质与产量的方法，缓解现有降低水稻体内铅含量的方法成本昂贵、操作复杂、需要特殊的仪器以及周期漫长的缺点，具有十分必要和迫切的社会经济意义。
有鉴于此，特提出本发明。
技术实现要素：
本发明的第一目的在于提供一种5-氨基乙酰丙酸在降低水稻糙米中铅积累的应用，5-氨基乙酰丙酸能够明显降低水稻糙米中铅的含量，进而提高水稻糙米的品质和产量，该应用方法具有成本低廉、操作简单、应用过程中不需要特殊的仪器以及应用周期短的优点。
本发明提供的5-氨基乙酰丙酸在降低水稻体内铅积累中的应用，所述的应用包括，在铅污染土壤的水稻种植过程中，使用浓度为100～200mg/l的5-氨基乙酰丙酸溶液对水稻叶面进行喷施处理。
进一步的，所述5-氨基乙酰丙酸溶液为5-氨基乙酰丙酸与水混合后配制的水溶液。
更进一步的，所述水为蒸馏水。
进一步的，所述5-氨基乙酰丙酸溶液的浓度为120～180mg/l。
更进一步的，所述5-氨基乙酰丙酸溶液的浓度为150mg/l。
进一步的，所述喷施处理的时间为水稻苗期、分蘖期、抽穗前期和扬花期后的第1～14天。
进一步的，所述喷施处理中5-氨基乙酰丙酸溶液的喷施量为每亩300～350l/天。
更进一步的，所述喷施处理中5-氨基乙酰丙酸溶液的喷施量为每亩330l/天。
进一步的，所述铅污染土壤的ph值为5～6，优选ph值为5.5。
进一步的，所述水稻的品种为甬优9号。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
本发明提供了5-氨基乙酰丙酸的一种新应用，在铅污染土壤的水稻种植过程中，使用浓度为100～200mg/l的5-氨基乙酰丙酸溶液对水稻叶面进行喷施处理。上述浓度的5-氨基乙酰丙酸溶液对水稻叶面进行喷施处理后可以明显降低水稻糙米中铅的含量，使在铅污染土地中种植的糙米的铅含量降低至0.08mg/kg以下，比不施用5-氨基乙酰丙酸溶液对水稻叶面进行喷施处理种植的铅含量降低20％以上，同时，水稻糙米产量增产10％左右。该应用方法具有成本低廉，应用过程中不需要特殊的仪器的优点。
此外，在水稻种植过程中田间管理均为农业常规方法，降低了应用操作的难度，本发明只需在水稻种植过程中使用浓度为100～200mg/l的5-氨基乙酰丙酸溶液对水稻叶面进行喷施处理即可明显降低水稻体内的铅积累，进而提高水稻的品质与产量，很好的缓解了现有的降低铅污染土壤中水稻体内铅积累的方法均需要休耕轮作，不但修复周期长而且费时费力的问题。
具体实施方式
下面将结合实施例对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
根据本发明的一个方面，5-氨基乙酰丙酸在降低水稻糙米中铅积累的应用，所述的应用包括在铅污染土壤的水稻种植过程中，使用浓度为100～200mg/l的5-氨基乙酰丙酸溶液对水稻叶面进行喷施处理。
5-氨基乙酰丙酸作为四氢吡咯的前缀化合物，是生物体合成叶绿素、血红素、维生素b12等这些物质所不能缺少的元素，本发明提供了5-氨基乙酰丙酸的一种新应用，通过施加外源5-氨基乙酰丙酸，可以有效缓解铅胁迫对水稻的毒害作用，进而提高水稻糙米的品质和产量。此外，5-氨基乙酰丙酸为水稻体内所固有成分，无毒副作用，不影响水稻的正常生长发育，且来源广泛，价格低廉。
