CN108812112A - 一种提高嫁接荠菜后代富集镉元素的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种提高嫁接荠菜后代富集镉元素的方法，所述嫁接荠菜为以油菜为砧木的荠菜嫁接品种，该方法包括适用噁霉灵和芸苔素内酯联合施入嫁接荠菜后代根系生长环境中，优选的噁霉灵与芸苔素内脂的质量份数比例为100:1‑200:1，施入剂量为30‑60克/公顷，该方法能显著提高嫁接荠菜后代单位质量干物质中重金属镉的富集量且有显著增加单株嫁接荠菜后代的干物质重量，对修复被重金属镉污染的土壤具有较好的修复效果。

Description

一种提高嫁接荠菜后代富集镉元素的方法
技术领域
本发明属于环境重金属污染的修复领域，尤其涉及一种提高嫁接荠菜后代富集镉元素的方法及其用于修复镉污染土壤的用途。
背景技术
土地是人类生存和发展的主要资本和物质基础，为人类生存和发展提供了重要的物质和数量基础。随着工农业的迅速发展，人类把带有大量有毒有害的物质排入到环境中。这在相当多的领域造成了大量的土壤污染，土壤环境污染的问题越来越严重。镉是生物生长和发育过程中的非必需元素，它也是自然界中最有害的重金属之一。镉在自然环境中分布极广，地壳中的平均含量为0.2mg/kg，广泛存在于岩石、沉积物及土壤中。近年来，由于在环境中镉的含量增加，在许多国家中已经广泛关注。
在我国土壤重金属污染事件频繁发生，土壤镉污染状况也一直较为严重。例如2013年5月“镉大米”事件、2014年广西大新县重金属污染事件等。土壤重金属污染问题威胁到人民群众“舌尖上的安全”，成为全社会关注的焦点。在所有污染物中，镉的超标率最高，占7％，是我国耕地、林地、草地和未利用地的主要污染物之一。
镉被人体吸收后，在体内形成镉硫蛋白，选择性地蓄积肝、肾中。其中，肾脏可吸收进入体内近1/3的镉，是镉中毒的"靶器官"。其它脏器如脾、胰、甲状腺和毛发等也有一定量的蓄积。由于镉损伤肾小管，病者出现糖尿、蛋白尿和氨基酸尿。特别具使骨骼的代谢受阻，造成骨质疏松、萎缩、变形等一系列症状。镉会对呼吸道产生刺激，长期暴露会造成嗅觉丧失症、牙龈黄斑或渐成黄圈，镉化合物不易被肠道吸收，但可经呼吸被体内吸收，积存于肝或肾脏造成危害，尤以对肾脏损害最为明显。还可导致骨质疏松和软化。
炼铝厂附近及其下风向地区土壤中含镉浓度很高，造成土地荒废。含镉废渣堆积，使镉的化合物进入土壤和水体。磷肥的施用面广而且量大，所以，从长远来看，土壤、作物和食品中来自磷肥和某些农药的镉，可能会超过来自其他污染源的镉。日本环境厅1971年调查了35个都、道、府、县的117个含镉地区的农田土壤，每公斤土壤含镉平均值最高为15.26毫克。在发生骨痛病的水稻产区，受污染的每公斤土壤中镉的测定值超过50毫克。中国北京西郊污水灌溉区表层每公斤土壤的含镉量也达到0.52毫克，是当地本底值的5倍左右。
土壤修复是指使用能让土壤中的污染物转移、吸收、降解和转化的物理，化学和生物等的修复方法，将其浓度降低到可接受水平，或将有毒和有害的污染物转化为无害的物质。目前，对含重金属土壤的修复技术主要有物理、化学、电动法、生物和农业生态修复等技术。生物修复是指利用生物的某些特征，来吸收、降解、转化、抑制和改善重金属污染。镉污染土壤的生物修复一般分为动物修复、植物修复和微生物修复三种类型，
