本发明涉及水稻种植技术领域，尤其是涉及一种5-氨基乙酰丙酸在降低水稻体内镉积累中的应用。
背景技术：
随着我国经济的不断发展，工农业对环境污染越来越严重，而水体和土壤的重金属污染也日益影响着我国人民大众的日常生产生活问题。尤其是重金属污染土壤问题日益成为当地环境的重大威胁，污染面积和程度呈上升趋势，给我国农业生产安全和人民健康带来了严重的风险和危害，粮食作物产品安全问题已经被我国政府和人民日渐重视。
水稻作为中国最主要的粮食来源，同时也是最重要的粮食作物和消费品，在世界粮食安全中也担当重要的角色。随着重金属在稻田中的污染越来越严重，不仅降低了水稻的产量和质量，而且通过重金属在稻米中的富集与累积，经食物链危害了人类的身体健康和污染了我们的生存环境。据报道，中国约占全国农田总额1/6的3亿亩土地已受重金属侵染。农作物的重金属污染对我国的食品安全以及农业经济的影响都不容小觑。而镉在土壤中的超标率最高，对我国稻田和稻米的污染较为严重，是制约水稻安全生产的最重要的因素。
现有的降低镉污染土壤中水稻体内镉积累的方法包括客土法、淋溶法、固化法和微生物修复等方法，但这些方法不但成本昂贵、操作复杂、需要特殊的仪器，而且这些方法周期漫长均需休耕轮作并不适合我国人多耕地少的国情。
因此，对水稻种植过程中镉阻控技术的研究迫在眉睫，研究开发出一种在水稻的种植过程中施用即可明显降低水稻体内镉含量的方法，缓解现有降低水稻体内镉含量的方法成本昂贵、操作复杂、需要特殊的仪器以及周期漫长的缺点，具有十分必要和迫切的社会经济意义。
有鉴于此，特提出本发明。
技术实现要素：
本发明的第一目的在于提供一种5-氨基乙酰丙酸在降低水稻体内镉积累中的应用，5-氨基乙酰丙酸能够明显降低稻米中镉的含量，该应用方法具有成本低廉、操作简单、应用过程中不需要特殊的仪器以及应用周期短的优点。
本发明提供的5-氨基乙酰丙酸在降低水稻体内镉积累中的应用，所述的应用为在镉污染土壤的水稻种植过程中，使用浓度为80～120mg/l的5-氨基乙酰丙酸溶液对水稻叶面进行喷施处理。
进一步的，所述5-氨基乙酰丙酸溶液为5-氨基乙酰丙酸与水混合后配制的水溶液。
更进一步的，所述水为蒸馏水。
进一步的，所述5-氨基乙酰丙酸溶液的浓度为90～110mg/l。
更进一步的，所述5-氨基乙酰丙酸溶液的浓度为100mg/l。
进一步的，所述喷施处理的时间为水稻苗期、分蘖期、抽穗前期和扬花期后的第1～14天。
更进一步的，所述喷施处理的喷施量为喷施至水稻叶面附着满水珠，液体开始下滴为止。
进一步的，所述镉污染土壤中的镉浓度为1.3～1.6mg/kg。
更进一步的，所述镉污染土壤的ph值为5～6，优选ph值为5.5。
进一步的，所述水稻的品种为甬优9号。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
本发明提供了5-氨基乙酰丙酸的一种新应用，在镉污染土壤的水稻种植过程中，使用浓度为80～120mg/l的5-氨基乙酰丙酸溶液对水稻叶面进行喷施处理。上述浓度的5-氨基乙酰丙酸溶液对水稻叶面进行喷施处理后可以明显降低稻米中镉的含量，使在镉污染土地中种植的糙米的镉含量降低至0.12mg/kg以下，远低于我国规定糙米中重金属镉含量的最高限制标准为0.2mg/kg。该应用方法具有成本低廉，应用过程中不需要特殊的仪器的优点，同时，在水稻种植过程中田间管理均为农业常规方法，降低了应用操作的难度。
