CN107691139A - 在镉中轻度污染菜地开展叶用油菜安全优质生产的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种在镉中轻度污染菜地开展叶用油菜安全优质生产的方法，通过在镉中轻度污染菜地上种植镉低积累叶用油菜早华冠，并在油菜生长中后期喷施一种含Mn的复配叶面调理剂并辅以空气加湿措施，进一步减少油菜对Cd的吸收累积，降低其生物可给性，同时有效促进油菜对Mn的吸收富集，提高其生物可给性，从而达到油菜安全优质生产的目的。本发明显著提高了调理剂中Mn的稳定性和吸收效率，可以有效补充油菜锰营养；将二者联合应用，不仅可以进一步降低油菜Cd含量和生物可给性，扩大其应用范围，同时也提高其Mn含量和生物可给性。

Description

在镉中轻度污染菜地开展叶用油菜安全优质生产的方法

技术领域

本发明涉及农产品安全生产技术领域，具体公开了一种在镉中轻度污染菜地开展叶用油菜安全优质生产的方法。

背景技术

近年来，我国土壤镉(Cd)污染呈现轻度、多发的趋势。根据《全国土壤污染状况调查公报》，我国土壤Cd污染点位超标率高达7.0％，居于污染物首位，其中轻微和轻度污染点位的比例分别为5.2％和0.8％，大面积Cd中轻度污染农田土壤亟待治理。以天津市为例，受重金属污染的污灌菜地面积高达1.0万hm²，监测点位中叶菜类蔬菜Cd含量超标率高达45.0％，叶菜类蔬菜是人体膳食Cd摄入的重要来源，累积在蔬菜中的Cd可通过食物链进入人体，进而造成毒害。因此，有必要探寻有效方法降低蔬菜Cd含量，保障蔬菜安全生产。

考虑到我国人口众多和农业生产压力大的现状，基于作物对Cd吸收的基因型差异，筛选和种植具有低量累积Cd能力的农作物品种即Cd低积累品种，已经成为综合利用重金属污染土壤、保障农业安全生产的最为简便且有效的方法之一。然而，由于作物对重金属的吸收累积不仅取决于基因型，而且还受到众多环境因素的影响，因此辅以高效、安全的调控措施，进一步减少作物Cd累积，就成为Cd低积累品种推广应用的必要条件。

叶用油菜是一种大众化速生绿叶蔬菜，在我国蔬菜周年供应中起着重要作用。然而，作为一种十字花科芸薹属植物，油菜体内极易累积Cd，属于Cd富集植物。近年来人们通过盆栽和大田试验陆续筛选了几个Cd低积累油菜品种，然而由于油菜本身Cd累积能力较强，这些低积累油菜品种并没有大规模应用到生产实践中。针对油菜大量累积Cd的特性，现有技术没能给出有效降低其镉含量的农艺调控措施，更没有给出适合调控镉低积累油菜安全生产的调控措施。因此，提供一种减少叶用油菜镉累积的农艺调控方法，克服现有技术的不足，有效减少油菜的Cd含量，是本技术领域中一个亟待解决的问题。

锰(Mn)是植物和人体都必需的重要微量元素，在生物体内发挥重要作用。在植物体内，Mn通过对酶活性的影响直接参与光合作用，维持叶绿体结构的稳定性，促进氮素代谢，调节植物体内氧化还原状况。在人体内，Mn参与多种酶的合成与激活，参与人体糖和脂肪代谢，加快蛋白质和维生素的合成，催化造血机能，调节内分泌，提高免疫功能，Mn还是维持骨结构和生殖系统正常的必需元素；人体Mn缺乏可引起侏儒症、贫血、支气管哮喘、帕金森病、儿童智力低下以及肿瘤等。调查表明，我国有大范围的缺Mn土壤，尤其是在北方石灰性土壤上，大面积的麦类作物和蔬菜都出现了缺Mn症状，由此导致植物源食品中Mn含量偏低，加之近年来随着生活水平的提高，居民膳食结构日益精细化，这也加大了人体Mn缺乏的风险，因此有必要通过施用Mn肥改善作物Mn营养，提高植物源食品中Mn含量，以提高人体的Mn营养水平。

