一种小白菜重金属阻隔剂及其使用方法与流程

本发明属于重金属污染农田防治领域，具体涉及一种小白菜重金属阻隔剂及其使用方法。

背景技术：

据报道，目前我国受镉、砷、铬、铅等重金属污染的耕地面积近12000万公顷，约占总耕地面积的1/5；其中工业'三废'污染耕地1000万公顷，污水灌溉的农田面积已达330多万公顷。另一方面，全国有1300-1600万公顷耕地受到农药的污染。除耕地污染之外，我国的工矿区、城市也还存在土壤(或土地)污染问题。土壤生物污染在我国分布广泛，危害严重。污水灌溉、粪便施肥、污泥和垃圾以及病毒尸体都可能造成土壤生物污染，通过各种途径危害动植物和人体健康。

全球农田土壤中有毒有害重金属含量呈急剧增加之势(mclaughlin等1999)，蔬菜是人们日常生活中不可缺少的副食品，而菜地大多集中分布在城镇近郊.较易受到工、矿“三废”、交通工具、城市生活废弃物、肥料农药等重金属源的污染，并通过蔬菜影响人们健康。据估计，人体中的重金属cd70％来自于食品中的蔬菜，而蔬菜作物或蔬菜作物的可食用部分中积累的cd主要来源于菜园土壤。因此做好菜田及蔬菜可食用部分重金属污染的预防及治理，对保护人们身体健康具有重要意义(孙光闻等2006)。杭州市根茎类和茄果类蔬菜存在相对严重的重金属污染，源于铅、铬、镉的共同污染或铅污染；调查表明我国云南、福建、广西和贵州矿区镉污染土壤中生长的农作物(红薯、卷心菜、辣椒、茄子、黄瓜、菠菜)可食用部分的镉含量为0.18-12.4mg/kg，严重超出了我国粮食蔬菜等国家限量卫生标准的0.05-0.2mg/kg，根据有关报道，我国有10％的大米出现镉污染超标的现象，且广州、江西和湖南有60％以上是“镉米”，受镉污染的土地达到了8000万亩左右。之前的研究表明实验室水培小白菜叶面喷施氯化血红素、谷胱甘肽或者褪黑素均可降低地上部的镉含量，但作者进行土培和大田实验的研究。我们对于喷施阻隔剂降低大田小白菜地上部镉含量的研究甚少。

随着经济的高速发展，生活品质越来越受到人们的关注，优质、安全的蔬菜生产是其不可或缺的重要组成部分。目前有关于蔬菜尤其是叶菜类蔬菜阻隔剂的研究较少。根施的阻隔剂容易造成土壤的二次污染，本研究目的就是筛选出一种对人体无毒无害，能够有效降低小白菜可食部分cd含量的叶喷生理阻隔剂和实际应用于生产的最佳方法。

技术实现要素：

针对现有技术存在的问题，本发明提供一种对小白菜针对性强的阻隔剂，所述阻隔剂能够有效抑制小白菜对镉吸收或向可食用部分转运，能够显著降低小白菜可食用部分镉含量的阻隔剂及其使用方法，在重金属镉污染的土壤上种植的小白菜上使用，能够显著降低小白菜可食用部分重金属镉的积累量。

本发明为实现上述目的所采用的技术方案为：

本发明的第一个目的是提供一种小白菜重金属阻隔剂，所述小白菜重金属阻隔剂的有效成分包括硫酸钙和天冬氨酸。

进一步的，所述硫酸钙的浓度为2mm/l，所述天冬氨酸的浓度为20mg/l。

进一步的，所述硫酸钙和天冬氨酸的溶剂为去离子水。

进一步的，所述小白菜重金属阻隔剂为小白菜重金属镉阻隔剂。

进一步的，所述阻隔剂需要低温避光保存。

本发明的第二个目的是提供前述的小白菜重金属阻隔剂的使用方法，采用去离子水将硫酸钙配制成浓度为2mm/l的硫酸钙溶液，天冬氨酸配制成浓度为20mg/l的天冬氨酸溶液，待蔬菜生长至三叶一心时进行间隔喷施；喷施顺序为：先喷施硫酸钙溶液，硫酸钙溶液喷施完成后间隔1天再进行天冬氨酸溶液的喷施，所述硫酸钙溶液和天冬氨酸溶液每周分别喷施一次，连续喷施4-5周，即完成所述小白菜重金属阻隔剂的喷施。

