一种降低苦荞籽粒重金属镉含量的方法

1.本发明涉及苦荞种植技术领域，特别是一种降低苦荞籽粒重金属镉含量的方法。


背景技术：

2.镉是人体非必需元素，在自然界中常以化合物状态存在，一般含量很低，正常环境状态下，不会影响人体健康。当环境受到镉污染后，镉可在生物体内富集，通过食物链进入人体引起慢性中毒。cd(镉)污染是目前农田应用中一种较为常见的重金属污染，cd进入植株体内会对植物生长、植物营养等多个方面造成不利影响，最终造成植物减产，植物可食用部位重金属含量超标，镉被人体吸收后，在体内形成镉硫蛋白，选择性地蓄积肝、肾中。其中，肾脏可吸收进入体内近1/3的镉，是镉中毒的"靶器官"。其它脏器如脾、胰、甲状腺和毛发等也有一定量的蓄积。由于镉损伤肾小管，病者出现糖尿、蛋白尿和氨基酸尿。特别具使骨骼的代谢受阻，造成骨质疏松、萎缩、变形等一系列症状。
3.苦荞，又名苦荞麦，是自然界中甚少的药食两用作物，苦荞集七大营养素于一身，不是药，不是保健品，是能当饭吃的食品，因为其特殊的生长环境，本身苦荞就富含硒的，可以对人体起到自然补充硒的作用，有着卓越的营养保健价值和非凡的食疗功效。据《本草纲目》记载，苦荞味苦，性平寒，能实肠胃，益气力，续精神，利耳目，炼五脏渣秽；在《千金要方》、《中药大辞典》及相关文献中对苦荞都有记载，可安神、活气血、降气宽肠、清热肿风痛、祛积化滞、清肠、润肠、通便、止咳、平喘、抗炎、抗过敏、强心、减肥、美容等功效。
4.然而目前，因土壤中镉污染越发严重，导致苦荞在种植过程中，极易遭受镉污染，导致苦荞产量严重降低，同时，因土壤中的镉元素进入苦荞体内，导致人体食用苦荞后，对人体造成严重伤害；虽然目前，有不少关于减轻作物镉积累的相关技术研究，如减轻水稻、番茄中镉含量的研究，但关于如何减少苦荞麦籽粒部位的镉含量的研究还比较欠缺，且已有的减少作物镉积累的方法在苦荞麦的应用上也没有得到验证。


