一種降低大豆體內銫含量的方法
【專利摘要】本發明涉及一種降低大豆體內銫元素含量的方法，包括土壤選擇、秸稈還田、施用有機肥和田間管理等措施。本發明采用前茬作物秸稈全部粉碎還田，并在大豆播種前一個月施用牛糞有機肥的方法，最終使大豆體內銫元素含量顯著降低。采用本發明的方法，土壤中可溶性銫元素降低了一半左右，而大豆植株中的銫含量也顯著降低了0.5～3倍。同時，大豆地上部生物量和產量也有不同程度的提高。由于放射性銫元素和銫元素本身進入植物體的途徑具有一致性，因此本發明對于在被放射性銫污染的土壤上種植大豆和大豆食品的安全具有重要的意義。
【專利說明】一種降低大豆體內銫含量的方法

【技術領域】
[0001]本發明涉及生物技術，特別涉及一種降低大豆體內銫含量的方法。

【背景技術】
[0002]銫是位于第六周期的堿金屬，其本身不具有放射性，而被人們廣泛了解的是來源于核試驗或者核電站泄露事故的放射性核素銫。放射性銫進入大氣后通過干濕沉降等途徑最終進入土壤環境而造成土壤污染。研宄表明，137Cs的放射性半衰期長達30年，在環境中不會很快衰變消失。土壤中放射性銫元素通過陸地糧食作物的生長進入食物鏈并最終進入人體后的有效半衰期為50?150天，且分布在全身肌肉和肝中，不易排出體外，對人體的危害大。放射性銫的生物行為與穩定同位素銫一致，均通過鉀的離子通道進入生物體，因此研宄穩定同位素銫的迀移規律能夠完全模擬放射性銫在生物體內的行為，并為放射性銫污染的治理提供準確的意見建議。
[0003]大豆(Glycine max(L.)Merr.)起源于中國，是世界上重要的糧油和經濟作物，也是人類植物蛋白和植物油的主要來源。同時，由于大豆籽粒中含有多種微量元素和生物活性成分，大豆食品受到越來越多的關注和歡迎，世界對大豆的需求日益增加。目前對大豆微量非必需元素的研宄較少，探宄大豆中微量元素和有害元素的含量，通過有效的農藝措施降低大豆中有害元素的濃度，對大豆食品安全有著非常重要的意義。
[0004]世界范圍內由于核試驗或者核電站泄漏而污染的土壤面積越來越多，與此同時耕地面積越來越少，人口越來愈多，因此土壤污染修復并進行糧食生產成為農業環境科學家研宄的熱點。經過對現有方法的檢索發現，有一系列放射性元素污染土壤修復方法，如移土法、客土法、離子交換法以及利用生物迀移原理進行修復的微生物修復法、植物修復等多種方法。前三種方法能夠較快治理污染的土壤，但需要大量的資金投入，并且對土壤本身有不利影響。后兩種生物修復法能夠在不破壞土壤的前提下有效修復污染土壤，但耗時較長。因此，對于存在放射性銫污染的農田，利用適宜的田間管理方法，在不破壞土壤結構的同時，降低植物中尤其是糧食作物中放射性銫元素，是一種省時省力并且對食品安全有重要意義的方法。


【發明內容】

[0005]本發明的目的在于針對現有技術的不足而提供一種降低土壤中可溶性銫，減少土壤中放射性銫元素向作物中轉移，從而降低作物中銫含量的方法，本發明方法種植的大豆，產量高、植株和籽粒中銫顯著降低。
[0006]為實現上述目的本發明采用如下的技術方案:
[0007]一種降低豆科植物體內放射性元素銫的田間管理方法，包括以下步驟:
[0008]1、大田土壤選擇與測試:選擇輕中質地、排水較好并適宜大豆生長的土壤；施肥前采取土壤樣品進行土壤基本理化性質分析測試，并且根據配方施肥確定施肥量。
[0009]2、秸桿還田方法:前茬作物成熟后，采用聯合收割機加裝切草裝置，或者人工收獲后，用獨立拖拉機牽引粉碎機及時將秸桿粉碎拋撒。前茬作物秸桿粉碎至長度1cm左右，粉碎后將秸桿全量均勻拋撒在地表，之后進行兩次旋耕，使作物根茬和碎秸桿均勻分布在0-15cm 土層中；
[0010]3、牛糞有機肥施用方法:大豆播種前一個月，進行牛糞有機肥施用，每公頃施用牛糞2噸，施肥后進行土壤翻耕，與表土充分拌合均勻；
[0011]4、施肥與播種:播種前一天每公頃施用以硫酸銨、過磷酸鈣、硫酸鉀為肥源的純氮20公斤、五氧化二磷150公斤、氧化鉀80公斤。并翻入土內進行整地，便于播種。次日進行播種，將每穴點播3粒于表土下5cm左右，并覆蓋。保持株距20cm，行距60cm。播種后覆蓋無紡布保溫并避免動物破壞，促進種子發芽。無紡布三周左右大豆出苗后撤去，并在播種四周左右對大?進彳丁間苗，每穴兩株；
[0012]5、田間管理:進行合理的田間管理。分別在大豆播種50天、80天后噴施廣譜殺菌劑。并在剛剛發現蚜蟲時噴施農藥。大豆花期為雜草旺盛期，進行人工除草2次。
[0013]本發明具有以下優點:
[0014]1、本發明采用秸桿還田和牛糞有機肥施用的方式，將大量的有機質施入土壤中，使土壤中有機質含量增加，可溶性銫含量降低，在提高大豆產量的同時，降低了大豆籽粒中銫的含量；本方法基于生態循環農業理論，采用傳統農業田間管理方式，不向土壤額外投入任何固定銫的化學物質，能夠在治理銫污染的土壤時降低投入成本、提高效果。
[0015]2、本發明在秸桿和有機肥投入時添加了大量的鉀元素，因此增加了土壤中可交換態鉀，促進了作物生長，并且有效抑制病蟲害。
[0016]3、本發明配方科學合理，適應范圍廣，由于放射性銫元素和銫元素具有相同的生物行為，因此對于存在放射性銫元素污染問題的農業區域，具有極大的應用價值。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0017]圖1為38個大豆品種在不同處理下地上部銫(Cs)的含量；每個圖標表示一個大豆品種，橫縱坐標分別表示秸桿還田并施用有機肥和秸桿未還田不施用有機肥時大豆地上部Cs的含量；
[0018]圖2為不同處理(前茬作物為蕎麥和玉米，分別施用和不施用有機肥)土壤中可溶性銫的含量；
[0019]圖3、圖4分別為不同處理(前茬作物為蕎麥和玉米，分別施用和不施用有機肥)大豆秸桿和籽粒銫的含量。