荠菜(拉丁名为Capsella bursapastoris(L.)Medic.)为十字花科荠菜属一、二年生草本植物，生长于田野及路边，分布极为广泛。荠菜是一种冬季生长的镉富集植物，可以有效提取土壤中镉含量，而且能在冬季生长，但是其生物量小，镉提取量就相应减小，所以对荠菜进行改良是很有必要的。CN 104025913 B记载了一种嫁接提高荠菜后代修复果园镉污染土壤能力的方法：待油菜植株茎秆长5±0.2cm时，将其长2±0.2cm茎尖切除作为砧木，选取抽薹长5±0.2cm的冬季生长的镉富集植物荠菜茎尖作为接穗，采用劈接法将荠菜嫁接在油菜砧木上，荠菜接穗长3±0.2cm，待嫁接荠菜种子成熟后，收集种子；秋季育苗，直接移栽2片真叶展开的荠菜嫁接后代幼苗于镉污染的果园土中，浇水确保田间土壤水分持水量为80％，进行日常管理；35天后待荠菜嫁接后代处于盛花期后，对其地上部分进行收割。在小区试验中，油菜砧木后代根系和地上部分单位面积生物量都高于未嫁接荠菜和自苗嫁接后代，且从总生物量来看，油菜砧木后代高于自苗嫁接后代27.53％，高于未嫁接荠菜80.95％。在镉积累量上，在根系和地上部仍然呈现油菜砧木后代＞自苗嫁接后代＞未嫁接荠菜的趋势，且从镉积累总量来看，油菜砧木后代比自苗嫁接后代高30.78％，比未嫁接后代高93.89％。综上所述，油菜作为砧木的荠菜嫁接后代对于富集土壤中的镉是最有效的。
芸苔素内脂是一种新型绿色环保植物生长调节剂，其通过适宜浓度芸苔素内酯浸种和茎叶喷施处理。可以促进蔬菜、瓜类、水果等作物生长，可改善品质，提高产量，色泽艳丽，叶片更厚实。
霉灵为杂环类化合物，是一种内吸性杀菌剂、土壤消毒剂，同时又是一种植物生长调节剂。作用机理独特，高效、低毒、无公害，能抑制病原真菌菌丝体的正常生长或直接杀灭病菌，又能促进植物生长。
发明内容
本发明提供一种提高嫁接荠菜后代富集镉元素的方法，旨在提高嫁接荠菜后代富集镉元素的能力，进而更好的用于修复镉污染土壤。
本发明通过以下技术方案实现：
提高嫁接荠菜后代富集镉元素的方法：该方法包括用芸苔素内脂和噁霉灵联合施入嫁接荠菜后代根系生长环境中。
优选的所述噁霉灵与芸苔素内酯的质量份数比例为100:1-200:1。
进一步优选的噁霉灵与芸苔素内酯的质量份数比例为100:1。
进一步优选的噁霉灵与芸苔素内酯的质量份数比例为150:1。
进一步优选的噁霉灵与芸苔素内酯的质量份数比例为200:1。
方法所述的嫁接荠菜为CN 104025913 B记载的以油菜为砧木嫁接荠菜。即待油菜(甘蓝型)植株茎秆长约5cm时，将油菜茎尖(约2cm)切除作为砧木，荠菜茎尖作为接穗(长约3cm)进行嫁接。嫁接方法为劈接法，用宽约1cm、长20cm的塑料带进行绑缚，使砧木与接穗的结合部分牢牢地贴在一起。嫁接后浇水并保持土壤田间持水量为80％，用地膜覆盖保湿，并用遮阳网遮盖。10天后逐步移除地膜和遮阳网，并取下绑缚的塑料薄膜，摘除砧木萌发的所有幼芽。嫁接成活后，根据土壤水分实际情况不定期浇水确保土壤水分保持在田间持水的80％左右，待荠菜种子成熟后，收集种子保存。
所述的方法用于提高嫁接荠菜后代单位质量干物质中镉的富集量的用途。
所述的方法用于提高嫁接荠菜后代单株干物质重量的用途。
所述的方法用于降低镉污染土壤铬含量进而改良含镉土壤的用途。
与现有技术相比，本发明的优点在于：
1、使用芸苔素内脂和噁霉灵联合施入嫁接荠菜后代的幼苗根系生长环境中显著提高嫁接荠菜后代单位干物质中镉元素的含量，提高其富集能力。
2、使用芸苔素内脂和噁霉灵联合施入嫁接荠菜后代的幼苗根系生长环境中显著提高嫁接荠菜后代单位干物质重量，提高其富集镉元素的总量。
3、利用嫁接荠菜后代修复镉污染土壤，在嫁接荠菜后代根系生长环境中联合施入一定剂量、比例的芸苔素内脂和噁霉灵能显著提高嫁接荠菜后代修复镉污染土壤的能力。
具体实施方式
实施例一 油菜砧木嫁接的荠菜种子的获取
CN 104025913 B记载的以油菜为砧木嫁接荠菜。即待油菜(甘蓝型)植株茎秆长约5cm时，将油菜茎尖(约2cm)切除作为砧木，荠菜茎尖作为接穗(长约3cm)进行嫁接。嫁接方法为劈接法，用宽约1cm、长20cm的塑料带进行绑缚，使砧木与接穗的结合部分牢牢地贴在一起。嫁接后浇水并保持土壤田间持水量为80％，用地膜覆盖保湿，并用遮阳网遮盖。10天后逐步移除地膜和遮阳网，并取下绑缚的塑料薄膜，摘除砧木萌发的所有幼芽。嫁接成活后，根据土壤水分实际情况不定期浇水确保土壤水分保持在田间持水的80％左右，待荠菜种子成熟后，收集种子保存。