由于Mn、Cd在土壤-作物系统内迁移时都以二价阳离子形式存在，植物体内多种载体蛋白既可以转运Mn²⁺也可以转运Cd²⁺，因此二者在植物体内吸收转运过程中常发生拮抗作用，基于这种拮抗作用，施用Mn肥可以有效降低作物对Cd的吸收累积。在施用Mn肥降低作物Cd含量的研究和实践中，主要的施肥方法为土施和喷施，其中喷施方法由于Mn利用率高、起效快且成本低而更受关注。喷施Mn肥的成分、浓度以及剂量对作物降Cd提Mn的效果都有明显影响，由于作物叶片表面多为疏水的蜡质结构，因此单独喷施无机Mn盐或大分子有机Mn螯合物，作物对Mn的吸收利用效果较差，降Cd作用也有限，有必要采用多种有效成分复配，一方面提高作物叶片对Mn的吸收利用率，更好地发挥Mn/Cd拮抗作用降低Cd累积；另一方面也可通过复配成分直接影响作物的生理生化活动，进而抑制其对Cd的吸收累积。

农产品中元素的生物可给性是指在模拟胃肠消化实验中元素能够被消化溶出的量，它与人体对该元素的实际吸收量有良好的相关性。与农产品中的元素总量相比，元素的生物可给性能更为准确地反映人体对元素的吸收以及元素对人体的毒性，因此在环境毒理以及食品卫生领域应用较多。Mn/Cd拮抗在人体对农产品中Cd的吸收利用上也发挥了重要作用，在投喂动物的实验中发现，在食物中添加外源Mn可以有效减少动物对Cd的吸收。由此可知，通过施用Mn肥提高作物的Mn含量，不仅可以降低作物Cd含量，还有可能降低作物Cd的生物可给性，减少人体对农产品中Cd的吸收，从而实现农作物的安全优质生产，保障人体健康，然而该方面的研究和专利尚未见报道。

发明内容

本发明的目的在于提供一种在镉中轻度污染菜地开展叶用油菜安全优质生产的方法，本方法通过在镉污染菜地上种植镉低积累叶用油菜品种，并在油菜生长中后期喷施一种含Mn的复配叶面调理剂，并辅以空气加湿措施，进一步减少油菜对Cd的吸收累积，降低其生物可给性，同时有效促进蔬菜对Mn的吸收富集，提高其生物可给性，从而达到油菜安全优质生产的目的。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术步骤：

⑴镉低积累叶用油菜品种种植：在镉中轻度污染菜地上种植镉低积累油菜品种，采用撒播方式播种，播种量为1～4g/m²；并根据土壤肥力状况施用10～40kg/亩氮磷钾复合肥料；同时根据土壤水分状况采用无重金属污染的水浇灌，使土壤经常保持50-70％田间持水量。

所述中轻度污染菜地土壤中Cd含量为0.6-3.0mg/kg；

所述镉低积累油菜品种为早华冠。

⑵复配叶面调理剂的制备：该调理剂包括：Mn 1-40g/L，富里酸盐10-100g/L，有机螯合物10-100g/L，盐酸奎宁1-5g/L，曲拉通X-1005-20ml/L，甲醇100-300ml/L，以水为溶剂。

所述Mn为可溶性无机锰盐，优选为硫酸锰或氯化锰。调理剂通过Mn/Cd间拮抗作用，可有效降低作物对Cd的吸收和转运，同时提高作物Mn含量。

所述富里酸盐为富里酸钠或富里酸钾。作为一种低分子量的腐植酸，富里酸一方面可以和Mn络合，促进植物对Mn的吸收和转运，提高Mn的利用率；另一方面作为一种抗蒸腾剂，富里酸可以有效降低作物的蒸腾作用，而作物根部吸收的重金属Cd主要依靠蒸腾作用产生的拉力，通过木质部导管向上运输到茎叶中，因此富里酸可以通过降低植物叶片的蒸腾作用抑制植物体内Cd的转运，进而降低Cd在油菜地上部的累积。

所述有机螯合物为乙二胺四乙酸二钠(EDTA-Na₂)、乙二醇双(2-氨基乙基醚)四乙酸(EGTA)或二乙三胺五乙酸(DTPA)，优选为EDTA-Na₂或DTPA。作为广谱的重金属螯合剂，EDTA-Na₂或DTPA可以和Mn形成稳定的螯合体，能有效提高调理剂中Mn元素的稳定性，有利于其被植物叶片吸收。

所述盐酸奎宁是一种阳离子通道抑制剂，可以有效降低植物细胞膜上非选择性阳离子通道的活性。由于重金属Cd在植物体内的转运必须通过细胞膜上的载体或通道蛋白，而非选择性阳离子通道在Cd的转运过程中发挥重要作用，因此调理剂中的盐酸奎宁通过关闭非选择性阳离子通道，可以有效抑制Cd在植物体内的转运过程，进而降低Cd在蔬菜可食部的累积。

