CN114956899B - 一种叶面阻隔剂及其应用 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种叶面阻隔剂及其应用，所述叶面阻隔剂由含功能性元素的可溶性盐、纳米羟基磷灰石和阴离子表面活性剂与水混合均匀后采用HCl溶液和NaOH溶液调整其pH为6.5后通过超声配置而成，所述叶面阻隔剂应用于农作物小麦栽培，不仅能够降低小麦籽粒中重金属镉的含量、还能一定程度上替代现有的锌肥，提高小麦籽粒中的锌含量。

Description

一种叶面阻隔剂及其应用
技术领域
本发明属于环保和农产品质量安全技术领域，涉及一种叶面阻隔剂及其应用，特别是涉及一种用于降低农作物可食部位镉积累且基于绿色环保型纳米材料纳米羟基磷灰石负载营养元素的叶面阻隔剂及其在农作物栽培中的应用。
背景技术
针对农田土壤镉(Cd)污染问题，国内外研究人员提出了多种治理措施来降低农作物可食部位对镉的积累，常见的技术措施包括原位钝化、客土、化学淋洗、植物修复等。但这些修复措施都存在修复成本高、周期长等问题，难以进行大面积推广。针对中轻度Cd污染土壤，利用叶面阻隔剂来减少甚至阻断重金属向农作物可食部位迁移是近年来农田重金属污染防治研究的一个新方向。叶面阻控技术具有操作简便、吸收迅速、成本低廉及对重金属阻控效果好等优势，近年来被广泛应用于降低作物镉积累的研究中，并催生了多种叶面阻隔剂及相关产品。叶面阻隔剂是一种喷施于植物叶片，附着于叶片表面或透过叶片表面进入叶片内起到效用的溶液，其作用机制为利用阻控剂中的一些功能元素与Cd进行拮抗、螯合沉淀，与Cd竞争植物体内的转运通道、或使Cd沉积在植物细胞壁和液泡中，最终达到降低镉往可食部位的转运的效果。目前的研究表明，在水稻和小麦中，锌是拮抗Cd转运的最佳功能元素之一，被广泛用于叶面阻隔剂的制备。除了锌以外，硅和硒也是作为主要功能元素用于各类叶面阻隔剂的制备。
但是，与土壤钝化等技术相比，叶面阻隔剂的降镉效率还很是有限，需要进一步提高。这是由于作物叶片表面蜡质和角质层的存在，使得叶面喷施的液体在叶片表面极易滑落，一次喷施过多的叶面阻隔剂并不能增加叶片对阻隔剂的吸收总量，无法增加阻隔剂的降镉效率。多次喷施可以增加叶面阻隔剂的降镉效率，但是会增加高额的喷施成本。提高叶面阻隔剂中功能元素的浓度，可以在一定程度上增加叶面阻隔剂的降镉效果，但是功能元素离子浓度如果太高，会随着叶面阻隔剂水分的蒸发而导致局部离子浓度太高，进而对植物生长造成胁迫，严重时会造成大面积的烧苗现象。
发明内容
为了克服上述现有技术的不足，本发明提供了一种叶面阻隔剂，基于羟基磷灰石优良的负载性能并通过表面活性剂进行分散，以提高叶面阻控功能性元素在叶面的附着率，从而提高叶面阻隔剂的利用效率、也一定程度上避免了功能元素施用于叶面后容易造成对作物的胁迫和烧苗现象。
本发明所采用的技术方案是：
第一方面，本发明提供一种叶面阻隔剂，所述叶面阻隔剂是一种分散液，由含功能性元素的可溶性盐、纳米羟基磷灰石和阴离子表面活性剂与水混合均匀后采用HCl溶液和NaOH溶液调整其PH为6.5后进行超声配置而成；
其中，所述纳米羟基磷灰石的晶粒直径小于100nm；
其中，所述功能性元素包括锌、硅和硒元素；
其中，所述纳米羟基磷灰石与所述阴离子表面活性剂的质量浓度比为(3：1)-(3：5)。
