專利名稱：一種控制水稻重金屬鎘積累的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于水稻種植技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種控制

重金屬鎘積累的方法。

背景技術(shù)：
鎘(Cd)是一種對(duì)動(dòng)植物都具有毒害作用的重金屬和環(huán)境污染物，其在稻田土壤—水稻系統(tǒng)中具有很強(qiáng)的遷移性。鎘污染不僅影響水稻產(chǎn)量，其在稻米中的富集，還嚴(yán)重降低稻米的衛(wèi)生品質(zhì)和營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)，進(jìn)入食物鏈后，還對(duì)人體健康的造成嚴(yán)重的潛在威脅。近年來，由于工業(yè)“三廢”的不合理排放、固體廢棄物(尤其是城市垃圾)處理不善、污水灌溉、污泥農(nóng)用以及施用含有重金屬元素的肥料等，都導(dǎo)致了土壤中重金屬鎘含量急劇增加。據(jù)農(nóng)業(yè)部稻米及制品質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)測(cè)試中心2002年和2003年對(duì)我國(guó)各地稻米質(zhì)量安全普查的結(jié)果，稻米質(zhì)量安全問題之一是鎘、鉛等重金屬超標(biāo)，超標(biāo)率超過10％，一些污染地區(qū)的稻米鎘含量高達(dá)0.4-1.0mg/kg，遠(yuǎn)超過我國(guó)谷物中鎘的最高許可量0.2mg/kg，已威脅到食物安全和人體健康。比如，據(jù)報(bào)道，浙江省遂昌縣和溫州地區(qū)相繼出現(xiàn)的鎘中毒事件，主要是當(dāng)?shù)剞r(nóng)田和稻米受到嚴(yán)重的鎘污染，其中糙米鎘含量分別達(dá)到1.17mg/kg-1和1.30mg/kg-1。據(jù)此，控制和降低稻米鎘污染亟待解決。
針對(duì)當(dāng)前稻田土壤以及稻米重金屬鎘污染日益嚴(yán)重的現(xiàn)狀，國(guó)內(nèi)開展了大量有關(guān)水稻鎘低積累品種篩選和農(nóng)藝栽培技術(shù)研究。水稻鎘積累存在及顯著的品種間差異是水稻鎘低積累品種篩選的本質(zhì)和基礎(chǔ)。然水稻鎘積累的品種間差異并非穩(wěn)定、持久的差異，這種差異與水稻利用金屬礦質(zhì)元素的代謝途徑密切相關(guān)，甚至是這些代謝途徑?jīng)Q定了這種差異，如水稻對(duì)錳、鐵元素的利用途徑就在很大程度上決定了水稻鎘的積累。當(dāng)然對(duì)鎘低積累水稻品種的篩選并沒有把上述因素考慮在內(nèi)，因此篩選出來的鎘低積累品種往往存在明顯的地域差異，甚至年度之間也存在顯著差異。在當(dāng)前生產(chǎn)上，國(guó)內(nèi)外還沒有任何一個(gè)水稻品種可廣泛用于鎘低積累稻米生產(chǎn)。
土壤中能夠被植物所吸收的鎘(有效態(tài)鎘)是影響水稻鎘吸收與積累的重要因素。因此，通過農(nóng)藝栽培技術(shù)措施降低稻田土壤有效態(tài)鎘含量來降低稻米鎘積累是有其理論基礎(chǔ)的。故當(dāng)前有關(guān)通過稻田肥水調(diào)控、土壤pH調(diào)控、土壤氧化還原電位調(diào)控等途徑降低稻米鎘積累的研究已在國(guó)內(nèi)外廣泛開展。肥水調(diào)控就是通過合理的施肥和水分灌溉技術(shù)來降低稻田有效態(tài)鎘含量，其中長(zhǎng)期淹水是比較有效的一條途徑，然長(zhǎng)期淹水灌溉耗費(fèi)大量灌溉水，這對(duì)水資源日益嚴(yán)峻的我國(guó)北方地區(qū)以及一些南方干旱地域或一些季節(jié)性缺水地域是不現(xiàn)實(shí)的，也不利于水稻生長(zhǎng)，其利用價(jià)值十分有限。使用石灰提高土壤pH，降低稻田土壤有效態(tài)鎘含量也是一跳比較有效的技術(shù)路徑，但是該技術(shù)存在極大的弊端。在土壤pH值提高的同時(shí)，土壤中有效態(tài)鐵、鋅、錳、銅等金屬礦質(zhì)營(yíng)養(yǎng)元素含量大幅下降，嚴(yán)重?fù)p害水稻生長(zhǎng)和影響稻米產(chǎn)量。而調(diào)控土壤氧化還原電位也只是當(dāng)前的理論推測(cè)，在實(shí)際研究和生產(chǎn)中還沒有切實(shí)可行的方法。
據(jù)此，控制水稻重金屬鎘積累必須從水稻根系對(duì)土壤鎘的吸收、轉(zhuǎn)運(yùn)代謝過程中加以解決。專利200710070666.4已經(jīng)公開了利用土壤鎘可通過水稻根系的鐵吸收代謝途徑進(jìn)入植株體內(nèi)這一途徑，發(fā)明了通過土施螯合態(tài)亞鐵肥控制稻米鎘積累農(nóng)藝技術(shù)措施，此方法施用的螯合態(tài)亞鐵肥用量相對(duì)偏大，成本偏高。近年來，研究發(fā)現(xiàn)了多種礦質(zhì)金屬元素代謝途徑(細(xì)胞膜金屬轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白)都具有鎘的吸收和轉(zhuǎn)運(yùn)功能，這也揭示出水稻重金屬鎘積累的控制有可能通過除土施螯合態(tài)亞鐵肥之外的其它途徑予以控制，但目前尚處于探索階段。


發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，木發(fā)明根據(jù)水稻植株利用土壤錳元素機(jī)制的多樣性以及多種底物弱選擇性的金屬礦質(zhì)元素吸收和轉(zhuǎn)運(yùn)系統(tǒng)具有同時(shí)吸收和轉(zhuǎn)運(yùn)錳、鎘的功能，并且這些弱選擇性金屬礦質(zhì)元素吸收和轉(zhuǎn)運(yùn)系統(tǒng)可被土壤中有效態(tài)錳所調(diào)控的原理，設(shè)計(jì)提供了一種控制稻米重金屬鎘積累的方法。
