CN105815313B - 一种蔬菜重金属阻隔剂及其使用方法 - Google Patents

一种蔬菜重金属阻隔剂及其使用方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种蔬菜镉铅阻隔剂及其使用方法，其中阻隔剂的有效成分为α‑酮戊二酸、丙三醇、草酰乙酸中的一种或几种，在蔬菜栽培后至采收前通过叶面喷施可实现阻隔重金属吸收和向可食部位转移的目的。本发明可显著降低蔬菜可食部位铅镉等重金属含量，使轻度或中度重金属污染菜地生产的蔬菜符合食品安全标准。本发明的阻隔剂有效喷施的浓度低，且可与防治蔬菜病虫害的农药混合后喷施，成本低廉。

Description

一种蔬菜重金属阻隔剂及其使用方法
技术领域
本发明属于重金属污染农田防治领域，具体涉及一种蔬菜重金属吸收阻隔剂及其使用方法。
背景技术
我国受重金属污染的耕地面积近2000万公顷，约占耕地总面积的1/5，导致每年粮食减产1000多万t，受污染粮食多达1200多万t，合计经济损失至少达200亿元，土壤重金属污染已经成为我国实现可持续发展的重大障碍。蔬菜是人们日常生活必备的食物之一，菜篮子的质量安全问题近年来受到广泛关注。据报道（靳辉勇等，2015），北京市生产的蔬菜有30%重金属含量超标，天津市郊蔬菜镉超标率达到40%；南京市区叶菜类蔬菜重金属超标严重，豆类蔬菜含汞量更是最高超标12.4倍（王燕莉等，2014）；东莞市蔬菜中铅镉超标率分别为20.9%和11.6%（马瑾等，2006），长沙地区蔬菜中铅镉污染更为严重，超标率分别达到60%和51%。我国主要重金属污染地区如贵州的赫章、江西的赣州、广西桂林、湖南衡东、广东大宝山和辽宁张士等地的农作物重金属含量超标严重，当地10%以上居民已出现不同程度腰背、四肢、骨关节疼痛等症状，有些村落甚至被称为“癌症村”，人们饱受疾病的折磨。大力开展土壤重金属污染防控方法研究，特别是确保污染农田可生产出安全的农产品，守住最后一道防线，对维护社会稳定和保障人民身体健康意义重大。
针对土壤重金属污染，防控方法研究成为近年来的研究热点。土壤淋洗技术（CN105363769A、CN103056158A、CN103084384A、CN103357655B、CN103586276A、CN104646410A）对重金属污染土壤修复的效果明显，但其工程投资大，容易引起二次污染，并且只适用于质地相对疏松、渗透性较强、污染面积较小的土壤，还存在着破坏土壤理化性质、降低土壤养分含量、污染地下水等缺点，对大面积的农田重金属污染不适应。土壤改良剂或重金属钝化剂技术是目前农田土壤重金属污染修复使用最广泛的措施之一，根据钝化剂材料可分为石灰性改良剂（CN103250485B、CN102391877A）、磷酸盐改良剂（CN103143557B、CN102941221A）、高表面吸附材料（CN104031651A、CN105131961A、CN103143557B）等。要达到有效钝化土壤重金属的目的，钝化剂施用量一般较大，对土壤结构和理化性质有较大的影响，常导致耕地产量下降，农民收益将受到较大影响。此外，还有植物修复法（CN102500614A、CN101941018B、CN102172608B、CN102172611B、CN104858226A、CN103109651A），但对耕地资源稀缺的中国，大面积推广应用尚不具备必要的条件。