此外，本发明只需在水稻种植过程中使用浓度为80～120mg/l的5-氨基乙酰丙酸溶液对水稻叶面进行喷施处理即可明显降低水稻体内的镉积累，很好的缓解了现有的降低镉污染土壤中水稻体内镉积累的方法均需要休耕轮作，不但修复周期长而且费时费力的问题。
具体实施方式
下面将结合实施例对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
根据本发明的一个方面，5-氨基乙酰丙酸在降低水稻体内镉积累中的应用，所述的应用包括在镉污染土壤的水稻种植过程中，使用浓度为80～120mg/l的5-氨基乙酰丙酸溶液对水稻叶面进行喷施处理。
5-氨基乙酰丙酸作为四氢吡咯的前缀化合物，是生物体合成叶绿素、血红素、维生素b12等这些物质所不能缺少的元素，本发明提供了5-氨基乙酰丙酸的一种新应用，通过施加外源5-氨基乙酰丙酸，可以有效缓解镉胁迫对水稻的毒害作用，进而使稻米中镉的含量低于国家规定的限量标准。此外，5-氨基乙酰丙酸为水稻体内所固有成分，无毒副作用，不影响水稻的正常生长发育，且来源广泛，价格低廉。
本发明提供了5-氨基乙酰丙酸的一种新应用，在镉污染土壤的水稻种植过程中，使用浓度为80～120mg/l的5-氨基乙酰丙酸溶液对水稻叶面进行喷施处理。上述浓度的5-氨基乙酰丙酸溶液对水稻叶面进行喷施处理后可以明显降低稻米中镉的含量，使在镉污染土地中种植的糙米的镉含量降低至0.12mg/kg以下，远低于我国规定糙米中重金属镉含量的最高限制标准为0.2mg/kg。该应用方法具有成本低廉，应用过程中不需要特殊的仪器的优点，同时，在水稻种植过程中田间管理均为农业常规方法，降低了应用操作的难度。
在本发明的一种优选实施方式中，所述5-氨基乙酰丙酸溶液为5-氨基乙酰丙酸与水混合后配制的水溶液。
作为一种优选的实施方式，本发明将外源5-氨基乙酰丙酸与水混合后配制的水溶液可以使外源5-氨基乙酰丙酸更为均匀的喷施于水稻叶面。
在上述优选实施方式中，所述水为蒸馏水。蒸馏水是利用蒸馏设备使水蒸汽化,然后使水蒸气凝成水，制备得到的蒸馏水除去了重金属离子。本发明应用蒸馏水配制5-氨基乙酰丙酸溶液，可以避免水中的重金属离子对试验的影响，使的实验的结果更为准确。
在本发明的一种优选实施方式中，所述5-氨基乙酰丙酸溶液的浓度为90～110mg/l。
在上述优选实施方式中，所述5-氨基乙酰丙酸溶液的浓度为100mg/l。
本发明中，通过对5-氨基乙酰丙酸溶液浓度的进一步调整和优化，从而进一步优化了本发明5-氨基乙酰丙酸在降低水稻体内镉积累中的应用。
在本发明的一种优选实施方式中，所述喷施处理的时间为水稻苗期、分蘖期、抽穗前期和扬花期后的第1～14天。
作为一种优选的实施方式，本发明在水稻苗期、分蘖期、抽穗前期和扬花期后的第1～14天对水稻叶面进行喷施处理。
在上述优选实施方式中，所述喷施处理的喷施量为喷施至水稻叶面附着满水珠，液体开始下滴为止。
优选的，所述喷施处理中5-氨基乙酰丙酸溶液的喷施量为每亩300～350l/天。
更优选的，所述喷施处理中5-氨基乙酰丙酸溶液的喷施量为每亩330l/天。
在本发明的一种优选实施方式中，所述镉污染土壤中的镉浓度为1.3～1.6mg/kg。
镉在自然土壤中的含量一般是表现较低，不会对人类造成很大的危害，我国的土壤镉背景值大约为是0.097mg/kg。本发明用于种植水稻的土壤为镉浓度为1.3～1.6mg/kg，为重金属镉严重污染的土壤。
在上述优选实施方式中，所述镉污染土壤的ph值为5～6，优选ph值为5.5。
