一種減少玉米植株在鎘污染環(huán)境中損傷的制劑及其使用方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于環(huán)境保護(hù)中±壤重金屬污染的治理和農(nóng)產(chǎn)品安全領(lǐng)域，設(shè)及一種減少 玉米植株在儒污染環(huán)境中損傷的制劑及其使用方法。
【背景技術(shù)】
[000引儒（Ca血ium，Cd)是已知的毒性最強(qiáng)和農(nóng)田受污染最嚴(yán)重的重金屬之一。同時(shí)，Cd的遷移性較強(qiáng)，易被植物吸收并轉(zhuǎn)移至地上部，超過一定限度不僅對(duì)作物生長(zhǎng)發(fā)育造成傷 害，導(dǎo)致產(chǎn)量和品質(zhì)下降，更有可能通過食物鏈威脅人類健康。因此，降低Cd積累不僅能提 高農(nóng)作物的品質(zhì)，保護(hù)生態(tài)平衡，還可降低Cd帶給人類的健康風(fēng)險(xiǎn)。據(jù)報(bào)道，大米儒污染是 日本重金屬污染的主要問題；日本、韓國(guó)和我國(guó)不同地區(qū)食用禾谷類巧粒的測(cè)定分析表明， 不少試樣儒含量明顯超過FA0/WH0推薦的最高限額（0.1μg/g) (Watan油e等，1996)。據(jù)調(diào) 查，我國(guó)受儒污染的耕地已超過1。33萬(wàn)hm2,設(shè)及11個(gè)省25個(gè)地區(qū)。1955年至上世紀(jì)70 年代初，在日本富山市神通川流域曾因大米儒含量超標(biāo)引起第二公害病一"骨痛病"，先后 導(dǎo)致80多人死亡，政府與民眾即使時(shí)至今日亦談虎色變，為此政府對(duì)各種食品的儒含量制 訂了嚴(yán)格的標(biāo)準(zhǔn)要求?？傊?，儒污染已對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的可持續(xù)發(fā)展和人類的生存質(zhì)量產(chǎn)生了 巨大的威脅值avis, 1984)?？刂坪徒档娃r(nóng)作物儒污染亟待解決。
[0003]中國(guó)是玉米生產(chǎn)與消費(fèi)第二大國(guó)，玉米在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中占有舉足輕重的地位，是保 障中國(guó)食物安全供給的重要基礎(chǔ)因素，不僅是重要的傳統(tǒng)食品，同時(shí)也是"飼料之王"。李國(guó) 良（2006)研究表明，重金屬儒的濃度高于50mg/L時(shí)，明顯抑制種子萌發(fā)和幼苗生長(zhǎng)，曹奎 等（2005)研究發(fā)現(xiàn)儒脅迫下4子粒的蛋白質(zhì)，淀粉和脂肪等重要營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)指標(biāo)均與對(duì)照有 顯著差異。同時(shí)在玉米生長(zhǎng)過程中儒脅迫下，玉米幼苗中葉綠素含量降低、葉綠體和根部的 超微結(jié)構(gòu)被破壞（宇克莉，2010)。核酬糖二憐酸簇化酶（RuBPC)與植物憐酸締醇式丙酬酸 簇化酶（PEPC))是玉米葉片光合作用的關(guān)鍵酶，其活性在儒脅迫下顯著降低（周衛(wèi)，1999)。 汪洪等（2008)實(shí)驗(yàn)同樣研究表明儒處理降低了葉片光合作用速率，隨著儒濃度升高，處理 時(shí)間延長(zhǎng)，活性氧酶清除系統(tǒng)包括超氧化物歧化酶（SOD)、過氧化物酶（POD)、過氧化氨酶 (CAT)和谷脫甘膚還原酶（GR)等酶活性明顯增加，受到儒脅迫誘導(dǎo)，高濃度儒處理該現(xiàn)象 出現(xiàn)更早?？梢娚先乐亟饘偃逦廴疽褜?duì)玉米植株的損傷有光合系統(tǒng)途徑和抗氧化酶活性等 綜合因素限制了植株的正常生長(zhǎng)，從而對(duì)玉米的品質(zhì)和質(zhì)量安全都構(gòu)成嚴(yán)重影響。
[0004] 甜菜堿是高等植物重要的滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)，能夠提高細(xì)胞的滲透調(diào)節(jié)能力，降低因 滲透失水造成對(duì)細(xì)胞膜、酶及蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)與功能的傷害，在調(diào)節(jié)植物對(duì)環(huán)境脅迫的適應(yīng)性， 提高植物對(duì)各種脅迫因子抗性等方面具有重要的生理作用（李新梅，2006)。甜菜堿因?yàn)樽?身強(qiáng)大的滲透調(diào)節(jié)作用，廣泛應(yīng)用在鹽分，水分和低溫脅迫的植物抗逆性研究中。同時(shí)甜 菜堿作為外源物質(zhì)無(wú)論是葉面噴施還是根部浸潰，都易于為植物吸收利用。