技术实现要素：

5.本发明的目的在于提供一种降低苦荞籽粒重金属镉含量的方法；通过将浓度为50-100μmol/l的水杨酸喷施于处于苗期或花期的苦荞的叶面上，以实现降低苦荞籽粒中镉含量的目的，同时还能提升苦荞籽粒中的黄酮含量。
6.本发明是通过以下技术方案来实现的：
7.一种降低苦荞籽粒重金属镉含量的方法，在苦荞生长的苗期或花期分别向苦荞的叶面上喷施浓度为50-100μmol/l的水杨酸。
8.水杨酸，又名2-羟基苯甲酸，是植物体内一种重要的内源信号分子，调节植物的生长发育过程，并在植物胁迫抗性中发挥重要的作用，通过施加水杨酸能够提高植物对盐、低温、干旱等非生物胁迫因子的抗性。
9.上述方案中，采用水杨酸作为苦荞的降镉剂，同时在苦荞生长的苗期或花期施加在苦荞的叶面上，能够有效降低荞麦中的镉元素的积累，进而使荞麦籽粒中的含量远低于
国家规定的标准；同时选用浓度为50-100μmol/l的水杨酸，在降低荞麦中的镉含量方面更为突出，同时还能够显著提高苦荞中黄酮的含量，起到安全生产的作用；此外，本发明中降低镉含量的方法简便，极易实施。
10.作为本技术的一些可实施方式，所述水杨酸的浓度为75μmol/l。通过若干实验证明，在此浓度下，苦荞籽粒中的镉含量最低，且黄酮含量最高，体现出该浓度下的水杨酸对于降低苦荞籽粒中的镉含量以及提高黄酮含量具有极为显著的效果。
11.作为本技术的一些可实施方式，所述苗期为苦荞生长的两心一叶期，所述花期为苦荞的现蕾期。该方案中，两心一叶期以及现蕾期分别为苗期和花期的生长最旺期，通过在最旺期喷施水杨酸，能够使水杨酸对重金属镉的处理作用更强，进而有利于增大镉含量的降低量。
12.作为本技术的一些可实施方式，喷施水杨酸的时间为下午5时-7时。该时间段施加能够有效避免荞麦烧苗或者烧叶，确保荞麦顺利生长。
13.作为本技术的一些可实施方式，喷施水杨酸的频率为1次/2d。以确保水杨酸在处理镉元素时，水杨酸在荞麦叶面的浓度较均一，有利于稳步的降低镉元素含量。
14.作为本技术的一些可实施方式，所述苦荞麦品种为迪苦一号。
15.本发明的有益效果是：
16.1.水杨酸能够又名2-羟基苯甲酸，是植物体内一种重要的内源信号分子，调节植物的生长发育过程，并在植物胁迫抗性中发挥重要的作用，通过在苦荞生长的苗期或花期，向苦荞的叶面喷洒浓度为50-100μmol/l的水杨酸，能够极大程度降低苦荞籽粒中的镉含量，使其远低于国家规定的作物中的镉含量标准，进而使人体在食用苦荞时，能够最大化降低镉元素对人体的伤害；此外，苦荞黄酮能够预防、治疗心血管疾病，发挥降血脂、降血压、降血糖作用；还可以增强人体免疫力、抑菌杀菌、防止脑细胞老化等作用；通过在苦荞的苗期或花期上述浓度的水杨酸，不仅可以实现降低镉含量的目的，同时还能够最大化提高黄酮含量的目的，进而使苦荞能够最大化的发挥其营养价值以及保健功能。
17.2.本发明中的降低苦荞籽粒中镉含量的方法尤为简单，只需要在苦荞的苗期或花期向苦荞叶面喷湿50-100μmol/l的水杨酸即可实现，操作极为简便，便于实施与推广。
具体实施方式
18.下面将结合实施例，对本技术的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本技术的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。
19.本发明实施例中的苦荞麦选择品种均选自迪苦一号(本发明的保护范围并不局限于该品种)，由四川省凉山州昭觉县高山作物研究站提供；本发明实施例中的土壤均取自四川省绵竹市某农田，地理位置是104.29
°
e，31.39
°
n，土壤类型为水稻土。
20.该试验于2021年3月-6月在四川省成都市温江区某试验大棚内进行。
21.依据国家土壤环境质量标准(gb15618-2018)中农用地土壤风险管制值及风险筛选值的对土壤中镉浓度的相关规定，本试验选择在2.0mg
·
kg-1
的镉污染浓度下进行盆栽试验，在此土壤污染浓度下，标准中要求原则上应采取农艺调控等措施降低土壤污染风险。
22.水杨酸喷湿前的处理步骤为：将风干后的土壤粉碎，过5mm筛后装入25cm
×
20cm塑料盆中，每盆装土2.5kg，向土壤中施入cdcl2·
2.5h2o溶液，使土壤中cd浓度达到2.0mg/kg，将渗出液反复浇灌，土壤老化4周左右，期间定期搅拌土壤，并保持土壤含水率为70％，再静置一个月后备用；以不加镉溶液的土壤作为空白对照。将备好的苦荞种子均匀播撒至塑料盆中，每盆播种15粒种子，播种10d后间苗，每盆保留5株长势良好且高度一致的幼苗；土壤的基本理化性质如表1所示：
23.表1
[0024][0025]
下面结合具体实施方式对本技术所述水杨酸降镉含量的步骤进行更近一步地详细说明，其中需要说明的是，下述实施例和对比例中之前均需进行上文所述的水杨酸喷施前的处理，下面不再一一赘述，仅对水杨酸的具体喷湿方式进行详细说明。
[0026]
实施例1
[0027]
在上述幼苗生长至苦荞的两心一叶期时，在下午5-7点向苦荞叶面喷施浓度为50μmol/l的水杨酸，每两天喷施一次，共喷施4次，在苦荞成熟期收样，测定苦荞麦籽粒的镉及黄酮含量，如表2和表3所示。
[0028]
实施例2
[0029]