为确保铅镉等污染菜地生产的蔬菜食用安全，本发明在深入研究蔬菜铅镉吸收机制和有机碳信号对蔬菜生长调控作用的基础上，发明了蔬菜铅镉吸收阻隔剂及其使用方法。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种能有效抑制蔬菜铅镉吸收和向可食部位转运、显著降低蔬菜可食部位铅镉含量的阻隔剂及其使用方法，在土壤铅镉污染程度中度以下菜地种植的蔬菜上施用显著降低蔬菜中铅镉含量，可保证蔬菜铅镉含量符合食品卫生标准。
本发明提供的技术方案是：一种蔬菜铅镉吸收阻隔剂，所述阻隔剂的有效成分包括α-酮戊二酸、丙三醇、草酰乙酸中的一种或几种。
一种蔬菜铅镉吸收阻隔剂，所述阻隔剂的有效成分包括α-酮戊二酸、丙三醇、草酰乙酸中的一种或几种，使用时将所述阻隔剂配制成有效成分浓度为0.2mmol/L～3.0mmol/L的溶液。
本发明还提供所述蔬菜铅镉吸收阻隔剂的使用方法，该方法使用前将所述阻隔剂配制成0.2mmol/L～3.0mmol/L的溶液, 对铅镉污染的蔬菜田采用喷雾形式将配制好的阻隔剂溶液喷施于蔬菜叶片上，每亩喷施量为15L～50L。
本发明所述阻隔剂对铅镉污染的蔬菜田在蔬菜种植到采收期间进行页面喷施可有效阻隔蔬菜对铅镉的吸收，显著降低蔬菜铅镉含量。本发明所述阻隔剂适合在土壤铅镉污染程度在中度及以下的稻田使用。优选地，适应的稻田土壤总镉含量小于5mg/kg，总铅含量小于1500mg/kg。
所述阻隔剂的喷施有效时期，对于叶菜类蔬菜从种植到采收期均为有效期，可喷施1~6次，两次喷施的最短间隔时间为3天；对于瓜果类蔬菜，为蔬菜的开花期、坐果期和瓜果膨大期，在三个时期各喷施1~3次或两个时期喷1～2次，两次喷施的最短间隔时间为3天。
所述阻隔剂的使用方法，叶菜类蔬菜幼苗期（从种植日开始10~15天内）阻隔剂的优选喷施浓度为0.2mmol/L~1.0 mmol/L；叶菜类蔬菜生长后期（种植10~15天后至收获前的时期）阻隔剂的优选喷施浓度为0.3mmol/L~3.0 mmol/L；瓜果类蔬菜开花期阻隔剂的优选喷施浓度为0.2mmol/L~1.0 mmol/L；瓜果类蔬菜坐果期阻隔剂的优选喷施浓度为0.3mmol/L~1.5 mmol/L；瓜果类蔬菜瓜果膨大期阻隔剂的优选喷施浓度为0.5mmol/L~3.0mmol/L。
所述的其使用方法，当阻隔剂采用两种或三种有效组分时，其两种或三种有效组分浓度之和不超过3 mmol/L,且其中任一单一成分浓度不低于0.2mmol/L。
所述的使用方法，优选地，所述阻隔剂的浓度为0.5mmol/L～1mmol/L，每亩的喷施量为25L～35L。
所述的使用方法，当选择其中一个时期喷施所述阻隔剂时，叶菜类喷施时期是生长后期，而瓜果类蔬菜喷施时期为瓜果膨大期。
进一步地，所述的使用方法，所述阻隔剂可以与相应时期的杀虫和防病的农药混合后喷施。
优选地，所述阻隔剂与杀虫和防病的农药混合施用时，其有效组分浓度为0.5mmol/L～1.5mmol/L。
下面描述蔬菜重金属阻隔剂中各有效成分的测定方法。
阻隔剂中α-酮戊二酸和草酰乙酸的测定采用HPLC法，以Hypersil BDS(4.6mm×250mm,5μm)为色谱柱，以0.1mol/L的(NH4)H2PO4(pH 2.65)为流动相，流速1.0ml/min，检测波长215nm，进样量20μL。
阻隔剂中丙三醇含量的测定采用GBT 687-2011中的丙三醇含量检测方法测定。
蔬菜中镉的测定采用GB 5009.15-2014中蔬菜镉含量测定方法；蔬菜中铅的测定采用GB 5009.12-2010中蔬菜铅含量测定方法。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
