[发明专利]用生物可降解螯合剂减少重金属在水稻植株中积累的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种用螯合剂减少重金属在水稻植株中积累的方法，尤其涉及一种用生物可降解螯合剂减少重金属在水稻植株中积累的方法。

背景技术

重金属在污染土壤中主要以6种形态存在：水溶态、交换态、铁锰氧化物结合态、碳酸盐结合态、有机结合态和残渣态等。其中水溶态、弱交换态以及小部分碳酸盐态的重金属可以被植物吸收，而大部分与土壤固相牢固结合的重金属则很难被吸收。螯合剂能够改变重金属在土壤溶液中的存在形态，或者是以重金属-螯合剂和重金属-有机酸形态促进重金属的吸收，从而增加植物的修复效率；或者是通过形成重金属-螯合剂的形态降低其在土壤环境中的移动性和生物可利用性，从而达到对重金属的消减、钝化和固化作用，因此运用螯合剂修复重金属污染土壤取决于螯合剂的种类。

常用的螯合剂大致可分为合成螯合剂和天然螯合剂。合成螯合剂主要包括：乙二胺四乙酸(EDTA)、二乙基三胺五乙酸(DTPA)、乙二醇双四乙酸(EGTA)和羟乙基替乙二胺(HEDTA)等；天然螯合剂主要包括：柠檬树、丙二酸、组氨酸等。目前在降低植物重金属毒害中应用较多的重金属螯合剂有乙二胺四乙酸(EDTA)、有机酸类以及腐殖酸类重金属螯合剂。本申请所述生物螯合剂为一种生物表面活性剂-鼠李糖脂，与EDTA相比，具有易降解和能够改良土壤等特性。该生物可降解螯合剂与金属的络合是快速、稳定的，能高效的减少游离态的Cd²⁺。实验表明，每摩尔该生物可降解螯合剂的最大络合能力是0.2mol Cd²⁺。通过计算得到的镉-鼠李糖脂平衡分配常数(log Kp＝-2.47)比报道的镉-沉淀物、镉-腐殖酸要高。而通过计算得到的镉-鼠李糖脂平衡分配系数(log Kp＝4.89)与报道的溶解有机质吸收有机污染物的系数相当。该生物可降解螯合剂一是可能通过和溶液中游离态的金属离子络合，来降低重金属离子在溶液相中的活性；二是可能通过降低界面张力，表面活性剂分子聚集在固-液界面上，与被吸附的重金属接触，从而使重金属从土壤上解吸下来。Mulligan C.N(2005)测定该生物可降解螯合剂与阳离子的螯合能力为K⁺<Mg²⁺<Mn²⁺<Ni²⁺<Co²⁺<Ca²⁺<Hg²⁺<Fe³⁺<Zn²⁺<Cd²⁺<Pb²⁺<Cu²⁺<Al³⁺。由此说明该生物可降解螯合剂能够与重金属Cd²⁺形成稳定的重金属-螯合物，从而降低重金属的生物有效性。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用生物可降解螯合剂减少重金属在水稻植株中积累的方法，以降低水稻植株中重金属尤其是镉的含量，并能改良土壤。

为实现上述目的，本发明的技术解决方案是：一种用生物可降解螯合剂减少重金属在水稻植株中积累的方法，其特征在于以下步骤：

A.将可降解螯合剂鼠李糖脂用水稀释搅拌均匀，得到稀释剂；

B.第四纪红色粘土发育的红黄泥田中亩施供试螯合剂鼠李糖脂3kg+水97kg＝100kg稀释剂，水稻移栽前2天第一次施用66kg，水稻移栽后40天第二次施用34kg，常规施肥40％复合肥30kg/亩；施用螯合剂后土壤中有效Cd含量为0.48mg/kg，全Cr含量为52.7mg/kg，全Hg含量为0.14mg/kg，有机质为34.3g/kg，pH值为4.9。

本发明的有益效果是：该生物可降解螯合剂与重金属形成络合物后，能够降低重金属Cd的毒害作用。鼠李糖脂能够降低重金属的毒害作用同时增加萘的生物降解。当鼠李糖脂添加量为10倍Cd浓度时(890μM)，能够完全消除Cd的毒害作用，添加量与Cd浓度持平时(89μM)，能减弱Cd的毒害作用，而当添加量为Cd浓度的1/10时(8.9μM)，鼠李糖脂没有作用。鼠李糖脂减弱重金属的毒害作用可能与鼠李糖脂-镉复合物的形成有关，以及与鼠李糖脂与细胞表面相互作用从而改变镉的吸收有关。

采用本发明减少水稻植株中镉积累的方法不但能够减少水稻籽实中重金属的含量，而且可以改良土壤环境，促进水稻植株的生长。本申请为原位修复污染土壤技术，不破坏场地，对土壤的扰动小，技术操作简单，耗资少，可以在田间大规模应用。

具体实施方式