CN113016520A - 一种提质增效以及降低重金属污染的富硒玉米种植方法 - Google Patents

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Abstract

一种提质增效以及降低重金属污染的富硒玉米种植方法，它涉及农业领域，本发明要解决海伦地区富硒土壤重金属污染尤其是镉污染的问题，本发明通过采用含有镉的提取液处理幼苗后，利用低浓度硒降低重金属尤其是镉对玉米生长的影响。另外，通过采用蚯蚓肥增加肥力，提高玉米的抗逆性，提高其品质和产量。本发明的方案针对黑龙江省海伦地区特有的富硒土地进行使用后，能够显著增加玉米作物的抗逆性，尤其是对于重金属污染的抗逆性，最主要的是镉的抗逆性。而且还能够提高作物的品质和产量。本发明应用于玉米种植领域。

Description

一种提质增效以及降低重金属污染的富硒玉米种植方法
技术领域
本发明涉及农业领域，具体涉及一种提质增效以及降低重金属污染的富硒玉米种植方 法。
背景技术
硒是一种稀有的分散元素，在自然环境中分布并不均匀,因而在世界范围内形成了不 同的富硒区和缺硒带。土壤重金属含量状况直接影响到农产品的质量安全。农田土壤重金 属污染主要来源于大气沉降、污水农灌、农用物资施用(化肥、农药、地膜等)和固体废弃 物堆放等，随着工业化、城镇化的发展，农田重金属问题日益突出。宋伟等依据《土壤环境质量标准(GB15618-1995)》Ⅱ级标准对我国138个典型区域耕地土壤重金属污染进行分析,得出我国耕地土壤重金属污染概率约16.67％，且镉的污染概率为25.20％。镉污染破环土壤肥力，从而影响作物的生长发育和产量，导致农业经济受损。研究表明，镉在土壤中 的不断积累会导致植物遗传物质发生损害和变异，破坏叶绿体的结构和功能，影响叶绿 素的合成，进而影响植物的光合作用。镉胁迫还会诱导植物产生过氧化损伤，影响植物 的生长和发育。
大量研究表明，土壤硒与重金属之间有一定的伴生关系。各种因素导致的农田土壤重 金属积累量增加,使富硒地区存在较大的重金属威胁。目前有些富硒地区已经存在重金属 含量超标,而有些富硒地区重金属含量较低,存在潜在危害。人体积累过多的重金属会诱发 肝癌、肺癌和胃癌等病症。无论在富硒地区还是非富硒地区,重金属都会伴随着土壤-生 物系统的迁移进入人体,进而对人体健康产生一定影响。然而,随着土壤硒含量的增加,土壤 硒将协同重金属进入作物体内,促进重金属在作物中积累，进而对农产的安全产生严重的 影响。
黑龙江省海伦地区是松嫩平原寒地黑土核心区，黑土层厚度平均在70厘米以上，有 机质含量高达3％～5％，被誉为“土壤之王”。海伦是松嫩平原富硒土壤带核心区，经国土 资源部中国地质调查局和省地质调查总院两次土地质量调查证实，海伦465万亩耕地富硒 耕地面积133.3万亩，足硒面积325.5万亩，占全市耕地面积98.7％。，出产的各类农副产品均天然含硒。2016年，海伦市被中国营养学会授予“中国黑土硒都”称号。
因此，针对海伦地区的天然富硒土壤，解决其重金属污染尤其是镉污染，是目前研究 的重点，也是提高其产品竞争力的重要因素之一。
发明内容
本发明的目的是为了解决海伦地区富硒土壤重金属污染尤其是镉污染的问题，而提供 一种提质增效以及降低重金属污染的富硒玉米种植方法。
本发明的一种提质增效以及降低重金属污染的富硒玉米种植方法，它是按照以下步骤 进行的：