经研究发现，不同ph值的土壤对镉胁迫水稻的镉元素积累具有调节作用，本发明使用ph值为5～6的镉污染土壤进行水稻种植，可以排除由于ph值的不同而形成的对镉胁迫水稻的镉元素积累的影响，进而更好的证明5-氨基乙酰丙酸在降低水稻体内镉积累中的技术效果。
在本发明的一种优选实施方式中，所述水稻的品种为甬优9号。
作为一种优选的实施方式，甬优9号为粳型三系杂交水稻品种。在长江中下游作单季晚稻种植，其具有株型适中、长势繁茂，熟期转色较好的优点，但甬优9号对镉胁迫的抗逆性不强，属于镉高积累水稻品种，本发明使用甬优9号水稻可以更好的证明5-氨基乙酰丙酸在降低水稻体内镉积累中的技术效果。
下面将结合实施例对本发明的技术方案进行进一步地说明。
下述各实施例均以浙江省水稻主栽品种甬优9号为试验品种，在镉浓度为1.3～1.6mg/kg，土壤的ph值为5～6的镉污染土壤中种植。
下述各个实施例中，水稻种植模式为：每处理小区占地面积2.35×2.55m＝6m2，品种间间隔0.4m，株行距0.3m×0.2m，为125丛，每小区之间筑埂并加塑料膜防渗，每个处理进行3个重复。如无特殊说明，整地、育苗、移栽、田间管理均为农业常规方法。
实施例1
首先，将5-氨基乙酰丙酸用蒸馏水配置成浓度为80mg/l的水溶液，随后在镉污染土壤的水稻种植过程中，使用上述5-氨基乙酰丙酸溶液在水稻苗期、分蘖期、抽穗前期和扬花期后的第1～14天连续对水稻叶面进行喷施处理，喷施处理中5-氨基乙酰丙酸溶液的喷施量为每亩330l/天。水稻的整个种植过程采用常规田间管理方式进行。
实施例2
首先，将5-氨基乙酰丙酸用蒸馏水配置成浓度为120mg/l的水溶液，随后在镉污染土壤的水稻种植过程中，使用上述5-氨基乙酰丙酸溶液在水稻苗期、分蘖期、抽穗前期和扬花期后的第1～14天连续对水稻叶面进行喷施处理，喷施处理中5-氨基乙酰丙酸溶液的喷施量为每亩330l/天。水稻的整个种植过程采用常规田间管理方式进行。
实施例3
首先，将5-氨基乙酰丙酸用蒸馏水配置成浓度为110mg/l的水溶液，随后在镉污染土壤的水稻种植过程中，使用上述5-氨基乙酰丙酸溶液在水稻苗期、分蘖期、抽穗前期和扬花期后的第1～14天连续对水稻叶面进行喷施处理，喷施处理中5-氨基乙酰丙酸溶液的喷施量为每亩330l/天。水稻的整个种植过程采用常规田间管理方式进行。
实施例4
首先，将5-氨基乙酰丙酸用蒸馏水配置成浓度为90mg/l的水溶液，随后在镉污染土壤的水稻种植过程中，使用上述5-氨基乙酰丙酸溶液在水稻苗期、分蘖期、抽穗前期和扬花期后的第1～14天连续对水稻叶面进行喷施处理，喷施处理中5-氨基乙酰丙酸溶液的喷施量为每亩330l/天。水稻的整个种植过程采用常规田间管理方式进行。
实施例5
首先，将5-氨基乙酰丙酸用蒸馏水配置成浓度为100mg/l的水溶液，随后在镉污染土壤的水稻种植过程中，使用上述5-氨基乙酰丙酸溶液在水稻苗期、分蘖期、抽穗前期和扬花期后的第1～14天连续对水稻叶面进行喷施处理，喷施处理中5-氨基乙酰丙酸溶液的喷施量为每亩330l/天。水稻的整个种植过程采用常规田间管理方式进行。
对比例1
在镉污染土壤的水稻种植过程中，使用蒸馏水在水稻苗期、分蘖期、抽穗前期和扬花期后的第1～14天连续对水稻叶面进行喷施处理，喷施处理中蒸馏水的喷施量为每亩330l/天。水稻的整个种植过程采用常规田间管理方式进行。
对比例2
首先，将5-氨基乙酰丙酸用蒸馏水配置成浓度为70mg/l的水溶液，随后在镉污染土壤的水稻种植过程中，使用上述5-氨基乙酰丙酸溶液在水稻苗期、分蘖期、抽穗前期和扬花期后的第1～14天连续对水稻叶面进行喷施处理，喷施处理中5-氨基乙酰丙酸溶液的喷施量为每亩330l/天。水稻的整个种植过程采用常规田间管理方式进行。
