有毒重金属镉胁迫对水稻发芽

有毒重金属镉胁迫对水稻发芽 研究性学习优秀成果 有毒重金属镉胁迫对水稻发芽、幼苗生长及生理特性的影响 ,本课题获浙江省第20届科技创新大赛一等奖, 实施者:平 芬 指导者:曹冬林 随着工农业生产的迅猛发展，土壤中重金属污染的日趋严重，这些重金属有可能通过水稻吸收经食物链进入人体从而严重威胁人体健康。其中，镉(Cd)由于高移动性和高毒害性更令人关注。镉为对植物的非营养元素，对植物具有明显的毒害作用，引起产量下降，且如果通过食物链进入人体，在人体的降解周期很长，长期食用高镉含量的食物，可以使镉在人体的浓度达到对人体危害的程度，引起多种疾病。 种子萌发和幼苗生长既是植物生活周期的起点，也是植物感知外界环境的最初生命阶段。周青等(2000)报道，低浓度镉能刺激植物种子萌发，从而提高其发芽势和发芽率，当镉浓度较高时呈现抑制作用。虽然镉胁迫对不同的植物种子萌发存在一定的差异，但迄今很少有关于种子发芽率、发芽势与植物Cd耐性基因型差异关系的相关报道。 鉴此，本研究试图明确镉胁迫对水稻发芽率、幼苗型态、叶绿素含量及SOD、POD酶活性的影响及其粳、籼类型间的差异。 一、与方法 1(1 试验材料 参试验品种为籼、粳稻推广品种各1个，籼稻为嘉育293，粳稻为秀水110，均由嘉兴市农业科学研究院选育而成，为我国南方稻区重要的推广品种。 1(2 研究方法 1(2(1 试验 采用砂培试验，于嘉兴市农业科学研究院进行。水稻种子经3%NaOCl消毒10 min，用蒸馏水反复冲洗后，各取42粒种子置培养皿(6cm×1.5cm)中，分别加入0.01，0.1，0.5，1.0，1.5，2.0 mM的CdCl2溶液浸润种子，对照用蒸馏水培养， 重复4次。置于人工气候箱，4?暗处理24h，然后于30?光照培养，第3、4、5d统计种子发芽数。在第5天把种子移入沙床中，分别加入对应浓度的CdCl2溶液，对照仍用蒸馏水培养，置于30?培养室。沙床培养第15d，测量株高、根长度、地上部生物量、叶片叶绿素含量，根、地上部器官中SOD、POD酶活性和MDA含量。 1(2(2 主要生理指标的测定方法 SOD和POD酶活性测定分别采用氮蓝四唑(NBT)光化还原法和愈创木酚法;MDA含量的测定采用张宪政的方法;叶绿素含量测定采用丙酮乙醇混合液法。生理指标测定于浙江大学农业与生物技术学院作物生理生态实验室进行。 1 研究性学习优秀成果 二、结果与分析 2.1 Cd胁迫对2个水稻品种种子萌发的影响 Cd胁迫对2个水稻品种种子萌发的影响不尽一致(表1)。在各浓度下品种间种子发芽率和发芽势差异达显著水平。低浓度促进各品种的种子萌发，表现为提高种子发芽率。随着Cd浓度的增加，嘉育293种子受Cd毒害严重，种子发芽率显著下降，与对照相比，差异达极显著(P<0.01)。秀水110种子在较高浓度下表现为较好的抗Cd性，随着Cd浓度的增加，秀水110种子发芽率提高。但在高浓度(10mM和100mM)处理下，Cd对水稻种子的毒害明显加剧，发芽率几乎为零。 表1 Cd胁迫对水稻种子萌发的影响 Cd处理 基因型 0 0.01 0.1 0.5 1 1.5 2 播种后3d 嘉育293 94.0a 94.6a (0.6) 93.5a (-0.6) 91.1a (-3.2) 89.9 a* (-4.4) 83.3 a* (-11.4) 57.7 a* (-38.6) 秀水110 11.9b 10.7b (-10.0) 13.1b (10.0) 11.9b (0.0) 14.3 b (20.0) 16.7 b* (40.0) 13.7 b* (15.0) 播种后4d 嘉育293 94.1a 95.2a (1.2) 96.4a (2.5) 91.1a (-3.1) 90.5a (-3.8) 84.5a* (-10.1) 67.9a* (-27.9) 秀水110 51.8b 55.4b (6.9) 