所述纳米羟基磷灰石(nHAP)是一种环境友好型物质，作为土壤钝化剂已有应用于土壤重金属镉污染修复，作为土壤钝化剂使用时，是直接利用纳米羟基磷灰石的吸附性能对Cd离子进行直接吸附，实现对镉污染土壤的修复作用，但由于纳米羟基磷灰石价格高昂，作为钝化剂土壤施用量非常大，且这种吸附作用易受环境影响，吸附并不稳定，在水环境条件下易发生解吸附，导致修复镉污染土壤的成本较高，其普及性不强。因此，纳米羟基磷灰石作为土壤钝化剂直接使用成本过高，应用性不强。
本发明是利用纳米羟基磷灰石兼具小粒径与优良的生物相容性，作为一种较为理想的纳米负载材料；利用其负载所述含有功能性元素的可溶性盐，如图1所示，功能性元素的可溶性盐负载于纳米羟基磷灰石形成的叶面阻隔剂，喷施后形成的液珠在叶面的附着率会大大提高，附着于叶面的叶面阻隔剂中的功能元素浓度适中，液珠中的离子也不会由于水分的蒸发对作物产生胁迫；叶面阻隔剂中的功能性元素并未随着水溶液的蒸发散逸，而是附着于nHAP颗粒的表面，随nHAP在水相与固相间的迁移而移动；
由于nHAP在水中的溶解性较低，若采用单一的nHAP分散液体系易出现团聚、沉积现象，因此有必要向溶液中加入阴离子表面活性剂，以提高nHAP在溶液体系中的分散度；由于nHAP颗粒表面本身携带负电荷，阴离子表面活性剂的加入增大了颗粒间的静电斥力，导致颗粒的进一步分散，极大降低了nHAP的团聚程度。
优选的，所述阴离子表面活性剂为柠檬酸钠(SC)；进一步优选的，所述所述纳米羟基磷灰石的浓度与所述阴离子表面活性剂的质量浓度比为1:1。
优选的，所述纳米羟基磷灰石晶体形状为针状，纯度为99％以上，颗粒粒径为20nm；
进一步的，所述叶面阻隔剂中采用Si作为功能性元素，Si元素的较佳浓度为80mg·L-1；
进一步的，所述叶面阻隔剂中采用Se元素作为功能性元素，Se元素的较佳浓度为40mg·L-1；
进一步的，所述叶面阻隔剂中采用Zn元素作为功能性元素，Zn元素的较佳浓度为100mg·L-1。
第二方面，本发明还提供了上述叶面阻隔剂在农作物小麦栽培中的应用，所述应用过程包括：分别于小麦生长至拔节期、抽穗期、灌浆早期时喷施上述叶面阻隔剂，共喷施3次；轻微镉污染农田可选择小麦拔节期和灌浆早期，或抽穗期和灌浆早期喷施上述叶面阻隔剂，共喷施两次。
优选的，所述功能性元素选择锌元素，通过叶面阻隔剂中的纳米羟基磷灰石增加锌的吸收效率，与植物体内的镉形成竞争关系，降低小麦对镉的吸收与转运，进而降低小麦籽粒中镉的含量，这是本发明所述叶面阻隔剂在其他作物栽培中均具备的作用；此外需要补充说明的是，小麦是人体摄入锌的重要来源，锌是人体必需的微量营养素，现有技术中提高小麦这种粮食作物中锌摄入量最常用的方法之一是在土壤中施用锌肥，以提高粮食作物的锌浓度，本发明上述叶面阻隔剂的施用于小麦，不仅能够降低小麦籽粒中镉金属的含量、还能一定程度上替代现有的锌肥，提高小麦籽粒中的锌含量。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