本发明提供了5-氨基乙酰丙酸的一种新应用，在铅污染土壤的水稻种植过程中，使用浓度为100～200mg/l的5-氨基乙酰丙酸溶液对水稻叶面进行喷施处理。上述浓度的5-氨基乙酰丙酸溶液对水稻叶面进行喷施处理后可以明显降低稻米中铅的含量，使在铅污染土地中种植的糙米的铅含量降低至0.08mg/kg以下，比不施用5-氨基乙酰丙酸溶液对水稻叶面进行喷施处理种植的水稻糙米中的铅含量降低20％以上，同时，水稻糙米产量增产10％。该应用方法具有成本低廉，应用过程中不需要特殊的仪器的优点。
此外，在水稻种植过程中田间管理均为农业常规方法，降低了应用操作的难度，本发明只需在水稻种植过程中使用浓度为100～200mg/l的5-氨基乙酰丙酸溶液对水稻叶面进行喷施处理即可明显降低水稻体内的铅积累，进而提高水稻的品质与产量，很好的缓解了现有的降低铅污染土壤中水稻体内铅积累的方法均需要休耕轮作，不但修复周期长而且费时费力的问题。
优选的，本发明在有效铅的含量(植物可吸收铅含量)为40～41mg/kg的铅污染土壤中进行种植应用，上述铅含量的土壤根据国家标准为一级铅污染土壤，虽然污染并不是非常严重，种植得到的水稻糙米中的铅含量为0.1～0.15mg/kg，低于我国规定糙米中重金属铅含量的最高限制标准为0.2mg/kg，但是铅含量在0.1～0.15mg/kg以上的水稻糙米品质较差，其外观光泽度、口感均不好，同时，由于糙米中铅含量较高，人们食用后铅元素在体内不断积累也会对健康产生影响。此外，在上述铅含量的土壤中种植水稻，由于铅胁迫的作用，也严重影响到了水稻糙米的产量。
在本发明的一种优选实施方式中，所述5-氨基乙酰丙酸溶液为5-氨基乙酰丙酸与水混合后配制的水溶液。
作为一种优选的实施方式，本发明将外源5-氨基乙酰丙酸与水混合后配制的水溶液可以使外源5-氨基乙酰丙酸更为均匀的喷施于水稻叶面。
在上述优选实施方式中，所述水为蒸馏水。蒸馏水是利用蒸馏设备使水蒸汽化,然后使水蒸气凝成水，制备得到的蒸馏水除去了重金属离子。本发明应用蒸馏水配制5-氨基乙酰丙酸溶液，可以避免水中的重金属离子对试验的影响，使的实验的结果更为准确。
在本发明的一种优选实施方式中，所述5-氨基乙酰丙酸溶液的浓度为120～180mg/l。
在上述优选实施方式中，所述5-氨基乙酰丙酸溶液的浓度为150mg/l。
本发明中，通过对5-氨基乙酰丙酸溶液浓度的进一步调整和优化，从而进一步优化了本发明5-氨基乙酰丙酸在降低水稻体内铅积累中的应用。
在本发明的一种优选实施方式中，所述喷施处理的时间为水稻苗期、分蘖期、抽穗前期和扬花期后的第1～14天。
作为一种优选的实施方式，本发明在水稻苗期、分蘖期、抽穗前期和扬花期后的第1～14天对水稻叶面进行喷施处理。
在本发明的一种优选实施方式中，所述喷施处理中5-氨基乙酰丙酸溶液的喷施量为每亩300～350l/天。
在上述优选实施方式中，所述喷施处理中5-氨基乙酰丙酸溶液的喷施量为每亩330l/天。
优选的，所述喷施处理的喷施量为喷施至水稻叶面附着满水珠，液体开始下滴为止。
在上述优选实施方式中，所述铅污染土壤的ph值为5～6，优选ph值为5.5。
经研究发现，不同ph值的土壤对铅胁迫水稻的铅元素积累具有调节作用，本发明使用ph值为5～6的铅污染土壤进行水稻种植，可以排除由于ph值的不同而形成的对铅胁迫水稻的铅元素积累的影响，进而更好的证明5-氨基乙酰丙酸在降低水稻体内铅积累中的技术效果。
在本发明的一种优选实施方式中，所述水稻的品种为甬优9号。
作为一种优选的实施方式，甬优9号为粳型三系杂交水稻品种。在长江中下游作单季晚稻种植，其具有株型适中、长势繁茂，熟期转色较好的优点，但甬优9号对铅胁迫的抗逆性不强，属于铅高积累水稻品种，本发明使用甬优9号水稻可以更好的证明5-氨基乙酰丙酸在降低水稻体内铅积累中的技术效果。
