本發明涉及水稻種植技術領域，尤其是涉及一種5-氨基乙酰丙酸在降低水稻體內鎘積累中的應用。
背景技術：
隨著我國經濟的不斷發展，工農業對環境污染越來越嚴重，而水體和土壤的重金屬污染也日益影響著我國人民大眾的日常生產生活問題。尤其是重金屬污染土壤問題日益成為當地環境的重大威脅，污染面積和程度呈上升趨勢，給我國農業生產安全和人民健康帶來了嚴重的風險和危害，糧食作物產品安全問題已經被我國政府和人民日漸重視。
水稻作為中國最主要的糧食來源，同時也是最重要的糧食作物和消費品，在世界糧食安全中也擔當重要的角色。隨著重金屬在稻田中的污染越來越嚴重，不僅降低了水稻的產量和質量，而且通過重金屬在稻米中的富集與累積，經食物鏈危害了人類的身體健康和污染了我們的生存環境。據報道，中國約占全國農田總額1/6的3億畝土地已受重金屬侵染。農作物的重金屬污染對我國的食品安全以及農業經濟的影響都不容小覷。而鎘在土壤中的超標率最高，對我國稻田和稻米的污染較為嚴重，是制約水稻安全生產的最重要的因素。
現有的降低鎘污染土壤中水稻體內鎘積累的方法包括客土法、淋溶法、固化法和微生物修復等方法，但這些方法不但成本昂貴、操作復雜、需要特殊的儀器，而且這些方法周期漫長均需休耕輪作并不適合我國人多耕地少的國情。
因此，對水稻種植過程中鎘阻控技術的研究迫在眉睫，研究開發出一種在水稻的種植過程中施用即可明顯降低水稻體內鎘含量的方法，緩解現有降低水稻體內鎘含量的方法成本昂貴、操作復雜、需要特殊的儀器以及周期漫長的缺點，具有十分必要和迫切的社會經濟意義。
有鑒于此，特提出本發明。
技術實現要素：
本發明的第一目的在于提供一種5-氨基乙酰丙酸在降低水稻體內鎘積累中的應用，5-氨基乙酰丙酸能夠明顯降低稻米中鎘的含量，該應用方法具有成本低廉、操作簡單、應用過程中不需要特殊的儀器以及應用周期短的優點。
本發明提供的5-氨基乙酰丙酸在降低水稻體內鎘積累中的應用，所述的應用為在鎘污染土壤的水稻種植過程中，使用濃度為80～120mg/l的5-氨基乙酰丙酸溶液對水稻葉面進行噴施處理。
進一步的，所述5-氨基乙酰丙酸溶液為5-氨基乙酰丙酸與水混合后配制的水溶液。
更進一步的，所述水為蒸餾水。
進一步的，所述5-氨基乙酰丙酸溶液的濃度為90～110mg/l。
更進一步的，所述5-氨基乙酰丙酸溶液的濃度為100mg/l。
進一步的，所述噴施處理的時間為水稻苗期、分蘗期、抽穗前期和揚花期后的第1～14天。
更進一步的，所述噴施處理的噴施量為噴施至水稻葉面附著滿水珠，液體開始下滴為止。
進一步的，所述鎘污染土壤中的鎘濃度為1.3～1.6mg/kg。
更進一步的，所述鎘污染土壤的ph值為5～6，優選ph值為5.5。
進一步的，所述水稻的品種為甬優9號。
與現有技術相比，本發明的有益效果為：
本發明提供了5-氨基乙酰丙酸的一種新應用，在鎘污染土壤的水稻種植過程中，使用濃度為80～120mg/l的5-氨基乙酰丙酸溶液對水稻葉面進行噴施處理。上述濃度的5-氨基乙酰丙酸溶液對水稻葉面進行噴施處理后可以明顯降低稻米中鎘的含量，使在鎘污染土地中種植的糙米的鎘含量降低至0.12mg/kg以下，遠低于我國規定糙米中重金屬鎘含量的最高限制標準為0.2mg/kg。該應用方法具有成本低廉，應用過程中不需要特殊的儀器的優點，同時，在水稻種植過程中田間管理均為農業常規方法，降低了應用操作的難度。
此外，本發明只需在水稻種植過程中使用濃度為80～120mg/l的5-氨基乙酰丙酸溶液對水稻葉面進行噴施處理即可明顯降低水稻體內的鎘積累，很好的緩解了現有的降低鎘污染土壤中水稻體內鎘積累的方法均需要休耕輪作，不但修復周期長而且費時費力的問題。