土壤鎘以二價(jià)態(tài)離子(Cd2+)存在，其化學(xué)特性與Mn2+、Fe2+、Zn2+等極為相似，并以該價(jià)態(tài)被植株根系所吸收。研究表明，作物對(duì)鎘的吸收和利用與植株中的金屬礦質(zhì)元素弱選擇性的吸收和轉(zhuǎn)運(yùn)途徑有關(guān)。植株中ZIP家族蛋白等的表達(dá)不僅可受土壤中有效態(tài)鐵含量(包括亞鐵含量)，而且受土壤中有效態(tài)鋅含量、有效態(tài)錳含量的調(diào)控。據(jù)此可知，作物對(duì)土壤鎘的吸收應(yīng)該可以通過調(diào)控環(huán)境中的有效態(tài)錳水平加以控制。同時(shí)，由于Cd2+不僅與Fe2+、Zn2+具有相似的離子半徑，同時(shí)也與二價(jià)錳離子(Mn2+)的離子半徑接近，且錳作為一種必需微量元素，其以二價(jià)態(tài)離子被作物根系細(xì)胞膜上的Mn2+轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白進(jìn)入細(xì)胞。同時(shí)，錳是一種可變價(jià)金屬元素，在土壤中很容易被氧化為高價(jià)態(tài)(如Mn4+、Mn6+)而被土壤顆粒所固定，使土壤中的有效態(tài)錳含量大幅下降，而錳只能以Mn2+的形勢(shì)為植株根系所吸收。正是這種錳的可變價(jià)特性，環(huán)境條件如稻田的水分狀況、通氣狀況等不僅強(qiáng)烈影響土壤有效態(tài)錳含量，而且還強(qiáng)烈的影響植株對(duì)土壤錳的吸收。
依據(jù)金屬礦質(zhì)元素弱選擇性吸收、轉(zhuǎn)運(yùn)系統(tǒng)具有強(qiáng)烈吸收、轉(zhuǎn)運(yùn)錳和鎘的功能，以及相關(guān)吸收和轉(zhuǎn)運(yùn)系統(tǒng)又強(qiáng)烈受土壤有效態(tài)錳含量所調(diào)控這一原理，利用水稻根系在吸收Mn2+和Cd2+過程中存在相互拮抗、葉面噴施錳肥可阻斷Cd從根系向地上部轉(zhuǎn)運(yùn)以及從地上部(莖葉)向籽粒(稻谷)中轉(zhuǎn)運(yùn)這一分子、生理機(jī)制，通過研究和實(shí)踐，最終研制除了一條全新的可有效控制稻米鎘積累的錳肥調(diào)控技術(shù)。
所述的一種控制水稻重金屬鎘積累的方法，其特征在于采用土施和葉面噴施二價(jià)錳肥，改善稻田土壤有效態(tài)錳含量和植株地上部錳營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)，調(diào)控水稻植株錳營(yíng)養(yǎng)代謝途徑，抑制水稻植株中礦質(zhì)金屬弱選擇性吸收和轉(zhuǎn)運(yùn)系統(tǒng)，從而抑制水稻植株中吸收和轉(zhuǎn)運(yùn)鎘的代謝途徑，降低和控制稻米鎘積累，具體包括 (1)于秧苗移栽前整地時(shí)，在土壤中施入二價(jià)錳螯合物，施用量以錳計(jì)為15-90公斤/公頃，并與土壤充分混勻； (2)于秧苗移栽后15—20天開始至秧苗移栽后35-45天，每隔7-10天噴施一次二價(jià)錳肥水溶液，噴施濃度以錳計(jì)為0.02％-0.05％的非螯合態(tài)錳溶液150-1500公斤/公頃或噴施濃度為0.005％-0.02％的二價(jià)錳螯合物溶液150-1500公斤/公頃； (3)分別于水稻孕穗初期、灌漿期時(shí)，分別撒施二價(jià)錳螯合物，施用量以錳計(jì)為15-75公斤/公頃； (4)土施二價(jià)錳螯合物3-5天內(nèi)稻田灌水； (5)于水稻楊花期始至成熟期，每隔7-10天噴施一次二價(jià)錳肥水溶液，噴施濃度以錳計(jì)為0.02％-0.05％的非螯合態(tài)錳溶液150-1200公斤/公頃或噴施濃度為0.005％-0.02％的二價(jià)錳螯合物溶液150-1200公斤/公頃； (6)土施二價(jià)錳肥以后每年二價(jià)錳螯合物施用方法相同，施用量減半或減少3/4。
所述的一種控制水稻重金屬鎘積累的方法，其特征在于所述的二價(jià)錳螯合物為EDTA二鈉錳(EDTA·Na2Mn)、HEDTA二鈉錳(HEDTA·Na2Mn)、EDDHA二鈉錳(EDDHA·Na2Mn)、DTPA二鈉錳(DTPA·Na2Mn)，所述的非螯合態(tài)錳為硫酸錳(MnSO4)、氯化錳(MnCl2)、硝酸錳(Mn(NO3)2)。
所述的一種控制水稻重金屬鎘積累的方法，其特征在于步驟(1)中二價(jià)錳螯合物的施用量為25-70公斤/公頃。
所述的一種控制水稻重金屬鎘積累的方法，其特征在于步驟(1)中二價(jià)錳螯合物的施用量為30-60公斤/公頃。
所述的一種控制水稻重金屬鎘積累的方法，其特征在于步驟(2)中噴施濃度以錳計(jì)為0.02％-0.05％的非螯合態(tài)錳溶液300-1200公斤/公頃或噴施濃度為0.005％-0.02％的二價(jià)錳螯合物溶液300-600公斤/公頃。
所述的一種控制水稻重金屬鎘積累的方法，其特征在于步驟(3)中二價(jià)錳螯合物的施用量為20-45公斤/公頃。
所述的一種控制水稻重金屬鎘積累的方法，其特征在于步驟(3)中二價(jià)錳螯合物的施用量為25-35公斤/公頃。
所述的一種控制水稻重金屬鎘積累的方法，其特征在于步驟(5)中噴施濃度以錳計(jì)為0.02％-0.05％的非螯合態(tài)錳溶液300-1200公斤/公頃或噴施濃度為0.005％-0.02％的二價(jià)錳螯合物溶液300-600公斤/公頃。
本發(fā)明使用的二價(jià)錳螯合物來源廣泛，使用量低、使用成本低，該方法普遍適用我國(guó)各地的鎘重、中、輕度污染區(qū)域，能顯著降低稻米中的鎘含量，同時(shí)能顯著提高產(chǎn)量以及稻米中鐵、錳、銅、鋅等微量礦質(zhì)營(yíng)養(yǎng)元素含量，對(duì)水稻生長(zhǎng)不會(huì)產(chǎn)生任何不利影響。并且本發(fā)明采用土施和葉面噴施二價(jià)錳肥結(jié)合的方法，方法更有效。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本技術(shù)適用范圍廣、更為經(jīng)濟(jì)、更為有效，還能提高稻米礦質(zhì)營(yíng)養(yǎng)元素含量，并且克服了現(xiàn)有技術(shù)的諸多不利后果?？刂频久字亟饘俜e累有兩個(gè)關(guān)鍵間斷根系重金屬吸收階段和重金屬向稻米中轉(zhuǎn)運(yùn)階段。土施二價(jià)錳螯合物在于調(diào)控抑制根系的重金屬吸收相關(guān)代謝系統(tǒng)的表達(dá)，進(jìn)而抑制根系從土壤中吸收重金屬；而葉面噴施則是可顯著抑制植株中Mn等礦質(zhì)元素的轉(zhuǎn)運(yùn)系統(tǒng)表達(dá)，進(jìn)而抑制重金屬?gòu)闹仓?莖葉)中向稻米中轉(zhuǎn)運(yùn)，最終達(dá)到控制稻米重金屬之目的。本發(fā)明同時(shí)采用土施和葉面噴施比單一采用土施方法具有更為明顯、有效的稻米重金屬積累控制效果。

