一种减少水稻中锑积累的叶面肥的制作方法

1.本发明属于肥料加工技术领域，具体涉及一种减少水稻中锑积累的叶面肥。


背景技术：

2.锑(sb)是一种人体致癌元素，上世纪70年代已被列为优先污染物。在未受污染的土壤或沉积物中，sb的含量为非常低(<0.2mg
·
kg
‑1)。然而，由于sb的相关应用和采矿活动，不受控制的sb被释放到环境中，导致土壤、沉积物、水和动植物中sb的浓度升高。我国拥有世界上最丰富的sb矿资源储量，占全球总量的52％。而湖南是我国sb矿资源储量最大的省份,其中冷水江锡矿山是全球最大的sb矿，sb产量占全国三分之一。根据先前的调查，湖南省锡矿山sb矿周围土壤中的sb浓度范围为100～5054mg
·
kg
‑1。
3.sb可以通过食物链进入人体。一项调查指出，在锡矿山锑矿附近，通过饮食暴露对居民构成健康风险的主要污染物是锑，而不是砷(砷的类似物)。此外，有报告指出大米是人类身体中主要的膳食摄入sb源，然而，在sb矿区，人们以大米为主要食物。水稻有很强的吸收富集sb的能力,此外，实际生产中水稻需要长期淹水的条件也有利于sb在水稻植株中的吸收和富集.研究发现，在锡矿山附近种植的水稻根部和谷物中积累的sb浓度最高分别可达225mg
·
kg
‑1和5.79mg
·
kg
‑1。与其他作物相比，在受sb污染的土壤上种植水稻可能会增加人类的健康风险。
4.目前，sb在土壤
‑
植物系统中的作用研究主要集中在：1)sb在土壤中的物理化学行为，包括sb在土壤中的吸附和解吸机制以及影响这些过程的因素；2)在土栖动物中sb的毒性机制；3)在植物中的吸收、富集、转运、分离和毒性响应的过程。因此，至关重要的是开发缓解sb对植物的毒害、降低水稻sb积累的技术，减少人类食用含有锑的水稻所造成的暴露风险。