本发明的蔬菜铅镉重金属阻隔剂应用效果显著，在土壤铅镉污染程度为中度或轻度的菜地蔬菜上应用，可使蔬菜可食部位铅镉含量比对照降低30%以上，在叶菜生长期喷施3-6次，叶菜可食部位铅镉含量降低幅度可达60%；分别在瓜果类蔬菜开花期、坐果期和瓜果膨大期喷施1~3次，瓜果中铅镉含量降低幅度可达50%，可实现铅镉中轻度污染菜地生产出食用安全的蔬菜，消除重金属对人体健康的威胁。
本发明的蔬菜铅镉重金属阻隔剂成分均为植物本身生理生化过程存在的物质，对蔬菜植株和人体均安全无毒。
本发明的蔬菜铅镉重金属阻隔剂的有效作用浓度低（0.2-3mmol/L），用量少（每亩蔬菜一次喷施用的阻隔剂纯品仅1.5-10g），物料成本低。同时，阻隔剂可与相应时期防治病虫害的农药混合使用，节省了人工成本。
本发明的蔬菜铅镉重金属阻隔剂不仅能有效降低蔬菜重金属含量，而且对蔬菜生长有一定的促进作用，提高蔬菜产量，实现高产优质。
具体实施方式
下面通过具体实施方式的详细描述来进一步阐明本发明，但并不是对本发明的限制，仅仅作示例说明。
实施例1 阻隔剂在叶菜（小白菜）上的应用实施例
土壤基本理化性状为：土壤pH值5.11，总镉含量为2.38mg/kg，总铅含量为628.8mg/kg,有机质11.24g/kg，全氮3.07g/kg，全磷0.39g/kg，全钾4.98g/kg，种植蔬菜品种为小白菜。本发明的实施例对实验地土壤铅镉含量等基本理化性质和蔬菜品种的注明仅为说明实施例喷施本发明的阻隔剂后蔬菜中重金属含量降低的效果，符合本发明技术特征中重金属污染农田采用本发明的技术均能达到类似效果。
实施地设5个处理（见表1），每处理设3个小区，每小区面积200m2，小区随机排列，各小区间设定50cm的保护行。各处理施肥、移栽时间和田间日常管理相同，移栽后40天统一收获。除处理T4在移栽后20天时将α-酮戊二酸加入农药一起喷施外，其它各处理的农药均单独施用。各处理同时间收获并分别测定稻米中重金属镉和铅含量。
表1 阻隔剂在小白菜上的应用大田小区试验方案
处理号 处理方法
CK1 不喷阻隔剂
T1 在小白菜移栽后第7天喷0.5mmol/L的α-酮戊二酸溶液约12L，第20天喷施0.8mmol/L的丙三醇溶液约15L，30天喷施2.0mmol/L的草酰乙酸溶液约20L。
T2 在小白菜移栽后第10天至45天，每7天喷施一次草酰乙酸溶液。前三次喷施的浓度为0.3mmol/L，每次喷约16L；后4次喷施的浓度为2.5 mmol/L，每次喷约25L。
T3 在小白菜移栽后第25天喷0.3mmol/L的丙三醇和0.2mmol/L的草酰乙酸的混合溶液约20L。
T4 将1.49g固体α-酮戊二酸加入20L配制好的敌杀死药液（2.5%敌杀死乳油，2000倍），配制成含0.5mmol/L的α-酮戊二酸和敌杀死药剂，在移栽后15天喷施；在第30天：将3.0g固体α-酮戊二酸加入20L配制好的灭虫灵药液（1%灭虫灵乳油，3000倍），配制成含1.0mmol/L的α-酮戊二酸和灭虫灵药剂，在小白菜种植30天后喷施。
各处理小白菜收获后地上部铅镉含量测定结果见表2，与对照（CK1）相比，喷施阻隔剂的处理小白菜镉降低33.4%-65.1%，且符合食品卫生标准（GB 2762-2005）（叶菜，≤0.2mg/kg），而对照小白菜中镉则超标。同样，喷施阻隔剂对于小白菜中的铅含量大幅度降低，四个喷阻隔剂的处理铅含量比对照降低33.0%-67.4%,均达到食品卫生标准。
表2 小白菜喷施阻隔剂后重金属含量
实施例2 阻隔剂在瓜果（辣椒）上的应用实施例