具體實(shí)施例方式 一、錳調(diào)控水稻鎘積累與耐性的初步試驗(yàn) 1 材料與方法 1.1 試驗(yàn)設(shè)計(jì) 以一對(duì)鎘(Cd)積累與耐性差異均極為顯著的秈型水稻品種珍汕97B(低積累、高耐性)和密陽46(高積累、低耐性)為研究材料。種子經(jīng)浸種靈水溶液浸種48h，并于30-35℃催芽24h。芽谷播種于經(jīng)洗硫酸洗凈的細(xì)沙床，待秧苗長(zhǎng)至4葉1心，選取生長(zhǎng)一致的秧苗進(jìn)行移栽試驗(yàn)處理。秧苗移植至容積為5.0L內(nèi)裝有5L營(yíng)養(yǎng)液的黑色塑料桶，每桶種5穴，每穴3株，用樹脂塑料板分隔各穴，海綿固定，營(yíng)養(yǎng)液按國(guó)際水稻研究所(IRRI)推薦的配方配制。移栽后用含1/4大量元素的營(yíng)養(yǎng)液適應(yīng)性預(yù)培養(yǎng)7d，之后進(jìn)行全營(yíng)養(yǎng)液處理，并進(jìn)行試驗(yàn)處理。處理設(shè)錳、鎘組合處理。錳處理設(shè)低水平(low level)、正常水平(normal level)和高水平(high level)3個(gè)處理，在預(yù)備實(shí)驗(yàn)和重復(fù)實(shí)驗(yàn)中錳處理濃度分別為0.0441、0.5005、5.137mg/L和0.0397、0.4882、4.9950mg/L(首次處理時(shí)培養(yǎng)液實(shí)際檢測(cè)數(shù)據(jù))，以MnSO4作為錳源，鎘處理設(shè)0、0.1、1.0和5.0μmol/L4個(gè)濃度水平，以CdSO4作為Cd源，每周更換兩次營(yíng)養(yǎng)液，并用0.1mol/L HCl或0.1mol/L NaOH溶液調(diào)pH至5.6左右。試驗(yàn)采用3因素裂區(qū)設(shè)計(jì)，以品種為主區(qū)，錳處理為副區(qū)，鎘處理為副副區(qū)，各處理重復(fù)3次。
1.2 測(cè)定項(xiàng)目 于錳—鎘處理后30d于(分蘗盛期)進(jìn)行取樣測(cè)定分析。
植株樣品經(jīng)檢測(cè)株高、根長(zhǎng)后，植株根系用去離子水洗凈，樣品分為兩部分。
一部分于105℃的高溫下殺青2h，并于80℃烘干至衡重，稱取地上部與根系干物重。干樣經(jīng)粉碎至粉末，稱取0.5000g并用濃硝酸和高氯酸按1:3比例混合液硝煮，硝煮后用重蒸水定容至25mL，利用全譜直讀電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜儀(ICP-AES)測(cè)定Mn、Cd及其它元素含量。
一部分取植株上部3葉及根系作為植株的生理生化指標(biāo)測(cè)定之樣品。
按高俊鳳(2006)測(cè)定葉綠素a、b和類胡蘿卜素含量及植株丙二醛(MDA)、超氧物歧化酶(SOD)和過氧化物酶(POD)含量。
1.4 數(shù)據(jù)處理 用唐啟義和馮明光開發(fā)的DPS軟件進(jìn)行方差分析，對(duì)各參數(shù)的平均數(shù)進(jìn)行SSR多重比較。
2 結(jié)果與分析 2.1 錳-鎘處理對(duì)水稻株高與根長(zhǎng)的影響 表1顯示水稻株高與根長(zhǎng)受培養(yǎng)液鎘處理水平與錳處理水平的顯著影響。高水平鎘處理(1.0和5.0μmol/L)顯著抑制了兩水稻植株株高及更長(zhǎng)，而低水平鎘處理對(duì)植株株高與根長(zhǎng)有一定影響，但不顯著。這在兩次試驗(yàn)中趨勢(shì)一致的，但鎘對(duì)水稻株高與根長(zhǎng)的影響與錳處理水平及試驗(yàn)環(huán)境有關(guān)。在溫室中，與低錳處理相比，正常錳處理明顯促進(jìn)了同等鎘處理下的水稻生長(zhǎng)，表現(xiàn)在株高更高、根系更長(zhǎng)，而高錳處理則表現(xiàn)出強(qiáng)化鎘毒害的現(xiàn)象，主要表現(xiàn)在株高和根長(zhǎng)明顯低于正常錳處理，甚至低于低錳處理，這可能是高錳引起了錳毒害有關(guān)。而在網(wǎng)室中，同一鎘處理水平下，隨著錳處理水平的提高，植株株高和根系長(zhǎng)度均增加，表現(xiàn)出錳對(duì)鎘毒害的緩解作用。從品種上看，以植株株高和根長(zhǎng)受抑程度為依據(jù)，珍汕97B對(duì)鎘的耐性明顯高于密陽46，如溫室中正常錳處理時(shí)，1.0μmol/L和5.0μmol/L鎘處理導(dǎo)致密陽46株高和根長(zhǎng)分別比對(duì)照(0μmol/L Cd)下降了26.47％和5.48％、36.97％和22.60％，而珍汕97B則分別下降了15.56％和-0.65％、27.45％和13.64％。在網(wǎng)室試驗(yàn)中亦有類似結(jié)果。
表1 水稻植株株高、根長(zhǎng)
表中數(shù)據(jù)為15穴水稻苗結(jié)果的平均值。
2.2 錳-鎘處理對(duì)水稻葉綠素a、葉綠素b及類胡蘿卜素含量的影響 鎘對(duì)水稻葉片的光合系統(tǒng)有強(qiáng)烈的干擾作用(表2)。低水平鎘處理(0.1μmol/L)對(duì)葉綠素a、葉綠素b及類胡蘿卜素含量的影響不明顯，甚至有微量的促進(jìn)作用，但是，高水平鎘處理(1.0和5.0μmol/L)時(shí)，水稻葉綠素a、b和類胡蘿卜素含量則開始減少，尤其是5.0μmol/L鎘處理時(shí)下降達(dá)顯著水平。這在兩實(shí)驗(yàn)中結(jié)果一致。錳處理對(duì)水稻葉綠素a、b和類胡蘿卜素含量的影響與鎘處理水平以。在低鎘處理(0、0.1μmol/L)時(shí)，隨著錳處理水平的增加，葉綠素a、b和類胡蘿卜素含量增加，而在高鎘處理(1.0、5.0μmol/L)時(shí)，隨著錳處理水平的增加，葉綠素a、b和類胡蘿卜素含量先增加后下降，這在兩實(shí)驗(yàn)及兩品種間是一致的。
