本发明属于农产品重金属污染防治
技术领域：
，特别涉及一种降低高浓度镉污染下水稻籽粒镉含量的施硅方法。
背景技术：
：2014年4月17日我国环境保护部和国土资源部联合发布了《全国土壤污染状况调查公报》，指出我国重金属污染主要涉及Cd、As、Pb等污染物质，其中土壤重金属污染超标率最高的是Cd，达到7.0％。镉(Cd)是生物体非必需元素，因其具有高移动性、高毒害性、易积累性、难消除性等特点，被视为毒害最强的重金属元素，被列为《国家重金属污染综合防治“十二五”规划》重点关注的5大重金属污染元素之一。土壤中高浓度的镉抑制作物生长发育，降低作物产量。重金属镉进入土壤后，由于其具有较强的化学活性，易被植物根系吸收并向植物的其他部位转移，再经过食物链的方式，累积在人体组织器官中造成各种不同的损伤，包括致癌、致突变、致畸、致动脉硬化等恶性疾病，对人类健康造成潜在威胁。以食物链进入人体的消化道途径是人体吸收镉主要方式。当镉进入人体后，镉离子在体内会产生一连串的生物毒性(化学)反应，损害人体器官及系统，引发疾病，严重影响人体健康。例如，当镉进入人体后，镉离子会与蛋白酶作用，使蛋白酶失去活性，破坏体内酶系统，导致人体机能无法正常运作；而镉也会对人体骨骼产生危害，镉离子能够通过置换出骨质中磷酸钙的钙，导致骨骼中钙渐渐流失，骨骼异常。水稻(OryzasativaL.)是我国主要的农作物，随着工农业的快速发展，由于工业废物、污水灌溉和化肥、农药、农膜的使用等，使得大量Cd释放到水稻田中，稻米Cd超标现象时有发生，其安全问题日益突出。因此，镉在土壤－水稻－人类系统中的迁移和累积受到高度关注。水稻精米中的镉含量不但会受到土壤镉污染状况及水稻品种的影响，还会受到栽培技术的影响。在水稻生长过程中，肥水管理等农艺措施会影响土壤的理化性状和水稻的生长发育状况，因此会改变土壤中镉的有效形态及其对水稻影响的有效性，影响水稻各器官对镉的吸收、转移和分配规律。现有研究表明，镉污染的土壤中施硅可有效缓解镉对水稻生长的毒害效应，促进水稻生长，并减少水稻植株对镉的吸收。但目前的研究均是集中在硅肥基施的基础上，而有关水稻生长过程中施硅时期对稻米镉含量影响的研究，还未见公开报道。因而缺乏降低稻米中镉含量的硅肥施用最佳时期。技术实现要素：为了克服现有技术的缺点与不足，本发明的目的在于提供一种降低高浓度镉污染下水稻籽粒镉含量的施硅方法。通过该施硅方法可以大幅度降低高浓度镉污染下稻米中镉含量，同时水稻产量也有明显提高。本发明的目的通过下述技术方案实现：一种降低高浓度镉污染下水稻籽粒镉含量的施硅方法，包括如下步骤：在高浓度镉污染稻田中，于拔节期一次施用可溶性硅酸盐。所述的高浓度镉污染稻田中镉浓度为60mg/kg；所述的可溶性硅酸盐的浓度为163kg/hm2(以有效成分SiO2计)。上述方法中，是指在水稻生长的拔节期，在施用可溶性硅酸盐前，将水田土壤浇灌一薄层水(约1～2cm)，在天气晴朗的傍晚将可溶性硅酸盐均匀地施入灌水的水田中，待水田的水自然落干后再浇灌一薄层水。本发明相对于现有技术，具有如下的优点及效果：(1)本发明公开了一种在高浓度镉污染的土壤中，既能大幅度降低精米镉含量，又能明显提高水稻产量的一种水稻最佳施硅时期的方法。(2)通过本发明的方法施用硅肥，在高浓度镉污染土壤中(土壤镉浓度为60mg/kg)，于水稻生长的拔节期一次施用163kg/hm2可溶性硅酸盐(以有效成分SiO2计)，其施用效果与不施硅(对照)相比，精米中镉浓度大幅度降低，降幅达40.9％，拔节期施硅效果显著高于移栽期、分蘖期、抽穗期的施硅效果，而且水稻产量也有明显地提高，提高幅度达10.5％。本发明的在高浓度镉污染下水稻施硅方法(主要指施硅时期)，不仅具有科学性，而且具有生产的可操作性。具体实施方式下面结合实施例对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。