步骤一、选取黑龙江省海伦地区硒含量大于0.2mg·kg-1土壤样品两份，第一份土壤 样品按照质量体积比为1g:15～20mL的比例加入AB-DTPA浸提液浸提60～90min，收集浸提液A；第二份土壤样品按照质量体积比为1g:10～15mL的比例加入0.3～0.6mol/L NaHCO3浸提液浸提60～90min，收集浸提液B；将浸提液A与浸提液B按照体积比1:1～2的比例 混合，得含硒浸提液，其中含硒浸提液中的硒含量为1～4mg/L；
步骤二、取叶龄为2～3叶期的玉米幼苗置于的含硒浸提液中处理10～16h，然后向叶 面上喷施0.1～1.0mmol/L的亚精胺，连续喷施5d，喷施期间给予每天20～50％的遮光处理， 前1～2d的每天遮光处理时间均为6～8h，第3d～5d的每天遮光处理时间均为8～12h；
步骤三、将前茬作物秸秆粉碎深翻后，旋耕，起垄，移栽上一步处理后的玉米幼苗，施肥，覆膜、浇灌，田间管理，即完成。
进一步地，步骤三中所述的浇灌所用的水带是采用农田浇水水带收卷器收卷；所述的 农田浇水水带收卷器包括收卷器本体、摇杆和清洗系统；
所述的收卷器本体是由身体跨架、L形骨架、压辊和插套组成；所述的身体跨架由肩 部跨架和腹部跨架组成；所述的肩部跨架设置于L形骨架短边的上部，腹部跨架横置于于L形骨架短边的下部；所述的压辊是由固定压辊和活动压辊组成；所述的固定压辊固 定连接在L形骨架长边自由端处，活动压辊铰接在L形骨架长边自由端处，并与固定压 辊配合使用；所述的固定压辊和活动压辊下方均设置有U形杆，且设置在固定压辊和活 动压辊上的U形杆向内倾斜设置；所述的插套设置于L形骨架中间处，并与设置在L形 骨架内的转轴一端连接；所述的插套与压辊位于L形骨架同一侧；
所述的清洗系统是由手摇泵、背带式水箱、U形喷水头和水管组成；所述的手摇泵与 插套相对设置，且手摇泵的转轴与设置在L形骨架内的转轴一端连接；手摇泵的出水口通过水管与U形喷水头的进水口连通，手摇泵的进水口与背带式水箱的出水口连通；所 述的U形喷水头的U形管之间设置有U形杆，U形喷水头的U形管相对一侧设置有多个 出水口。
进一步地，所述的含硒浸提液中硒的浓度为2～8mg/L。
进一步地，玉米品种为鹏玉14、鹏玉17或新玉18。
进一步地，所述的施肥为施加有机肥和生物菌剂。
进一步地，所述的有机肥含有蚯蚓肥，所述的蚯蚓肥是通过如下方式制备得到：
取蚯蚓饵料饲喂蚯蚓，收集蚯蚓粪与去离子水按照质量比1：2的比例混合，在50～60℃ 温度下反应30～40min后，进行固液分离，收集液体备用；另取饲喂蚯蚓产生的蚯蚓粪， 将其与畜粪、麸料和骨粉混合后，得混合物，向混合物加入收集的液体；其中，收集的液体与混合物的体积质量比为1mL：5～10mg；蚯蚓粪与畜粪、麸料、骨粉的质量比为1： 3～5：1～3:0.5～2。
进一步地，所述的蚯蚓饵料是将农作物秸秆与畜禽粪便混合，按照1％的接种量接种 枯草芽孢杆菌和尖孢镰刀菌混合菌，然后在碳氮比为20～25：1，湿度为40～50％，pH 值为6.5～7.0，温度在15～20℃的条件下进行发酵处理3～5d，即得到蚯蚓饵料；其中， 枯草芽孢杆菌和尖孢镰刀菌的质量比1:1；农作物秸秆与畜禽粪的质量比为3～5:1。
进一步地，选取黑龙江省海伦地区硒含量0.4～0.8mg·kg-1土壤样品。
进一步地，所述的AB-DTPA浸提液中NH4HCO3的浓度为1.2mol/L，DTPA的浓度 为0.007mol/L；AB-DTPA浸提液的pH＝7.5。
进一步地，所述的浇灌是采用待播种玉米田附近的河流水进行浇灌。
本发明包含以下有益效果：