表2 水稻葉綠素a、葉綠素b及類胡蘿卜素含量

表中數(shù)據(jù)為3次重復(fù)的平均值， 2.3 錳-鎘處理對(duì)水稻鎘和錳積累量的影響 錳對(duì)水稻植株鎘的積累具有重要影響，并與錳處理水平、植株器官及試驗(yàn)地點(diǎn)(環(huán)境)密切相關(guān)(表3)。水稻地上部和根系鎘濃度和積累量均隨著鎘處理水平的增加而顯著增加，且密陽46地上部鎘濃度和積累量顯著高于珍汕97B。溫室試驗(yàn)中水稻植株鎘濃度和積累量又均顯著高于網(wǎng)室實(shí)驗(yàn)。隨著錳處理水平的增加，兩水稻植株鎘積累濃度與積累量均隨之下降，表現(xiàn)出錳對(duì)植株鎘積累抑制。
水稻植株錳濃度和積累量同樣與培養(yǎng)液的鎘處理水平和錳處理水平有關(guān)(表4)。兩水稻地上部和根系的錳濃度和錳積累量均隨著錳處理水平的提高而顯著增加，卻隨著鎘處理水平的提高而顯著下降，表現(xiàn)出明顯的錳-鎘拮抗作用。同時(shí)，植株地上部的錳濃度和積累量顯著高于根系，這在兩個(gè)試驗(yàn)中趨勢(shì)是完全一致的。溫室試驗(yàn)中水稻錳濃度和積累量要顯著高于網(wǎng)室試驗(yàn)。
表3 水稻植株鎘含量和積累量

表中數(shù)據(jù)為3次重復(fù)的平均值。The value presentedhere was the average ofthree replications 表4 水稻植株錳含量和積累量
表中數(shù)據(jù)為3次重復(fù)的平均值。
2.4 錳-鎘處理對(duì)水稻植株鐵、銅、鋅含量的影響 研究結(jié)果顯示錳、鎘處理對(duì)水稻植株鐵、銅和鋅的積累有抑制作用，但抑制程度與品種及試驗(yàn)點(diǎn)有關(guān)(表5)，兩水稻植株鐵、銅和鋅的積累具有一致的趨勢(shì)?？傮w上看，隨著培養(yǎng)液錳處理水平的提高，植株鐵、銅和鋅含量則隨之下降；類似地，隨著鎘處理水平的提高，植株鐵、銅和鋅含量亦隨之顯著下降。結(jié)果啟示，水稻根系對(duì)錳、鎘與鐵、銅和鋅的吸收存在拮抗作用(競(jìng)爭(zhēng)作用)。
表5 水稻植株鐵、銅、鋅含量
表中數(shù)據(jù)為3次重復(fù)的平均值。
2.5 錳-鎘處理對(duì)水稻植株抗氧化系統(tǒng)的影響 2.5.1 錳-鎘處理對(duì)植株丙二醛(MDA)含量的影響 丙二醛(MDA)是植株氧化脅迫的產(chǎn)物之一，通常可作為植株受氧化脅迫程度的指標(biāo)之一。結(jié)果表明，兩水稻植株MDA均隨著鎘處理水平的提高而增加，表明鎘處理水平的提高導(dǎo)致了植株氧化脅迫的增加。而錳對(duì)植株MDA的影響則與錳處理水平有關(guān)，總體上看，正常錳處理降低了植株中的MDA含量，而高錳處理則導(dǎo)致植株中MDA增加。從品種上看，不論是葉片還是根系，密陽46MDA含量均高于珍汕97B。
2.5.2 錳-鎘處理對(duì)超氧物歧化酶(SOD)活性的影響 植物超氧物歧化酶(SOD)活性與培養(yǎng)液的鎘處理水平和錳處理水平密切相關(guān)。結(jié)果顯示低水平鎘處理(0.1μmol/L)對(duì)兩水稻葉片和根系SOD活性的影響并不顯著，而高水平處理(1.0、5.0μmol/L)則強(qiáng)烈抑制植株SOD活性。同時(shí)結(jié)果還顯示，總體上隨著錳處理水平的提高，植株SOD活性也隨之提高。這可能與錳作為Mn-SOD的重要輔酶有關(guān)。植株SOD酶活性的變化在兩個(gè)實(shí)驗(yàn)中具有類似的結(jié)果。
2.5.3 不同錳鎘處理對(duì)過氧化物酶(POD)活性的影響 植株過氧化物酶(POD)受培養(yǎng)液鎘處理和錳處理水平的影響，且與植株SOD酶活性的變化有所不同?？傮w上看，隨著鎘處理水平的提高，植株葉片和根系中的POD活性均隨之增加。但錳處理對(duì)植株P(guān)OD活性的影響并不顯著。
3 結(jié)論 3.1 隨著培養(yǎng)液中MnSO4濃度的增大，雖顯著降低了水稻根系中鎘含量但卻促進(jìn)地上部的鎘積累。
3.2 隨著培養(yǎng)液中MnSO4濃度的增大，水稻株高、根長(zhǎng)、葉綠素含量等都有明顯的增加趨勢(shì)，說明了培養(yǎng)液中添加MnSO4是有利于水稻生長(zhǎng)的。
3.3 隨著培養(yǎng)液中MnSO4濃度的增大，降低了植株中的MDA含量，提高了植株中的SOD、POD酶的活性，說明了培養(yǎng)液中添加MnSO4，一定程度上減輕了鎘對(duì)水稻的毒害作用。
3.4 隨著培養(yǎng)液中MnSO4濃度的增大，水稻地上部鐵、鋅等金屬元素含量不斷增多，水稻地上部銅元素含量和水稻根系中鐵、銅、鋅等金屬元素含量卻不斷減少，說明了水稻根系對(duì)錳與鐵、銅和鋅的吸收存在拮抗作用(競(jìng)爭(zhēng)作用)。
3.5 由于MnSO4中的二價(jià)錳(Mn2+)并不穩(wěn)定，容易在根表形成根膜，而促進(jìn)植株地上部鎘積累，故推測(cè)使用EDTA·Na2Mn對(duì)于控制水稻鎘積累可能更為有效。
二、錳對(duì)水稻鎘積累和耐性及其調(diào)控機(jī)理研究的驗(yàn)證 在試驗(yàn)一的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步開展了不同形態(tài)、不同濃度錳肥的研究，本試驗(yàn)?zāi)康脑谟跈z測(cè)不同形態(tài)、不同濃度水平錳肥處理?xiàng)l件下水稻植株鎘積累情況，以確定錳肥的種類和施用濃度。
