[發明專利]一種冷等離子體種子處理方法的應用

有效

• 申請號: 201810320421.0
• 申請日: 2018-04-11
• 公開（公告）號: CN108650930B
• 公開（公告）日: 2020-06-16
• 發明（設計）人: 趙玲;滕應;鄧敏;丁昌峰;王興祥;邵漢良
• 申請（專利權）人: 中國科學院南京土壤研究所
• 主分類號: A01C1/00
• 分類號: A01C1/00
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 唐循文

一種冷等離子體種子處理方法的應用，該應用可以在同時促進重金屬鎘脅迫下作物種子萌發及幼苗生長、提高作物產量、且降低糧食作物可食部位重金屬含量。冷等離子體種子處理可使水稻在鎘污染濃度為1.66 mg/L土壤中生長收獲后，產量增加12.4%~38.9%，糙米中的Cd含量降低4.1%~33.8%；可使小麥在鎘污染濃度為0.51mg/L土壤中生長收獲后，籽粒中的Cd含量降低5.6%~23.8%。

技術領域

本發明屬于冷等離子體種子處理方法的應用，具體涉及一種冷離子體種子處理技術，旨在提高重金屬脅迫下糧食作物種子萌發生長及產量，以及降低其可食部位重金屬鎘含量方面的新用途。

背景技術

鎘(Cadmium，Cd)是一種生物毒性極強且高移動性的重金屬元素，通過工業廢物排放、農業殺蟲劑及含Cd肥料施用而進入農業生產系統。鎘污染在世界范圍內廣泛存在，如日本的“鎘米事件”就是因為用被鎘污染的河水灌溉農田，使稻米中含有大量鎘，而引發鎘中毒。據2014年環境保護部和國土資源部聯合發布的《全國土壤污染狀況調查公報》顯示，我國鎘污染點位超標率為7.0％，受Cd污染的土地面積已超過1.333萬hm²，涉及11個省25個地市。土壤中Cd的含量范圍一般在0.01～2mg/kg，作物吸收Cd的量與土壤溶液中Cd濃度密切相關。鎘污染不僅會造成農作物減產，還會累積到農產品可食部位。據報道，全國每年僅因重金屬污染而減產的糧食達1000多萬噸，被重金屬污染的糧食也多達1200萬噸，合計損失至少200億人民幣。其中，每年生產的Cd含量超標的農產品達730萬噸，食用了含Cd的農產品將導致人體骨質疏松、易發癌癥、肝腎功能紊亂以及高血壓等癥，嚴重威脅人類的生活品質和健康安全。

水稻和小麥是中國主要糧食作物之一。由于種子萌發和幼苗生長期是植物生命周期的重要階段，也是對外界環境因子最敏感的時期之一，因而，種子萌發和苗期生長狀況常作為評價重金屬耐性的重要指標。研究表明，水稻品種對Cd的敏感性在不同生育時期具有一致性，水稻萌發時期生長狀況直接影響作物以后的生長和產量。農田Cd污染會影響作物生長、產量和品質。不同的作物對Cd的吸收累積能力不一樣，禾谷類作物，如水稻、小麥和玉米為Cd污染敏感型作物。雖然對Cd的生理耐受性較強，但其產品(籽實)易累積土壤中對人體有害的Cd而喪失食用價值。我國發布的食品安全國家標準《GB 2762—2017食品中污染物限量》對谷物碾磨加工品和糙米中鎘限量指標分別是0.1和0.2mg/kg。當土壤Cd含量為2.21mg/kg時，糙米中Cd含量可達2.64mg/kg,超過食品衛生標準最高限量的12倍。不同水稻品種對Cd的吸收和分配存在明顯差異，一般認為生育期較長對高產品種的糙米Cd含量高于生育期較短的中、低產品種的；雜交稻的Cd含量高于常規稻；秈稻品種糙米Cd含量高于粳稻。對于小麥而言，只有在土壤中鎘含量較高(1.411mg/kg)時，小麥籽粒才會有明顯的鎘積累。通常，作物受到Cd脅迫表現為根尖變黑、生長受阻、組織失綠、干物質產量降低等，嚴重時會導致作物死亡。目前用于促進重金屬脅迫下種子萌發的方法有低劑量⁶⁰Co-γ輻照處理技術和外源添加水楊酸，含硫化合物等方法；用于減少土壤中Cd對作物毒害作用及其在作物籽實中含量的方法有加入鈍化劑或是通過水肥管理等農藝調控措施，降低土壤中Cd的生物有效性，從而降低作物對其吸收累積，但這些方法在實際應用中都存在一定的局限性，如設備要求高或對環境造成一定的污染等。

利用等離子體處理農作物種子是近幾年來的一個新興的物理農業工程技術，具有成本低、操作簡單、無污染等優點。該技術在俄羅斯及獨聯體國家已有一定的應用規模，中小型工廠化低溫等離子體種子處理企業已經出現。在美國、加拿大等國家也有這方面的報道。國外研究證明，低溫等離子體處理可以激活種子胚內生命物質，并使種皮相對軟化，加快種子萌發和出苗速度，表現出一定的增長效果，同時起到抗旱、抗寒、防病等作用。國內的研究證明水稻種子經過等離子體處理后，種子活力增強，促進萌發、發芽勢，發芽率提高，根系發達、還可以促進幼苗生長，提高產量。玉米、小麥、大蔥、苜蓿種子經過等離子體處理提高了田間長勢，還增強了作物苗期對凍害、水分脅迫和鹽脅迫的抗性。

發明內容