具體實施方式
下面將結合實施例對本發明的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發明保護的范圍。
根據本發明的一個方面，5-氨基乙酰丙酸在降低水稻體內鎘積累中的應用，所述的應用包括在鎘污染土壤的水稻種植過程中，使用濃度為80～120mg/l的5-氨基乙酰丙酸溶液對水稻葉面進行噴施處理。
5-氨基乙酰丙酸作為四氫吡咯的前綴化合物，是生物體合成葉綠素、血紅素、維生素b12等這些物質所不能缺少的元素，本發明提供了5-氨基乙酰丙酸的一種新應用，通過施加外源5-氨基乙酰丙酸，可以有效緩解鎘脅迫對水稻的毒害作用，進而使稻米中鎘的含量低于國家規定的限量標準。此外，5-氨基乙酰丙酸為水稻體內所固有成分，無毒副作用，不影響水稻的正常生長發育，且來源廣泛，價格低廉。
本發明提供了5-氨基乙酰丙酸的一種新應用，在鎘污染土壤的水稻種植過程中，使用濃度為80～120mg/l的5-氨基乙酰丙酸溶液對水稻葉面進行噴施處理。上述濃度的5-氨基乙酰丙酸溶液對水稻葉面進行噴施處理后可以明顯降低稻米中鎘的含量，使在鎘污染土地中種植的糙米的鎘含量降低至0.12mg/kg以下，遠低于我國規定糙米中重金屬鎘含量的最高限制標準為0.2mg/kg。該應用方法具有成本低廉，應用過程中不需要特殊的儀器的優點，同時，在水稻種植過程中田間管理均為農業常規方法，降低了應用操作的難度。
在本發明的一種優選實施方式中，所述5-氨基乙酰丙酸溶液為5-氨基乙酰丙酸與水混合后配制的水溶液。
作為一種優選的實施方式，本發明將外源5-氨基乙酰丙酸與水混合后配制的水溶液可以使外源5-氨基乙酰丙酸更為均勻的噴施于水稻葉面。
在上述優選實施方式中，所述水為蒸餾水。蒸餾水是利用蒸餾設備使水蒸汽化,然后使水蒸氣凝成水，制備得到的蒸餾水除去了重金屬離子。本發明應用蒸餾水配制5-氨基乙酰丙酸溶液，可以避免水中的重金屬離子對試驗的影響，使的實驗的結果更為準確。
在本發明的一種優選實施方式中，所述5-氨基乙酰丙酸溶液的濃度為90～110mg/l。
在上述優選實施方式中，所述5-氨基乙酰丙酸溶液的濃度為100mg/l。
本發明中，通過對5-氨基乙酰丙酸溶液濃度的進一步調整和優化，從而進一步優化了本發明5-氨基乙酰丙酸在降低水稻體內鎘積累中的應用。
在本發明的一種優選實施方式中，所述噴施處理的時間為水稻苗期、分蘗期、抽穗前期和揚花期后的第1～14天。
作為一種優選的實施方式，本發明在水稻苗期、分蘗期、抽穗前期和揚花期后的第1～14天對水稻葉面進行噴施處理。
在上述優選實施方式中，所述噴施處理的噴施量為噴施至水稻葉面附著滿水珠，液體開始下滴為止。
優選的，所述噴施處理中5-氨基乙酰丙酸溶液的噴施量為每畝300～350l/天。
更優選的，所述噴施處理中5-氨基乙酰丙酸溶液的噴施量為每畝330l/天。
在本發明的一種優選實施方式中，所述鎘污染土壤中的鎘濃度為1.3～1.6mg/kg。
鎘在自然土壤中的含量一般是表現較低，不會對人類造成很大的危害，我國的土壤鎘背景值大約為是0.097mg/kg。本發明用于種植水稻的土壤為鎘濃度為1.3～1.6mg/kg，為重金屬鎘嚴重污染的土壤。
在上述優選實施方式中，所述鎘污染土壤的ph值為5～6，優選ph值為5.5。
經研究發現，不同ph值的土壤對鎘脅迫水稻的鎘元素積累具有調節作用，本發明使用ph值為5～6的鎘污染土壤進行水稻種植，可以排除由于ph值的不同而形成的對鎘脅迫水稻的鎘元素積累的影響，進而更好的證明5-氨基乙酰丙酸在降低水稻體內鎘積累中的技術效果。