1 材料與方法 1.1 試驗(yàn)材料與方法 以一對(duì)鎘(Cd)積累與耐性差異均極為顯著的秈型水稻品種珍汕97B(低積累、高耐性)和密陽46(高積累、低耐性)為研究材料。種子經(jīng)浸種靈水溶液浸種48h，并于30-35℃催芽24h。芽谷播種于經(jīng)洗硫酸洗凈的細(xì)沙床，待秧苗長(zhǎng)至4葉1心，選取生長(zhǎng)一致的秧苗進(jìn)行移栽試驗(yàn)處理。秧苗移植至容積為5.0L內(nèi)裝有5L營(yíng)養(yǎng)液的黑色塑料桶，每桶種5穴，每穴3株，用樹脂塑料板分隔各穴，海綿固定，營(yíng)養(yǎng)液按國(guó)際水稻研究所(IRRI)推薦的配方配制。移栽后用含1/4大量元素的營(yíng)養(yǎng)液適應(yīng)性預(yù)培養(yǎng)5d，之后進(jìn)行全營(yíng)養(yǎng)液處理，同時(shí)進(jìn)行錳、鎘處理。每5d換一次營(yíng)養(yǎng)液，并用0.1mol/L HCl或0.1mol/L NaOH溶液調(diào)pH至5.6左右。錳肥設(shè)Mn2+SO4和Mn2+EDTA2個(gè)形態(tài)錳處理和0(CK)、9.1(正常濃度)、91μmol/L(以Mn計(jì))3個(gè)濃度水平處理；鎘以CdSO4作為鎘源，設(shè)O(CK)、0.1、1.0和5.0μmol/L4個(gè)濃度水平處理。試驗(yàn)采用3因素裂區(qū)設(shè)計(jì)，以品種為主區(qū)，錳處理為副區(qū)，鎘處理為副副區(qū)，各處理重復(fù)4次。
1.2 測(cè)定項(xiàng)目 分兩次取樣，于錳—鎘處理第10天和第20天取樣。植株樣品經(jīng)檢測(cè)株高、根長(zhǎng)、分蘗數(shù)、SPAD值后，植株根系用去離子水洗凈，樣品分為兩部分。一部分用于提取根膜，然后于105℃的高溫下殺青2h，并于80℃烘干至衡重，稱取地上部與根系干物重。干樣經(jīng)粉碎至粉末，稱取0.5000g并用濃硝酸和高氯酸按1:3比例混合液硝煮，硝煮后用重蒸水定容至25mL，利用全譜直讀電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜儀(ICP-AES)測(cè)定Mn、Cd、Fe、Cu和Zn等元素含量。另外一部分取植株上部3葉及根系作為植株的生理生化指標(biāo)測(cè)定之樣品。按高俊鳳(2006)測(cè)定葉綠素a、b。
1.3 數(shù)據(jù)處理 用唐啟義和馮明光開發(fā)的DPS軟件進(jìn)行方差分析，對(duì)各參數(shù)的平均數(shù)進(jìn)行SSR多重比較。
2 結(jié)果與分析 2.1 錳鎘處理對(duì)水稻農(nóng)藝性狀的影響 水培條件下正常水平和高水平的MnSO4處理以及正常水平的EDTA·Na2Mn處理均可顯著改善鎘脅迫下的水稻生長(zhǎng)，顯著緩解鎘毒害。高水平EDTA·Na2Mn處理對(duì)水稻生長(zhǎng)卻表現(xiàn)出一定錳毒害作用，而此時(shí)，鎘處理卻可以顯著抑制水稻的錳毒害作用，這說明水稻在吸收溶液中的錳和鎘的過程中存在極顯著的拮抗作用，同時(shí)也表明EDTA·Na2Mn在水稻鎘吸收過程中具有更強(qiáng)的拮抗效應(yīng)，這主要是由于EDTA·Na2Mn在溶液中可維持較好的Mn2+形態(tài)，而MnSO4則在根系泌氧作用以及溶液中溶氧的作用下形成高價(jià)態(tài)Mn，不易被根系所吸收。
表6 不同處理對(duì)水稻株高、根長(zhǎng)以及分蘗數(shù)的影響

表中數(shù)據(jù)為8穴水稻苗結(jié)果的平均值。
表6顯示在正常水平和高水平的MnSO4以及正常水平的EDTA·Na2Mn處理下，鎘處理水平增加，兩水稻株高、根長(zhǎng)、地上部干物重、根系干物重均顯著下降，而錳處理水平增加，株高增加，根長(zhǎng)有一定程度的下降，但地上部干物重、根系干物重均顯著增加，而在兩個(gè)形態(tài)的Mn肥之間并沒有顯著差異。表明EDTA·Na2Mn和MnSO4處理對(duì)對(duì)水稻生長(zhǎng)具有類似的效果。而在高水平EDTA·Na2Mn處理下，隨著鎘處理水平的提高，植株株高顯著增加，但根長(zhǎng)變短，這表明高水平EDTA·Na2Mn處理對(duì)水稻產(chǎn)生了明顯毒害作用，而鎘卻表現(xiàn)出對(duì)錳毒害的緩解作用，表明Mn2+和Cd2+在水稻根系吸收過程中存在顯著拮抗作用。
2.2 錳鎘處理對(duì)水稻葉綠素a、b和類胡蘿卜素含量的影響 表7 錳鎘處理對(duì)水稻葉綠素a、b、類胡蘿卜素以及SPAD值的影響

表中SPAD值是10次重復(fù)的平均值，其余數(shù)據(jù)為3次重復(fù)的平均值。
表7顯示鎘處理水平增加導(dǎo)致葉綠素a、b含量以及SPAD值顯著下降。而正常水平和高水平的MnSO4以及正常水平的EDTA·Na2Mn處理均顯著提高了綠素a、b含量以及SPAD值，表現(xiàn)出鎘毒害的緩解作用。而高水平EDTA·Na2Mn處理顯著導(dǎo)致葉片變黃，并且隨著鎘處理水平的提高葉色變綠，這同樣表明Mn2+和Cd2+在水稻根系吸收過程中存在顯著拮抗作用。
2.3 錳鎘處理對(duì)水稻地上部、根系和根膜各元素含量的影響 表8 水培條件下水稻地上部和根系Cd濃度
表8顯示隨著MnSO4處理水平的提高，高鎘處理時(shí)植株鎘積累水平顯著提高，而在0.1和1.0μmol/L鎘處理時(shí)植株鎘積累水平下降。在所有鎘處理水平下，兩水稻地上部和根系鎘積累水平隨著EDTA·Na2Mn處理水平的增加而都極顯著降低，在兩個(gè)生育期具有類似現(xiàn)象。這表明EDTA·Na2Mn處理對(duì)于控制水稻的鎘吸收與積累具有很好的效果，這主要是根系在吸收Mn2+和Cd2+的過程中具有強(qiáng)烈的拮抗作用，而EDTA·Na2Mn具有很好的穩(wěn)定性，可長(zhǎng)時(shí)間保持Mn2+。
表9 水培條件下水稻地上部和根系Mn濃度
表9顯示隨著MnSO4和EDTA·Na2Mn處理水平的提高，兩植株根系和地上部的錳含量大幅提高，且EDTA·Na2Mn處理下兩植株根系和地上部的錳含量提高幅度更大。這在兩個(gè)生育期具有完全相同的趨勢(shì)。這也進(jìn)一步表明EDTA·Na2Mn中的錳更容易為水稻根系所吸收。
表10 水培條件下水根膜Cd、Mn濃度