所述曲拉通X-100是一种非离子型表面活性剂，具有较强的细胞膜渗透性，有助于调理剂中的Mn络合物向植物叶片细胞内渗透，从而提高植物叶面对Mn的吸收利用效率。

所述甲醇为一种有机溶剂，对叶片表面的蜡质成分具有溶解作用，在低浓度下可以提高叶面蜡质结构上的孔隙度，促进叶片对调理剂有效成分的吸收。

该复配叶面调理剂制备步骤如下：

①将无机锰盐1-40g(以Mn计)溶于600-900ml水中，然后在搅拌条件下加入10-100g EDTA-Na₂或DTPA，升温至30-60℃，反应20-100分钟，然后过滤，除去不溶解的杂质；所述的无机锰盐为硫酸锰或氯化锰；

②在步骤①制备的溶液中加入0.002-0.005g无机强碱，调节pH值至8-9，然后在搅拌条件下加入10-100g富里酸盐，升温至25-40℃，反应20-80分钟，然后过滤，除去不溶解的杂质；所述的无机强碱为氢氧化钾或氢氧化钠；所述的富里酸盐为富里酸钾或富里酸钠；

③在步骤②制备的溶液中，在搅拌条件下加入1-5g盐酸奎宁，待全部溶解后，在搅拌条件下再加入5-20ml曲拉通X-100，然后加入100-300ml甲醇，再加入1-10ml稀硫酸，调节pH值至5-7，最后加水定容至1L；所述稀硫酸浓度为0.001mol/L。

采用上述制备步骤，相对于其他制备程序，其优势在于无机锰盐与有机螯合物以及富里酸可以充分反应，形成稳定的二元螯合体系，其中绝大部分Mn与有机螯合物或富里酸络合，稳定性较好，作物利用效率高。

⑶复配叶面调理剂喷施：在镉低积累油菜收获前10-15天时喷施，喷施次数2-3次，间隔时间为4-7天；施用时将上述复配叶面调理剂用干净冷水稀释100-200倍，用量为每亩20-40L；喷施时需要选择无风或风力较小天气，在阳光较弱时喷施，优选为下午太阳落山后或多云天气；喷施时蔬菜的叶片正面和背面都要喷到；喷施后24小时没有降雨即为有效，否则需要重新喷施1次。在喷施后，采用以下措施提高空气湿度，促进蔬菜叶片对调理剂的吸收利用：对于露地蔬菜，喷施调理剂后对菜地浇水，然后覆盖塑料薄膜或扣上简易塑料棚；对于设施蔬菜，喷施调理剂后可以采用喷雾加湿或菜地浇水等方法，提高大棚内空气湿度；采取这些措施使得空气相对湿度保持在80％-90％，维持12-24h，然后恢复正常空气湿度即可。短时间内提高空气湿度一方面有助于调理剂中的有效成分在叶片表面维持溶液状态，延长液滴存留时间；另一方面会使叶片角质层膨胀，提高其孔隙度，从而有效提高叶片对调理剂的吸收利用效率。最后一次喷施后4-5天即可收获油菜。

本发明与现有技术相比，具备以下优点和有益效果：

1、降Cd富Mn的效果好：本发明的主要特征是联合应用了油菜镉低积累品种和复配叶面调理剂；油菜镉低积累品种本身就具有低量累积镉的特征，应用在中轻度镉污染土壤上，可以显著降低蔬菜镉污染风险，也降低了镉经膳食摄入威胁人体健康的风险；在此基础上，本发明喷施了可以显著降Cd富Mn的叶面调理剂，一方面通过Mn/Cd拮抗作用、富里酸抗蒸腾作用以及奎宁对阳离子通道的抑制作用，显著抑制油菜对Cd的吸收转运，进而降低油菜可食部镉含量和生物可给性，另一方面该调理剂含有广谱有机螯合剂和富里酸，同时加入细胞膜渗透剂和蜡质促溶剂，大大提高了调理剂中Mn的稳定性和吸收效率，可以有效补充油菜锰营养，提高其生物可给性。将二者联合应用，不仅可以进一步降低油菜Cd含量和生物可给性，扩大其应用范围，同时也提高其Mn含量和生物可给性，从而达到安全优质生产的目的。