与传统的叶面施锌配方即单独施用含功能性元素的可溶性盐相比，如单施硫酸锌等，一方面，本发明所述叶面阻隔剂叶面润湿效果更佳，不易滑落，有利于功能性元素发挥其叶面阻控效果，喷施效率大大提高；另一方面，本发明所述的叶面阻隔剂的喷施不受炎热干燥天气的影响，即使在炎热干燥的天气条件下喷施，也不会造成叶面灼伤的问题，在炎热干燥的天气条件下，单独施用含功能性元素的可溶性盐会由于溶液中水分的快速蒸发导致叶面局部离子浓度过高、锌离子的快速释放对植物叶片组织造成局部胁迫和毒害；而本发明提供的叶面阻隔剂因为羟基磷灰石对锌的释放更持久；功能性元素离子在水分蒸发过程中反而会增强与羟基磷灰石的化学吸附作用，附着于nHAP颗粒的表面，并不会随着水蒸发造成局部离子浓度过高，本发明提供的叶面阻隔剂中的功能性元素离子会随nHAP在水相与固相间的迁移而移动，当环境中的水分增加，例如人工洒水或遇到下雨天气时，附着于nHAP的部分功能性元素离子会再次释放作用于叶面，继续发挥阻控作用。
文献Adrees M,Khan Z S,Hafeez M,et al.Foliar exposure of zinc oxidenanoparticles improved the growth of wheat(Triticum aestivum L.)and decreasedcadmium concentration in grains under simultaneous Cd and water deficientstress[J].Ecotoxicology and Environmental Safety,2021,208:111627.公开了采用ZnO-NPs这种可溶性金属氧化物纳米材料作为叶面阻隔剂，通过提升锌含量、改善小麦叶片抗氧化系统等方式缓解小麦受到的镉胁迫，但这种纳米材料会对动物细胞产生遗传毒性。与ZnO-NPs相比，本发明所述叶面阻隔剂主要成分对环境和生物细胞均不会产生毒性，生物相容性更优良。
附图说明
图1为本发明叶面阻隔剂喷施后的状态图；
图2为本发明测试例4中所述加入不同浓度表面活性剂的nHAP溶液的对比图；
图3为本发明测试例1所述接触角示意图；
图4为本发明测试例2所述不同叶面阻隔剂的扫描电镜图像；
图5为本发明测试例3所述不同叶面阻隔剂的能谱分析图；
图6为本发明测试例4所述不同叶面阻隔剂的X射线衍射分析；
图7为本发明测试例6所述不同叶面阻隔剂的Zeta电位；
图8为本发明测试例1所述不同叶面阻隔剂的接触角测定；
图9为本发明测试例7所述不同叶面阻隔剂对小麦产量的影响，数据为平均值±标准差(n＝3)；
图10为本发明测试例8中所述盆栽试验不同处理组对小麦籽粒镉含量的影响。数据为平均值±标准差(n＝3)，*代表相应的处理与对照组(CK)存在显著差异，*p<0.05(显著差异),**p<0.01(极显著差异)；
图11为本发明测试例8中所述田间实验不同处理组对小麦籽粒镉含量的影响。
数据为平均值±标准差(n＝3)，*代表相应的处理与对照组(CK)存在显著差异，*p<0.05(显著差异)；
图12为本发明测试例9中所述盆栽试验不同处理组对小麦籽粒锌含量的影响。数据为平均值±标准差(n＝3)，*代表相应的处理与对照组(CK)存在显著差异，*p<0.05(显著差异),**p<0.01(极显著差异)；
图13为本发明测试例9中所述盆栽试验不同处理组对小麦秸秆锌含量的影响。数据为平均值±标准差(n＝3)，*代表相应的处理与对照组(CK)存在显著差异，*p<0.05(显著差异),**p<0.01(极显著差异)。
具体实施方式
下面结合附图对本发明进一步说明。以下实施例和测试中所用的主要药品如表1中所示，所用的主要仪器如表2中所示；其中纳米羟基磷灰石购自上海麦克林生化科技有限公司，形状为针状，纯度为99％，颗粒粒径为20nm。以下为5组叶面阻隔剂的制备过程，分别作为实施例1-实施例5；