下面将结合实施例对本发明的技术方案进行进一步地说明。
下述各实施例均以浙江省水稻主栽品种甬优9号为试验品种，有效铅的含量(植物可吸收铅含量)为40～41mg/kg，土壤的ph值为5～6的铅污染土壤中种植。
下述各个实施例中，水稻种植模式为：每处理小区占地面积2.35×2.55m＝6m2，品种间间隔0.4m，株行距0.3m×0.2m，为125丛，每小区之间筑埂并加塑料膜防渗，每个处理进行3个重复。如无特殊说明，整地、育苗、移栽、田间管理均为农业常规方法。
实施例1
首先，将5-氨基乙酰丙酸用蒸馏水配置成浓度为100mg/l的水溶液，随后在铅污染土壤的水稻种植过程中，使用上述5-氨基乙酰丙酸溶液在水稻苗期、分蘖期、抽穗前期和扬花期后的第1～14天连续对水稻叶面进行喷施处理，喷施处理中5-氨基乙酰丙酸溶液的喷施量为每亩300l/天。水稻的整个种植过程采用常规田间管理方式进行。
实施例2
首先，将5-氨基乙酰丙酸用蒸馏水配置成浓度为200mg/l的水溶液，随后在铅污染土壤的水稻种植过程中，使用上述5-氨基乙酰丙酸溶液在水稻苗期、分蘖期、抽穗前期和扬花期后的第1～14天连续对水稻叶面进行喷施处理，喷施处理中5-氨基乙酰丙酸溶液的喷施量为每亩350l/天。水稻的整个种植过程采用常规田间管理方式进行。
实施例3
首先，将5-氨基乙酰丙酸用蒸馏水配置成浓度为120mg/l的水溶液，随后在铅污染土壤的水稻种植过程中，使用上述5-氨基乙酰丙酸溶液在水稻苗期、分蘖期、抽穗前期和扬花期后的第1～14天连续对水稻叶面进行喷施处理，喷施处理中5-氨基乙酰丙酸溶液的喷施量为每亩310l/天。水稻的整个种植过程采用常规田间管理方式进行。
实施例4
首先，将5-氨基乙酰丙酸用蒸馏水配置成浓度为180mg/l的水溶液，随后在铅污染土壤的水稻种植过程中，使用上述5-氨基乙酰丙酸溶液在水稻苗期、分蘖期、抽穗前期和扬花期后的第1～14天连续对水稻叶面进行喷施处理，喷施处理中5-氨基乙酰丙酸溶液的喷施量为每亩340l/天。水稻的整个种植过程采用常规田间管理方式进行。
实施例5
首先，将5-氨基乙酰丙酸用蒸馏水配置成浓度为150mg/l的水溶液，随后在铅污染土壤的水稻种植过程中，使用上述5-氨基乙酰丙酸溶液在水稻苗期、分蘖期、抽穗前期和扬花期后的第1～14天连续对水稻叶面进行喷施处理，喷施处理中5-氨基乙酰丙酸溶液的喷施量为每亩330l/天。水稻的整个种植过程采用常规田间管理方式进行。
对比例1
在铅污染土壤的水稻种植过程中，使用蒸馏水在水稻苗期、分蘖期、抽穗前期和扬花期后的第1～14天连续对水稻叶面进行喷施处理，喷施处理中蒸馏水的喷施量为每亩330l/天。水稻的整个种植过程采用常规田间管理方式进行。
对比例2
首先，将5-氨基乙酰丙酸用蒸馏水配置成浓度为80mg/l的水溶液，随后在铅污染土壤的水稻种植过程中，使用上述5-氨基乙酰丙酸溶液在水稻苗期、分蘖期、抽穗前期和扬花期后的第1～14天连续对水稻叶面进行喷施处理，喷施处理中5-氨基乙酰丙酸溶液的喷施量为每亩330l/天。水稻的整个种植过程采用常规田间管理方式进行。
对比例3
首先，将5-氨基乙酰丙酸用蒸馏水配置成浓度为220mg/l的水溶液，随后在铅污染土壤的水稻种植过程中，使用上述5-氨基乙酰丙酸溶液在水稻苗期、分蘖期、抽穗前期和扬花期后的第1～14天连续对水稻叶面进行喷施处理，喷施处理中5-氨基乙酰丙酸溶液的喷施量为每亩330l/天。水稻的整个种植过程采用常规田间管理方式进行。
效果例1