进一步的，所述硫酸钙溶液的配置方法为将硫酸钙(caso4)直接称重0.344g溶解到1l容量瓶里，配制成2mm/l硫酸钙溶液；所述天冬氨酸溶液的配置方法为将天冬氨酸(asp)取20mg溶于1l容量瓶，配制成20mg/l天冬氨酸溶液。

进一步的，所述硫酸钙溶液和天冬氨酸溶液均采用喷雾喷施形式，将溶液均匀喷施于叶片表面，所述喷施硫酸钙溶液和天冬氨酸溶液的每亩均喷施量为25l～35l。

进一步的，所述阻隔剂的喷施与灌溉不能在同一天进行。

进一步的，所述小白菜重金属阻隔剂的喷施时间为下午4点之后。

本发明的第三个目的是提供硫酸钙和天冬氨酸的组合在小白菜重金属阻隔剂中的应用，所述小白菜重金属阻隔剂的有效成分包括硫酸钙和天冬氨酸。

进一步的，所述硫酸钙和天冬氨酸的组合具体为：采用去离子水将硫酸钙配制成浓度为2mm/l的硫酸钙溶液，天冬氨酸配制成浓度为20mg/l的天冬氨酸溶液，待蔬菜生长至三叶一心时进行间隔喷施；喷施顺序为：先喷施硫酸钙溶液，硫酸钙溶液喷施完成后间隔1天再进行天冬氨酸溶液的喷施，所述硫酸钙溶液和天冬氨酸溶液每周分别喷施一次，连续喷施4-5周，即完成所述小白菜重金属阻隔剂的喷施。

进一步的，所述硫酸钙溶液和天冬氨酸溶液均采用喷雾喷施形式，将溶液均匀喷施于叶片表面，所述喷施硫酸钙溶液和天冬氨酸溶液的每亩均喷施量为25l～35l。

进一步的，所述小白菜重金属阻隔剂为应用于镉污染土壤的重金属镉阻隔剂。

进一步的，所述小白菜重金属阻隔剂能够显著降低小白菜可食用部分重金属镉的积累量。

在某个特定的实施例，所述蔬菜为小白菜的两个品种矮脚黄与上海青。

本发明的第四个目的是提供前述的小白菜重金属阻隔剂或前述的小白菜重金属阻隔剂的使用方法在降低小白菜可食用部分重金属镉的积累量中的应用

与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

本发明的蔬菜镉重金属阻隔剂应用效果显著，在土壤镉污染程度为中度或轻度的菜地小白菜上应用，在小白菜的生长期喷施4-5次，有效抑制小白菜对镉吸收或向可食用部分转运，可使小白菜可食用部分金属镉含量与对照相比最高降低了41.97％，可实现镉中轻度污染菜地生产出食用安全的蔬菜，消除重金属镉对人类健康的威胁。