81.6b* (57.5) 75.6b* (46.0) 86.9a** (67.8) 83.9a** (62.1) 69.1a** (33.4) 播种后5d 嘉育293 95.8a 97.0a (1.2) 97.6a (1.9) 91.1b (-5.0) 91.1b (-5.0) 88.7b* (-7.5) 77.4b* (-19.3) 秀水110 94.1a 94.0a (3.3) 96.4ab (5.9) 97.0a (6.5) 95.2a (4.6) 95.2a (4.6) 91.1a (0.0) 括号内数值为0.01, 0.1, 0.5, 1mMCd处理与对照相比增减%. ab表示0.05水平差异显著性(基因型间)。 *和**分别表示在0.05、0.01水平上差异显著(Cd处理间)。 3.2 Cd胁迫对2个水稻品种幼苗干物质积累的影响 Cd胁迫影响水稻幼苗生长，使水稻生长迟缓，幼苗矮化，干物质积累减少。由表 2 研究性学习优秀成果 2可见，不同水稻品种幼苗干物质积累存在显著差异，其中嘉育293地上部干重显著高于秀水110。低浓度Cd对嘉育293地上部和根干重都有一定的促进作用，地上部干重增长19.2%，达到显著差异，而在高浓度(1mM)Cd胁迫下，嘉育293幼苗干物质积累受到严重抑制，与对照相比，地上部和根干重分别降低了22.4%和39.7%，降幅达到极显著水平，表现为明显的“低促高抑”现象。但秀水110的幼苗干物质积累与Cd处理浓度呈一定的负相关，即两者的干物质积累随Cd处理浓度的增高而减少，高浓度下差异显著。相比较，在各处理浓度间秀水110在幼苗干物质积累上较稳定，而且在高浓度Cd处理(1 mM)条件下，地上部及根系干重下降仅2. 6%、19.4%，显著低于其它2个品种的下降率，秀水110具有更好的耐Cd性。 表2 Cd胁迫对水稻幼苗干物质积累的影响 Cd处理 基因型 0 0.01 0.1 0.5 1 地上部干重 嘉育293 (19.2) (2.6) (-10.9) (-22.4) 7.47 a 8.90 a* 7.66 a 6.65 a* 5.80 a** 秀水110 (-5.0) (-4.9) (-5.8) (-2. 6) 5.94 b 5.64 b 5.65 b 5.59 b 5.78 a 根干重 0 0.01 0.1 0.5 1 嘉育293 3.02a 3.31a ( 9.5) 2.70a (-10.7) 2.30 a* (-23.7) 1.82 a** (-39.7) 秀水110 2.79a 2.41b ( -13.6) 2.60a (-6.7) 2.10 a (-24.7) 2.25 a* (-19.4) 2.3 Cd胁迫对2个水稻品种幼苗株高、根长及根系体积的影响 镉胁迫使植物呈现受害症状，表现为幼苗矮化，根长、根体积减小。由表3可见，随着Cd处理浓度的增高，各品种处理浓度间株高、根长和根系体积表现出一定的规律性:低浓度使株高、根长和根系体积相应略有增加，甚至达到极显著水平(P<0.01),而随着处理浓度的增高，幼苗生长受抑制程度增大, 株高、根长和根系体积较对照显著下降，表现为“低促高抑”现象。 在株高变化上，Cd浓度为0.01mM时，与各自对照相比，品种嘉育293株高增加幅度为26.2,，达到极显著水平。品种秀水110在该浓度下表现较稳定。随着Cd浓度的增加，各品种株高都有一定的下降，与对照相比，嘉育293下降幅度达到极显著水平，而秀水110株高无明显变化，说明秀水110比嘉育293个品种有更好的耐Cd性。 Cd胁迫对根长的影响与株高不尽相同，在低浓度(0.01mM)处理下，秀水110根长下降28.6,，达到极显著水平。随着Cd浓度的增加，根系体积的变化与根长变化相似，在低浓度Cd(0.01mM)处理下，嘉育293和秀水110根系体积分别比对照增长了31.8% 3 研究性学习优秀成果 和9.9%，而在高浓度下，Cd胁迫对根系生长具有明显的抑制作用，嘉育293和秀水110根系体积下降幅度都达到了显著水平，分别下降了12.9%和22.0%。 