实施例二 油菜砧木嫁接的荠菜种子(1代种子)播种后不同处理对镉元素的富集作用测试(盆栽模拟土壤重金属污染的方法，施加的重金属镉形态为CdCl 2·2.5H 2O，为分析纯试剂，以溶液的形式加入到土壤中，充分混匀，平衡四周后播种。)
表1不同施用剂量对油菜砧木嫁接的荠菜种子播种后35天干物质(根系和地上部分)中镉元素含量影响，播后7天施入噁霉灵与芸苔素内脂混合物至油菜砧木嫁接的荠菜根系生长环境中。
表1记载的数据结果表明，噁霉灵与芸苔素内脂质量份数比例为100:1时混合施入油菜砧木嫁接的荠菜种子(3代)长成的幼苗(播后7天)，施入剂量为10-100克/公顷对单位质量干物质镉含量均有所增加，其中施入剂量为30-80克/公顷与施入剂量为0的在0.05水平上差异较为显著。
表2噁霉灵与芸苔素内脂不同质量份数比例对油菜砧木嫁接的荠菜种子播种后35天干物质(根系和地上部分)中镉元素含量影响，播后7天施入噁霉灵与芸苔素内脂混合物至油菜砧木嫁接的荠菜根系生长环境中。
表2记载的数据结果表明，噁霉灵与芸苔素内脂质量份数比例为100:1时混合施入油菜砧木嫁接的荠菜种子(3代)长成的幼苗(播后7天)，g各处理施入剂量为50克/公顷对单位质量干物质镉含量均有所增加，噁霉灵与芸苔素内脂质量份数比例为100:1-200:1范围内在0.05水平上和不其他比例以及空白对照差异均较为显著。
实施例三 油菜砧木嫁接的荠菜种子(1代种子)播种后不同处理干物质重量增加率测试(播后7天施入噁霉灵与芸苔素内脂混合物至油菜砧木嫁接的荠菜根系生长环境中)，播后35天称量各处理干物质。
表3不同施入剂量对油菜砧木嫁接的荠菜种子(1代种子)播种后不同处理干物质重量增加率比较(增加率为株平均增加率)。
表3记载的数据结果表明，噁霉灵与芸苔素内脂质量份数比例为100:1施用剂量为30-60克/公顷对油菜砧木嫁接的荠菜种子(1代种子)播种后干物质增加率(相对于使用剂量为0克/公顷)均在20％以上。
实施例四 油菜砧木嫁接的荠菜种子(1代种子)处理镉污染土壤(播后7天施入噁霉灵与芸苔素内脂混合物至油菜砧木嫁接的荠菜根系生长环境中)，播后35天比较各处单位面积镉元素积累量。
表4不同处理镉污染土壤单位面积镉元素积累量比较
表4记载的数据结果表明，噁霉灵与芸苔素内脂质量份数比例100:1和200:1，施用剂量为200克/公顷对油菜砧木嫁接的荠菜干物质镉总量提升相对于施用剂量为0克/公顷增加65％以上。

Claims (8)

1.一种提高嫁接荠菜后代富集镉元素的方法，其特征在于：该方法包括用芸苔素内脂和噁霉灵联合施入嫁接荠菜后代根系生长环境中，所述嫁接荠菜为以油菜为砧木的荠菜嫁接品种。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：噁霉灵与芸苔素内酯的质量份数比例为100:1-200:1。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：噁霉灵与芸苔素内酯的质量份数比例为100:1。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：噁霉灵与芸苔素内酯的质量份数比例为150:1。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：噁霉灵与芸苔素内酯的质量份数比例为200:1。
6.权利要求1所述的方法用于提高嫁接荠菜后代单位质量干物质中镉的富集量的用途。
7.权利要求1所述的方法用于提高嫁接荠菜后代单株干物质重量的用途。
8.权利要求1所述的方法用于降低镉污染土壤铬含量进而改良含镉土壤的用途。
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