土壤基本理化性状为：土壤pH值4.97，总镉含量为1.68mg/kg，总铅含量为489.76mg/kg,有机质0.79g/kg，全氮2.32g/kg，全磷0.88g/kg，全钾5.39g/kg，种植蔬菜为辣椒。本发明的实施例对实验地土壤铅镉含量等基本理化性质和蔬菜品种的注明仅为说明实施例喷施本发明的阻隔剂后蔬菜中重金属含量降低的效果，符合本发明技术特征中重金属污染农田采用本发明的技术均能达到类似效果。
实施地设5个处理（见表3），每处理设3个小区，每小区面积200m2，小区随机排列，各小区间设定50cm的保护行。各处理施肥、病虫害防治和田间日常管理相同，同时间收获并分别测定稻米中重金属镉和铅含量。
表3阻隔剂在辣椒上的不同施用方法小区试验方案
处理号 处理方法
CK2 不喷阻隔剂
T5 在初花期开始喷0.5mmol/L的丙三醇溶液约15L，连续喷施3次，每次喷施间隔5天。
T6 在辣椒第一批辣椒谢花后至辣椒采收前一周，喷1.0 mmol/L的草酰乙酸溶液约28L，喷施4次，每次喷施间隔3~7天。
T7 在辣椒盛花期喷含0.2mmol/L的丙三醇和0.5mmol/L的α-酮戊二酸的混合溶液约18L；在辣椒快速膨大期再喷1.5 mmol/L的草酰乙酸溶液约25L，喷2次，每次间隔6天。
T8 在辣椒盛花期喷0.5mmol/L的α-酮戊二酸溶液约15L；在辣椒快速膨大期将3g草酰乙酸加入22kg配制好的杀蚜虫农药（4.5％高效氯氰菊酯乳油1 000倍液）喷施，连续两次，间隔7天。
各处理收获辣椒果实（连同辣椒籽一起匀浆）中铅镉含量测定结果见表4，与对照（CK2）相比，喷施阻隔剂的处理辣椒中镉降低48.3%-77.5%，铅降低了35.5%-76.8%。
表4辣椒喷施阻隔剂后，辣椒果实中铅镉含量

Claims (8)

1.一种蔬菜铅镉吸收阻隔剂使用方法，其特征在于：使用前将阻隔剂配制成0.2mmol/L～3.0mmol/L的溶液, 对重金属污染的蔬菜田采用喷雾形式将配制好的阻隔剂溶液喷施于蔬菜叶片上，每亩喷施量为15L～50L，其中所述阻隔剂的有效成分是草酰乙酸，或者是α-酮戊二酸，或者是α-酮戊二酸、丙三醇和草酰乙酸的组合，或者是草酰乙酸和丙三醇的组合；所述蔬菜为叶菜类蔬菜。
2.根据权利要求1所述的使用方法，其特征在于：所述阻隔剂的喷施有效时期为从蔬菜种植到采收前5~7天；从种植到采收喷施1~6次，两次喷施的最短间隔时间为3天；当选择其中一个时期喷施所述阻隔剂时，喷施时期是生长后期。
3.根据权利要求2所述的使用方法，其特征在于，叶菜类蔬菜幼苗期阻隔剂的喷施浓度为0.2mmol/L~1.0 mmol/L；叶菜类蔬菜生长后期阻隔剂的喷施浓度为0.3mmol/L~3.0mmol/L。
4.根据权利要求1至3任一项所述的使用方法，其特征在于：所述阻隔剂有效成分是草酰乙酸和丙三醇的组合，并且两组分浓度之和不超过3.0 mmol/L,且其中任一单一成分浓度不低于0.2mmol/L。
5.根据权利要求1至3任一项所述的使用方法，其特征在于：所述阻隔剂的浓度为0.5mmol/L～1mmol/L，每亩的喷施量为25L～35L。
6.根据权利要求1至3任一项所述的使用方法，其特征在于：所述阻隔剂可以与相应时期的杀虫和防病的农药混合后喷施。
7.根据权利要求6所述的使用方法，其特征在于：所述阻隔剂与杀虫和防病的农药混合施用时，其有效组分浓度为0.5mmol/L～1.5mmol/L。
8.根据权利要求1至3所述的使用方法，其特征在于：所述阻隔剂适合在土壤铅镉污染程度在中度及以下的农田使用，适应的农田土壤总镉含量小于5mg/kg，总铅含量小于1500mg/kg。
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