CN112219703A - 一种针对农田重金属低积累的种植培育方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种针对农田重金属低积累的种植培育方法，属于农业和生态技术领域。该培育方法包括将水稻种子置于矮壮素溶液中浸泡；制备富含重金属污染的筛选培养基；将浸泡处理后的种子置于制备的筛选培养基中培养，筛选出低积累水稻幼苗T0代；将T0代水稻培养1～2代，筛选保持重金属低积累性状的植株作种；将得到的种子催芽，移栽，定期使用混合药液干预。本发明通过对水稻种子的处理、筛选以及后期药物干预，提供了一种在污染土壤获得重金属低积累水稻的方法，对改善水稻重金属污染或改善重金属土壤生态环境效果显著。

Description

一种针对农田重金属低积累的种植培育方法
技术领域
本发明涉及农业和生态技术领域，更具体的说是涉及一种针对农田重金属低积累的种植培育方法。
背景技术
土壤无机污染物中以重金属比较突出，主要是由于重金属不能为土壤微生物所分解，而易于积累.转化为毒性更大的甲基化合物，甚至有的通过食物链以有害浓度在人体内蓄积，严重危害人体健康。
土壤重金属污染物主要有汞、镉、铅、铜、铬、砷、镍、铁、锰、锌等，砷虽不属于重金属，但因其行为与来源以及危害都与重金属相似，故通常列入重金属类进行讨论。就对植物的需要而言，金属元素可分为2类：①植物生长发育不需要的元素，而对人体健康危害比较明显，如镉、汞、铅等。②植物正常生长发育所需元素，且对人体又有一定生理功能，如铜、锌等，但过多会造成污染，妨碍植物生长发育。
为应对重金属污染问题，已有包括物理换土、化学处理等多种方法应对，但是随着土壤污染面积的扩大，治理成本较高，并且，部分土壤短期内已无法做到生态恢复，全部禁止作物种植显然顾此失彼。
通过人工干预筛选，得到对重金属吸收较低或仅部分营养器官吸收，可加工食用部分重金属含量达标的作物品系成为了研究热点。
因此，如何提供一种针对农田重金属低积累的种植培育方法是本领域技术人员亟需解决的问题。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了针对农田重金属低积累的种植培育方法。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种针对农田重金属低积累的种植培育方法，包括以下步骤：
(1)将水稻种子置于矮壮素溶液中浸泡；
(2)制备富含重金属污染的筛选培养基；
(3)将步骤(1)浸泡处理后的种子置于步骤(2)制备的筛选培养基中培养，筛选出低积累水稻幼苗T0代；
(4)将T0代水稻培养1～2代，筛选保持重金属低积累性状的植株作种；
(5)将步骤(4)得到的种子催芽，移栽，定期使用混合药液干预。
有益效果在于：本发明利用矮壮素对种子进行预处理，获得具有抑制茎叶生长、抗倒伏、增加产量形状的植株，在通过富含重金属污染的培养基进行培养，将获得的植株进一步培育传代，得到形状稳定的植株，再种植于重金属超标土壤环境，辅以药液干预，既改善了土壤环境，又获得了重金属含量低的工业用米或完全达标的可食用大米。
优选的：步骤(1)矮壮素溶液质量浓度为35～45mg/kg，浸泡时间为36～48h。
有益效果在于：矮壮素溶液浓度过低起不到预处理效果，浸泡时间过短不利于后期水稻表型改变。
优选的：步骤(2)富含重金属污染的筛选培养基以1/2MS液体培养基为基础，还包括以下成分：20～30mg/L NH4NO3、30～40mg/L P2O5、35～45mg/L K2SO4、40～50mg/LMgSO4·7H2O、20～30mg/L Zn(NO3)2·6H2O、2～3mg/L CrCl3和15～20mg/L Pb3(AsO4)2。
有益效果在于：通过预设的重金属污染物和营养物质，对种子进行筛选，得到符合筛选目的幼苗。
优选的：步骤(3)培养的环境温度为20～25℃，湿度为55～60％，培养的时间为3～5d。
有益效果在于：适宜的环境、湿度有利于幼苗生长。
优选的：步骤(5)混合药液包括FeSO4·7H2O溶液和中药混合液，体积比为(2～3)：1。
有益效果在于：FeSO4·7H2O溶液可以降低植株对重金属的吸收，同时，中药成分既可以对植株促壮，又可以干预植株对重金属的吸收。
优选的：FeSO4·7H2O溶液质量百分数为10～15％。