表3 Cd胁迫对水稻幼苗株高`根长及根系体积的影响 Cd处理 基因型 (mM) 0 0.01 0.1 0.5 1 株高(cm) 11.6a 12.0 a (3.4) 12.3 a (5.9) 11.2 a (-3.3) 8.3 a** (-28.7) 嘉育293 10.1a 11.5 b (13.6) 11.7 a* (15.4) 8.1 b (-20.4) 7.8 a* (-22.7) 秀水110 根长 (cm) 7.6a 8.1a (6.2) 7.9a (3.5) 7.5a (-2.4) 7.9a (3.9) 嘉育293 8.9a 9.9a (11.8) 8.2a (-7.3) 7.8a* (-12.5) 6.4a** (-28.6) 秀水110 根系体积 283.3 a 373.3a (31.8) 253.3a (-10.6) 260.0a (-8.2) 246.7 a* (-12.9) 嘉育293 303.3 a 333.3a (9.9) 273.3a (-9.9) 260.0a (-14.3) 236.7 a* (-22.0) 秀水110 2.4 Cd胁迫对2个水稻品种幼苗保护酶活性及MDA含量的影响 保护酶SOD在2个水稻品种中存在一定差异性，由表4得出，嘉育293地上部和根部SOD活性在各处理浓度下无明显差异，且普遍高于秀水110。秀水110 SOD活性对Cd胁迫影响非常大，即在低浓度Cd(0.01mM)处理下， SOD活性提高了22.9%，达到极显著和显著水平，在高浓度Cd(1mM)处理下，地上部SOD活性下降。出现这种明显的“低促高抑”现象，说明低浓度Cd处理对水稻幼苗生长有一定的促进作用，但随着处理浓度提高，促进作用消失。但根部SOD活性没有表现为明显的“低促高抑”现象，随Cd处理浓度的升高而有所提高，表现为一定的正相关，说明根部具有更好的抗逆性。 表4 Cd胁迫对水稻幼苗SOD酶活性(unit g-1 FW)的影响 4 研究性学习优秀成果 Cd处理 基因型 (mM) 0 0.01 0.1 0.5 1 地上部 嘉育293 615.7a 631.5a ( 2.6) 630. 2a ( 2.4) 647.1a ( 5.1) 627.0a ( 1.8 ) 秀水110 478.4b 499.8b ( 4.5) 587.8a** ( 22.9) 625.9 a** ( 30.8) 504.2b ( 5.4 ) 根 嘉育293 646.8a 667.8a (3.3) 646.4a (-0.1) 670.1a (3.6 ) 675.0 a (4.4) 秀水110 591.0b 600.8b (1.7) 615.9a (4.2 ) 662.1a** (12.0) 658.8 a** (11.5) 从表5可以看出，不同镉处理浓度各品种POD活性随Cd处理浓度的增加而提高，两者表现为正相关。但地上部和根部POD活性不尽相同，在高浓度Cd(1mM)处理下，嘉育293和秀水110地上部POD活性较对照分别增加42.7%和31.5%，达到显著差异。根部POD活性与地上部相似，随着Cd浓度的升高增加。另一方面，镉胁迫根部POD活性增幅小于地上部，表明地上部对Cd胁迫更为敏感。镉胁迫对水稻幼苗POD活性的影响，品种差异显著。 