根膜是吸附在根系表面的一層含鐵、錳量很高的膠體。前人研究認(rèn)為其對(duì)水稻吸收礦質(zhì)元素有很大的影響。在表10中，在正常水平和高水平MnSO4和正常水平EDTA·Na2Mn處理會(huì)導(dǎo)致根膜中的錳含量大幅度增加，而高水平EDTA·Na2Mn時(shí)根膜中的Mn含量要遠(yuǎn)低于正常水平EDTA·Na2Mn處理。但是在MnSO4和EDTA·Na2Mn處理時(shí)，根膜中的鎘含量要遠(yuǎn)低于對(duì)照，尤其是高水平EDTA·Na2Mn處理。綜合考慮植株、根膜鎘積累與根膜中的錳含量，并未發(fā)現(xiàn)兩者之間的明顯聯(lián)系。
3 結(jié)論 3.1 根系在累積土壤Cd2+和Mn2+的過程中存在極顯著的拮抗作用，而這種拮抗作用很可能表現(xiàn)在根系吸收、根系向地上部轉(zhuǎn)運(yùn)的整個(gè)過程之中。
3.2 EDTA·Na2Mn是一種非常穩(wěn)定的錳肥，可長(zhǎng)時(shí)間地穩(wěn)定地向土壤溶液供給Mn2+供水稻根系吸收。
3.3 利用EDTA·Na2Mn可顯著控制水稻根系對(duì)土壤Cd的吸收、轉(zhuǎn)運(yùn)，進(jìn)而控制水稻Cd的積累。
3.4 通過合理使用EDTA·Na2Mn，可形成一套控制水稻Cd積累的農(nóng)藝措施。
三、錳肥調(diào)控稻米鎘積累的土培驗(yàn)證試驗(yàn) 在試驗(yàn)一、試驗(yàn)二的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步開展了不同形態(tài)、不同施肥方式的研究，本試驗(yàn)?zāi)康脑谟跈z測(cè)不同形態(tài)錳肥和不同施用方式下稻米鎘積累情況，以確定錳肥施用種類和施用方式。
1 材料與方法 1.1 鎘污染土壤準(zhǔn)備 以在中國(guó)水稻研究所富陽實(shí)驗(yàn)基地利用紫色水稻土培育、并經(jīng)過兩年水稻種植的鎘污染土壤為本研究實(shí)驗(yàn)土壤。土壤主要理化性狀有機(jī)質(zhì)含量g/kg、全氮g/kg、全磷g/kg、全鉀g/kg/堿解氮mg/kg、銨態(tài)氮mg/kg、速效磷mg/kg、速效鉀mg/kg、pH值6.3?？傛k含量為mg/Kg，DTPA提取態(tài)鎘含量為mg/kg。鎘污染土壤經(jīng)曬干、粉碎后過60目篩備用。
1.2 試驗(yàn)材料與方法 以早秈稻中早22和中嘉早32兩水稻品種為研究材料。試驗(yàn)于2008年4月至9月在中國(guó)水稻研究所溫室旁采用土培方式進(jìn)行。4月初開始播種，待秧苗長(zhǎng)至5葉1心(帶1蘗)，選取生長(zhǎng)一致的秧苗移栽于瓷盆，每瓷盆裝11kg干土。每瓷盆移栽3穴、二本移栽。錳肥處理設(shè)置五個(gè)處理①CK；②MnSO4錳土施處理于秧苗移栽前每1Kg干土中添加0.03g MnSO4(以Mn計(jì))，充分混勻，秧苗移栽后于楊花期、灌漿期分別每瓷盆再添施0.33g MnSO4(以Mn計(jì)，以水溶液形式澆灌)；③乙二胺四乙酸二鈉錳(EDTA·Na2Mn)錳土施處理，于秧苗移栽前每Kg干土中添加0.03g EDTA·Na2Mn(以Mn計(jì)，以水溶液形式澆灌)，充分混勻，秧苗移栽后于孕穗初期、灌漿期分別每瓷盆再添施0.33g EDTA·Na2Mn(以Mn計(jì))；④于水稻楊花期始，每10d噴施1g/L的MnSO4(以Mn計(jì))，共5次；⑤于水稻楊花期始，每10d噴施1g/L的EDTA·Na2Mn(以Mn計(jì))，共5次。試驗(yàn)采用二因素裂區(qū)設(shè)計(jì)，品種為主區(qū)，錳處理為裂區(qū)，每處理重復(fù)5次，共50盆。肥水管理同常規(guī)栽培方式管理。
1.3 測(cè)定項(xiàng)目 于水稻灌漿期和收獲期用SPAD(SPAD-502，Minolta Camera CO.LTD.Japan)儀檢植株倒1葉SPAD值。于水稻灌漿期和收獲期取樣(包括植株和土壤)，檢測(cè)株高、根長(zhǎng)等相關(guān)農(nóng)藝性狀后，將植株根系分成兩部分，一部分用DCB法提取根表膠膜并測(cè)定Cd、Mn、Fe、Cu和Zn等元素含量，另一部分用蒸餾水沖洗2次。灌漿期樣品分地上部和根系放好，收獲期樣品分糙米、精米、地上部(不包括籽粒)、根系等放好，于60℃烘箱中烘干至恒重，后將干樣磨碎用于元素測(cè)定。土壤在陰干后，粉碎過60目篩。稱取10g土壤，加25ml重蒸水，振蕩1h后，用pH計(jì)測(cè)定土壤pH；稱取1.000g土樣，用1.0mmol/L DTPA溶液50ml振蕩提取4h，定量濾紙過濾后，過濾液待測(cè)。糙米和精米中Cd含量采用石墨爐原子吸收法測(cè)定，糙米、精米、地上部、根系及土樣中Cd、Mn、Fe等元素采用全譜直讀電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜儀(ICP-AES)測(cè)定。
1.4 數(shù)據(jù)處理 用唐啟義和馮明光開發(fā)的DPS軟件進(jìn)行方差分析，對(duì)各參數(shù)的平均數(shù)進(jìn)行SSR多重比較。
2 結(jié)果與分析 2.1 錳肥處理對(duì)土壤DTPA提取態(tài)錳、鎘含量及pH值的影響 表11 土壤pH值及DTPA提取態(tài)Mn、Cd含量

表中數(shù)據(jù)為相同錳肥處理下3個(gè)數(shù)據(jù)均值，同一列中相同字母代表沒有顯著差異(p<0.05)。
表11顯示土壤施用錳肥，不論是何種形態(tài)，對(duì)土壤pH值沒有顯著影響，卻顯著提高了土壤中的錳含量。同時(shí)土施EDTA·Na2Mn顯著提高了中嘉早32楊花期土壤的有效態(tài)鎘含量，土施MnSO4卻顯著降低了收獲期土壤的有效態(tài)鎘含量。
2.2 錳肥處理對(duì)水稻生長(zhǎng)和產(chǎn)量性狀的影響 噴施MnSO4對(duì)收獲期水稻的產(chǎn)量構(gòu)成并沒有明顯影響。而土施EDTA·Na2Mn顯著緩解了水稻生育后期的衰老，是水稻保持青稈黃熟的態(tài)勢(shì)。而噴施EDTA·Na2Mn卻引起了水稻錳中毒。由此可見土施EDTA·Na2Mn對(duì)于鎘污染土壤上種植的水稻具有良好的營(yíng)養(yǎng)作用和鎘毒害緩解作用。不論何種形態(tài)錳肥或何種施用方式對(duì)兩水稻的分蘗數(shù)并沒有明顯影響。