研究表明，低浓度的硒能够抑制重金属的吸收、起到拮抗作用，高浓度的硒促进重金 属的吸收、起到协同的作用。为此，本发明将玉米幼苗先用含硒1～4mg/L的液体浸泡处理，将玉米幼苗根部浸泡含硒的溶液中，吸收硒后，可以提高植物体内的众多抗氧化酶的活性(如MDA酶活性、AsA和GSH含量)，从而缓解多种环境胁迫对植物造成的过氧 化伤害，缓解镉胁迫对玉米幼苗植株氧化还原平衡的破坏，而且还能够减轻镉对光合色素 叶绿素的破坏，提高了镉胁迫下玉米幼苗的生物量。本发明为了进一步降低镉对玉米的 影响，降低其影响玉米中抗氧化酶活性的作用，同时施加了亚精胺，将其喷施于玉米幼苗 叶面上，通过喷施亚精胺提高玉米中提高SOD、POD和CAT活性，而且喷施亚精胺还 能显著提高叶绿素的含量，喷施亚精胺还能阻止镉对可溶性蛋白合成的抑制作用，提高可 溶性蛋白的含量，提高植物的抗逆性。本发明喷施亚精胺期间采用20～50％的遮光处理， 可以进一步增加玉米的叶绿素含量，在培养的前2天采用短时间的遮光处理，以使玉米能 够适应遮光环境，为后续产生更多的叶绿素做准备。本发明选用的玉米品种更适合于东北 地区，也适用于海伦地区种植，为了提高其抗逆能力，提高其产量，本发明还使用了掺杂 有蚯蚓肥的生物肥料。所制备的蚯蚓肥加入了从蚯蚓粪中收集的液体(其中含有大量黄腐 酸)，在提高作物产量的同时，还具有提高作物抗逆性的作用。蚯蚓粪中含有的酶类物质， 可以提高作物的抗病性和抗逆性。
另外，本发明还对灌溉农田所用的水带设计了收集装置，该装置结构简单，单人操作 即可，在收卷水带的同时，还能够与其进行清洗。
本发明的方案针对黑龙江省海伦地区特有的富硒土地进行使用后，能够显著增加玉米 作物的抗逆性，尤其是对于重金属污染的抗逆性，最主要的是镉的抗逆性。而且还能够提 高作物的品质和产量。
附图说明
图1为本发明农田浇水水带收卷器结构示意图；
图2为本发明农田浇水水带收卷器开始收卷浇水水带状态图；
图3为本发明农田浇水水带收卷器收卷后的浇水水带状态图；
其中，1收卷器本体，2摇杆，3手摇泵，4背带式水箱，5U形喷水头，6水管，7 出水口，8浇水水带，11身体跨架，12L形骨架，13压辊，14插套，111肩部跨架，112 腹部跨架，131固定压辊，132活动压辊，133U形杆。
具体实施方式
本领域的普通技术人员可以理解，上述各实施方式是实现本发明的具体实施例，而在 实际应用中，可以在形式上和细节上对其作各种改变，而不偏离本发明的精神和范围。
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面将详细叙述清楚说明 本发明所揭示内容的精神，任何所属技术领域技术人员在了解本发明内容的实施例后，当 可由本发明内容所教示的技术，加以改变及修饰，其并不脱离本发明内容的精神与范围。
本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，但并不作为对本发明的限定。
实施例1
本发明的一种提质增效以及降低重金属污染的富硒玉米种植方法，它是按照以下步骤 进行的：
步骤一、选取黑龙江省海伦红光农场硒含量大于0.4mg·kg-1土壤样品两份，第一份 土壤样品1kg加入15L的AB-DTPA浸提液浸提90min，收集浸提液A；第二份土壤样品 1kg加入10L的0.5mol/L NaHCO3浸提液浸提90min，收集浸提液B；将浸提液A与浸提 液B按照等体积混合，得含硒浸提液，其中含硒浸提液中的硒含量为3mg/L；
步骤二、取叶龄为2～3叶期的鹏玉14玉米幼苗置于的含硒浸提液中处理12h，然后向叶面上喷施1.0mmol/L的亚精胺，连续喷施5d，喷施期间给予每天40％的遮光处理， 前1～2d的每天遮光处理时间均为8h，第3d～5d的每天遮光处理时间均为12h；