对比例3
首先，将5-氨基乙酰丙酸用蒸馏水配置成浓度为130mg/l的水溶液，随后在镉污染土壤的水稻种植过程中，使用上述5-氨基乙酰丙酸溶液在水稻苗期、分蘖期、抽穗前期和扬花期后的第1～14天连续对水稻叶面进行喷施处理，喷施处理中5-氨基乙酰丙酸溶液的喷施量为每亩330l/天。水稻的整个种植过程采用常规田间管理方式进行。
效果例1水稻农艺性状分析
将实施例1～5和对比例1～3种植的水稻在割前采集植株样品，并分别考察不同处理条件下水稻的株高、穗数、穗粒数、千粒重和结实率等农艺形状，其结果如下表所示：
由上表所示，使用浓度为80～120mg/l的5-氨基乙酰丙酸溶液对水稻叶面进行喷施处理，对水稻成熟期整体农艺性状影响不大。与对比例1使用蒸馏水进行喷洒的对照组相比，在本发明实施例1～5和对比例2以及对比例3的5-氨基乙酰丙酸溶液处理下，水稻株高、穗数、穗粒数、千粒重和结实率都无显著变化，水稻结穗，生长态势良好，未受到很大影响。因此，浓度为80～120mg/l的5-氨基乙酰丙酸溶液对水稻植株整体农艺性状并没有很大影响，即浓度为80～120mg/l的5-氨基乙酰丙酸溶液对水稻植株没有不良的影响，5-氨基乙酰丙酸降低水稻体内镉积累的效果并不是由于限制水稻植株的生长而得到的。
效果例2
将实施例1～5和对比例1～3种植的水稻成熟收割后于60～70℃烘干至恒重，将水稻籽粒用脱壳机去壳，得到糙米；随后应用常规试验方法对得到的糙米的镉含量进行测定，其测定结果如下表所示：
由上表可知，与对比例1使用蒸馏水进行喷洒的对照组相比，实施例1～5使用浓度为80～120mg/l的5-氨基乙酰丙酸溶液对水稻叶面进行喷施处理后水稻糙米中的镉含量显著下降，实施例1～5在镉污染土地中种植的糙米的镉含量均降低至0.12mg/kg以下，远低于我国规定糙米中重金属镉含量的最高限制标准为0.2mg/kg，因此，在镉污染土壤的水稻种植过程中，使用浓度为80～120mg/l的5-氨基乙酰丙酸溶液对水稻叶面进行喷施处理，可以明显缓解镉胁迫对水稻的毒害作用，能降低水稻糙米中镉元素的积累量，并且效果显著，其中，实施例5使用浓度为100mg/l的5-氨基乙酰丙酸溶液对水稻叶面进行喷施处理后水稻糙米中的镉含量仅为0.099mg/kg，其效果最佳。
通过与对比例2和对比例3使用本发明浓度范围以外的5-氨基乙酰丙酸溶液对水稻叶面进行喷施处理后得到的结果相比，由上表可知，对比例2种植的糙米的镉含量为0.21mg/kg，对比例3种植的糙米的镉含量为0.18mg/kg，其效果均明显低于本发明实施例1～5在镉污染土地中种植的糙米中的镉含量。因此，使用本发明浓度范围外的5-氨基乙酰丙酸溶液对水稻叶面进行喷施处理不能达到本发明降低稻米中镉的含量的技术效果。
综上可知，本发明在镉污染土壤的水稻种植过程中，使用浓度为80～120mg/l的5-氨基乙酰丙酸溶液对水稻叶面进行喷施处理。上述浓度的5-氨基乙酰丙酸溶液对水稻叶面进行喷施处理后可以明显降低稻米中镉的含量，使在镉污染土地中种植的糙米的镉含量降低至0.12mg/kg以下，远低于我国规定糙米中重金属镉含量的最高限制标准为0.2mg/kg。该应用方法具有成本低廉，应用过程中不需要特殊的仪器的优点，同时，在水稻种植过程中田间管理均为农业常规方法，降低了应用操作的难度。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。