表1：涉及的药品说明
药品名称 规格 来源
二水合柠檬酸钠 AR 上海麦克林
九水合偏硅酸钠 AR 上海麦克林
纳米羟基磷灰石 99％,20nm 上海麦克林
七水合硫酸锌 AR 上海麦克林
氢氧化钠 AR 上海沪试
亚硒酸钠 CP 上海沪试
盐酸 GR 上海沪试
表2试验主要仪器
实施例1
本实施例提供一种叶面阻隔剂及其制备方法，具体制备步骤包括：
步骤S1，准确称取0.3wt.％的nHAP溶于一定量去离子水中，随后加入0.3wt.％的柠檬酸钠作为表面活性剂并搅拌均匀；
步骤S2，加入浓度为0.071wt.％的Na2SiO3·9H2O药品作为功能性元素来源，同时补加去离子水，使最终的分散液达到100.wt.％；
步骤S3，将分散液的pH用3mol·L-1的HCl溶液和1mol·L-1的NaOH溶液调至6.5，在25℃的温度条件下超声15min后制得叶面阻隔剂。
实施例2
本实施例提供一种叶面阻隔剂及其制备方法，具体制备步骤与实施例1相同，不同之处仅在于，步骤S2，本实施例中加入的功能性元素来源不同，本实施例中加入的功能性元素为硅元素，具体加入的是浓度为0.009wt.％的Na2SeO3；
实施例3
本实施例提供一种叶面阻隔剂及其制备方法，具体制备步骤与实施例1相同，不同之处仅在于，步骤S2，本实施例中加入的功能性元素来源不同，本实施例中加入的功能性元素为硅元素，具体加入的是浓度为0.044wt.％的ZnSO4·7H2O；
实施例4
本实施例提供一种叶面阻隔剂及其制备方法，具体制备步骤与实施例2相同，不同之处仅在于，步骤S1，本实施例中加入的柠檬酸钠浓度为0.1wt.％；
实施例5
本实施例提供一种叶面阻隔剂及其制备方法，具体制备步骤与实施例2相同，不同之处仅在于，步骤S1，本实施例中加入的柠檬酸钠浓度为0.5wt.％；
测试例1叶片接触角测定
叶片接触角可用于表征液滴由植物叶片上滑落的难易程度，与液滴润湿叶片的程度相关，所述叶片接触角即为图3所示的角度θ。用刀片切下部分抽穗期小麦叶片并将其固定于载玻片上，依次滴加不同叶面阻隔剂。使用接触角测量仪对分散液与小麦叶片表面的接触角进行测量。测定温度20℃，测定方法为座滴法，每份样品重复测定6次，取左、右接触角均值。
采用接触角测量仪对制备完成的不同叶面阻隔剂进行小麦叶片接触角测定如图8所示，其中，A图为SC+nHAP；B图为Si+SC；C图为Si+SC+nHAP；D图为Se+SC；E图为Se+SC+nHAP；F图为Zn+SC；G图为Zn+SC+nHAP。
为了证实nHAP对增加叶面润湿性的效果，设对比例1-3即采用单独不添加nHAP的Si、Se、Zn处理，其余浓度与对应nHAP负载处理相同即分别与实施例1、实施例2和实施例3相同。图8中所展示的左、右接触角为取样过程中某一时间点的截图，其均值不代表最终接触角，接触角结果如图9中所示。未添加nHAP的Si、Se、Zn溶液，其接触角值分别为90.52±1.00°、88.20±0.21°、83.73±0.77°。而nHAP负载Si、Se、Zn后，其分散液液滴与小麦叶片的接触角分别为83.89±0.26、76.99±0.70和76.12±0.29，与各自的对照处理相比均显著下降，降低幅度为7.32～12.71％。此外，所有添加了nHAP的叶面阻隔剂与叶片的接触角均＜90°，表明本试验中制得的叶面阻隔剂对小麦叶片的润湿效果良好。