步骤三、将黑龙江省海伦红光农场前茬玉米秸秆粉碎深翻后，旋耕，起垄，在当年的 种植季节移栽上一步处理后的玉米幼苗，施肥(132kg/667m2)，覆膜、浇灌，做好病虫害防治，田间管理。
所述的AB-DTPA浸提液中NH4HCO3的浓度为1.2mol/L，DTPA的浓度为0.007mol/L；AB-DTPA浸提液的pH＝7.5。
所施加的肥料为含有蚯蚓肥的有机肥。
所述的蚯蚓肥是通过如下方式制备得到：
取蚯蚓饵料饲喂蚯蚓，取蚯蚓粪加去离子水，按二者质量比1：2的比例混合，在60℃ 温度下反应30min后，进行固液分离，收集液体备用；另取饲喂蚯蚓产生的蚯蚓粪，将 其与畜粪、麸料和骨粉混合后，得混合物，向混合物加入收集的液体；其中，收集的液体 与混合物的体积质量比为1mL：7mg；蚯蚓粪与畜粪、麸料、骨粉的质量比为1：5：2： 1。
所述的蚯蚓饵料是将农作物秸秆与畜禽粪便混合，按照1％的接种量接种枯草芽孢杆 菌和尖孢镰刀菌混合菌，然后在碳氮比为20：1，湿度为40％，pH值为7.0，温度在18℃的条件下进行发酵处理3d，即得到蚯蚓饵料；其中，枯草芽孢杆菌和尖孢镰刀菌的质量 比1:1；农作物秸秆与畜禽粪的质量比为5:1。
所述的农田浇水水带收卷器包括收卷器本体1、摇杆2和清洗系统；
所述的收卷器本体1是由身体跨架11、L形骨架12、压辊13和插套14组成；所述 的身体跨架11由肩部跨架111和腹部跨架112组成；所述的肩部跨架111设置于L形骨 架12短边的上部，腹部跨架112横置于于L形骨架12短边的下部；所述的压辊13是由 固定压辊131和活动压辊132组成；所述的固定压辊131固定连接在L形骨架12长边自 由端处，活动压辊132铰接在L形骨架12长边自由端处，并与固定压辊131配合使用； 所述的固定压辊131和活动压辊132下方均设置有U形杆133，且设置在固定压辊131 和活动压辊132上的U形杆133向内倾斜设置；所述的插套14设置于L形骨架12中间 处，并与设置在L形骨架12内的转轴一端连接；所述的插套14与压辊13位于L形骨架 12同一侧；
所述的清洗系统是由手摇泵3、背带式水箱4、U形喷水头5和水管6组成；所述的 手摇泵3与插套14相对设置，且手摇泵3的转轴与设置在L形骨架12内的转轴一端连 接；手摇泵3的出水口通过水管6与U形喷水头5的进水口连通，手摇泵3的进水口与 背带式水箱4的出水口连通；所述的U形喷水头5的U形管之间设置有U形杆133，U 形喷水头5的U形管相对一侧设置有多个出水口7。
本实施例所述的农田浇水水带收卷器使用中，操作人员将背带式水箱4背于背部，身 体前部分别跨上肩部跨架111和腹部跨架112，手持摇杆2，将整个装置置于身体上，然后向上抬起活动压辊132，使其与固定压辊131脱离接触，并带动其上的U形杆133与固 定压辊131上的U形杆133脱离接触。将浇水水带8的一端先穿过U形喷水头5，再穿 过两个U形杆133之间，再次穿过固定压辊131和活动压辊132之间，最后将其绕插套 14的其中一个臂缠绕一圈后，向下压活动压辊132，使其与固定压辊131共同夹住浇水水 带8，同时将两个U形杆133夹住浇水水带8，再将摇杆2插入到插套14内，转动摇杆2， 通过插套14的转动带动设置在L形骨架12内的转轴转动，再通过转轴带动手摇泵3的 转轴转动，从而通过手摇泵3将背带式水箱4内的水抽出后，导入到U形喷水头5，再通 过分布于U形喷水头5内侧的多个出水口7喷淋至穿过U形喷水头5的浇水水带8上下 表面，对浇水水带8进行洁净处理。本发明的农田浇水水带收卷器通过手动操作，便可快 捷的完成浇水水带收卷操作，而且仅仅通过摇杆2的一个动力输出源便能实现卷浇水水带 8，以及带动手摇泵3抽水的操作，并使得二者能够同步进行，同时完成了收卷和清洗的 操作。本发明的农田浇水水带收卷器可以通过两个U形杆133以及固定压辊131和活动 压辊132对浇水水带8的夹持作用，在收卷时，清除其上的杂物。