实施例1：盆栽土培试验盆钵栽培用的土壤来自华南农业大学校内农场无镉污染的水稻田耕作层土壤，含有机质24.74g/kg，全氮1.052g/kg，全磷1.385g/kg，全钾22.04g/kg。用深色塑料盆(底径20cm×口径28cm×高17cm)装5kg过筛的土壤，通过外源添加氯化镉(CdCl2)混匀制成土壤镉浓度为60mg/kg的高浓度镉污染土壤，于水稻秧苗移栽前10天加水浸泡。为防止污染物镉被雨水冲失，整个生育期均在网室大棚中进行，网室顶部用塑料膜挡雨。试验选用的水稻品种为华航丝苗，来自华南农业大学农学院。挑选饱满种子用w(H2O2)10％消毒1～2h，再用清水清洗3～4次，在清水中浸泡至种子露白，播种于大田中，按照当地育秧方式进行管理。当水稻幼苗长到三叶一心时，挑选长势一致的幼苗进行移栽，每盆种植3穴，每穴1株。移栽前每盆施尿素3.0g、磷酸氢二钾1.0g作为基肥，其他管理措施与大面积生产基本一致。试验共设移栽期、分蘖期、拔节期、抽穗期4种不同的施硅时期，以不施硅为对照，每个处理进行6个重复。每盆施硅总量均为10mmol的硅酸钾，以有效成分SiO2计算即为0.6gSiO2，折合成每公顷则为163kg，每亩约为11kg的SiO2。在上述设计的4种施硅时期，每次施用可溶性硅酸盐前，将盆中土壤浇灌一薄层水(约1～2cm)，在天气晴朗的傍晚将可溶性硅酸盐均匀地施入灌水的盆土中，待盆中的水自然落干后再浇灌一薄层水。于水稻成熟期，收获各处理的每盆水稻的根、茎、叶、穗四部分，用自来水清洗水稻根系，再用纯水清洗整个水稻植株，用吸水纸吸干植株表面水分，置于105℃烘箱中杀青30min，再转入80℃烘干至恒重，称量，计算水稻各器官的生物量和产量。然后用高速万能粉碎机磨成粉，过147μm(100目)筛，装于封口袋中用于重金属镉的测定。下面通过表1、表2进一步证明本实施例可以大幅降低高浓度镉污染下水稻精米中的镉含量，水稻产量也有明显提高。表中数据是在模拟高浓度镉污染的土壤中(土壤镉浓度为60mg/kg)种植水稻的条件下获得的，其氮磷钾肥的施用水平与当地大面积生产一致，水分管理措施按水稻生产常规方法进行，种植过程中用塑料膜遮雨。表1高浓度镉污染下(土壤镉浓度为60mg/kg)不同施硅时期的水稻(华航丝苗)各器官镉含量(mg/kg)的比较施硅时期根茎叶谷壳糊粉层精米不施硅(对照)136.401b10.256a7.053a2.636a1.686a0.904a移栽期177.826a8.765a5.048b1.812b1.563ab0.749b分蘖期200.921a5.871b2.927c1.185c1.530b0.656c拔节期171.295a4.895b4.782b1.418c0.913d0.534d抽穗期176.015a5.395b6.456a0.708d1.143c0.692bc注：表中同一列不同字母表示不同处理间镉含量的比较，P＜0.05。表2高浓度镉污染下(土壤镉浓度为60mg/kg)不同施硅时期的水稻(华航丝苗)生物量(g/盆)和产量(g/盆)的比较施硅时期根生物量茎叶生物量总生物量产量不施硅(对照)29.01b103.08b220.12c88.03b移栽期39.39a119.81a259.73a100.53a分蘖期32.70ab106.82b233.73b94.21ab拔节期29.52b104.27b231.08b97.29a抽穗期30.73b97.73b226.92bc98.46a注：表中同一列不同字母表示不同处理间比较，P＜0.05。对表1和表2进行分析可知：在土壤镉浓度为60mg/kg的污染水平下，与不施硅相比，水稻的不同生育时期施硅均能有效的降低稻米中镉含量，且各施硅处理的产量有所提高，其中以拔节期施用硅肥对精米中镉含量降低尤为显著，与对照相比降幅达40.9％，其产量也显著增加，与对照相比增加幅度达10.5％。上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。当前第1页1 2 3