表3不同实施例中叶面阻隔剂中的不同成分配置表
测试例2叶面阻隔剂的显微形貌观察
将空白对照组1即购得的纳米羟基磷灰石nHAP样品以及实施例1、实施例2和实施例3制成的叶面阻隔剂于70℃下烘至恒重，收集烘干后的粉末；使用扫描电镜(SEM)对上述样品nHAP及上述实施例制备完成的少量样品粉末进行形貌观察，加速电压为20.0kV。
如图4所示为样品nHAP以及实施例1、实施例2和实施例3制备得到不同叶面阻隔剂样品在放大倍数为10000倍条件下的表面形貌；其中A图为nHAP；B图为SC+nHAP；C图为Si+SC+nHAP；D图为Se+SC+nHAP；E图为Zn+SC+nHAP；观察图4中的A图发现，nHAP药品本身形似针状、粒径较小，为纳米级别的颗粒物质且表面不平整、孔隙较多，有利于功能营养元素的负载，但是颗粒之间存在团聚现象；图4中的B图、C图、D图和E图中nHAP表面由于吸附了表面活性剂SC，因此表面形貌趋向于平滑；其中C图、D图、E图为负载后的nHAP颗粒与B图中的结构较为近似，表明负载硅、硒、锌并未对nHAP的表面形貌产生显著影响。
测试例3能谱分析(EDS)
使用能谱仪对测试例2中所检测的随机区域样品粉末的元素种类及各元素的含量进行初步分析，以确保制得的叶面阻隔剂中硅、硒、锌等功能营养元素的正常负载，最低检出限为0.3wt.％。
图5中给出了不同叶面阻隔剂粉末样品制备的能谱分析结果，其中A图为nHAP；B图为SC+nHAP；C图为Si+SC+nHAP；D图为Se+SC+nHAP；E图为Zn+SC+nHAP；由A图可知，购得的nHAP药品中主要元素为Ca、P、O，与nHAP的化学式Ca5(PO4)3OH中所含元素相符合。B图、C图、D图、E图中主要元素为Ca、P、O、C、Na，与添加过SC(化学式C6H5Na3O7)后的nHAP分散液主成分相对应。C图、D图及E图中分别检测出Si、Se及Zn元素，表明叶面阻隔剂分散液中掺入的硅、硒、锌成分并未随着水溶液的蒸发散逸，而是附着于nHAP颗粒的表面，随nHAP在水相与固相间的迁移而移动。此外，B图、C图、D图、E图中均检出Cl元素，这是由于叶面阻隔剂主要成分nHAP及SC的水溶液均呈弱碱性，在pH统一调节至6.5的过程中引入了少量Cl-所致。
测试例4X射线衍射分析(XRD)
XRD是一种微观结构分析方式，通过对X射线穿透晶体时的衍射结果进行分析能够确定样品的晶体结构。使用X射线衍射仪对测试例2中所制得的样品粉末进行物相分析，扫描范围(2θ)为5°～80°，扫描速率8°·min-1。
对制备得到的不同叶面阻隔剂样品粉末进行X射线衍射分析，结果如图6中所示。观察到羟基磷灰石(HAP，PDF#09-0432)的(100)、(210)、(211)、(202)等晶面对应的特征峰均在nHAP衍射图谱的对应峰位出现，表明所购nHAP药品的纯度较高。添加SC后的nHAP衍射图谱与nHAP相比并未形成新的特征峰，说明SC与nHAP间并未发生反应生成新的物相，nHAP仍然是样品中唯一的晶体成分。负载Si、Se、Zn后nHAP对应的特征峰并未消失，表明功能营养元素的负载仅发生在nHAP的表面，其内部的晶格结构未受到影响。无论是表面活性剂SC的加入还是功能营养元素的负载均未显著改变nHAP的XRD衍射结果。