通过对实施例1浸提液A的含硒量检测，结果表明，其硒含量为46ug/kg；浸提液B的其硒含量为68ug/kg。
经过本实施例步骤一和二处理后鹏玉14玉米幼苗置于100mg/LCdCl2溶液中培养5d，对照组未经本实施例处理的相同叶龄的鹏玉14玉米幼苗，仅采用蒸馏水处理后，置 于100mg/LCdCl2溶液中培养5d。分别本实施例与对照组在CdCl2处理后的叶片0.2g待 测。
本实施例的叶片与对照叶片分别采用南京建成试剂盒分别测定GSH和GSSG含量，计算二者的比值；使用索莱宝试剂盒分别测定AsA和DHA含量，计算二者的比值；采用 硫代巴比妥(TBA)显色法测定丙二醛(MDA)含量；采用丙酮比色法测定叶绿素含量。结果 取3次重复的平均值，平均值之间通过方差分析和多重比较在α＝5％水平上进行差异显 著性分析。结果显示，对照组的GSH为0.92±0.08μmol/g·FW，GSH/GSSG为27.4±2.24。 AsA为2.86±0.27，AsA/DHA为25.7±2.83。叶绿素含量为29.1±2.16mg/g。
经本实施例处理后的玉米GSH为0.59±0.05μmol/g·FW，GSH/GSSG为20.1±2.10。AsA为3.87±0.68μmol/g·FW，AsA/DHA为22.8±2.42。MDA含量为3.7±0.42nmol/g。 叶绿素含量为45.6±2.54mg/g。
经过本实施例处理后的玉米幼苗显著降低了镉对抗氧化酶的活性的影响，提高了叶绿 素的含量。提高了玉米幼苗的抗逆性，从而实现了在海伦富硒土壤上种植后玉米的品质和 产量。

Claims (10)

1.一种提质增效以及降低重金属污染的富硒玉米种植方法，其特征在于它是按照以下步骤进行的：
步骤一、选取黑龙江省海伦地区硒含量大于0.2mg·kg-1土壤样品两份，第一份土壤样品按照质量体积比为1g:15～20mL的比例加入AB-DTPA浸提液浸提60～90min，收集浸提液A；第二份土壤样品按照质量体积比为1g:10～15mL的比例加入0.3～0.6mol/L NaHCO3浸提液浸提60～90min，收集浸提液B；将浸提液A与浸提液B按照体积比1:1～2的比例混合，得含硒浸提液，其中含硒浸提液中的硒含量为1～4mg/L；
步骤二、取叶龄为2～3叶期的玉米幼苗置于的含硒浸提液中处理10～16h，然后向叶面上喷施0.1～1.0mmol/L的亚精胺，连续喷施5d，喷施期间给予每天20～50％的遮光处理，前1～2d的每天遮光处理时间均为6～8h，第3d～5d的每天遮光处理时间均为8～12h；
步骤三、将前茬作物秸秆粉碎深翻后，旋耕，起垄，移栽上一步处理后的玉米幼苗，施肥，覆膜、浇灌，田间管理，即完成。
2.根据权利要求1所述的一种提质增效以及降低重金属污染的富硒玉米种植方法，其特征在于步骤三中所述的浇灌所用的水带是采用农田浇水水带收卷器收卷；所述的农田浇水水带收卷器包括收卷器本体(1)、摇杆(2)和清洗系统；