技术实现要素：

5.本发明的目的是针对现有的问题，提供了一种减少水稻中锑积累的叶面肥。
6.本发明是通过以下技术方案实现的：
7.一种减少水稻中锑积累的叶面肥，其制备包括如下步骤：
8.(1)将0.3415g mnso4·
h2o和0.5434g k2s2o8加入到50ml 50％的h2so4溶液中，在室温下用磁力搅拌器搅拌10min，形成均匀溶液后将溶液转移至100ml的高压反应釜内衬中；
9.(2)将高压反应釜置于电热鼓风干燥箱中，在110℃下反应6h后取出，冷却至室温，离心3次收集沉淀物质，每次离心后除去上层清液，并用超纯水洗涤产物直至ph为7；
10.(3)在真空干燥箱(dzf
‑
6021，上海飞越仪器有限公司)中60℃干燥8h，得到黑色纳米mno2粉末。
11.一种减少水稻中锑积累的叶面肥的使用方法，使用了如上述权利要求1所述的减少水稻中锑积累的叶面肥：将纳米mno2粉末用水稀释200
‑
1000倍，超声振荡均匀制成纳米
mno2悬浊液，在水稻抽穗初期，选择一个无风晴朗的早晨，使用手持喷壶将纳米mno2悬浊液均匀喷施在水稻叶片上，保证水稻叶片挂满液滴，若喷洒后四小时内下雨，则需要重新补喷，喷洒时避开阳光直射猛烈的时间段以及水稻叶片带水的时间段，喷洒时间优选为上午9点以前或下午4点以后。
12.本发明相比现有技术具有以下优点：
13.1、叶面喷施纳米mno2可以提高水稻产量；
14.2、叶面喷施纳米mno2能增加水稻叶片叶绿素含量，增强水稻叶片的光合作用；
15.3、叶面喷施纳米mno2能缓解水稻叶片细胞的脂质过氧化，提高抗氧化应激酶的含量；
16.4、叶面喷施纳米mno2能降低水稻叶、茎和糙米中的sb含量；增加水稻叶、茎和糙米中的fe、mn含量。
17.5、本发明为一种减少水稻中sb积累的叶面肥，通过叶面喷施纳米mno2，降低水稻叶、茎和糙米中sb的含量。以缓解sb对水稻的毒害作用，降低种植在sb污染土壤中的水稻对人类造成的健康风险。
18.6、本发明技术方案科学合理，经过反复试验证明，其在降低稻米中重金属sb元素的含量的同时还能增加稻米中铁锰元素的含量，同时还能有效增加水稻产量。
附图说明
19.图1为本技术试验田水稻产量；
20.图2为本技术水稻叶片中叶绿素含量；
21.图3为本技术水稻叶片中p
n
的含量；
22.图4为本技术水稻叶片中g
s
的含量；
23.图5为本技术水稻叶片中c
i
的含量；
24.图6为本技术水稻叶片中t
r
的含量；
25.图7为本技术水稻叶片中mda的含量；
26.图8为本技术水稻叶片中cat的含量；
27.图9为本技术水稻叶片中sod的含量；
28.图10为本技术水稻叶片中pod的含量。
具体实施方式
29.一种减少水稻中锑积累的叶面肥，其制备包括如下步骤：
30.(1)将0.3415g mnso4·
h2o和0.5434g k2s2o8加入到50ml 50％的h2so4溶液中，在室温下用磁力搅拌器搅拌10min，形成均匀溶液后将溶液转移至100ml的高压反应釜内衬中；
31.(2)将高压反应釜置于电热鼓风干燥箱中，在110℃下反应6h后取出，冷却至室温，离心3次收集沉淀物质，每次离心后除去上层清液，并用超纯水洗涤产物直至ph为7；
32.(3)在真空干燥箱(dzf
‑
6021，上海飞越仪器有限公司)中60℃干燥8h，得到黑色纳米mno2粉末。
33.一种减少水稻中锑积累的叶面肥的使用方法，使用了如上述权利要求1所述的减
少水稻中锑积累的叶面肥：将纳米mno2粉末用水稀释200
‑
1000倍，超声振荡均匀制成纳米mno2悬浊液，在水稻抽穗初期，选择一个无风晴朗的早晨，使用手持喷壶将纳米mno2悬浊液均匀喷施在水稻叶片上，保证水稻叶片挂满液滴，若喷洒后四小时内下雨，则需要重新补喷，喷洒时避开阳光直射猛烈的时间段以及水稻叶片带水的时间段，喷洒时间优选为上午9点以前或下午4点以后。
34.为了对本发明做更进一步的解释，下面结合下述具体实施例进行阐述。
35.1 材料与方法
36.1.1 研究区概况
37.试验地点为湖南省长沙市湖南农业大学耘园基地(e113
°
04
′
52
″
，n28
°
04
′
52
″
)，属亚热带季风气候区。试验田土壤采自湖南省冷水江锡矿山附近的农田，水稻种植前和成熟期表层土壤基本理化性质如表1所示，其中水稻种植前和成熟期土壤总sb(分别为157mg
·
kg
‑1、157.43mg
·
kg
‑1)含量均超出gb 15618—2008《土壤环境质量标准(修订)》中的相应阈值(10mg
·
kg
‑1)。
38.表1水稻种植前和成熟期试验田土壤基本理化性质
1)
[0039][0040]
1)上表中的数据是全部试验小区土壤样本的平均值。
[0041]
1.2试验设计
[0042]
2019年7～11月，在湖南农业大学耘园基地进行田间试验，将农田划分为2.0m
×
2.0m的小区。在小区四周起垄并用塑料薄膜覆盖，相邻小区间设30.0cm宽的排水沟以避免各处理间相互影响。供试水稻品种为云青优1211，田间管理措施与当地生产中的模式相同，施用化学除草剂处理杂草。
[0043]
2019年9月中旬，水稻处于抽穗初期。分别称取1.0和5.0g纳米mno2粉末溶于1.0l含有1％tween 80的去离子水中，搅拌均匀，制成质量分数为0.1％和0.5％的纳米mno2悬浊液。在一个无风晴朗的早晨，使用手持喷壶将2种浓度的纳米mno2悬浊液均匀喷施在水稻叶片上，保证水稻叶片挂满液滴。对照组喷施2.0l含有1％tween 80的去离子水。3种处理重复3次且随机分布，共9个小区。
[0044]
1.3样品采集与分析
[0045]
1.3.1水稻叶片叶绿素和光合特征参数的测定
[0046]
叶绿素和光合参数均在田间现场测定。叶面喷施纳米mno2一周后，在每个小区随机挑选10片水稻功能叶，使用便携式叶绿素测定仪(spad
‑
