[发明专利]一种控制水稻重金属镉积累的方法

说明书

技术领域

本发明属于水稻种植技术领域，具体涉及一种控制重金属镉积累的方法。

背景技术

镉(Cd)是一种对动植物都具有毒害作用的重金属和环境污染物，其在稻田土壤-水稻系统中具有很强的迁移性。镉污染不仅影响水稻产量，其在稻米中的富集，还严重降低稻米的卫生品质和营养品质，进入食物链后，还对人体健康的造成严重的潜在威胁。近年来，由于工业“三废”的不合理排放、固体废弃物(尤其是城市垃圾)处理不善、污水灌溉、污泥农用以及施用含有重金属元素的肥料等，都导致了土壤中重金属镉含量急剧增加。据农业部稻米及制品质量监督检验测试中心2002年和2003年对我国各地稻米质量安全普查的结果，稻米质量安全问题之一是镉、铅等重金属超标，超标率超过10％，一些污染地区的稻米镉含量高达0.4-1.0mg/kg，远超过我国谷物中镉的最高许可量0.2mg/kg，已威胁到食物安全和人体健康。比如，据报道，浙江省遂昌县和温州地区相继出现的镉中毒事件，主要是当地农田和稻米受到严重的镉污染，其中糙米镉含量分别达到1.17mg/kg^-1和1.30mg/kg^-1。据此，控制和降低稻米镉污染亟待解决。

针对当前稻田土壤以及稻米重金属镉污染日益严重的现状，国内开展了大量有关水稻镉低积累品种筛选和农艺栽培技术研究。水稻镉积累存在及显著的品种间差异是水稻镉低积累品种筛选的本质和基础。然水稻镉积累的品种间差异并非稳定、持久的差异，这种差异与水稻利用金属矿质元素的代谢途径密切相关，甚至是这些代谢途径决定了这种差异，如水稻对锰、铁元素的利用途径就在很大程度上决定了水稻镉的积累。当然对镉低积累水稻品种的筛选并没有把上述因素考虑在内，因此筛选出来的镉低积累品种往往存在明显的地域差异，甚至年度之间也存在显著差异。在当前生产上，国内外还没有任何一个水稻品种可广泛用于镉低积累稻米生产。

土壤中能够被植物所吸收的镉(有效态镉)是影响水稻镉吸收与积累的重要因素。因此，通过农艺栽培技术措施降低稻田土壤有效态镉含量来降低稻米镉积累是有其理论基础的。故当前有关通过稻田肥水调控、土壤pH调控、土壤氧化还原电位调控等途径降低稻米镉积累的研究已在国内外广泛开展。肥水调控就是通过合理的施肥和水分灌溉技术来降低稻田有效态镉含量，其中长期淹水是比较有效的一条途径，然长期淹水灌溉耗费大量灌溉水，这对水资源日益严峻的我国北方地区以及一些南方干旱地域或一些季节性缺水地域是不现实的，也不利于水稻生长，其利用价值十分有限。使用石灰提高土壤pH，降低稻田土壤有效态镉含量也是一跳比较有效的技术路径，但是该技术存在极大的弊端。在土壤pH值提高的同时，土壤中有效态铁、锌、锰、铜等金属矿质营养元素含量大幅下降，严重损害水稻生长和影响稻米产量。而调控土壤氧化还原电位也只是当前的理论推测，在实际研究和生产中还没有切实可行的方法。

据此，控制水稻重金属镉积累必须从水稻根系对土壤镉的吸收、转运代谢过程中加以解决。专利200710070666.4已经公开了利用土壤镉可通过水稻根系的铁吸收代谢途径进入植株体内这一途径，发明了通过土施螯合态亚铁肥控制稻米镉积累农艺技术措施，此方法施用的螯合态亚铁肥用量相对偏大，成本偏高。近年来，研究发现了多种矿质金属元素代谢途径(细胞膜金属转运蛋白)都具有镉的吸收和转运功能，这也揭示出水稻重金属镉积累的控制有可能通过除土施螯合态亚铁肥之外的其它途径予以控制，但目前尚处于探索阶段。

发明内容

针对现有技术中存在的问题，本发明根据水稻植株利用土壤锰元素机制的多样性以及多种底物弱选择性的金属矿质元素吸收和转运系统具有同时吸收和转运锰、镉的功能，并且这些弱选择性金属矿质元素吸收和转运系统可被土壤中有效态锰所调控的原理，设计提供了一种控制稻米重金属镉积累的方法。