在本發明的一種優選實施方式中，所述水稻的品種為甬優9號。
作為一種優選的實施方式，甬優9號為粳型三系雜交水稻品種。在長江中下游作單季晚稻種植，其具有株型適中、長勢繁茂，熟期轉色較好的優點，但甬優9號對鎘脅迫的抗逆性不強，屬于鎘高積累水稻品種，本發明使用甬優9號水稻可以更好的證明5-氨基乙酰丙酸在降低水稻體內鎘積累中的技術效果。
下面將結合實施例對本發明的技術方案進行進一步地說明。
下述各實施例均以浙江省水稻主栽品種甬優9號為試驗品種，在鎘濃度為1.3～1.6mg/kg，土壤的ph值為5～6的鎘污染土壤中種植。
下述各個實施例中，水稻種植模式為：每處理小區占地面積2.35×2.55m＝6m2，品種間間隔0.4m，株行距0.3m×0.2m，為125叢，每小區之間筑埂并加塑料膜防滲，每個處理進行3個重復。如無特殊說明，整地、育苗、移栽、田間管理均為農業常規方法。
實施例1
首先，將5-氨基乙酰丙酸用蒸餾水配置成濃度為80mg/l的水溶液，隨后在鎘污染土壤的水稻種植過程中，使用上述5-氨基乙酰丙酸溶液在水稻苗期、分蘗期、抽穗前期和揚花期后的第1～14天連續對水稻葉面進行噴施處理，噴施處理中5-氨基乙酰丙酸溶液的噴施量為每畝330l/天。水稻的整個種植過程采用常規田間管理方式進行。
實施例2
首先，將5-氨基乙酰丙酸用蒸餾水配置成濃度為120mg/l的水溶液，隨后在鎘污染土壤的水稻種植過程中，使用上述5-氨基乙酰丙酸溶液在水稻苗期、分蘗期、抽穗前期和揚花期后的第1～14天連續對水稻葉面進行噴施處理，噴施處理中5-氨基乙酰丙酸溶液的噴施量為每畝330l/天。水稻的整個種植過程采用常規田間管理方式進行。
實施例3
首先，將5-氨基乙酰丙酸用蒸餾水配置成濃度為110mg/l的水溶液，隨后在鎘污染土壤的水稻種植過程中，使用上述5-氨基乙酰丙酸溶液在水稻苗期、分蘗期、抽穗前期和揚花期后的第1～14天連續對水稻葉面進行噴施處理，噴施處理中5-氨基乙酰丙酸溶液的噴施量為每畝330l/天。水稻的整個種植過程采用常規田間管理方式進行。
實施例4
首先，將5-氨基乙酰丙酸用蒸餾水配置成濃度為90mg/l的水溶液，隨后在鎘污染土壤的水稻種植過程中，使用上述5-氨基乙酰丙酸溶液在水稻苗期、分蘗期、抽穗前期和揚花期后的第1～14天連續對水稻葉面進行噴施處理，噴施處理中5-氨基乙酰丙酸溶液的噴施量為每畝330l/天。水稻的整個種植過程采用常規田間管理方式進行。
實施例5
首先，將5-氨基乙酰丙酸用蒸餾水配置成濃度為100mg/l的水溶液，隨后在鎘污染土壤的水稻種植過程中，使用上述5-氨基乙酰丙酸溶液在水稻苗期、分蘗期、抽穗前期和揚花期后的第1～14天連續對水稻葉面進行噴施處理，噴施處理中5-氨基乙酰丙酸溶液的噴施量為每畝330l/天。水稻的整個種植過程采用常規田間管理方式進行。
對比例1
在鎘污染土壤的水稻種植過程中，使用蒸餾水在水稻苗期、分蘗期、抽穗前期和揚花期后的第1～14天連續對水稻葉面進行噴施處理，噴施處理中蒸餾水的噴施量為每畝330l/天。水稻的整個種植過程采用常規田間管理方式進行。
對比例2
首先，將5-氨基乙酰丙酸用蒸餾水配置成濃度為70mg/l的水溶液，隨后在鎘污染土壤的水稻種植過程中，使用上述5-氨基乙酰丙酸溶液在水稻苗期、分蘗期、抽穗前期和揚花期后的第1～14天連續對水稻葉面進行噴施處理，噴施處理中5-氨基乙酰丙酸溶液的噴施量為每畝330l/天。水稻的整個種植過程采用常規田間管理方式進行。
對比例3