测试例5分散状态表征及稳定性测试
由于nHAP在水中的溶解性较低，单一nHAP分散液体系易出现团聚、沉积现象，因此有必要向溶液中加入适当的表面活性剂，以提高nHAP在溶液体系中的分散度。以实施例2、实施例4和实施例5添加不同浓度的表面活性剂进行比较，加入表面活性剂的0～24h制备效果如图2中所示，从左向右依次为未添加表面活性剂的nHAP溶液、0.1wt.％柠檬酸钠的nHAP溶液、0.3wt.％柠檬酸钠的nHAP溶液和0.5wt.％柠檬酸钠的nHAP溶液。静置24h后，观察到未加表面活性剂的nHAP溶液有沉淀，而加入柠檬酸钠的nHAP溶液仍然保持着较为良好的分散状态。基于此，可以证明采用柠檬酸钠作为新型叶面阻隔剂中的表面活性剂以优化其分散效果。考虑到不同浓度梯度的柠檬酸钠对体系的分散效果较为接近，选用与nHAP保持一致、且符合分散剂常用用量的0.3wt.％可作为最佳配置浓度。
分散体系中颗粒的粒径分布能在一定程度上对其分散状态进行表征。使用纳米粒度电位仪对溶液中处于分散状态的叶面阻隔剂成分进行粒度及其分散性指数(PDI)检测，以确定负载完成的叶面阻隔剂纳米成分在水溶液中的分散程度。测定温度20℃，每份样品重复测定6次。
不同叶面阻隔剂在水溶液中的粒径分布和PDI如表4中所示。其中，nHAP溶液的平均粒径最大，为627.26nm。而添加了SC及负载硅、硒、锌nHAP处理的粒径尺寸平均为513.66nm～528.92nm，显著低于nHAP在水中的分散粒径。不同处理的分散性指数中，nHAP溶液具有较高的PDI值(0.570)，而添加了SC及负载硅、硒、锌nHAP处理的PDI值平均为0.381～0.401，亦显著低于nHAP的分布范围。
表4不同叶面阻隔剂的粒径分布(其中，粒径/nm和PDI中数据右侧字母表示处理间的差异显著水平(p＜0.05)
序号 处理组 粒径/nm PDI
1 空白对照组1：nHAP 627.26±62.66a 0.570±0.105a
2 空白对照组2：SC+nHAP 514.07±49.51b 0.383±0.034b
3 实施例1：Si+SC+nHAP 513.66±20.67b 0.381±0.012b
4 实施例2：Se+SC+nHAP 514.86±27.84b 0.384±0.014b
5 实施例3：Zn+SC+nHAP 528.92±21.55b 0.401±0.016b
测试例6Zeta电位分析
Zeta电位又称电动电位，其绝对值的变化会影响颗粒表面的吸附作用，常用于表征溶胶态分散体系的稳定程度。利用Zeta电位仪对分散于水溶液中的不同叶面阻隔剂进行Zeta电位测定。测定温度20℃，每份样品重复测定6次。
图7中显示了不同叶面阻隔剂分散液的Zeta电位。结果表明，nHAP颗粒表面携带负电荷，其水溶液的Zeta电位平均值为-22.20mV。随着SC的加入，分散液的Zeta电位降低至-34.98mV。负载硅、硒、锌nHAP处理的Zeta电位值分别为-34.05mV、-35.23mV和-36.92mV，表面电势的绝对值相比单一nHAP成分的分散液均得到提升。
以下试验中以实施例3配置的叶面阻隔剂为例，与其他对比用的处理组共同施用处理以验证本发明叶面阻隔剂在农作物小麦栽培中的相应效果和优势，具体试验如下：
试验例1盆栽试验
