本發明涉及水稻種植領域，更特別地，涉及一種緩解砷對水稻的脅迫的方法。
背景技術：
水稻是我國的主要糧食作物，我國的水稻種植面積為4.5億畝左右，居世界第二位，總產量2.04億噸，居世界第一位，全國以稻米為主食的人口約占總人口的55％。砷作為一種常見的環境毒物和一類致癌物在水稻中的累積使人體健康面臨嚴峻威脅，含砷地下水灌溉、含砷農用化學品的使用和金屬礦產資源的開發利用導致大面積的水稻田遭受砷污染，目前水稻砷污染已成為一個全球性的問題。土壤中的砷主要以As(Ⅲ)和As(Ⅴ)的形式存在，稻米里的Asi的生物有效性很高，生態環境風險較大。As(Ⅲ)通過硅的吸收通道Lsi1被水稻根系吸收，并利用硅卸載蛋白Lsi2向水稻莖葉和谷粒轉運，比As(Ⅴ)更易被水稻吸收累積。
因此，需要一種緩解砷對水稻的脅迫的方法。
技術實現要素：
發明人在研究中發現，As(Ⅴ)和硫酸鹽具有相似的物理化學性質，磷酸鹽可以與As(Ⅴ)競爭鐵膜和土壤顆粒上的吸附位點，在旱作土壤里，磷酸鹽可將吸附在土壤上的As(Ⅴ)置換下來，增加As(V)的溶解性和生物有效性。稻田淹水環境會增加土壤溶液中As(Ⅲ)的含量，從而增加砷的毒性和生物有效性，故水稻砷積累能力明顯高于其它旱地作物(如小麥和玉米)。向砷污染農田中添加磷肥，可以改善水稻生長環境也能有效控制水稻砷吸收。磷與砷不僅在土壤中存在競爭吸附關系，施用磷肥顯著提高土壤pH值和土壤有效磷含量，OH-配位取代土壤吸附的砷，增強砷的解吸；同時磷競爭土壤中帶正電荷膠體吸附砷的位點，使土壤中砷被釋放，促使土壤砷的遷移能力和生物可利用性增強。在植物體內也存在磷與砷的競爭關系，高濃度的外源磷處理使植物體內PO43-和AsO43-在競爭膜轉運蛋白方面表現為拮抗作用，抑制砷在水稻中的遷移轉運，且磷、砷拮抗作用占主導地位，顯著降低了水稻根總砷、糙米總砷、糙米無機砷含量。
基于此，本發明提供了一種緩解砷對水稻的脅迫的方法，其包括向遭受砷脅迫的水稻施用磷,所施用的磷的量為50-150mg/千克土壤的步驟。
優選地，所述磷以P2O5或可溶性磷酸鹽的形式存在。
優選地，所述水稻的種植土壤中砷的含量為5-50mg/千克土壤。
優選地，所述水稻為耐低磷水稻。
本發明通過向遭受砷脅迫的水稻施用磷的方法來緩解水稻所受的砷脅迫，使得在受到砷污染的環境中水稻依然能夠正常生長，并降低水稻對砷的吸收。
具體實施方式
以下結合實例對本發明的原理和特征進行描述，所舉實例只用于解釋本發明，并非用于限定本發明的范圍。
1.試驗材料與方法
本實施例對耐低磷水稻品種和對低磷敏感的水稻品種都進行了實驗，采用缺磷的黃棕壤，pH值為6.83(土∶水＝1∶1)，其中含堿解氮55.04mg kg-1，有效鉀43.35mgkg-1，速效磷3.22mgkg-1，全磷2.35gkg-1，全砷3.63mgkg-1。
采用小塑料盆，每盆裝土600g，設置三個磷(P2O5)水平，每千克土壤分別施磷0、50、150mg，四個砷水平，每千克土壤分別加砷0、5、25、50mg，每個處理設三個重復。所做的磷砷交互處理中磷和砷的量如表1所示。
表1磷砷交互處理中磷和砷的量
氮肥用量為0.2gkg-1土，鉀肥用量為0.2gkg-1土，以尿素、KCI、NaH2PO4·2H2O)、NaH2AsO4·12H2O配成溶液提前10d澆入土壤。將供試水稻種子消毒，浸泡48h，吸漲后濕紗布包裹放入瓷盤移至30℃恒溫生化培養箱中催芽，出芽后挑選一致的種子移植到盆中，每盆8粒，覆少量土。三葉期間苗，留三株，試驗在湖北工程學院多功能溫室中進行，培養期間進行水分和病蟲害管理。培養35d后測定水稻株高、葉寬、葉色(SPAD值)、從莖基部剪斷收獲植株地上部，烘干，稱干重，并測定P、As含量。