【具體實施方式】
[0020]下面結合實施例對本發明做進一步的說明，但本發明的保護范圍不限于下述的實施例。
[0021]實施例一
[0022]大田選擇與基礎土壤測試:選擇輕中質地、排水較好并適宜大豆生長的土壤；根據五點法在采取土樣并進行基本理化性質測試。測試結果為，pH值5.8，總氮量2.7g/kg，可交換態P2O5 28mg/kg，可交換態鉀0.21g/kg。
[0023]采用38個大豆品種，設置秸桿還田和不施用有機肥和秸桿不還田不施用有機肥兩個處理來比較，每個處理設置3個重復。
[0024]秸桿還田方法:前茬作物為玉米，玉米成熟后，采用聯合收割機加裝秸桿粉碎裝置，收獲的同時將玉米秸桿切至長度1cm左右，并將其拋撒于地表。次日用旋耕機進行兩次旋耕，使玉米稻桿和根均勾分布在0-15cm 土層中。
[0025]牛糞有機肥施用方法:大豆播種前一個月，購買商品牛糞有機肥并進行施用，每公頃施用牛糞2噸，施肥后進行土壤翻耕，與表土充分拌合均勻；
[0026]施肥與播種:大豆播種前一天每公頃施用以硫酸銨、過磷酸鈣、硫酸鉀為肥源的純氮20公斤、五氧化二磷150公斤、氧化鉀80公斤。并翻入土內進行整地，便于播種。次日進行播種，將每穴點播3粒于表土下5cm左右，并覆蓋。保持株距20cm，彳丁距60cm。每品種播種6行，每行10穴。播種后覆蓋無紡布保溫并避免動物破壞，促進種子發芽。三周后大豆基本出苗，撤去無紡布，四周后進行大豆間苗，每穴留苗兩株。
[0027]田間管理:進行常規的田間管理。分別在大豆播種50天、80天后噴施廣譜殺菌劑。并在剛剛發現蚜蟲時噴施農藥。大豆花期為雜草旺盛期，進行人工除草2次。
[0028]有機肥施用一個月后大豆播種前采取土樣，過2mm篩并風干兩周后，通過醋酸銨浸提土壤法分析土壤中可溶性Cs含量，相比秸桿不還田不施用有機肥處理，秸桿還田和施用有機肥處理能夠將土壤中可溶性Cs從0.36mg/kg降至0.15mg/kg。隨后，在大豆對礦質元素吸收最強烈即生長最旺盛時期-花期進行取樣，每個處理每個重復隨機取三株大豆地上部。樣品采集后分別用自來水、超純水各清洗三次，之后放80°C 72小時進行烘干。烘干后樣品進行粉碎并消煮，最后用ICP-MS測定消煮液中的Cs的含量。如圖1所示，每個圖標代表一個品種，橫坐標為秸桿還田和施用有機肥時地上部Cs含量，縱坐標為秸桿不還田也不施用有機肥時地上部Cs的含量。結果表明，38個大豆品種地上部Cs的含量在玉米秸桿還田和施用有機肥時均降低，由于品種不同，Cs含量降低的范圍在0.5?2.9倍。因此，秸桿還田和有機肥施用能夠降低大豆地上部Cs的含量。
[0029]實施例二
[0030]大田選擇與基礎土壤測試:選擇輕中質地、排水較好并適宜大豆生長的土壤；根據五點法采取土樣并進行基本理化性質測試。測試結果為，pH值5.6，總氮量3.4g/kg，可交換態P2O5 198mg/kg，可交換態鉀0.40g/kg ；
[0031]第一年大田分別栽種玉米和蕎麥作為前茬作物處理并設置四個重復。第二年在第一年主處理的基礎上設置裂區處理，即施用和不施用有機肥。
[0032]秸桿還田方法:前茬作物為玉米，玉米成熟后，采用聯合收割機加裝秸桿粉碎裝置，收獲的同時將玉米秸桿切至長度1cm左右，并將其拋撒于地表。次日用旋耕機進行兩次旋耕，使玉米秸桿和根均勻分布在0-15cm 土層中；前茬作物為蕎麥，采用人工收割，收割后用稻桿粉碎機將稻桿切至長度1cm左右并拋撒與地表，次日旋耕一次使稻桿均勾分布于0_15cm 土層中ο