将实施例1～5和对比例1～3种植的水稻成熟收割后于60～70℃烘干至恒重，将水稻籽粒用脱壳机去壳，得到糙米；随后应用常规试验方法对得到的糙米的铅含量进行测定，其测定结果如下表所示：
由上表可知，与对比例1使用蒸馏水进行喷洒的对照组相比，实施例1～5使用浓度为100～200mg/l的5-氨基乙酰丙酸溶液对水稻叶面进行喷施处理后水稻糙米中的铅含量显著下降，实施例1～5在铅污染土地中种植的糙米的铅含量均降低至0.08mg/kg以下，相比于对比例1不施用5-氨基乙酰丙酸溶液对水稻叶面进行喷施处理种植的水稻糙米降低20～30％。因此，在铅污染土壤的水稻种植过程中，使用浓度为100～200mg/l的5-氨基乙酰丙酸溶液对水稻叶面进行喷施处理，可以明显缓解铅胁迫对水稻的毒害作用，能降低水稻糙米中铅元素的积累量，并且效果显著，其中，实施例5使用浓度为150mg/l的5-氨基乙酰丙酸溶液对水稻叶面进行喷施处理后水稻糙米中的铅含量仅为0.058mg/kg，其效果最佳。
通过与对比例2和对比例3使用本发明浓度范围以外的5-氨基乙酰丙酸溶液对水稻叶面进行喷施处理后得到的结果相比，由上表可知，对比例2种植的糙米的铅含量为0.13mg/kg，对比例3种植的糙米的铅含量为0.12mg/kg，其效果均明显低于本发明实施例1～5在铅污染土地中种植的糙米中的铅含量。因此，使用本发明浓度范围外的5-氨基乙酰丙酸溶液对水稻叶面进行喷施处理不能达到本发明降低水稻糙米中铅含量的技术效果。效果例2
将实施例1～5和对比例1～3种植的水稻收割采集植株样品，并分别考察不同处理条件下水稻的株高、千粒重和亩产量等数据，其结果如下表所示：
由上表所示，本发明实施例1～5使用浓度为100～200mg/l的5-氨基乙酰丙酸溶液对水稻叶面进行喷施处理后水稻的株高在125cm左右，千粒重为26.1g以上和亩产量高达680kg左右，均明显高于对比例1～3种植的水稻，其中：
通过与对比例1使用蒸馏水进行喷洒的对照组相比，对比例1得到的水稻的株高为112cm，千粒重为22.32g和亩产量仅为610kg，均明显低于本发明实施例1～5的效果，特别是亩产量比本发明实施例1～5得到的水稻的亩产量低10％左右。由此可知，本发明浓度范围内的5-氨基乙酰丙酸溶液对水稻叶面进行喷施处理后可以明显降低水稻糙米中铅的含量，抑制水稻种植过程中的铅胁迫的作用，进而使水稻的亩产量增产10％左右。
通过与对比例2和对比例3使用本发明浓度范围以外的5-氨基乙酰丙酸溶液对水稻叶面进行喷施处理后得到的结果相比，由上表可知，对比例2种植的水稻的亩产量为630kg，对比例3种植的糙米的铅含量为640kg，其效果均明显低于本发明实施例1～5在铅污染土地中种植的水稻的亩产量。因此，使用本发明浓度范围外的5-氨基乙酰丙酸溶液对水稻叶面进行喷施处理不能达到本发明抑制种植中的铅胁迫作用，进而使水稻的亩产量增产10％左右的技术效果。
综上可知，本发明在铅污染土壤的水稻种植过程中，使用浓度为100～200mg/l的5-氨基乙酰丙酸溶液对水稻叶面进行喷施处理。上述浓度的5-氨基乙酰丙酸溶液对水稻叶面进行喷施处理后可以明显降低水稻糙米中铅的含量，使在铅污染土地中种植的糙米的铅含量降低至0.08mg/kg以下，比不施用5-氨基乙酰丙酸溶液对水稻叶面进行喷施处理种植的铅含量降低20％以上，同时，水稻糙米产量增产10％。该应用方法具有成本低廉，应用过程中不需要特殊的仪器的优点。此外，在水稻种植过程中田间管理均为农业常规方法，降低了应用操作的难度，
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。