植物樣品中的元素分析采用以下方法進行：植物樣品用硫酸-高氯酸消解后，用鉬銻抗比色法測定磷，硝酸微波消解后用氫化物發生-原子吸收分光光度計測定砷。
所有數據均為3次重復的平均值，在MATLAB環境下采用主成分分析法處理數據。
2.結果分析
1)磷砷交互作用對水稻干重、株高、葉寬、SPAD值以及水稻磷、砷含量和累積量的影響
磷是水稻生長發育的必需營養元素，磷的充分供應可促進水稻生長，葉片寬度、葉綠素合成增加，增大植株光合面積。由表2結果可知，相同砷處理濃度下，磷水平增加水稻地上部干重增加，相同磷濃度下，低濃度砷處理有刺激水稻生長作用，兩個水稻品種在砷25mg kg-1時地上部干重均最大，砷濃度為50mg kg-1時水稻生長輕微受抑，單株干重值下降。不同砷處理下耐低磷水稻生物量降幅小于20％，磷敏感水稻地上部干重受害嚴重，干重降幅高達42％。
耐低磷和低磷敏感水稻品種株高差異達顯著水平，磷濃度為0mgkg-1時，不同砷處理磷敏感品種的株高下降31％-22％，磷濃度增加到50mgkg-1，株高降幅為22％-13％，耐低磷品種在同樣處理條件時，株高變幅為19％-14％和9％-1％。同一磷濃度處理，水稻株高隨砷濃度增加而下降，磷敏感水稻受砷脅迫影響嚴重，且砷50mg kg-1處理時較砷0mg kg-1處理的株高達極顯著降低水平，但耐低磷水稻只表現出砷脅迫株高下降。
磷處理濃度降低可使水稻葉片窄短，葉面積減小。砷濃度相同時，磷濃度增加可緩解砷毒作用，且耐低磷水稻效果明顯。如砷濃度為50mgkg-1處理下，無磷處理耐低磷水稻葉寬下降25％，磷敏感水稻葉寬減少32％，磷濃度增加到50mgkg-1時，耐低磷品種葉寬只減少8％，磷敏感水稻葉寬下降16％。
兩個水稻品種SPAD值差異不顯著，磷、砷處理下，水稻SPAD值隨砷濃度的增加呈先上升后下降的趨勢，耐低磷水稻葉色在砷濃度為25mgkg-1最大，磷敏感水稻的SPAD值在砷濃度為50mgkg-1測定值均大于34，說明高濃度砷嚴重影響水稻葉片生長，產生“濃縮效應”。根據單株干重、株高、葉寬和SPAD值分析結果可以看出，耐低磷水稻品種耐低磷、抗砷毒效果好，提高磷處理濃度對砷脅迫有一定的緩解作用，且耐低磷水稻品種較磷敏感水稻品種表現出更好的緩解效果。
表2磷砷交互作用對水稻生長以及水稻中的磷砷含量和累積量的影響
在MATLAB環境下編寫程序，采用zscore()對表2中的數據進行標準化，并且采用corrcoef()函數求出標準化后的相關系數矩陣，低磷水稻品種，葉寬、磷累積量和植株磷含量相關性很強，株高和地上部干重相關性很強，植物砷含量和砷累積量相關性很強，SPAD值跟其它指標相關性都不強，并且跟砷含量呈負相關性。磷敏感水稻品種的地上部干重、磷累積量和植株磷含量相關性很強，植物砷含量和砷累積量相關性很強，SPAD值跟其它指標相關性都不強，株高、葉寬跟地上部干重、磷累積量、植株磷含量的相關性比較強。
由結果可看出，向土壤中施用50-150mg/千克土壤的磷可緩解砷對水稻的脅迫。
以上所述僅為本發明的較佳實施例，并不用以限制本發明，凡在本發明的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的保護范圍之內。