纳米硅溶胶的合成与应用方法，该方法通过水稻叶面途径阻抑镉向稻米的迁移蓄积。在水稻孕穗前2周，叶面喷施此溶胶稀释液能够有效降低镉在稻米中的累积，其阻抑效应明显优于喷施普通硅溶胶稀释液。本合成方法简单，成本较低，易于推广，可为稻田镉污染防治和降低稻米镉含量提供一种高效便捷的技术。
背景技术：
叶面阻控技术是向植物叶面喷施适宜剂量的改良剂，抑制有毒重金属或类金属向果实或种子的迁移蓄积，也是降低稻米中镉、砷、铅等元素含量的一条重要途径。目前报道较多的是硅、硒、锌、铁、锰、硫等植物营养调节剂，这些调节剂可有效降低典型重金属或类金属在稻米等作物中的累积。
水稻是典型的硅富集植物，施硅有助于水稻丰产和对重金属的抗性。研究发现，水稻茎部积累的镉极易迁移到叶片，而叶片中的硅结合蛋白能够结合并沉积进入叶片的硅，被结合的硅进一步与镉络合并发生沉淀反应，阻抑镉的向上运输。另外，水稻茎的节点是镉由木质部向韧皮部转运的中心部位，尤其是第一节点往往表现出对镉的最强富集能力。现已发现，硅对镉向上迁移的阻抑效应依次为：有机硅溶胶>无机硅溶胶>na2sio3，而且叶面喷施硅溶胶对镉的阻抑效应明显优于土施硅肥。叶面喷施硅溶胶还能够降低水稻叶片的蒸腾强度，在一定程度上也能够降低水稻对镉的吸收和向上转运。
实践结果表明，硅溶胶的粒径大小是影响水稻细胞吸收镉的关键因子，其粒径越小，与镉离子的结合位点就越多，对镉离子的结合能力也就越显著。因此，改进硅溶胶的合成工艺，提高其拮抗、钝化和阻抑重金属离子向稻米迁移累积的潜力，可望为稻田重金属污染的防治和消减稻米的重金属污染提供一种高效、便捷和安全的技术。现有文献或专利报道的有关硅溶胶的合成方法只能合成粒径在40nm以上的sio2nps。本发明首次将阿拉伯树胶作为分散剂和乳化剂应用于sio2nps溶胶的制备过程，有效地阻止了sio2nps微粒的聚合，建立了合成这种极小尺寸sio2nps溶胶的方法。
技术实现要素：
本发明的目的在于提供一种纳米硅溶胶的合成与应用方法，以解决上述背景技术中提出的在镉污染稻田种植食品安全达标大米的技术难题。
为此，本发明提供如下技术方案：一种纳米硅溶胶的合成与应用方法，其合成方法包含如下步骤：
1将100ml无水乙醇、6ml浓氨水和3ml去离子水混合，磁力搅拌3h(30℃，300r/min)；
2将1g阿拉伯树胶充分溶解于50ml去离子水，再缓慢加入1，磁力搅拌0.5h(30℃，300r/min)；
3逐滴加入2.0ml正硅酸乙脂(teos)，继续磁力搅拌3h(40℃，300r/min)；
4用去离子水定容至200ml，磁力搅拌1h(75℃，300r/min)得到sio2nps溶胶，4℃-8℃储存；
5应用tem和eds对sio2nps溶胶进行表征。
更进一步的，应用去离子水将合成的sio2nps溶胶分别稀释成30×、20×和10×应用液，在水稻孕穗前2周连续喷施水稻叶面2次，间隔7天，能够显著降低稻米中镉的质量分数。
具体实施方式
普通sio2nps溶胶的制备与表征方法：
1将100ml无水乙醇、6ml浓氨水和3ml去离子水混合，磁力搅拌3h(30℃，300r/min)；
2逐滴加入2.0ml正硅酸乙脂(teos)，继续磁力搅拌3h(25℃，300r/min)；
3用去离子水定容至200ml，磁力搅拌1h(75℃，300r/min)，4-8℃储存备用；
4应用tem和eds对sio2nps进行表征(如图1所示)
需要说明的是，在图1和图2的b图中，横坐标单位是kev，纵坐标是特征x射线计数率；图3中的s1-sio2nps代表普通sio2nps溶胶(下同)，s2-sio2nps代表本发明的硅溶胶的合成与应用方法中的sio2nps溶胶(下同)。叶面喷施s2-sio2nps溶胶稀释液阻抑稻米镉累积的效应明显优于喷施相同稀释倍数的s1-sio2nps溶胶。由图1、图2可知，普通方法制备的sio2nps粒径介于50-80nm之间，而本发明合成的sio2nps粒径可达到2-5nm；这两种硅溶胶的硅浓度均为4.21mg/ml，其中后者更为透明，室温下也更为稳定。
本发明的硅溶胶的合成与应用方法中添加了阿拉佰树胶(终浓度为0.5％(m/v)),有效抑制了s2-sio2nps聚合成s1-sio2nps。
下面将结合本发明实施例中的盆栽实验结果对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明实施例的一部分，而非全部。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性改进前提下所获得的所有其它实施例，均属于本发明保护的范畴。
实施例：
盆栽实验：实验土壤的ph值为7.5，cd的本底值为0.25mg/kg，阳离子交换量为18.09±1.82cmol/kg。实验设计如下：
(1)普通sio2nps实验组：3.0mg/kg外源cd污染土壤+喷施去离子水、3.0mg/kg外源cd污染土壤+喷施s1-sio2nps(稀释30×)、3.0mg/kg外源cd污染土壤+喷施s1-sio2nps(20×)、3.0mg/kg外源cd污染土壤+喷施s1-sio2nps(10×)。
(2)本申请方法制备sio2nps实验组：3.0mg/kg外源cd污染土壤+喷施s2-sio2nps(30×)、3.0mg/kg外源cd污染土壤+喷施s2-sio2nps(20×)、3.0mg/kg外源cd污染土壤+喷施s2-sio2nps(10×)。
在上述各处理组中，3盆/处理组，12棵相同幼苗/盆，30kg过筛干土/盆，在水稻孕穗前2周向叶面均匀喷施上述稀释液2次，间隔7天。收集各处理组的成熟稻谷，应用icp-ms检测糙米中的镉含量。
结果表明，与“3.0mg/kg外源cd污染土壤+喷施去离子水”处理组比较，得出如下结果：
(1)喷施s1-sio2nps、s2-sio2nps的三种稀释液均不同程度上降低了稻米镉的含量，而且随着稀释液浓度的增加稻米镉的含量趋于降低(图3a)。
(2)喷施s2-sio2nps稀释液阻抑稻米镉累积的效应明显优于喷施相同稀释倍数的s1-sio2nps。
(3)喷施s1-sio2nps或s2-sio2nps的30×、20×和10×稀释液在不同程度上均提高了稻谷的千粒重，其中喷施s2-sio2nps的20×稀释液能够使稻谷千粒重的增长率达到(11.2％)。
结论：综合稻米镉含量和稻谷千粒重的变化，在水稻孕穗前2周连续2次喷施s2-sio2nps的20×稀释液，既能够显著降低稻米镉的质量分数，又能够大程度上提高稻谷产量。
以上所述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通工程技术人员对本发明的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本发明的权利要求书确定的保护范围内。