本发明的小白菜可食用部分重金属镉阻隔剂的成分是从动物血液中提纯出来的物质或植物自身生理生化过程中存在的物质，对蔬菜和人并无伤害。

本发明的小白菜金属镉阻隔剂具有用量少成本低的特点。

与阻隔剂相配套的喷施技术简便，可以很大程度上节省人力物力，经济适用。

本发明中涉及的英文缩写含义如下：

附图说明

图1为实施例1中大田单独喷施caso4和单独喷施asp对小白菜植株的cd含量的影响；

图2为实施例2中caso4与asp复配喷施，先喷施caso4，caso4喷施后，第四天喷施asp，对小白菜植株的cd含量的影响；

图3为实施例3中caso4与asp复配喷施，先喷施caso4，caso4喷施后，第二天喷施asp，对小白菜植株的cd含量的影响；

图4为实施例4中caso4与asp复配喷施，先喷施caso4，caso4喷施后，第二天喷施asp，对小白菜植株cd含量的影响。

具体实施方式

本实验目的是通过研制能够有效降低小白菜地上部分cd元素含量阻隔剂，有效成分为硫酸钙和天冬氨酸，并确定最佳喷施方法，具体步骤如下：

溶液配制：

将硫酸钙加去离子水配制成浓度为2mm/l，天冬氨酸加去离子水配制成浓度为20mg/l的溶液。

喷施方法为：

对镉污染土地上种植的小白菜采用喷雾的方法将配好的阻隔剂喷施于小白菜叶片上。

本实验所述的阻隔剂对于镉污染蔬菜田在蔬菜发芽10-15天后即小白菜长至三叶一心时期进行叶面喷施,喷施顺序为：先喷施硫酸钙溶液，硫酸钙溶液喷施完成后间隔一定时间再进行天冬氨酸溶液的喷施，硫酸钙溶液和天冬氨酸溶液的每亩喷施量均为25l～35l。

喷施时间为：

最佳喷施时间为下午四点以后。避免正午强烈的蒸腾作用，蔬菜灌溉可能会稀释阻隔剂的浓度，所以喷施时间应与蔬菜灌溉时间错开。

本发明所述阻隔剂所包括的两种溶液不要与杀虫或者除草剂混合使用。

本发明所述阻隔剂所包括的溶液均尽量存置阴凉处，避免高温。

将两种小白菜品种(矮脚黄与上海青)均匀播种于cd污染土壤中，将试验小白菜分为对照组和实验组，实验组按照上述阻隔剂喷施方法喷施阻隔剂，对照组喷施等量的去离子水。

本发明实施例中小白菜中cd元素含量测定方法如下：

小白菜阻隔剂喷施完成后一周进行采样，采样时为了排除边界干扰，选取小区中间样品进行随机采集，每个小区采5株，每个处理五个小区，共25株。

用去离子水清洗1-2次，晾干，去老叶，留地上部6-7片叶片，每株一个信封，做好标记，烘箱105度杀青30min，80℃烘至完全干燥。

将干燥的样品研磨成粉末，称取0.1g粉末置于含2ml浓hno3溶液的消煮管中进行微波消解(milestone,ethost,usa)，然后定容至50ml。对微波消解后的样品用0.22μm的水系滤膜进行过滤。cd浓度的测定使用icp-oes(optima2100dv,perkinelmer,waltham,ma,usa)。

数据分析：

处理组间的显著性利用spss的anova，duncan(p<0.05)进行分析。实验数据为平均值±标准差(sd)。

实施例1：大田验证试验

试验材料：上海青、矮脚黄

试验地点：河南省济源市，土壤ph6.4，土壤cd含量有效态为1.68/kg。

种植季节：秋季。

试验设计：实施地设个处理见表,每处理设5个小区,每小区面积10m²,小区随机排列,各小区间设定的保护行。实验组分为硫酸钙单独处理组和天冬氨酸单独处理组，分别单独喷施等量(35l/亩)硫酸钙、天冬氨酸，对照组喷施等量的去离子水，每周喷施一次，连续喷施4-5次。各处理施肥、移栽时间和田间日常管理相同,移栽后统一收获。各处理同时间收获并分别测定小白菜地上部中重金属镉。