2、方法简便，成本低廉：本发明所使用的镉低积累油菜品种早华冠由北京市阿维斯特农业高科技有限公司生产，在市场上可以买到；本发明所使用的复配叶面调理剂制备方法都是在较低温度以及常压下进行，条件温和，工艺简单，易于开展大规模生产，所使用原料都是普通的化学品，来源广泛，成本较低，有利于推广应用。

3、适用范围广：本发明提出的方法可以在大面积镉中、轻度污染的菜地土壤中使用，同时现场使用方法简单，不存在二次污染，可以直接、快速、有效地降低我国菜地土壤镉污染导致的食品安全风险，适合于大规模推广应用。

4、本发明提供的一种新的叶面调理剂使用方法，在喷施前，先将空气相对湿度保持在80％-90％，维持6-12h，然后进行叶面复合调理剂的喷施，喷施后保持高空气湿度6-12h。在喷施前后加大空气湿度有助于调理剂在叶片表面的润湿，同时提高叶片角质层孔隙度，从而有利于调理剂组分迅速进入到叶片内，进而提高植物对锰的吸收量。

5、本发明还推荐在准备喷施前，先将空气相对湿度保持在80％-90％，维持6-12h，所述湿空气内含有甲醇0.5-1％(体积比)，然后进行叶面复合调理剂的喷施，喷施后保持高空气湿度6-12h。湿空气中的甲醇可以溶解叶片表面蜡质层组分，促进调理剂组分穿过蜡质层，进一步提高叶片对锰的吸收量，根据具体试验得知，能够提高6％左右的吸收量。

具体实施方式

下面通过具体实施例对本发明作进一步详述，以下实施例只是描述性的，不是限定性的，不能以此限定本发明的保护范围。

实施例1

喷施复配叶面调理剂调控油菜安全优质生产的盆栽试验

盆栽试验地点设在农业部环保所玻璃温室内，该场地周围没有污染源。供试土壤采自天津市东丽区污灌菜地，土壤类型为潮土，基本理化性质为：pH 7.88，阳离子交换容量CEC 15.4cmol/kg，有机质含量2.95％，总Cd含量2.33mg/kg，为Cd中度污染土壤，总Mn含量为545mg/kg。供试叶用油菜品种为镉低积累油菜早华冠。

本试验所使用的复配叶面调理剂采用以下步骤制备：

⑴分别称取15.4、30.7、61.5g MnSO₄·H₂O溶于750ml水中，然后在搅拌条件下分别加入21.4、42.8、85.6g EDTA-Na₂，升温至40℃，反应60分钟，然后过滤，除去不溶解的杂质；

⑵在步骤⑴制备的溶液中加入0.002-0.005g氢氧化钠，调节pH值至8-9，然后在搅拌条件下分别加入15、30、60g富里酸钾，升温至30℃，反应50分钟，然后过滤，除去不溶解的杂质；

⑶在步骤⑵制备的溶液中，在搅拌条件下加入3g盐酸奎宁，待全部溶解后，在搅拌条件下再加入10ml曲拉通X-100，然后加入200ml甲醇，再加入0.001mol/L稀硫酸3-6ml，调节pH值至5.5-6.5，最后加水定容至1L，即可得到复配叶面调理剂，其Mn含量分别为5、10、20g/L。

盆栽试验设置9个处理：⑴对照，喷施去离子水(记为CK)；⑵根据上述步骤制备的复配叶面调理剂(含Mn 10g/L)，以去离子水稀释100倍后喷施(记为Mn-COM)；⑶用30.7gMnSO₄·H₂O配制溶液(含Mn 10g/L)，加入10ml曲拉通X-100和200ml甲醇，定容至1L，以去离子水稀释100倍后喷施(记为Mn-S)；⑷根据上述制备步骤的第一步反应制备Mn-EDTA复合调理剂(含Mn 10g/L)，同时加入10ml曲拉通和200ml甲醇，以去离子水稀释100倍后喷施(记为Mn-EDTA)；⑸根据上述制备步骤的第二步反应，用30.7g MnSO₄·H₂O和30g富里酸钾配制Mn-FA复合调理剂(含Mn 10g/L)，同时加入10ml曲拉通和200ml甲醇，以去离子水稀释100倍后喷施(记为Mn-FA)；⑹根据上述制备步骤的第三步反应，用30.7g MnSO₄·H₂O和3g盐酸奎宁配制Mn-QU复合调理剂，同时加入10ml曲拉通和200ml甲醇，以去离子水稀释100倍后喷施(记为Mn-QU)；⑺根据上述制备步骤的第一步和第二步反应制备Mn-EDTA-FA复合调理剂(含Mn 10g/L)，同时加入10ml曲拉通和200ml甲醇，以去离子水稀释100倍后喷施(记为Mn-EDTA-FA)；⑻根据上述制备步骤的第一步和第三步反应制备Mn-EDTA-QU复合调理剂(含Mn10g/L)，同时加入10ml曲拉通和200ml甲醇，以去离子水稀释100倍后喷施(记为Mn-EDTA-QU)；⑼根据上述制备步骤的第二步和第三步反应制备Mn-FA-QU复合调理剂(含Mn 10g/L)，同时加入10ml曲拉通和200ml甲醇，以去离子水稀释100倍后喷施(记为Mn-FA-QU)。上述喷施处理在油菜收获前15天分3次喷施，每次喷施间隔5天，每盆每次喷施量为15ml。