在開花中期對(duì) 大田和和溫室中的番茄葉面噴施甜菜堿，可明顯提高鹽脅迫下番茄的產(chǎn)量（MakelaP等， 1998)。葉面噴施一定濃度的甜菜堿，能提高桃樹水分脅迫前期的光合速率，維持較強(qiáng)的光 合作用（杜棟等，2004)。外源甜菜堿增強(qiáng)植物抗性作用的生理基礎(chǔ)，除了調(diào)節(jié)體內(nèi)滲透物 質(zhì)的積累W外，也與抗氧化作用酶類的變化有關(guān)。李蕓琪等（2005)W黃瓜為材料的研究結(jié) 果表明，外源甜菜堿可減少低溫脅迫對(duì)超氧化物歧化酶（SOD)、過氧化氨酶（CAT)和過氧化 物酶（POD)活性的抑制、細(xì)胞膜的傷害、胞內(nèi)物質(zhì)的外滲W及丙二醒（MDA)的產(chǎn)生，從而提 高黃瓜幼苗的抗冷性。甜菜堿是一個(gè)具有多種功能的抗逆物質(zhì)，但一直較少被用于緩解重 金屬的逆境研究中，僅有少數(shù)研究，如外源甜菜堿降低小麥中銘的含量（Ali等，2015)和棉 花中鉛的含量度harwana等，2014)。雖然甜菜堿是緩解重金屬積累的機(jī)制并不清楚，但其 對(duì)緩解其它逆境下?lián)p傷與重金屬逆境下?lián)p傷有著類似的方式，如提高光合作用，減少膜的 損傷，和抗氧化作用酶的變化。
[0005]甜菜堿，便宜易得，無(wú)毒安全。同時(shí)外源施用時(shí)，無(wú)論采用葉面噴施抑或根部浸潰 處理，都易于植物吸收利用，提高植物的抗逆境能力，有利植物生長(zhǎng)發(fā)育，因此在農(nóng)業(yè)生產(chǎn) 上具有比較大的應(yīng)用價(jià)值。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明提供一種減少玉米植株在儒污染環(huán)境中損傷的制劑，本制劑W葉面噴施的 方式進(jìn)行，易于配制，同時(shí)操作簡(jiǎn)便，成本低廉，非常適用于農(nóng)業(yè)大田生產(chǎn)。
[0007]本發(fā)明還提供上述制劑的使用方法。
[0008]本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：
[0009]一種減少玉米植株在儒污染環(huán)境中損傷的制劑，該制劑如下濃度的組分：甜菜堿： 200-600μmol/L。對(duì)于儒污染環(huán)境，當(dāng)Cd濃度為50μΜ時(shí)，500μΜ的甜菜堿是較佳濃度，其 中200-600ymol/L均為有效濃度。因?yàn)樘鸩藟A的噴施為一種人為外源物質(zhì)的使用，植物會(huì) 產(chǎn)生應(yīng)激反應(yīng)，濃度過高也會(huì)使植株葉片發(fā)黃等現(xiàn)象發(fā)生。故可視環(huán)境中儒污染程度選擇 相應(yīng)濃度的制劑。
[0010] 一種所述的制劑的使用方法，具體是：用噴霧器將該制劑均勻噴施于玉米葉片表 面至均勻掛濕，噴施時(shí)間控制在早晨9點(diǎn)W前或傍晚4點(diǎn)W后進(jìn)行。本發(fā)明采用葉面噴施 的方式，操作簡(jiǎn)單，成本低廉，施用量相對(duì)較小。
[0011] 本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明制劑具有配制簡(jiǎn)單、使用方便、無(wú)毒副作用和成本低 等優(yōu)點(diǎn)。使用時(shí)W葉面噴施的方式進(jìn)行，與噴灑農(nóng)藥類似，簡(jiǎn)單易操作，并且該制劑能夠同 時(shí)提高作物鋒、銅和鐵等營(yíng)養(yǎng)元素含量。根據(jù)發(fā)明人的長(zhǎng)期試驗(yàn)，在該制劑作用于玉米植株 時(shí)，在苗期時(shí)與對(duì)照組相比，苗高，根長(zhǎng)，鮮重，玉米植株的地上部干重分別提高了 24.6%、 68. 5%、69%和67%，有效減少了丙二醒的積累，增加了凈光合速率，同時(shí)緩解了葉片和根 部細(xì)胞結(jié)構(gòu)損傷。本發(fā)明的制劑適合在中輕度Cd污染地區(qū)推廣應(yīng)用。
【附圖說明】
[0012] 圖1是本發(fā)明葉面噴施甜菜堿對(duì)Cd脅迫下玉米根長(zhǎng)的對(duì)比圖。
【具體實(shí)施方式】
[0013]下面通過具體實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案作進(jìn)一步的具體說明。應(yīng)當(dāng)理解，本發(fā) 明的實(shí)施并不局限于下面的實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明所做的任何形式上的變通和/或改變都將落 入本發(fā)明保護(hù)范圍。