表5 Cd胁迫对水稻幼苗POD酶活性( OD470 g-1 FW min-1)的影响 Cd处理 品种 (mM) 0 0.01 0.1 0.5 1 地上部 嘉育293 467.1b 573.0b (22.7) 614.4c ( 31.5 ) 622.5b (33.3) 666.4b* (42.7) 秀水110 702.4a 829.0a (18.0) 844.4b ( 20.2 ) 870.7a (24.0 ) 923.4 a* ( 31.5 ) 根 嘉育293 206.6b 218.0b (5.5) 232.9 c* (12.7) 286.3 b** (38.6 ) 280.8 b** (35.9) 300.3 a** 秀水110 267.1a 277.1a (3.7) (12.4 ) 329.9 a** (23.5 ) 327.7 a** (22.7 ) 由表6可见:水稻膜脂过氧化水平(MDA含量)影响较稳定，Cd胁迫使植株MDA含量升高，在高浓度Cd(1mM)处理下，地上部MDA比对照均增加。根部MDA含量也表 5 研究性学习优秀成果 现出类似的规律。嘉育293根部MDA含量虽有一定增长，但增长幅度远远低于秀水110，且与对照无显著差异。 表6 Cd胁迫对水稻幼苗MDA含量的影响 Cd处理 品种 (mM) 0 0.01 0.1 0.5 1 -1地上部MDA含量mol gFW 嘉育293 160.6a 174.8a (8.8) 187.0a (16.4) 186.6a (16.2) 199.5a (24.2) 秀水110 179.8a 229.6a (27.7) 232.8a (29.5) 246.7a (37.2) 241.5a (34.4) -1根MDA含量ol gFW 嘉育293 98.3a 95.3b (-3.1) 105.8a (7.6) 129.1a* (31.3) 136.9 a* (39.3) 秀水110 112.8a (4.8) 127.9a (13.4) 159.6a** (41.4) 164.4 a** (45.7) 118.2a 2.5 Cd胁迫对3个水稻品种幼苗叶绿素含量的影响 镉胁迫抑制细胞和整个植株的生长，引起植物失绿和叶绿素总量下降(表7)。与对照相比，各品种在高浓度Cd处理下叶绿素含量明显下降，嘉育293和秀水110在高浓度Cd胁迫下，与各自对照相比差异也都达到了显著水平。 表7 Cd胁迫对水稻幼苗叶片叶绿素含量的影响 Cd处理 品种 (mM) 0 0.01 0.1 0.5 1 -1叶绿素含量 (mg gFW) 嘉育293 3.24a 3.33a (2.9) 3.01a (-7.1) 2.63 a* (-18.7) 2.66 a* (-17.9) 秀水110 2.55b 2.77b (8.6) 2.84 a* (11.3) 2.11 b* (-17.4) 2.11 b* (-17.1) 主要参考文献:,略, 6 研究性学习优秀成果 董家茭白培养技术的探索与实验 ,本课题获浙江省第20届科技创新大赛二等奖, 实施者:张文斌 沈伟杰 沈梦斐 指导者:曹冬林 陈敏珠 【摘要】董家茭白是桐乡市的一项特色农业产品。多年来，由于农民栽培技术的落后或不，使该产品无法上等级。通过本项目研究，探索出了一条规范的董家茭白培育技术，使栽培出的茭白质量达到国家绿色产品的一级要求。 【关键词】董家茭白 培养技术 实验 一、探索起因 董家茭白是我市的一项特色农业产品，但产品质量不高，使得茭农的种植积极性一直不高。究其原因主要是栽培技术不过关或不规范。我家也有多年种植茭白的历史，但收入却一直不高。记得我初中的时候，依靠父亲种植茭白这点收入，勉勉强强还够我交得起学费。可是伴随着中考成绩的公布，我们一家人就不知如何是好了。父亲为了我的学费一方面在工厂里打一些零零碎碎的小工，另一方面向亲戚朋友等借钱，这使我产生了探索优质茭白的种植方法。于是我就询问父亲为什么近几年茭白的收入为何如此的差，父亲的回答是虫害越来越多，卖不上很好的价钱，且产量一直上不去。产品品质低下、产量不高也一直困扰着我的父母亲。 我与沈伟杰同学自小时就是一起长大的玩伴，而且他也对此有这个兴趣，我们就走到了一起，共同研究如何使茭白增产这个课题。我们通过一些渠道得知在我省内有一个叫董芥村的地方，那里种植出来的茭白产量高，无病虫害，而且个个都是十分的肥大。于是我们就到董芥村，一边向他们询问种植技术，一边又在他们的种植区域内进行了我们的实验。 