盆栽试验选用容积为3L的盆，每盆装土2.5kg，底肥用量为：1.25g CO(NH₂)₂和0.70g K₂HPO₄。将油菜种籽直接播种于盆中。待种子发芽7-15d后，根据油菜幼苗的大小和长势情况间苗2-3次，每盆最终定苗为4株。在油菜生长过程中，根据盆中水份状况，不定期浇自来水(水中未检出Cd)，使土壤含水量保持在田间持水量的60～70％。油菜生长45d后收获。茎叶经自来水和去离子水洗净后，称量鲜重，75℃烘干后称量干重，然后采用硝酸消解，原子吸收分光光度法测定植物样品中的Cd、Mn含量。

由表1可知，与对照处理相比，喷施不同含Mn处理后油菜地上部Mn含量都显著升高。其中，本发明制备的复配叶面调理剂可使油菜地上部Mn含量比对照处理提高1.39倍，效果最佳；其余处理也使油菜Mn含量有所增加，增幅为9.56％-90.4％，效果明显比复配调理剂差。喷施不同含Mn处理也可有效降低油菜地上部Cd含量。其中，本发明制备的复配叶面调理剂可使油菜地上部Cd含量比对照处理降低55.2％，效果最佳；其余处理也使油菜Cd含量有所降低，降幅为6.90％-45.5％，效果明显比复配调理剂差。

表1不同喷施处理对油菜地上部Mn和Cd含量(mg/kg FW)的影响

喷施处理	Mn含量	Cd含量
			CK	2.72±0.33	0.319±0.025
Mn-COM	6.51±0.41	0.143±0.018
			Mn-S	4.78±0.55	0.234±0.033
Mn-EDTA	3.42±0.27	0.261±0.018
			Mn-FA	4.57±0.25	0.252±0.024
Mn-QU	2.98±0.18	0.297±0.033
			Mn-EDTA-FA	5.18±0.39	0.177±0.021
Mn-EDTA-QU	3.11±0.24	0.174±0.015
			Mn-FA-QU	3.51±0.35	0.212±0.029

注：表中数据为平均值±标准差(n＝3)。

本实例表明，与喷施复配调理剂中单一组分和部分组分相比，喷施完全按照本发明方法制备的复配调理剂可以显著降低镉低积累油菜地上部Cd含量，有效提高其Mn含量，降Cd富Mn的效果最佳。

实施例2

喷施复合叶面调理剂调控油菜安全优质生产的大田试验I-镉中度污染菜地

试验地点设在天津市东丽区大毕庄村污灌菜地，该菜地位于天津北排河污灌区，从上个世纪70年代以后长期使用城市生活污水和工业污水进行灌溉，土壤和生产的蔬菜都受到重金属污染。示范点土壤基本理化性质如下：pH值7.95，CEC 17.3cmol/kg，有机质含量3.43％，Cd含量2.89mg/kg，Mn含量为478mg/kg。根据土壤环境质量国家标准，该菜地土壤为镉中度污染土壤。供试油菜包括：普通品种寒绿，镉低积累品种早华冠和川田惠子。