[0014] 在本發(fā)明中，若非特指，所有的份、百分比均為重量單位，所采用的設(shè)備和原料等 均可從市場(chǎng)購(gòu)得或是本領(lǐng)域常用的。下述實(shí)施例中的方法，如無(wú)特別說明，均為本領(lǐng)域的常 規(guī)方法。
[001引實(shí)施例1
[0016] 一種減少玉米植株在儒污染環(huán)境中損傷制劑，其組分和濃度如下：甜菜堿： 500μmol/L。配制方法：將上述溶液，于四葉期葉面噴施至濕潤(rùn)為止，每5天噴一次，共噴2 次；第二次噴施后5天取樣，5次重復(fù)，每盆種7
[0017] 株。不同處理光合參數(shù)的影響和植株生長(zhǎng)量分別見表1和表2。
[0018] 表1葉面噴施甜菜堿對(duì)Cd脅迫下玉米光合參數(shù)的影響
[0019]
[0020] a和b表示0.05水平差異顯著性。葉面噴施甜菜堿使玉米凈光合速率、氣孔導(dǎo)度、 胞間C〇2濃度和蒸騰速率與單獨(dú)Cd處理相比都有顯著差異。
[0021] 表2葉面噴施甜菜堿對(duì)Cd脅迫下玉米生長(zhǎng)量的影響
[0022]
[0024]a和b表示0. 05水平差異顯著性，與單獨(dú)Cd處理相比，葉面噴施甜菜堿使玉米鮮 重和地上部干重分別顯著增加了69%和67%。
[00巧]本發(fā)明葉面噴施甜菜堿對(duì)Cd脅迫下玉米根長(zhǎng)的影響見圖1，其中A:對(duì)照組，B:處 理組。
[0026] 與對(duì)照組相比，玉米植株凈光合速率和胞間C〇2濃度分別提高了97%和下降 了 35%。玉米噴施甜菜堿使植株的苗高，根長(zhǎng)，鮮重，和地上部干重分別提高了24.6%、68. 5%、69%和67%，有效促進(jìn)玉米植株的生長(zhǎng)。本發(fā)明適用于玉米，適合在中輕度Cd污染 地區(qū)推廣應(yīng)用。而且與對(duì)照相比，玉米葉面噴施甜菜堿后有效減少了丙二醒的積累，緩解了 根和葉片中的細(xì)胞損傷，及根部的鋒、銅、鐵等礦質(zhì)元素含量有顯著提高。因此，該制劑對(duì)于 緩解玉米植株在儒污染環(huán)境中的損傷，促進(jìn)植株生長(zhǎng)方面具有應(yīng)用價(jià)值。
[0027] 實(shí)施例2
[0028] -種減少玉米植株在儒污染環(huán)境中損傷制劑，其組分和濃度如下：甜菜堿： 200ymol/L。使用方法同實(shí)施例1。
[002引 實(shí)施例3
[0030] 一種減少玉米植株在儒污染環(huán)境中損傷制劑，其組分和濃度如下：甜菜堿： 400ymol/L。使用方法同實(shí)施例1。
[0031] 實(shí)施例4
[0032] -種減少玉米植株在儒污染環(huán)境中損傷制劑，其組分和濃度如下：甜菜堿： 600ymol/L。使用方法同實(shí)施例1。
[0033] W上所述的實(shí)施例只是本發(fā)明的一種較佳的方案，并非對(duì)本發(fā)明作任何形式上的 限制，在不超出權(quán)利要求所記載的技術(shù)方案的前提下還有其它的變體及改型。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種減少玉米植株在鎘污染環(huán)境中損傷的制劑，其特征在于該制劑包含如下濃度的 組分：甜菜堿200-600μmol/L。2. -種權(quán)利要求1所述的制劑的使用方法，其特征在于：用噴霧器將該制劑均勻噴 施于農(nóng)作物葉片表面至均勻掛濕，噴施時(shí)間控制在早晨9點(diǎn)以前或傍晚4點(diǎn)以后進(jìn)行。
【專利摘要】本發(fā)明屬于環(huán)境保護(hù)中土壤重金屬污染的治理和農(nóng)產(chǎn)品安全領(lǐng)域，涉及一種減少玉米植株在鎘污染環(huán)境中損傷的制劑及其使用方法。一種減少玉米植株在鎘污染環(huán)境中損傷的制劑，該制劑如下濃度的組分：甜菜堿：200-600μmol/L。對(duì)于鎘污染環(huán)境，當(dāng)Cd濃度為50μM時(shí)，500μM的甜菜堿是較佳濃度，其中200-600μmol/L均為有效濃度。因?yàn)樘鸩藟A的噴施為一種人為外源物質(zhì)的使用，植物會(huì)產(chǎn)生應(yīng)激反應(yīng)，濃度過高也會(huì)使植株葉片發(fā)黃等現(xiàn)象發(fā)生。故可視環(huán)境中鎘污染程度選擇相應(yīng)濃度的制劑。
【IPC分類】A01N37/44, A01P21/00
【公開號(hào)】CN105409952
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510753620
【發(fā)明人】李梅, 曹方彬, 黎軍英
【申請(qǐng)人】浙江大學(xué)
【公開日】2016年3月23日
【申請(qǐng)日】2015年11月6日