二、探索过程 1(实验的准备 ?我们于2005年09月25日开始准备实验。首先与董芥村联系，他们提供给我们两块42 m2且相邻的茭白种植田地。 ?实验地点:桐乡市龙翔街道董芥村。 ?实验方法:采用对比实验，设实验和对照2个区域。 实验区在假植前2天放养绿萍，其它管理方法如下所述。对照区按我市茭农采用的茭白栽培方法。 ?实验材料:本次对照实验所采用的培育品种为梭子茭。该品种在夏茭中属晚熟品 7 研究性学习优秀成果 种，而在秋茭中属早熟品种。所使用的绿萍为瓜子萍，它具有繁殖速度快，能在短时间内长满茭白田，不留空隙的特点。 2(品种的选择和种植的维护 ?品种的选择:董家双季茭白种苗每年筛选2次。第一次在夏茭采收期间，选择孕茭率高、茭肉肥大、整齐度好、孕茭部位底、苔管短的植株，进行初选，并插好标记;第二次在下半年。种苗要求:生长中庸、苗株较矮、叶色淡黄绿、抱茎各叶的高度相差不大且最后1片,2片心叶显著缩短;茭白膨大时，假茎的一面露白，茭肉不皱不绿，肉色淡白柔嫩。 ?田块翻耕:环境及土地条件:土壤要求疏松肥沃，要求轮作。灌溉水、环境空气和土壤环境质量应符合GB/T 18407.1的规定。 ?施肥: 茭白需肥量大，每667m2施腐熟有机肥2000kg，碳铵和磷肥各50kg。 ?定植期与密度: ?直接定植:新茭栽培在4月初，苗高20cm,30cm高时，直接定植大田，株行距55cm×100cm，每67m2200墩，每墩留基本分蘖苗4株,5株，分蘖时须带苔管，去除隔离株。 ?假植后定植:先在4月份进行秧田假植，株行距25×30cm，夏茭采收后再定植(6月—7月)。此时定植，气温升高，苗本较大，须带土移栽并割叶留40cm长，保持5cm,6cm水位。择阴天或下午3时后定植大田，以缩短缓苗期。定植时，宜浅栽，一般入土5cm左右，以不倒伏为准。(目前以此种植方法为主)。 ?追肥: ?移栽10天后，每667m2施尿素10kg,15 kg，磷肥20kg,30kg，硫酸钾10kg。 施好长杆肥，定植后25天，每667 m2施复合肥25kg，并看苗势可适当加2kg,3kg尿素。 ?巧施孕茭肥:当茭白孕茭茎杆发扁时，施一到两次肥，每667m2施用碳铵30kg,50kg，在采收前一个月停止追肥。 ?水浆管理:根据茭白生长规律，掌握浅—深—浅的原则，浅水促分蘖，高温及孕茭期灌深水。为提高根系活力，促进扎根，清除杂草。结合追肥搁田1次,2次。采收期保持水位2cm,3cm。 ? 剥叶耘田:茭白移栽后，基部叶片逐渐枯黄，为了改善通风条件，结合耘田，清除杂草，及时去除老叶、黄叶，做到“拉叶不伤苗，行间无倒苗”，有利增加光照，促进生长，同时对病虫叶片，特别是虫害叶片及时剥去埋入土中，有利于减轻病虫害，减少用药。 ?养萍护苗:夏季定植后，由于温度较高，生长易受到抑制(影响);瓜子萍繁殖速度快，易管理，可有效地改善水质，降低水温及土温，有利于茭白根系生长和促进孕茭、 8 研究性学习优秀成果 提高茭白的品质作用，一般在大田定植前,,,天放养瓜子萍，,,,,,天就可以长满田块。(这在桐乡市茭农茭白栽培中不采用)。 3(病虫的防害 茭白生长期较长，病虫害较多;虫害主要有蚜虫、大螟、二化螟、长绿飞虱;病害有胡麻叶斑病、锈病、纹枯病。 防治原则:优先采用农业措施，加强管护，及时预测预报，应用农业综合防治、生物防治、物理防治为主，严格按照NY/T393标准要求，有限地允许使用部分有机合成化学农药，并严格控制施药量和安全间隔期，每种有机合成农药在一种作物一个生长周期内只允许使用一次。 ?农业综合防治 ?茭白封行后，结合病虫害防治时摘除黄叶。 ?实行轮作:尽可能实行轮作，水旱轮作可有效减轻病虫害，促进茭白生长，提高产量和品质。 ?培育壮苗:选用优质无病壮苗。 ?清洁田园:茭白采收后及时清理田间残叶和田边杂草，保持茭田清洁，以减少病虫害。 ?