喷施的浓度和剂量：根据实施例1描述的方法制备的系列复配叶面调理剂，其Mn含量分别为5、10、20g/L，用干净自来水稀释100倍后喷施，每亩菜地每次喷施量为30L，同时以喷施等量的自来水为对照，处理分别记为：Mn-COM-5、Mn-COM-10、Mn-COM-20、CK。每个处理3次重复，随机区组排列。喷施的方法：在油菜收获前14天时喷施，喷施次数2次，间隔时间为7天；在晴天或多云天气的午后4点左右，进行喷施，喷施后24小时若有降雨，则重新喷施1次；喷施时油菜的叶片正面和背面都喷到。为了验证提高空气湿度的作用，上述处理小区在喷施后进行浇水和覆膜处理，使得蔬菜叶片附近的空气相对湿度保持在80％-90％左右，维持12小时；同时设置一个喷施含Mn 20g/L调理剂，不进行空气加湿的处理，记为Mn-COM-20-D。

油菜种子直接撒播在土壤中，播种量为1.5g/m²。根据土壤水分状况，不定期采用不含重金属的水灌溉，使土壤中含水量经常保持在田间持水量的60-70％，并在蔬菜生长中期按25kg/亩施用氮磷钾复合肥，以促进油菜生长。油菜收获后，采集鲜样，分析蔬菜地上部Cd、Mn含量。

采用模拟胃肠消化实验提取测定油菜样品中Cd、Mn的生物可给性，具体方法如下：

⑴蔬菜样品处理：称取5-10g油菜鲜样，用研钵研磨匀浆后，称取1.5g样品，加入5mL超纯水，然后在90℃恒温水浴中加热30min，冷却后待用，该步骤主要模拟对油菜的加热烹饪以及人体口腔咀嚼过程。

⑵配制模拟胃液：将柠檬酸0.50g、苹果酸0.50g、乳酸0.42mL、醋酸0.50mL、猪胃蛋白酶1.25g溶解于950ml超纯水中，再用12.00mol·L^-1HCl将pH值调到1.50，最后定容至1L；

⑶模拟胃部消化阶段：在加热冷却后的油菜样品中加入25mL模拟胃液样品，密封后在37℃恒温空气浴摇床中以150r·min^-1转速震荡1h，结束后吸取3ml反应液，用0.45μm滤膜过滤，滤液放在4℃冰箱中保存待测；

⑷模拟小肠消化阶段：用饱和NaHCO₃溶液将模拟胃部消化的反应液pH值调至7.0，再添加50mg胆盐和15mg胰酶，然后将样品置于37℃恒温空气浴摇床中以150r·min^-1转速震荡4h。结束后将反应液转移至50ml离心管，常温3800rpm离心10min，吸取10ml上清液，用0.45μm滤膜过滤，滤液置于4℃冰箱中待测；

⑸采用HNO₃消解油菜鲜样，采用电感耦合等离子体质谱仪(ICP-MS)测定油菜鲜样中以及胃肠消化液中的Cd、Mn含量，采用以下公式计算油菜样品中元素在胃部、小肠中的生物可给率以及生物可给量：

BAC＝(C1*V1)/(C2*M)*100

U＝BAC*C2

其中，BAC为生物可给率，即样品中元素能够被消化溶出的量与元素总量的比值，一般用百分数表示；U为生物可给量，即样品中元素在胃部或小肠中能被消化吸收的最大量；C1为模拟胃部或小肠消化液中元素含量，V1为模拟胃部或小肠消化液总体积，C2为样品中元素总含量，M为样品质量。由于相关研究表明，食物中的重金属主要在小肠部位被吸收，因此本试验中主要给出了元素在小肠中的生物可给率以及生物可给量。

表2显示了在镉中度污染菜地上，喷施不同Mn含量的复配叶面调理剂对不同品种油菜Cd、Mn累积以及生物可给性的影响。就Mn元素来看，随着喷施调理剂浓度的升高，油菜茎叶Mn含量也显著提高，增幅为0.23-1.89倍，与盆栽试验结果相符，不同品种的增幅基本一致；而随着调理剂浓度升高，油菜中Mn的生物可给率却呈现逐步下降趋势，这表明，人体消化系统对元素的消化溶出能力有限；从生物可给量来看，随着调理剂浓度升高，Mn生物可给量逐步升高，增幅为2.1％-85.5％，其中两个低积累品种的增幅要大于普通品种。总的来看，喷施调理剂可以显著提高不同品种油菜茎叶Mn含量和生物可给量，而使Mn生物可给率有所降低。