在上述幼苗生长至苦荞的两心一叶期时，在下午5-7点向苦荞叶面喷施浓度为75μmol/l的水杨酸，每两天喷施一次，共喷施4次，在苦荞成熟期收样，测定苦荞麦籽粒的镉及黄酮含量，如表2和表3所示。
[0030]
实施例3
[0031]
在上述幼苗生长至苦荞的两心一叶期时，在下午5-7点向苦荞叶面喷施浓度为100μmol/l的水杨酸，每两天喷施一次，共喷施4次，在苦荞成熟期收样，测定苦荞麦籽粒的镉及黄酮含量，如表2和表3所示。
[0032]
实施例4
[0033]
在上述幼苗生长至苦荞的现蕾期时，在下午5-7点向苦荞叶面喷施浓度为50μmol/l的水杨酸，每两天喷施一次，共喷施4次，在苦荞成熟期收样，测定苦荞麦籽粒的镉及黄酮含量，如表2和表3所示。
[0034]
实施例5
[0035]
在上述幼苗生长至苦荞的现蕾期时，在下午5-7点向苦荞叶面喷施浓度为75μmol/l的水杨酸，每两天喷施一次，共喷施4次，在苦荞成熟期收样，测定苦荞麦籽粒的镉及黄酮含量，如表2和表3所示。
[0036]
实施例6
[0037]
在上述幼苗生长至苦荞的现蕾期时，在下午5-7点向苦荞叶面喷施浓度为100μmol/l的水杨酸，每两天喷施一次，共喷施4次，在苦荞成熟期收样，测定苦荞麦籽粒的镉及黄酮含量，如表2和表3所示。
[0038]
对比例1
[0039]
在上述幼苗生长至苦荞开始结实灌浆的时期时，在下午5-7点向苦荞叶面喷施浓度为50μmol/l的水杨酸，每两天喷施一次，共喷施4次，在苦荞成熟期收样，测定苦荞麦籽粒的镉及黄酮含量，如表2和表3所示。
[0040]
对比例2
[0041]
在上述幼苗生长至苦荞开始结实灌浆的时期时，在下午5-7点向苦荞叶面喷施浓度为75μmol/l的水杨酸，每两天喷施一次，共喷施4次，在苦荞成熟期收样，测定苦荞麦籽粒的镉及黄酮含量，如表2和表3所示。
[0042]
对比例3
[0043]
在上述幼苗生长至苦荞开始结实灌浆的时期时，在下午5-7点向苦荞叶面喷施浓度为100μmol/l的水杨酸，每两天喷施一次，共喷施4次，在苦荞成熟期收样，测定苦荞麦籽粒的镉及黄酮含量，如表2和表3所示。
[0044]
对比例4
[0045]
在上述幼苗生长至苦荞开始结实灌浆的时期时，在下午5-7点向苦荞叶面喷施浓度为25μmol/l的水杨酸，每两天喷施一次，共喷施4次，在苦荞成熟期收样，测定苦荞麦籽粒的镉及黄酮含量，如表2和表3所示。
[0046]
对比例5
[0047]
在上述幼苗生长至苦荞两心一叶期时，在下午5-7点向苦荞叶面喷施浓度为25μmol/l的水杨酸，每两天喷施一次，共喷施4次，在苦荞成熟期收样，测定苦荞麦籽粒的镉及黄酮含量，如表2和表3所示。
[0048]
对比例6
[0049]
在上述幼苗生长至苦荞的现蕾期时，在下午5-7点向苦荞叶面喷施浓度为25μmol/l的水杨酸，每两天喷施一次，共喷施4次，在苦荞成熟期收样，测定苦荞麦籽粒的镉及黄酮含量，如表2和表3所示。
[0050]
对比例7
[0051]
在上述幼苗的苗期、花期以及灌浆期均不喷施水杨酸，在苦荞成熟期收样，测定苦荞麦籽粒的镉及黄酮含量，如表2和表3所示。
[0052]
实施例1-6以及对比例1-7中的苦荞麦的籽粒中的镉含量测定结果如表2所示，苦荞镉含量参照gb5009.15-2014中华人民共和国国家标准《食品安全国家标准食品中镉的测定》进行测定；
[0053]
实施例1-6以及对比例1-7中的苦荞麦的籽粒中的镉含量测定结果如表3所示，苦荞黄酮含量参照ny/t1295-2007中华人民共和国农业行业标准《荞麦及其制品中总黄酮含量的测定》进行测定。
[0054]
表2和表3测定结果中的abcde表示在同一处理时期，不同处理浓度下苦荞镉含量或黄酮含量之间的显著性差异(p《0.05)。
[0055]
表2
[0056][0057][0058]
由表2可知，在苗期和花期喷施50-100μm的水杨酸可起到降低苦荞籽粒中镉含量的作用，灌浆期喷施起到相反的作用；优选的，在苗期喷施75μm的水杨酸时，籽粒中镉含量下降比例最大，达到了32.61％；而水杨酸的浓度在25μm时，在苗期、花期或者灌浆期的任一时期喷施均难以降低镉含量，且镉含量还有所增加。
[0059]
表3
[0060][0061]
由表3可知，在苗期和花期喷施50-100μm的水杨酸会使苦荞籽粒中黄酮含量显著上升，灌浆期则起到建设籽粒黄酮含量的效果；优选的，同样在苗期喷施75μm的水杨酸，籽粒中黄酮含量的上升比例最大，达到了24.85％；而水杨酸的浓度在25μm时，在苗期、花期或者灌浆期的任一时期喷施均不会提高苦荞黄酮的含量，且苦荞黄酮的含量还有所降低。
[0062]
通过表2和表3可知：
[0063]
在苦荞的苗期或者花期喷湿浓度为50-100μm的水杨酸时，能够显著降低苦荞籽粒中的镉含量，同时能够显著提高苦荞黄酮的含量；而在苦荞的灌浆期喷湿任意浓度的水杨酸，均难以发挥降镉含量以及增加黄酮含量的目的，而水杨酸的浓度在低于50μm时，即使在苗期或者花期喷施，也难以顺利发挥降镉含量以及增加黄酮含量的目的；体现出本发明中的水杨酸的浓度以及喷施时期在降低镉含量以及提高黄酮含量方面具有非显而易见性。
[0064]
以上仅是本发明的优选实施方式，应当理解本发明并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本发明的精神和范围，则都应在本发明所附权利要求的保护范围内。