阻隔剂的配制方案如下表1所示。

表1阻隔剂在小白菜上的应用大田小区试验方案

根据最终cd元素含量测定结果，可以得知，与对照处理相比，单喷caso4分别降低上海青与矮脚黄的cd元素含量18.78％和11.45％；与对照处理相比，单喷asp并不能降低上海青的cd元素含量，单喷asp降低矮脚黄的cd元素含量14.25％。由结果可知，虽单喷caso4或asp能够降低小白菜的cd含量，但效果并不理想(图1)。

实施例2：大田验证试验

试验材料：上海青、矮脚黄

试验地点：河南省济源市，土壤ph6.4，土壤cd含量有效态为1.68/kg。

种植季节：秋季。

试验设计：实施地设个处理见表,每处理设5个小区,每小区面积10m²,小区随机排列,各小区间设定的保护行。各处理施肥、移栽时间和田间日常管理相同,移栽后统一收获。各处理同时间收获并分别测定小白菜地上部中重金属镉。

阻隔剂的配制方案

如下表2所示。

表2阻隔剂在小白菜上的应用大田小区试验方案

试验结果与分析：根据试验最终cd元素含量的测定，可以看出大田试验结果表明每周第一天先喷施caso4一次(35l/亩)，caso4喷施完成后，第四天喷施asp一次(35l/亩)，连续喷施四周，实验结束后，上海青和矮脚黄的cd元素含量与对照组相比均无显著差异，并不能降低小白菜可食部分的重金属含量(图2)，可见并非任意间隔时长均能够有效降低小白菜可食部分的cd元素含量。

实施例3：大田验证试验

试验材料：上海青、矮脚黄

试验地点：河南省济源市，土壤ph6.4，土壤cd含量有效态为1.68/kg。

种植季节：秋季。

试验设计：实施地设个处理见表,每处理设5个小区,每小区面积10m²,小区随机排列,各小区间设定的保护行。各处理施肥、移栽时间和田间日常管理相同,移栽后统一收获。各处理同时间收获并分别测定小白菜地上部中重金属镉。

阻隔剂的配制方案

表3阻隔剂在小白菜上的应用大田小区试验方案

试验结果与分析：根据试验最终cd元素含量的测定，可以看出大田试验结果表明caso4与asp复配喷施，每周先喷施caso4一次(35l/亩)，caso4喷施完成后，即caso4喷施完成后第二天喷施asp一次(35l/亩)，对小白菜植株的cd含量的影响；与对照相比，复配喷施的小白菜的cd含量下降了41.97％(上海青组)和30.31％(矮脚黄组)(图3)，与去离子水处理相比，显著降低小白菜可食用部分重金属镉的积累量，与实施例1的单独喷施caso4或asp相比，小白菜的cd含量大大降低。

实施例4：大田验证试验

试验材料：上海青、矮脚黄

试验地点：河南省济源市，土壤ph6.4，土壤cd含量有效态为1.68/kg。

种植季节：春季

试验设计：实施地设个处理见表,每处理设5个小区,每小区面积10m²,小区随机排列,各小区间设定的保护行。各处理施肥、移栽时间和田间日常管理相同,移栽后统一收获。各处理同时间收获并分别测定小白菜地上部中重金属镉。

阻隔剂的配制方案

表4阻隔剂在小白菜上的应用大田小区试验方案

试验结果与分析：根据试验最终cd元素含量的测定，可以看出大田试验结果表明caso4与asp复配喷施，每周先喷施caso4一次(35l/亩)，间隔1天，即caso4喷施完成后第二天喷施asp一次(35l/亩)，对小白菜植株的cd含量的影响；与对照相比，复配喷施的小白菜的cd含量下降了25.62％(上海青组)和23.01％(矮脚黄组)(图4)。与实施例3相比，由于实验季节不同，温度，空气湿度以及每天的光照强度和光照周期长短不同，使得春季种植的上海青组cd含量下降效果与实施例3相比有一定差异，但与去离子水处理相比，降低小白菜可食用部分重金属镉的积累量仍效果显著，与实施例1的单独喷施caso4或asp相比，小白菜的cd含量大大降低。