就Cd元素来看，随着喷施调理剂浓度的升高，不同品种油菜茎叶Cd含量显著降低，降幅为7.5％-40.7％；考虑到国家食品安全标准GB2762-2012规定叶菜类蔬菜Cd含量限值为0.2mg/kg，因此对于低积累品种早华冠，喷施Mn含量为10g/L的调理剂就能够使其Cd含量符合食品安全标准要求，而对于普通品种寒绿和低积累品种川田惠子来说，喷施Mn含量为20g/L的调理剂才可以使其可食部Cd含量低于食品安全标准限值。另外，随着喷施的调理剂Mn浓度升高，不同品种油菜茎叶Cd生物可给率及生物可给量也呈现降低趋势，降幅分别为：4.3％-18.0％和24.2％-69.7％，其中低积累品种川田惠子的降幅明显低于普通品种寒绿和低积累品种早华冠。

另外，对比Mn-COM-20和Mn-COM-20-D处理可知，对于3种油菜，在喷施后采取空气加湿措施，可以显著提高其叶片Mn含量和生物可给量，与不加湿相比增幅范围分别为5.5％-30.5％和10.0％-13.1％；同时可以有效降低油菜叶片Cd含量和生物可给量，与不加湿相比降幅范围分别为1.1％-9.5％和6.3％-19.0％，其中对于寒绿和川田惠子，在不加湿条件下，喷施Mn 20g/L的调理剂没能使其茎叶Cd含量低于食品安全标准限值，这表明加湿措施对于提高调理剂降低油菜Cd累积的效果非常重要。

本实例结果表明，在镉中度污染菜地中，按照本发明提供的方法，喷施复合叶面调理剂并辅以空气加湿措施，可有效提高油菜茎叶Mn含量和生物可给性，显著降低油菜茎叶Cd含量和生物可给性；调理剂降低油菜镉吸收的效果不仅和其Mn含量有关，而且和供试油菜品种也有密切关系，也就是说喷施调理剂和种植镉低积累油菜品种这两个措施间存在耦合效应，需要通过实验研究来筛选二者的最优组合。通过本实例可知，川田惠子对复配叶面调理剂的响应效果比早华冠差，早华冠和中量复配叶面调理剂的组合即可满足镉中度污染菜地上油菜安全优质生产的需要。

表2不同喷施处理对镉中度污染菜地上生长的油菜地上部Cd、Mn含量、生物可给率以及生物可给量的影响

注：BAC为生物可给率，U为生物可给量。

实施例3

喷施复合叶面调理剂调控油菜安全优质生产的大田试验II-镉轻度污染菜地

试验地点设在天津市东丽区南何庄村污灌菜地，该菜地位于天津北排河污灌区，从上个世纪80年代以后长期使用城市生活污水和工业污水进行灌溉，土壤和生产的蔬菜都受到重金属污染。示范点土壤基本理化性质如下：pH值8.38，CEC 18.3cmol/kg，有机质含量3.21％，Cd含量1.63mg/kg，Mn含量为546mg/kg。根据土壤环境质量国家标准，该菜地土壤为镉轻度污染土壤。

供试油菜品种、喷施处理与方法、油菜栽培管理、油菜样品Cd、Mn含量以及生物可给性的测定与实施例2相同，全部采用空气加湿措施。

在轻度镉污染菜地上，喷施复配叶面调理剂对不同品种油菜地上部Cd、Mn累积以及生物可给性的影响见表3。就Mn元素来看，喷施调理剂可显著提高这3种油菜的地上部Mn含量，与对照相比，其增幅为12％-161％，其中早华冠的增幅明显高于寒绿和川田惠子；而油菜Mn的生物可给率在喷施调理剂后则出现了不同水平的下降，降幅为0.53％-2.06％；油菜Mn的生物可给量在喷施调理剂后则显著升高，增幅为1.8％-83.6％，其中早华冠的增幅明显高于寒绿和川田惠子。就Cd元素来看，与对照处理相比，喷施调理剂可显著减少3种油菜地上部Cd含量、Cd生物可给率以及生物可给量，其降幅分别为：3.6％-36.0％，8.1％-19.7％，29.1％-69.7％，其中就Cd含量降幅来看，寒绿和早华冠明显高于川田惠子。另外，与国家食品安全标准限值相比，喷施Mn含量10g/L的调理剂后普通品种寒绿的Cd含量达到食品安全标准要求，而两个低积累品种在对照处理就低于该限值，在喷施调理剂后，其Cd含量和生物可给性都有显著降低。

本实例结果表明，在镉轻度污染菜地中，喷施本发明制备的复配叶面调理剂并辅以空气加湿措施，同样可以有效提高不同种类油菜的茎叶Mn含量和生物可给性，显著降低油菜的茎叶Cd含量和生物可给性，从而在镉轻度污染菜地上可以实现油菜的安全优质生产，而低积累品种早华冠与复配叶面调理剂之间同样表现出较好的耦合作用。