盆栽试验：进行于2020年11月—2021年5月，试验地点位于江苏省农业科学院院内某试验基地(32°2′0″N，118°52′25″E)；选用的盆钵材质为聚丙烯(PP)，内径、外径和盆高分别为20.5cm、24cm和22cm，每盆装入5kg受试土壤，基肥随土壤装盆时加入，每盆施6g氮磷钾复合肥(江苏奥莱特生态肥业有限公司N:P2O5:K2O＝15:15:15)，搅拌均匀，三天后统一进行播种。选取饱满度相同、大小基本一致的小麦种子，于10％H2O2溶液中浸泡灭菌10min，用自来水及去离子水洗净，随后将种子置于已润湿的培养皿中浸种1d。将露白的种子转移至盆钵中，每盆均匀播种6粒，于同一天内完成。每个小麦品种设置3组重复，期间视天气情况每盆等量浇水，约1个月后间苗，最终每盆留下大小、长势相近的3株小麦幼苗。为模拟大田环境，所有盆钵露天随机放置，每隔两周调换各盆钵的摆放位置，小麦生长管理参照当地管理模式。
表5试验土壤基本理化性质
pH 6.65±0.10
有机质(g·kg-1) 14.24±0.26
全氮(g·kg-1) 0.92±0.01
碱解氮(mg·kg-1) 92.47±13.25
有效磷(mg·kg-1) 53.82±2.53
速效钾(mg·kg-1) 141.57±3.21
总镉(mg·kg-1) 0.79±0.03
上表中数据均以平均值±标准差(SD)的形式表示；
试验共设计4组处理，其中CK为对照组，每组处理设置6重复，处理编号及详细配置见表6。叶面阻隔剂的喷施分别于小麦生长至拔节期、抽穗期、灌浆早期时进行，共喷施3次，喷施用量为每盆60ml；所有盆钵露天放置，每两周随机调换各盆钵的摆放位置，小麦其余生长管理方式参照当地管理模式。
表6叶面阻控处理
编号 处理
CK(CK) 等量清水
T0(nHAP) 0.3％nHAP+0.3％SC
T1(Zn) 100mg·L-1Zn+0.3％SC
T2(Zn+nHAP) 100mg·L-1Zn+0.3％nHAP+0.3％SC
试验例2田间试验
进行于2020年11月—2021年5月，试验地点位于江苏省常熟市某轻度镉污染农田(31°42′56″N，120°37′36″E)。采用完全随机区组设计，将试验区块划分为10个小区，每个小区面积为20m2(5m×4m)，各小区间人工筑埂以分界，并于首尾处各设置一排保护行。叶面阻控处理与盆栽试验中相同，每组处理设置3重复。叶面阻隔剂的喷施分别于小麦生长至拔节期、抽穗期、灌浆早期时喷施，共喷施3次，喷施用量为300ml/单一重复。小麦其余田间管理方式参照当地大田生产模式。
表7大田试验土壤基本理化性质
pH 6.25±0.15
有机质(g·kg-1) 34.36±3.45
全氮(g·kg-1) 1.89±0.19
碱解氮(mg·kg-1) 128.77±16.82
有效磷(mg·kg-1) 24.94±2.52
速效钾(mg·kg-1) 165.25±19.04
总镉(mg·kg-1) 0.54±0.05
于2021年5月下旬进行小麦成熟期的样品收获，收获同时测量盆栽小麦株高。分别对各处理小麦进行采集，人工分离出籽粒、秸秆及根部3部分后，用1％的醋酸溶液浸泡籽粒、秸秆部分2min，随后用自来水和去离子水洗净，确保小麦地上部分表面没有残留的叶面阻隔剂成分。小麦根部用自来水和去离子水洗净，与籽粒、秸秆部分一同于105℃杀青30min后70℃下烘至恒重并称干重。样品经粉碎后过100目筛，留待消解、测定镉含量。