502plus，konica minolta)测定水稻叶片叶绿素(spad值)，使用便携式植物光合作用测定仪(li
‑
6400，li
‑
cor biosciences)测定水稻叶片净光合作用率(netphotosynthetic rate，pn、气孔导度(stomatal conductance，gs)、胞间二氧化碳浓度(intercellular co2 concentration，ci和蒸腾速率(transpiration rate，tr)。
[0047]
1.3.2水稻叶片脂质过氧化和抗氧化应激酶含量的测定
[0048]
叶面喷施纳米mno2一周后，在每个小区随机采集10片水稻功能叶，用液氮保存运送到实验室后放入超低温冰箱保存待用。使用分光光度法测定水稻叶片丙二醛(malondialdehyde，mda)含量，使用紫外分光光度计法测定水稻叶片中的过氧化氢酶(catalase，cat)含量，使用比色法测定水稻叶片中过氧化物酶(peroxidase，pod)含量，使用分光光度法测定水稻叶片中超氧化物歧化酶(superoxide dismutase，sod)的含量。
[0049]
1.3.3土壤样品
[0050]
在水稻种植前和水稻成熟期，每个试验小区按五点取样法采集5个表层土(0cm～20cm)混合成一个样品。采集的土壤样品在室内阴凉处风干、去除杂质、用研钵研磨后分别过10、20和100目尼龙筛，保存在塑封袋中备用。土壤ph值采用水土比2.5:1浸提，用ph计(seven compact s220，mettler toledo)测定；有机质采用高温外热重铬酸钾滴定法测定；阳离子交换量(cec)采用乙酸铵交换法测定。土壤样品采用王水
‑
hclo4湿法消解，消解液采用电感耦合等离子体发射光谱(icp
‑
oes iptima 8300，perkinelmer)测定sb、mn和fe含量，用土壤gb 07457进行质控，回收率为86.6％～100.2％，全程做空白试验。
[0051]
1.3.4植物样品
[0052]
在水稻成熟期，每个试验小区按五点采样法采集5蔸水稻混合成一个样品，用尼龙网袋装好，再将剩余水稻收割、脱粒及称重。用去离子水洗净水稻样品，将样品分为根、茎、叶和谷粒这4个部分，将谷粒置于室外阳光下晒干，取部分根放入冷冻干燥机(fd
‑
1a
‑
50，北京博医康实验仪器有限公司)冻干备用，其余部位放入电热鼓风干燥箱中，105℃杀青2h，60℃烘干至恒重。用砻谷机分离谷壳和糙米，用微型粉碎机将所有水稻部位粉碎后保存备用。
[0053]
水稻根表铁锰胶膜采用dcb法浸提。植物样品采用hno3
‑
hclo4(体积比4:1)湿法消解，浸提液和消解液采用采用电感耦合等离子体发射光谱(icp
‑
oes iptima 8300，perkinelmer)测定ca、zn、mn和fe含量，采用电感耦合等离子体质谱(icp
‑
ms7500a，agilent technologies)测定cd含量，用灌木枝叶gbw 07603和大米gbw 100348进行质控，回收率分别为88.7％～104.4％和92.5％～104.9％，全程做空白试验。
[0054]
1.4数据处理
[0055]
本试验所有数据用microsoft excel 2010软件进行数据整理，用spss 24.0软件进行统计分析，用graphpad prism 8软件作图。使用单因素方差分析和lsd多重比较分析确定不同处理间差异，其中p<0.05表示具有统计学意义。通过双变量相关中的皮尔逊相关系数得到相关系数。
[0056]
2结果与分析
[0057]
2.1叶面喷施纳米mno2对水稻产量的影响
[0058]
水稻成熟后收割水稻，现场测定试验小区的谷粒重量。如图1所示，叶面喷施0.1％、和0.5％浓度的纳米mno2后水稻产量分别为(3.44
±
0.22)、和(3.58
±
0.35)kg
·
小区
‑1，较对照小区产量(3.28
±
0.51)kg
·
小区
‑1分别增加5.8％、6.4％和6.7％，但是增产效果不显著(p>0.05)，即喷施不同浓度的叶面纳米mno2对水稻产量增加差异不显著(p>0.05)。
[0059]
图中不同小写字母表示差异达到显著水平(p<0.05)。下同。
[0060]
2.2叶面喷施纳米mno2对水稻叶片叶绿素的影响
[0071][0072]
1)同列中不同小写字母表示组内差异达到显著水平(p＜0.05)，n＝3。
[0073]
2.7叶面喷施纳米mno2对水稻根表铁锰胶膜中各元素的含量的影响
[0074]
如表3所示，与ck相比，叶面喷施0.5％的纳米mno2后根表铁锰胶膜的sb和mn的含量显著增加(p<0.05)。叶面处理后根表铁锰胶膜中铁含量略有增加(p>0.05)。
[0075]
表3水稻根表铁锰胶膜中各元素含量
1)
/mg.kg
‑1[0076][0077]
1)同列中不同小写字母表示组内差异达到显著水平(p＜0.05)，n＝3。
[0078]
2.8水稻不同部位sb含量与其它元素含量的相关系数
[0079]
水稻不同部位中sb含量与被测元素(mn、fe)含量之间的相关系数不同(表4)。糙米中sb含量与mn含量呈负相关(p>0.05)，与fe含量呈显著正相关(p<0.05)，mn含量与fe含量呈极显著负相关(p<0.01)。水稻叶中sb含量与mn含量呈显著负相关(p<0.05)，与fe含量呈显著正相关(p<0.05)，mn含量与fe含量呈显著负相关(p<0.05)。水稻茎中sb含量与mn含量呈显著负相关，mn含量与fe含量呈负相关(p>0.05)。水稻根中sb含量与fe和mn呈正相关，其中与mn呈显著正相关性(p<0.05)，mn含量与fe含量呈显著正相关(p<0.05)。
[0080]
表4水稻不同部位sb、mn和fe含量的相关系数
1)
[0081][0082]
1)**表示在0.01级别(双尾)相关性显著，*表示在0.05级别(双尾)相关性显著；n＝9。