优选的：中药混合液由以下成分构成：3～5wt％蚕沙提取液、4～5wt％桑叶提取液、5～10wt％防风提取液，余量为水。
其中，对中药提取液的处理方法采用常规的浸提即可。
优选的：中药混合液用量为40～50kg/亩。
其中，针对不同的土壤重金属污染程度不同，用量可酌情增减。
本发明还提供了一种上述种植培育方法在培育重金属低积累植株品种中的应用。
经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本发明公开提供了针对农田重金属低积累的种植培育方法，取的技术效果为本发明通过对水稻种子的处理、筛选以及后期药物干预，提供了一种在污染土壤获得重金属低积累水稻的方法，对改善水稻重金属污染或改善重金属土壤生态环境效果显著。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅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。
本发明实施例公开了针对农田重金属低积累的种植培育方法。
实施例中所需原料均为市售渠道获得，水稻品种为两优287或金优402，对其不做限定，满足于实验要求的稻种均可。未提及的检测方法均为常规检测方法，或委托专业检测机构进行检测，例如重金属检测方法可采用火焰原子吸收分光光度计等设备进行检测。
在此不再赘述。
实施例1
一种针对农田重金属低积累的种植培育方法，包括以下步骤：
(1)将水稻种子置于矮壮素溶液中浸泡；
(2)制备富含重金属污染的筛选培养基；
(3)将步骤(1)浸泡处理后的种子置于步骤(2)制备的筛选培养基中培养，筛选出低积累水稻幼苗T0代；
(4)将T0代水稻培养2代，筛选保持重金属低积累性状的植株作种；
(5)将步骤(4)得到的种子催芽，移栽，定期使用混合药液干预。
种植时需注意水肥管理和虫害、病害控制。
为进一步优化技术方案：步骤(1)矮壮素溶液质量浓度为35mg/kg，浸泡时间为48h。
为进一步优化技术方案：步骤(2)富含重金属污染的筛选培养基以1/2MS液体培养基为基础，还包括以下成分构成：30mg/L NH4NO3、30mg/L P2O5、45mg/L K2SO4、50mg/LMgSO4·7H2O、20mg/L Zn(NO3)2·6H2O、2mg/L CrCl3和15mg/L Pb3(AsO4)2。
为进一步优化技术方案：步骤(3)培养的环境温度为25℃，湿度为55％，培养的时间为3d。
为进一步优化技术方案：步骤(5)混合药液包括FeSO4·7H2O溶液和中药混合液，体积比为2：1。
为进一步优化技术方案：FeSO4·7H2O溶液质量百分数为10％。
为进一步优化技术方案：中药混合液由以下成分构成：5wt％蚕沙提取液、4wt％桑叶提取液、5wt％防风提取液，余量为水。
为进一步优化技术方案：中药混合液用量为40kg/亩。
实施例2
一种针对农田重金属低积累的种植培育方法，包括以下步骤：
(1)将水稻种子置于矮壮素溶液中浸泡；
(2)制备富含重金属污染的筛选培养基；
(3)将步骤(1)浸泡处理后的种子置于步骤(2)制备的筛选培养基中培养，筛选出低积累水稻幼苗T0代；
(4)将T0代水稻培养2代，筛选保持重金属低积累性状的植株作种；
(5)将步骤(4)得到的种子催芽，移栽，定期使用混合药液干预。
为进一步优化技术方案：步骤(1)矮壮素溶液质量浓度为40mg/kg，浸泡时间为40h。
为进一步优化技术方案：步骤(2)富含重金属污染的筛选培养基以1/2MS液体培养基为基础，还包括以下成分构成：25mg/L NH4NO3、35mg/L P2O5、40mg/L K2SO4、45mg/LMgSO4·7H2O、25mg/L Zn(NO3)2·6H2O、2.5mg/L CrCl3和20mg/L Pb3(AsO4)2。
为进一步优化技术方案：步骤(3)培养的环境温度为23℃，湿度为58％，培养的时间为4d。
为进一步优化技术方案：步骤(5)混合药液包括FeSO4·7H2O溶液和中药混合液，体积比为2.5：1。
为进一步优化技术方案：FeSO4·7H2O溶液质量百分数为13％。
为进一步优化技术方案：中药混合液由以下成分构成：4wt％蚕沙提取液、4.5wt％桑叶提取液、8wt％防风提取液，余量为水。
为进一步优化技术方案：中药混合液用量为45kg/亩。
实施例3
一种针对农田重金属低积累的种植培育方法，包括以下步骤：
