本发明是涉及降低稻米重金属镉含量的方法，特别是一种利用半胱氨酸降低稻米镉含量的方法。
背景技术：
镉污染会改变水稻植株和籽粒中的营养元素和成分，影响稻米的品质，稻米中的镉通过食物链的作用引发多种疾病。控制稻米镉污染是我国南方水稻安全生产亟需解决的科学问题。
叶面肥具有可溶性高、吸收好、缓解重金属对植株的伤害效果明显等优点。有研究发现，喷施锌、锰、硅、硒等中微量元素叶面肥主要是要抑制cd从叶片经穗轴向籽粒中转移，亦有研究表明硫能缓解镉元素对水稻的毒害作用，降低水稻籽粒中的镉含量。
目前在硫蛋白质对于水稻镉阻控机理及硫元素对水稻根部吸收镉的影响方面做了大量的研究，但以含硫植物必需氨基酸为叶面肥研究其对于水稻籽粒镉的阻控效果的研究尚未发现。
技术实现要素：
本发明所要解决的技术问题是，针对镉污染土壤会改变水稻植株和籽粒中的营养元素和成分，影响稻米的品质，且稻米中的镉通过食物链进入人体会引发多种疾病，而提供一种利用半胱氨酸降低稻米镉含量的方法。
本发明探究叶面喷施半胱氨酸来降低水稻稻米中的镉含量，并为利用半胱氨酸作为水稻控镉物质及叶面阻控技术在镉污染土壤修复中应用提供参考。
为实现上述目的，本发明采用以下技术措施：
一种利用半胱氨酸降低稻米镉含量的方法，包括下列步骤：
在镉污染的农田内种植水稻，水、肥及病虫害管理均按照当地农艺措施进行；
当水稻处于分蘖盛期时将半胱氨酸作为叶面肥进行第一次叶面喷施，当水稻处于孕穗期时将半胱氨酸作为叶面肥进行第二次叶面喷施，且两次喷施时都应选择无风阴天，于上午9点前或下午4点后喷施，喷撒雾点应均细，喷施量以叶面沾满雾滴为宜。
半胱氨酸叶面肥的一亩用量约为15l，且半胱氨酸的浓度为2.88g·l-1。配置时，根据稻田半胱氨酸叶面肥用量称取所需半胱氨酸，先取少量清水搅拌至半胱氨酸完全溶解，再加入清水至所需用量。稀释好的半胱氨酸叶面肥溶液后应立即进行喷施。
所述水稻的品种为湘早籼45号(湘审稻2007002)，属常规中熟早籼，在湖南省作双季早稻栽培，全生育期106天左右，株高80-85厘米。由湖南永益农业科技发展有限公司提供。
研究发现水稻中约90％的镉是由韧皮部输送至水稻籽粒当中的，而水稻韧皮部汁液当中的金属离子配体主要是含巯基(-sh)的化合物，如谷胱甘肽(gsh)、植物螯合肽(pcs)，这些金属离子配体都能与镉离子形成毒性低的复合物，防止镉与其他活性蛋白质结合而破坏蛋白质的活性，这些有毒的复合物可以加速转运到液泡中隔离，从而影响镉的转运量及转运速率。另外，叶面肥具有可溶性高、吸收好、缓解重金属对植株的伤害效果明显等优点；硫的同化主要发生在叶片，且硫为植物生长所需的第四大元素，其巯基形态对稻米的镉积累具有阻控效果。故，发明人通过以含巯基的植物必需氨基酸--半胱氨酸为叶面肥喷施于镉胁迫下的水稻，以降低稻米镉含量。
与现有的技术相比，本发明所具有的有益效果为：
本发明对稻米的降镉效果显著，且能对利用硫素作为水稻控镉物质及叶面阻控技术在镉污染土壤修复中应用提供理论依据，具有重要意义。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明做进一步详细描述。
实施例1：
选择镉污染的土壤25kg风干装入土培容器中，将土壤分层填压至土培容器的桶高28cm处，保持表面土壤湿润、平整，并将其放置于室外淹水一个月，等土壤稳定坚实后，土层约下沉至桶高25cm处。土培容器内盆栽土层的表面积约为0.15m2。
所述土培容器为聚乙烯(pe)材质桶，上口径40cm，下口径35cm，桶高30cm。试验土壤来自湖南省邵东市砂石镇乌龙村(27.2467n,111.8725e)。土壤ph值为6.55，属于弱酸性土壤，土壤理化性质如表1，属于单一cd污染稻田土壤。
表1土壤理化性质
二级标准指《土壤环境质量标准(gb36600——2018)》中的二级标准。
按照当地习惯进行浸种、育秧，且水肥及病虫害管理等均按照当地农艺措施进行。
水稻移栽前3天，根据本地栽培正常的施肥技术和盆栽土表面积进行换算，每个试验盆中均匀地施加过磷酸钙13g，尿素13g，硫酸钾2g。肥料与距表层0～5cm的表层土壤混匀，淹水3～5cm。
选择生长长势均匀一致的秧苗移栽至土培容器内，每盆种植5蔸，每蔸3株。