表12 錳肥處理對(duì)水稻生長(zhǎng)參數(shù)的影響

表中均為9個(gè)數(shù)據(jù)的均值，同一列中相同字母代表沒有顯著差異(p<0.05)。
表12顯示土施MnSO4和EDTA·Na2Mn對(duì)中早22和中嘉早32的灌漿期、收獲期的株高并沒有明顯影響，而噴施去導(dǎo)致灌漿期中早22的株高下降。土施EDTA·Na2Mn時(shí)，收獲期兩水稻葉片可保持較高的葉綠素含量，從而保持青稈黃熟。總體上看，土施或噴施MnSO4和EDTA·Na2Mn并沒有對(duì)根長(zhǎng)、地上部和根系干物重產(chǎn)生顯著影響。
表13 錳肥處理對(duì)水稻產(chǎn)量性狀的影響
表中均為3個(gè)數(shù)據(jù)的均值，同一列中相同字母代表沒有顯著差異(p<0.05)。
表13顯示土施MnSO4和EDTA·Na2Mn和噴施MnSO4對(duì)每穴有效穗數(shù)、每穗實(shí)粒數(shù)、每穗實(shí)粒數(shù)等產(chǎn)量構(gòu)成因素有明顯的影響。然而噴施EDTA·Na2Mn卻導(dǎo)致每穗實(shí)粒數(shù)和每穗實(shí)粒數(shù)都嚴(yán)重下降，從而對(duì)水稻產(chǎn)量產(chǎn)生影響，據(jù)此噴施噴施EDTA·Na2Mn并不適合用于水稻的鎘積累空。但改變噴施濃度和噴施次數(shù)或噴施生育期是否會(huì)對(duì)水稻產(chǎn)量產(chǎn)生影響，還需進(jìn)一步研究。
2.3 錳肥處理對(duì)水稻植株元素含量的影響 表14 糙米、精米鎘、錳含量

表14顯示土施MnSO4導(dǎo)致中早22和中嘉早32糙米和精米的鎘積累大幅增加，由此可見土壤MnSO4并不適合用于控制水稻鎘積累。而土施EDTA·Na2Mn和噴施MnSO4和EDTA·Na2Mn均導(dǎo)致兩材料糙米和精米的鎘含量大幅下降，據(jù)此適合水稻的鎘積累控制。
表15 植株地上部和根系鎘、錳含量
表15顯示土施EDTA·Na2Mn導(dǎo)致兩材料在楊花期和收獲期的地上部(不包括籽粒)和根系的鎘含量大幅下降。同時(shí)其它處理則導(dǎo)致地上部和根系鎘含量大幅增加。綜合稻米、地上部與根系中的鎘含量，可以認(rèn)定，土施EDTA·Na2Mn主要是在水稻根系吸收土壤Cd這一過程中對(duì)土壤Cd的吸收進(jìn)行了調(diào)控，而噴施MnSO4和EDTA·Na2Mn則主要是對(duì)根系和/或地上部鎘向籽粒轉(zhuǎn)運(yùn)這一過程進(jìn)行了調(diào)控。
2.4 水稻糙米鐵、銅和鋅積累 表16 水稻糙米鐵、銅和鋅積累
土施EDTA·Na2Mn降低中早22和中嘉早32糙米中的鐵含量，但卻顯著提高了銅、鋅含量，而對(duì)于中早22精米中的鐵、銅，中嘉早32精米中的銅則有所促進(jìn)。總體上看，土施MnSO4、噴施MnSO4和EDTA·Na2Mn兩材料的糙米和精米的鐵、銅、鋅均有影響。
3 結(jié)論 3.1 土施EDTA·Na2Mn可顯著降低水稻植株(包括稻米)中的鎘含量，實(shí)驗(yàn)中稻米(精米)鎘含量遠(yuǎn)低于國(guó)家限制標(biāo)準(zhǔn)(0.2μg/g)； 3.2 土施EDTA·Na2Mn可顯著緩解水稻的鎘毒害，對(duì)水稻產(chǎn)量沒有任何不利影響； 3.3 土施MnSO4可導(dǎo)致水稻植株(包括稻米)鎘大幅積累，不適合用于水稻的鎘積累控制； 3.4 噴施MnSO4和EDTA·Na2Mn可大幅降低水稻稻米的鎘積累，主要是噴施錳肥強(qiáng)烈阻斷了植株中Cd在器官間的轉(zhuǎn)運(yùn)作用，如莖葉向稻谷中的轉(zhuǎn)運(yùn)，雖在本實(shí)驗(yàn)中噴施錳肥對(duì)水稻生長(zhǎng)與產(chǎn)量有一定的不利影響，這主要是在水稻穎花分化(孕穗始期)進(jìn)行噴施錳肥，對(duì)幼穗分化產(chǎn)生了不利影響，以及噴施濃度過高。據(jù)前人以及我們前期研究，苗期以及灌漿期噴施錳肥不會(huì)對(duì)水稻產(chǎn)量有任何不利影響。因此，通過苗期和灌漿期噴施錳肥阻斷植株中Cd在器官間的轉(zhuǎn)運(yùn)作用是一條控制稻米鎘積累的非常有利的措施。
總之，土施EDTA·Na2Mn有利于緩解水稻的鎘毒害，對(duì)水稻產(chǎn)量沒有任何不利影響，同時(shí)又可極顯著的降低稻米中的鎘含量，是一條十分適合用于水稻鎘積累控制。同時(shí)，過苗期和灌漿期噴施錳肥阻斷植株中Cd在器官間的轉(zhuǎn)運(yùn)作用是一條控制稻米鎘積累的非常有利的措施。
四、實(shí)施例 (1)于秧苗移栽前整地時(shí)，在土壤中施入EDTA·Na2Mn，施用量以錳計(jì)為45公斤/公頃，并與土壤充分混勻； (2)于秧苗移栽后15-20天開始至秧苗移栽后35-45天，每隔7-10天噴施一次二價(jià)錳肥水溶液，噴施以錳計(jì)濃度為0.03％的MnSO4溶液450公斤/公頃或噴施以錳計(jì)濃度為0.01％的EDTA·Na2Mn溶液450公斤/公頃； (3)分別于水稻孕穗初期、灌漿期時(shí)，分別撒施EDTA·Na2Mn，施用量以錳計(jì)為30公斤/公頃； (4)土施二價(jià)錳螯合物3-5天內(nèi)稻田灌水； (5)于水稻楊花期始至成熟期，每隔7-10天噴施一次二價(jià)錳肥水溶液，噴施以錳計(jì)濃度為0.02％的MnSO4溶液600公斤/公頃或噴施以錳計(jì)濃度為0.01％的EDTA·Na2Mn溶液450公斤/公頃。
水稻成熟后測(cè)定稻米中鎘含量顯著降低，鎘含量為0.078mg/kg，遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于國(guó)家限制值0.2mg/kg。
步驟(1)和(3)中施入的二價(jià)錳螯合物可以為HEDTA二鈉錳(HEDTA·Na2Mn)、EDDHA二鈉錳(EDDHA·Na2Mn)、DTPA二鈉錳(DTPA·Na2Mn)，施用量為10公斤/公頃、50公斤/公頃、70公斤/公頃也能達(dá)到與實(shí)施例一樣的技術(shù)效果。