所述的收卷器本体(1)是由身体跨架(11)、L形骨架(12)、压辊(13)和插套(14)组成；所述的身体跨架(11)由肩部跨架(111)和腹部跨架(112)组成；所述的肩部跨架(111)设置于L形骨架(12)短边的上部，腹部跨架(112)横置于于L形骨架(12)短边的下部；所述的压辊(13)是由固定压辊(131)和活动压辊(132)组成；所述的固定压辊(131)固定连接在L形骨架(12)长边自由端处，活动压辊(132)铰接在L形骨架(12)长边自由端处，并与固定压辊(131)配合使用；所述的固定压辊(131)和活动压辊(132)下方均设置有U形杆(133)，且设置在固定压辊(131)和活动压辊(132)上的U形杆(133)向内倾斜设置；所述的插套(14)设置于L形骨架(12)中间处，并与设置在L形骨架(12)内的转轴一端连接；所述的插套(14)与压辊(13)位于L形骨架(12)同一侧；
所述的清洗系统是由手摇泵(3)、背带式水箱(4)、U形喷水头(5)和水管(6)组成；所述的手摇泵(3)与插套(14)相对设置，且手摇泵(3)的转轴与设置在L形骨架(12)内的转轴一端连接；手摇泵(3)的出水口通过水管(6)与U形喷水头(5)的进水口连通，手摇泵(3)的进水口与背带式水箱(4)的出水口连通；所述的U形喷水头(5)的U形管之间设置有U形杆(133)，U形喷水头(5)的U形管相对一侧设置有多个出水口(7)。
3.根据权利要求1所述的一种提质增效以及降低重金属污染的富硒玉米种植方法，其特征在于所述的含硒浸提液中硒的浓度为2～8mg/L。
4.根据权利要求1所述的一种提质增效以及降低重金属污染的富硒玉米种植方法，其特征在于玉米品种为鹏玉14、鹏玉17或新玉18。
5.根据权利要求1所述的一种提质增效以及降低重金属污染的富硒玉米种植方法，其特征在于所述的施肥为施加有机肥和生物菌剂。
6.根据权利要求5所述的一种提质增效以及降低重金属污染的富硒玉米种植方法，其特征在于所述的有机肥含有蚯蚓肥，所述的蚯蚓肥是通过如下方式制备得到：
取蚯蚓饵料饲喂蚯蚓，收集蚯蚓粪与去离子水按照质量比1：2的比例混合，在50～60℃温度下反应30～40min后，进行固液分离，收集液体备用；另取饲喂蚯蚓产生的蚯蚓粪，将其与畜粪、麸料和骨粉混合后，得混合物，向混合物加入收集的液体；其中，收集的液体与混合物的体积质量比为1L：5～10kg；蚯蚓粪与畜粪、麸料、骨粉的质量比为1：3～5：1～3:0.5～2。
7.根据权利要求6所述的一种提质增效以及降低重金属污染的富硒玉米种植方法，其特征在于所述的蚯蚓饵料是将农作物秸秆与畜禽粪便混合，按照1％的接种量接种枯草芽孢杆菌和尖孢镰刀菌混合菌，然后在碳氮比为20～25：1，湿度为40～50％，pH值为6.5～7.0，温度在15～20℃的条件下进行发酵处理3～5d，即得到蚯蚓饵料；其中，枯草芽孢杆菌和尖孢镰刀菌的质量比1:1；农作物秸秆与畜禽粪的质量比为3～5:1。
8.根据权利要求1所述的一种提质增效以及降低重金属污染的富硒玉米种植方法，其特征在于选取黑龙江省海伦地区硒含量0.4～0.8mg·kg-1土壤样品。
9.根据权利要求1所述的一种提质增效以及降低重金属污染的富硒玉米种植方法，其特征在于所述的AB-DTPA浸提液中NH4HCO3的浓度为1.2mol/L，DTPA的浓度为0.007mol/L；AB-DTPA浸提液的pH＝7.5。
10.根据权利要求1所述的一种提质增效以及降低重金属污染的富硒玉米种植方法，其特征在于所述的浇灌是采用待播种玉米田附近的河流水进行浇灌。
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