表3不同喷施处理对镉轻度污染菜地上生长的油菜地上部Cd、Mn含量、生物可给率以及生物可给量的影响

Claims (5)

1.一种在镉中轻度污染菜地开展叶用油菜安全优质生产的方法，其特征在于：通过在镉污染菜地上种植镉低积累叶用油菜品种，并在油菜生长中后期喷施一种含Mn的复配叶面调理剂，并辅以空气加湿措施，减少油菜对Cd的吸收累积，降低其生物可给性，所述方法包括以下步骤：

⑴镉低积累叶用油菜种植：在镉中轻度污染菜地上种植镉低积累油菜，采用撒播方式播种，播种量为1～4g/m²；并根据土壤肥力状况施用10～40kg/亩氮磷钾复合肥料；同时根据土壤水分状况采用无重金属污染的水浇灌，使土壤经常保持50-70％田间持水量；所述中轻度污染菜地土壤中Cd含量为0.6-3.0mg/kg；所述镉低积累油菜为早华冠；

⑵复配叶面调理剂的制备：该调理剂包括：可溶性无机锰盐1-40g/L，富里酸盐10-100g/L，有机螯合物10-100g/L，盐酸奎宁1-5g/L，曲拉通X-1005-20ml/L，甲醇100-300ml/L，以水为溶剂；

⑶复配叶面调理剂喷施：在镉低积累油菜收获前10-15天时喷施，喷施次数2-3次，间隔时间为4-7天；施用时将上述复配叶面调理剂用干净冷水稀释100-200倍，用量为每亩20-40L；喷施时需要选择无风或风力较小天气，在阳光较弱时喷施，优选为下午太阳落山后或多云天气；喷施时蔬菜的叶片正面和背面都要喷到；喷施后24小时没有降雨即为有效，否则需要重新喷施1次。

2.根据权利要求1所述的在镉中轻度污染菜地开展叶用油菜安全优质生产的方法，其特征在于：在喷施后，采用以下措施提高空气湿度，促进蔬菜叶片对调理剂的吸收利用：对于露地蔬菜，喷施调理剂后对菜地浇水，然后覆盖塑料薄膜或扣上简易塑料棚；对于设施蔬菜，喷施调理剂后可以采用喷雾加湿或菜地浇水等方法，提高大棚内空气湿度；采取这些措施使得空气相对湿度保持在80％-90％，维持12-24h，然后恢复正常空气湿度即可，最后一次喷施后4-5天收获油菜。

3.根据权利要求1所述的在镉中轻度污染菜地开展叶用油菜安全优质生产的方法，其特征在于：在喷施前，先通过加湿措施将空气相对湿度保持在80％-90％，维持6-12h，然后进行叶面复合调理剂的喷施，喷施后继续保持80％-90％空气湿度6-12h。

4.根据权利要求1所述的在镉中轻度污染菜地开展叶用油菜安全优质生产的方法，其特征在于：在喷施前，先通过加湿措施将空气相对湿度保持在80％-90％，维持6-12h，所述湿空气内含有甲醇0.5-1％(体积比)，然后进行叶面复合调理剂的喷施，喷施后继续保持80％-90％空气湿度6-12h。

5.根据权利要求1所述的在镉中轻度污染菜地开展叶用油菜安全优质生产的方法，其特征在于：所述调理剂的制备方法包括以下步骤：

①将可溶性无机锰盐1-40g/L溶于600-900ml水中，然后在搅拌条件下加入10-100gEDTA-Na₂或DTPA，升温至30-60℃，反应20-100分钟，然后过滤，除去不溶解的杂质；所述的无机锰盐为硫酸锰或氯化锰；

②在步骤①制备的溶液中加入0.002-0.005g无机强碱，调节pH值至8-9，然后在搅拌条件下加入10-100g富里酸盐，升温至25-40℃，反应20-80分钟，然后过滤，除去不溶解的杂质；所述的无机强碱为氢氧化钾或氢氧化钠；所述的富里酸盐为富里酸钾或富里酸钠；

③在步骤②制备的溶液中，在搅拌条件下加入1-5g盐酸奎宁，待全部溶解后，在搅拌条件下再加入5-20ml曲拉通X-100，然后加入100-300ml甲醇，再加入1-10ml稀硫酸，调节pH值至5-7，最后加水定容至1L；所述稀硫酸浓度为0.001mol/L。