设计5个处理水平：喷施等量清水的空白对照、喷施一次(分蘖盛期喷施)半胱氨酸或速溶硅肥(常用叶面肥)、喷施两次(分蘖盛期及孕穗期喷施)半胱氨酸或速溶硅肥。每个处理重复三次。具体试验处理设计见表2。
表2盆栽试验处理设计
当水稻处于分蘖盛期时进行第一次叶面喷施，当水稻处于孕穗期时进行第二次叶面喷施。喷施时应选择无风阴天，于上午9点前或下午4点后喷施，且喷洒后6小时内无雨。喷撒雾点应均细，喷施量以叶面沾满雾滴为宜。根据用量称取所需半胱氨酸，取少量清水搅拌至完全溶解，再加入清水至所需量。稀释好溶液后应立即进行喷施。
水稻收获时采集试验样品，稻谷晒干后按农业部颁标准《米质测定方法》(ny147—88)出糙，分离出糙米和谷壳，样品粉碎过100目筛，全部装入封口袋内密封保存备用。样品经混合酸(hno3:hclo4＝4:1)湿法消解、定容后采用电感耦合等离子体质谱仪(icp-ms)直接测定镉的含量。试验结果如表3(表中a、b、c表示差异显著程度)。
表3水稻成熟期各处理糙米镉含量
由表3可知，所有处理与ck相比均达显著差异，喷施两次叶面肥比喷施一次叶面肥效果更显著。喷施一次叶面肥，与ck相比，cys1和si1处理糙米镉含量分别降低了39.29％、和25％；喷施两次叶面肥，与ck相比，cys2和si2处理糙米镉含量分别降低了53.57％和39.29％。喷施一次叶面肥，cys1处理糙米镉含量为0.17mg/kg，喷施两次叶面肥cy2s和si2处理糙米镉含量分别为0.13mg/kg和0.17mg/kg，均符合《gb2752-2017食品安全国家标准食品中污染物限量》中糙米镉含量限量要求≤0.2mg/kg的要求。
综上结果表明：半胱氨酸对糙米的降镉效果好于速溶硅肥且效果显著。
实施例2：
试验地块位于湖南省邵东市砂石镇乌龙村(27.2467n,111.8725e)。土壤ph值为6.55，属于弱酸性土壤，土壤理化性质见上表1。属于单一cd污染稻田土壤。
按照当地习惯进行浸种、育秧，且水肥及病虫害管理等均按照当地农艺措施进行。
设计3个处理水平，分别是喷施一次(分蘖盛期喷施)及喷施两次(分蘖盛期及孕穗期喷施)半胱氨酸，喷施等量的清水(空白对照)。每个处理重复三次。具体试验处理设计见表4。
表4小区试验处理设计
在试验田块中划分小区，每个小区面积30m2，小区间作梗，梗高30cm，覆盖农膜，并留30cm宽的灌排水沟，单排单灌。3个处理水平，每个处理重复三次，共9个小区，9个小区采用随机区组排列。
当水稻处于分蘖盛期时进行第一次叶面喷施，当水稻处于孕穗期时进行第二次叶面喷施。喷施时应选择无风阴天，于上午9点前或下午4点后喷施，且喷洒后6小时内无雨。喷撒雾点应均细，每个小区喷施量约为1.5l(叶面沾满雾滴)。根据用量称取所需半胱氨酸，取适量清水搅拌至完全溶解，再加入清水至所需量。稀释好溶液后应立马进行喷施。
水稻收获时采集试验样品，稻谷晒干后按农业部颁标准《米质测定方法》(ny147—88)出糙，分离出糙米和谷壳，样品粉碎过100目筛，全部装入封口袋内密封保存备用。样品经混合酸(hno3:hclo4＝4:1)湿法消解、定容后采用电感耦合等离子体质谱仪(icp-ms)直接测定镉的含量。试验结果如表5。
表5小区水稻成熟期各处理糙米镉含量
由表5可知，喷施两次叶面肥cys2和喷施一次cys1达显著差异，喷施一次cys1与对照亦达显著差异，说明喷施cys一次及两次均能降低糙米中的镉含量，喷施两次叶面肥比喷施一次叶面肥效果更显著。喷施一次叶面肥，与ck相比，cys1处理糙米镉含量降低了30％；喷施两次叶面肥，与ck相比，cys2处理糙米镉含量分别降低了50％。喷施一次叶面肥，cys1处理糙米镉含量为0.14mg/kg，喷施两次叶面肥cys2糙米镉含量为0.10mg/kg，均符合《gb2752-2017食品安全国家标准食品中污染物限量》中糙米镉含量限量要求≤0.2mg/kg的要求。
综上结果表明：半胱氨酸对糙米有显著的降镉效果。
以上所述，仅为本发明的具体实施方案，但本发明的保护范围不限于此，任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围的情况下，都可利用上述揭示的技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均应落在本发明技术方案保护的范围内。