[0033]牛糞有機肥施用方法:大豆播種前一個月，購買商品牛糞有機肥并進行施用，每公頃施用牛糞2噸，施肥后進行土壤翻耕，與表土充分拌合均勻。
[0034]施肥與播種:大豆播種前一天每公頃施用以硫酸銨、過磷酸鈣、硫酸鉀為肥源的純氮20公斤、五氧化二磷150公斤、氧化鉀80公斤。并翻入土內進行整地，便于播種。次日進行播種，將每穴點播3粒于表土下5cm左右，并覆蓋。保持株距20cm，行距60cm。每試驗小區播種10行，每行10穴。播種后覆蓋無紡布保溫并避免動物破壞，促進種子發芽。三周后大豆基本出苗，撤去無紡布，四周后進行大豆間苗，每穴留苗兩株。
[0035]田間管理:進行常規的田間管理。分別在大豆播種50天、80天后噴施廣譜殺菌劑。并在剛剛發現蚜蟲時噴施農藥。大豆花期為雜草旺盛期，進行人工除草2次。
[0036]有機肥施用一個月后大豆播種前進行土壤樣品采集并測試土壤中可溶性Cs的濃度，結果如圖2所示，秸桿還田并施用有機肥能夠顯著降低土壤中可溶性Cs的濃度，可達一半以上。在大豆成熟期進行植株取樣，每個處理每個重復隨機取三株大豆地上部。樣品采集后將地上部與籽粒分開，并按照例一處理樣品、測定Cs的含量。大豆地上部和籽粒中的Cs的含量分別如圖3、圖4所示，結果表明，前茬作物的秸桿還田和施用有機肥能夠降低大豆地上部和籽粒中的Cs含量，且均降低一半以上。因此，秸桿還田和有機肥施用能夠降低大豆地上部Cs的含量。
【權利要求】
1.一種降低大豆體內銫元素含量的方法，其特征在于，包括以下措施: 1.1、選擇適宜大豆生長的土壤； 1.2、將前茬作物的秸桿全量還田； 1.3、施用牛糞有機肥； 1.4、合理的田間管理。
2.如權利要求1所述的降低大豆體內銫元素含量的方法，其特征在于:所述選擇適宜大豆生長的土壤是選擇輕中質地、排水較好的大田土壤；施肥前采取土壤樣品進行基本理化性質分析測試，并且根據測試結果配方施肥并確定施肥量。
3.如權利要求1所述的降低大豆體內銫元素含量的方法，其特征在于:所述將前茬作物的秸桿全量還田是將前茬作物的秸桿粉碎至長度1cm左右，全量均勻拋撤在地表，之后進行兩次旋耕，使作物根茬和碎秸桿均勻分布在0-15cm深的土層中。
4.如權利要求1所述的降低大豆體內銫元素含量的方法，其特征在于:所述施用牛糞有機肥是在大豆播種前一個月，每公頃施用牛糞2噸，施肥后進行土壤翻耕，與表土充分拌合均勻。
5.如權利要求1所述的所述的降低大豆體內銫元素含量的方法，其特征在于:所述合理的田間管理包括以下措施: 5.1、施肥與播種:播種前一天每公頃施用以硫酸銨、過磷酸鈣、硫酸鉀為肥源的純氮20公斤、五氧化二磷150公斤、氧化鉀80公斤，次日播種，每穴點播3粒種子，控制株距20cm，行距60cm ;播種后覆蓋無紡布保溫，促進種子發芽；大豆出苗后撤去無紡布，并在播種四周后進行間苗，每穴保留兩株； 5.2、田間管理:分別在大豆播種50天、80天后噴施廣譜殺菌劑，并在剛剛發現蚜蟲時噴施農藥，在大豆花期人工除草2次。
【文檔編號】A01G1/00GK104429552SQ201410789050
【公開日】2015年3月25日 申請日期:2014年12月16日 優先權日:2014年12月16日
【發明者】沙之敏, 曹林奎, 岳玉波, 齊斌 申請人:上海交通大學