步驟(2)和(5)中噴施的二價(jià)錳肥采用以錳計(jì)濃度為0.005％EDTA二鈉錳(EDTA·Na2Mn)溶液700公斤/公頃、濃度為0.005％HEDTA二鈉錳(HEDTA·Na2Mn)溶液800公斤/公頃、濃度為0.01％EDDHA二鈉錳(EDDHA·Na2Mn)溶液600公斤/公頃、0.02％DTPA二鈉錳(DTPA·Na2Mn)溶液150公斤/公頃、濃度為0.02％MnSO4溶液1000公斤/公頃、濃度為0.05％MnCl2溶液200公斤/公頃或濃度為0.05％Mn(NO3)2溶液200公斤/公頃，其他條件與實(shí)施例相同也能達(dá)到與實(shí)施例一樣的技術(shù)效果。
權(quán)利要求
1.一種控制水稻重金屬鎘積累的方法，其特征在于采用土施和葉面噴施二價(jià)錳肥結(jié)合的方法，改善稻田土壤有效態(tài)錳含量和植株地上部錳營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)，調(diào)控水稻植株錳營(yíng)養(yǎng)代謝途徑，抑制水稻植株中礦質(zhì)金屬弱選擇性吸收和轉(zhuǎn)運(yùn)系統(tǒng)，從而抑制水稻植株中吸收和轉(zhuǎn)運(yùn)鎘的代謝途徑，降低和控制稻米鎘積累，具體包括
(1)于秧苗移栽前整地時(shí)，在土壤中施入二價(jià)錳螯合物，施用量以錳計(jì)為15-90公斤/公頃，并與土壤充分混勻；
(2)于秧苗移栽后15-20天開始至秧苗移栽后35-45天，每隔7-10天噴施一次二價(jià)錳肥水溶液，噴施以錳計(jì)濃度為0.02％-0.05％的非螯合態(tài)錳溶液150-1500公斤/公頃或噴施濃度為0.005％-0.02％的二價(jià)錳螯合物溶液150-1500公斤/公頃；
(3)分別于水稻孕穗初期、灌漿期時(shí)，分別撒施二價(jià)錳螯合物，施用量以錳計(jì)為15-75公斤/公頃；
(4)土施二價(jià)錳螯合物3-5天內(nèi)稻田灌水；
(5)于水稻楊花期始至成熟期，每隔7-10天噴施一次二價(jià)錳肥水溶液，噴施以錳計(jì)濃度為0.02％-0.05％的非螯合態(tài)錳溶液150-1200公斤/公頃或噴施濃度為0.005％-0.02％的二價(jià)錳螯合物溶液150-1200公斤/公頃；
(6)土施二價(jià)錳肥以后每年二價(jià)錳螯合物施用方法相同，施用量減半或減少3/4。
2.如權(quán)利要求1所述的一種控制水稻重金屬鎘積累的方法，其特征在于所述的二價(jià)錳螯合物為EDTA二鈉錳(EDTA·Na2Mn)、HEDTA二鈉(HEDTA·Na2Mn)、EDDHA二鈉錳(EDDHA·Na2Mn)或DTPA二鈉錳(DTPA·Na2Mn)，所述的非螯合態(tài)錳為硫酸錳(MnSO4)、氯化錳(MnCl2)或硝酸錳(Mn(NO3)2)。
3.如權(quán)利要求1所述的一種控制水稻重金屬鎘積累的方法，其特征在于步驟(1)中二價(jià)錳螯合物的施用量為25-70公斤/公頃。
4.如權(quán)利要求1所述的一種控制水稻重金屬鎘積累的方法，其特征在于步驟(1)中二價(jià)錳螯合物的施用量為30-60公斤/公頃。
5.如權(quán)利要求1所述的一種控制水稻重金屬鎘積累的方法，其特征在于步驟(2)中噴施以錳計(jì)濃度為0.02％-0.05％的非螯合態(tài)錳溶液300-1200公斤/公頃或噴施濃度為0.005％-0.02％的二價(jià)錳螯合物溶液300-600公斤/公頃。
6.如權(quán)利要求1所述的一種控制水稻重金屬鎘積累的方法，其特征在于步驟(2)中噴施以錳計(jì)濃度為0.02％-0.05％的非螯合態(tài)錳溶液500-1000公斤/公頃或噴施濃度為0.005％-0.02％的二價(jià)錳螯合物溶液300-500公斤/公頃。
7.如權(quán)利要求1所述的一種控制水稻重金屬鎘積累的方法，其特征在于步驟(3)中二價(jià)錳螯合物的施用量為20-45公斤/公頃。
8.如權(quán)利要求1所述的一種控制水稻重金屬鎘積累的方法，其特征在于步驟(3)中二價(jià)錳螯合物的施用量為25-35公斤/公頃。
9.如權(quán)利要求1所述的一種控制水稻重金屬鎘積累的方法，其特征在于步驟(5)中噴施濃度以錳計(jì)為0.02％-0.05％的非螯合態(tài)錳溶液300-1200公斤/公頃或噴施濃度為0.005％-0.02％的二價(jià)錳螯合物溶液300-600公斤/公頃。
10.如權(quán)利要求1所述的一種控制水稻重金屬鎘積累的方法，其特征在于步驟(5)中噴施以錳計(jì)濃度為0.02％-0.05％的非螯合態(tài)錳溶液500-1000公斤/公頃或噴施濃度為0.005％-0.02％的二價(jià)錳螯合物溶液300-500公斤/公頃。
全文摘要
一種控制水稻重金屬鎘積累的方法，屬于水稻種植技術(shù)領(lǐng)域。其特征在于包括(1)于秧苗移栽前整地時(shí)，在土壤中施入二價(jià)錳螯合物，并與土壤充分混勻；(2)于秧苗移栽后15-20天開始至秧苗移栽后35-45天，每隔7-10天噴施一次二價(jià)錳肥水溶液；(3)分別于水稻孕穗初期、灌漿期時(shí)，分別撒施二價(jià)錳螯合物；(4)土施二價(jià)錳螯合物3-5天內(nèi)稻田灌水；(5)于水稻楊花期始至成熟期，每隔7-10天噴施一次二價(jià)錳肥水溶液；(6)士施二價(jià)錳肥以后每年二價(jià)錳螯合物施用方法相同，施用量減半或減少3/4。本發(fā)明采用土施和葉面噴施二價(jià)錳肥結(jié)合的方法，方法更有效。且本發(fā)明適用范圍廣、更為經(jīng)濟(jì)、更為有效，還能提高稻米礦質(zhì)營(yíng)養(yǎng)元素含量，并且克服了現(xiàn)有技術(shù)的諸多不利后果。
文檔編號(hào)A01G16/00GK101507400SQ20091009719
公開日2009年8月19日 申請(qǐng)日期2009年3月26日 優(yōu)先權(quán)日2009年3月26日
發(fā)明者邵國(guó)勝 申請(qǐng)人:中國(guó)水稻研究所