(1)将水稻种子置于矮壮素溶液中浸泡；
(2)制备富含重金属污染的筛选培养基；
(3)将步骤(1)浸泡处理后的种子置于步骤(2)制备的筛选培养基中培养，筛选出低积累水稻幼苗T0代；
(4)将T0代水稻培养1代，筛选保持重金属低积累性状的植株作种；
(5)将步骤(4)得到的种子催芽，移栽，定期使用混合药液干预。
为进一步优化技术方案：步骤(1)矮壮素溶液质量浓度为45mg/kg，浸泡时间为36h。
为进一步优化技术方案：步骤(2)富含重金属污染的筛选培养基以1/2MS液体培养基为基础，还包括以下成分构成：20mg/L NH4NO3、40mg/L P2O5、35mg/L K2SO4、40mg/LMgSO4·7H2O、30mg/L Zn(NO3)2·6H2O、3mg/L CrCl3和20mg/L Pb3(AsO4)2。
为进一步优化技术方案：步骤(3)培养的环境温度为20℃，湿度为60％，培养的时间为5d。
为进一步优化技术方案：步骤(5)混合药液包括FeSO4·7H2O溶液和中药混合液，体积比为3：1。
为进一步优化技术方案：FeSO4·7H2O溶液质量百分数为15％。
为进一步优化技术方案：中药混合液由以下成分构成：3wt％蚕沙提取液、5wt％桑叶提取液、10wt％防风提取液，余量为水。
为进一步优化技术方案：中药混合液用量为50kg/亩。
对比实验：
对比例1，无干预直接种植水稻。
实验组，分别采用本发明实施例1～3的方法种植水稻。
对收获的大米进行检测取平均值结果如下表1。
表1
分组 米粒中镉含量(mg/kg) 米粒中As含量(mg/kg)
对比例1 2.32 1.6
实施例1 0.19 0.16
实施例2 0.17 0.15
实施例3 0.19 0.18
结果表明，采用本发明得到的大米已满足工业用米或食用要求，部分实施例已符合中国大米镉、砷限量国家标准。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (9)

1.一种针对农田重金属低积累的种植培育方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)将水稻种子置于矮壮素溶液中浸泡；
(2)制备富含重金属污染的筛选培养基；
(3)将步骤(1)浸泡处理后的种子置于步骤(2)制备的筛选培养基中培养，筛选出低积累水稻幼苗T0代；
(4)将T0代水稻培养1～2代，筛选保持重金属低积累性状的植株作种；
(5)将步骤(4)得到的种子催芽，移栽，定期使用混合药液干预。
2.根据权利要求1所述的一种针对农田重金属低积累的种植培育方法，其特征在于，步骤(1)所述矮壮素溶液质量浓度为35～45mg/kg，浸泡时间为36～48h。
3.根据权利要求1所述的一种针对农田重金属低积累的种植培育方法，其特征在于，步骤(2)所述富含重金属污染的筛选培养基以1/2MS液体培养基为基础，还包括以下成分：20～30mg/L NH4NO3、30～40mg/L P2O5、35～45mg/L K2SO4、40～50mg/L MgSO4·7H2O、20～30mg/L Zn(NO3)2·6H2O、2～3mg/L CrCl3和15～20mg/L Pb3(AsO4)2。
4.根据权利要求1所述的一种针对农田重金属低积累的种植培育方法，其特征在于，步骤(3)培养的环境温度为20～25℃，湿度为55～60％，培养的时间为3～5d。
5.根据权利要求1所述的一种针对农田重金属低积累的种植培育方法，其特征在于，步骤(5)所述混合药液包括FeSO4·7H2O溶液和中药混合液，体积比为(2～3)：1。
6.根据权利要求5所述的一种针对农田重金属低积累的种植培育方法，其特征在于，所述FeSO4·7H2O溶液质量百分数为10～15％。
7.根据权利要求6所述的一种针对农田重金属低积累的种植培育方法，其特征在于，所述中药混合液由以下成分构成：3～5wt％蚕沙提取液、4～5wt％桑叶提取液、5～10wt％防风提取液，余量为水。
8.根据权利要求7所述的一种针对农田重金属低积累的种植培育方法，其特征在于，所述中药混合液用量为40～50kg/亩。
9.一种权利要求1～8任一所述的种植培育方法在培育重金属低积累植株品种中的应用。
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