测试例7试验例1小麦生长情况统计
为评价叶面喷施阻控剂对两种小麦产量的影响，于成熟期对盆栽试验中的小麦产量分别进行了统计，如图9所示。所有4种处理下，宁麦11和镇麦10号在盆栽试验中的平均产量相比于对照组的CK处理，施锌处理组即T1和T2组的叶面喷施对小麦产量均无显著影响。进一步表明本研究中所喷施的叶面阻隔剂不会对作物的正常生长造成不利影响。
测试例8试验例1-2小麦籽粒镉浓度情况统计
如图10所示，盆栽试验中，所有处理组宁麦11籽粒镉浓度低于镇麦10号的籽粒镉浓度。施锌处理即T1和T2组较对照处理显著降低了宁麦11的籽粒镉浓度，降低幅度分别为19.51％和28.32％。同样的，对于镇麦10号，施锌的处理即T1和T2组相比于CK均显著降低了籽粒镉浓度，降低幅度分布在20.28～31.61％的范围内，其中含nHAP的施锌处理即T2组降镉效果最明显，属于极显著的范围。
如图11所示，大田试验中，同样的，所有处理组低镉积累品种宁麦11籽粒镉浓度低于高镉积累品种镇麦10号的籽粒镉浓度范围。与CK相比，含nHAP的施锌处理即T2组的叶面喷施处理显著降低了宁麦11的籽粒镉浓度，降低幅度为25.86％，存在显著差异(p＜0.05)。
测试例9试验例1小麦籽粒和秸秆中锌含量情况统计
如图12所示为盆栽试验中不同处理下小麦籽粒锌浓度的含量，如图13所示为盆栽试验中不同处理下小麦秸秆中锌浓度的含量；未观察到nHAP的单独施加对籽粒和秸秆中的锌浓度产生显著影响；T1、T2处理显著提升了宁麦11的籽粒、秸秆锌浓度，提升幅度分别为20.51％～37.78％和23.78％～37.96％。镇麦10号的籽粒、秸秆锌浓度在两种施锌处理下同样得到显著提升，提升幅度分别为15.98％～29.09％和25.76％～36.23％。从整体上看，两个施锌处理对小麦各部位的锌浓度均有不同程度的提升，而nHAP负载锌的T2处理相比于单施锌的T1处理显著提升了两个品种的籽粒锌浓度，平均提升幅度为12.72％，是由于nHAP负载锌进一步提高了小麦对锌的吸收效率。

Claims (3)

1.一种叶面阻隔剂，其特征在于：所述叶面阻隔剂由含功能性元素的可溶性盐、纳米羟基磷灰石、阴离子表面活性剂与水混合均匀后采用HCl溶液和NaOH溶液调整pH为6.5再超声配置而成；所述功能性元素为锌、硅和硒元素中的一种；所述纳米羟基磷灰石晶体形状为针状，纯度为99%以上，颗粒粒径为20nm；
所述阴离子表面活性剂为柠檬酸钠；
所述纳米羟基磷灰石的浓度与所述阴离子表面活性剂的质量浓度比为1:1；
所述功能性元素为Si元素时，Si元素的浓度为80 mg·L-1；
所述功能性元素为Se元素时，Se元素的浓度为40 mg·L-1 ；
所述功能性元素为Zn时，Zn元素的浓度为100 mg·L-1 。
2.权利要求1所述的叶面阻隔剂在农作物小麦栽培中的应用，其特征在于，所述应用过程包括：分别于小麦生长至拔节期、抽穗期、灌浆早期时喷施上述叶面阻隔剂。
3.权利要求1所述的叶面阻隔剂在农作物小麦栽培中的应用，其特征在于，在轻微镉污染农田中栽培小麦时，所述应用过程包括：于小麦拔节期和灌浆早期喷施权利要求1所述的叶面阻隔剂，或在小麦抽穗期和灌浆期喷施权利要求1所述的叶面阻隔剂。
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