首先，將5-氨基乙酰丙酸用蒸餾水配置成濃度為130mg/l的水溶液，隨后在鎘污染土壤的水稻種植過程中，使用上述5-氨基乙酰丙酸溶液在水稻苗期、分蘗期、抽穗前期和揚花期后的第1～14天連續對水稻葉面進行噴施處理，噴施處理中5-氨基乙酰丙酸溶液的噴施量為每畝330l/天。水稻的整個種植過程采用常規田間管理方式進行。
效果例1水稻農藝性狀分析
將實施例1～5和對比例1～3種植的水稻在割前采集植株樣品，并分別考察不同處理條件下水稻的株高、穗數、穗粒數、千粒重和結實率等農藝形狀，其結果如下表所示：
由上表所示，使用濃度為80～120mg/l的5-氨基乙酰丙酸溶液對水稻葉面進行噴施處理，對水稻成熟期整體農藝性狀影響不大。與對比例1使用蒸餾水進行噴灑的對照組相比，在本發明實施例1～5和對比例2以及對比例3的5-氨基乙酰丙酸溶液處理下，水稻株高、穗數、穗粒數、千粒重和結實率都無顯著變化，水稻結穗，生長態勢良好，未受到很大影響。因此，濃度為80～120mg/l的5-氨基乙酰丙酸溶液對水稻植株整體農藝性狀并沒有很大影響，即濃度為80～120mg/l的5-氨基乙酰丙酸溶液對水稻植株沒有不良的影響，5-氨基乙酰丙酸降低水稻體內鎘積累的效果并不是由于限制水稻植株的生長而得到的。
效果例2
將實施例1～5和對比例1～3種植的水稻成熟收割后于60～70℃烘干至恒重，將水稻籽粒用脫殼機去殼，得到糙米；隨后應用常規試驗方法對得到的糙米的鎘含量進行測定，其測定結果如下表所示：
由上表可知，與對比例1使用蒸餾水進行噴灑的對照組相比，實施例1～5使用濃度為80～120mg/l的5-氨基乙酰丙酸溶液對水稻葉面進行噴施處理后水稻糙米中的鎘含量顯著下降，實施例1～5在鎘污染土地中種植的糙米的鎘含量均降低至0.12mg/kg以下，遠低于我國規定糙米中重金屬鎘含量的最高限制標準為0.2mg/kg，因此，在鎘污染土壤的水稻種植過程中，使用濃度為80～120mg/l的5-氨基乙酰丙酸溶液對水稻葉面進行噴施處理，可以明顯緩解鎘脅迫對水稻的毒害作用，能降低水稻糙米中鎘元素的積累量，并且效果顯著，其中，實施例5使用濃度為100mg/l的5-氨基乙酰丙酸溶液對水稻葉面進行噴施處理后水稻糙米中的鎘含量僅為0.099mg/kg，其效果最佳。
通過與對比例2和對比例3使用本發明濃度范圍以外的5-氨基乙酰丙酸溶液對水稻葉面進行噴施處理后得到的結果相比，由上表可知，對比例2種植的糙米的鎘含量為0.21mg/kg，對比例3種植的糙米的鎘含量為0.18mg/kg，其效果均明顯低于本發明實施例1～5在鎘污染土地中種植的糙米中的鎘含量。因此，使用本發明濃度范圍外的5-氨基乙酰丙酸溶液對水稻葉面進行噴施處理不能達到本發明降低稻米中鎘的含量的技術效果。
綜上可知，本發明在鎘污染土壤的水稻種植過程中，使用濃度為80～120mg/l的5-氨基乙酰丙酸溶液對水稻葉面進行噴施處理。上述濃度的5-氨基乙酰丙酸溶液對水稻葉面進行噴施處理后可以明顯降低稻米中鎘的含量，使在鎘污染土地中種植的糙米的鎘含量降低至0.12mg/kg以下，遠低于我國規定糙米中重金屬鎘含量的最高限制標準為0.2mg/kg。該應用方法具有成本低廉，應用過程中不需要特殊的儀器的優點，同時，在水稻種植過程中田間管理均為農業常規方法，降低了應用操作的難度。
最后應說明的是：以上各實施例僅用以說明本發明的技術方案，而非對其限制；盡管參照前述各實施例對本發明進行了詳細的說明，本領域的普通技術人員應當理解：其依然可以對前述各實施例所記載的技術方案進行修改，或者對其中部分或者全部技術特征進行等同替換；而這些修改或者替換，并不使相應技術方案的本質脫離本發明各實施例技術方案的范圍。