春季2月,3月，茭田深水(20cm)灌溉5天以上，以杀死越冬虫源。 ?物理防治 ?利用频振杀虫灯诱杀大螟、二化螟等害虫，按每盏灯有效面积2万m2,,万m2设置。如蚜虫发生较重时，可在盛发期用黄色粘虫板进行诱杀。桐乡茭农不采用此方法。 ?人工捕捉害虫:螟虫危害后的叶片表现纵向枯黄，结合病虫害防治时摘除黄叶。 ?生物防治 ?保护利用茭田中的瓢虫、蜘蛛、寄生蜂等有益生物，重点选择发病、虫害中心药，避免对天敌的伤害。(桐乡市茭农不采用此种方法) ?选择中等毒性以下的植物源农药，动物源农药和微生物源农药，蚜虫、长绿飞虱、虫可用1.1%绿浪乳油80ml/667m2兑水800倍喷雾。(桐乡市茭农茭白栽培中只采用本方法)。 ?化学防治 ?合理选用农药，按NY/T393要求，有限度地使用部分有机合成的低毒农药和中等生化农药，严格执行GB4285、GB8321(所有部分)的要求控制施药量，严格执行安全间隔期，并在每个作物的生长周期内只允许使用一次。 ?加强测报，达标防治。大螟、二化螟:在2,3龄期每667m2用5%税劲特40ml兑水100kg喷雾，安全间隔期10天。胡麻叶斑病:每667m2用50%多菌灵粉剂100k兑水喷雾，安全间隔期5天。锈病:每667m2用25%三唑酮粉剂75g,100g兑水100kg喷 9 研究性学习优秀成果 雾，安全间隔期7天。 表1 茭白主要病虫害发生与防治 用水量kg安全间隔2防治时间 防治对象 药剂及用量每667m(亩) (kg) 期(天) 4月中 蚜虫 10%吡虫啉粉剂20g或50吡虫啉4g 25 7 旬,4月 下旬 一代二化螟、大螟 100 10 5%锐劲特10ml,50ml 50 14 5%扑虱灵粉剂50g,75g 长绿飞虱、褐稻虱 或10%吡虫啉30g,40g 50 7 5月下或50%吡虫啉4g,6g 锈病 100 7 旬, 25%三唑酮粉剂75g,100g 9月上旬 100 5 50%多菌灵粉剂150g,200g 胡麻叶斑病 或50%异菌脲可湿性粉剂 100 10 稻瘟病 20%三环唑粉剂120g 100 21 纹枯病 100 10 5%井冈霉素水剂400ml,500ml 表2 茭白禁止使用的农药 农药种类 农药名称 禁止原因 有机氯杀虫剂 DDT、六六六、五氯酚钠 高残留 有机氯杀螨剂 三氯杀螨醇 高残留 甲拌磷、乙拌磷、久效磷、对硫磷、甲有机磷杀虫剂 高毒、高残留 基对硫磷、甲胺磷、氧化乐果 氨基甲酸酯杀虫剂 呋喃丹、丁硫克百威、涕灭威 高毒 二甲基甲膦杀虫杀螨剂 杀虫脒 慢性毒性、致癌 拟除虫菊酯类杀虫剂 所有拟除虫菊酯类杀虫剂 对鱼类毒性大 取代苯杀虫剂 五氯硝基苯、稻瘟醇 致癌 注:其他禁止使用农药规定按DB33/T 291.2执行。 4(采收 正确的采收时间，当茭株孕茭部明显膨胀，叶鞘一侧因肉质茎的膨大而被挤开，茭肉露白2cm左右(即出现茭白眼)，心叶相聚，两片外叶向茎合拢，茭白似蜂腰状时为采收期。 采收的方法正确与否，也会直接影响产量。秋茭采收季节，气候凉爽，茭肉老化比较慢。第一次采收以后，每隔,,,天采收一次，采收盛期一般间隔,,,天。在采收后期，如果整个茭墩都已经结茭，在该茭墩上应该留,,,个小茭，为通气之用，以避免地下茎和茭墩因水淹缺氧而死亡。夏茭采收时正值高温时节，茭肉表皮容易发青变老。所以采收的间隔天数要比秋茭少，早期一般每间隔,,,天采收一次，采收后期每隔, 10 研究性学习优秀成果 天就要采收一次。 采收的方法，秋茭和夏茭有所不同，采收秋茭时在苔管中部拧断，注意不能伤及根系，以免影响第二年的生长。而采收夏茭时，可以留住植株，用力折断。采收注意不要损伤相邻的茭白。折去上部叶片后，再清除除外层叶鞘，留下,,,,,cm(出口茭白留,,cm)的内部叶鞘，下端茭肉也不外露，通称毛茭。这样可以保持茭肉,,,天不变质。 5(项目检测 我们随机抽选了实验区和对照区中培育出来的茭白各100支分别进行测定重量、目测外观、重金属含量和有害物质的检测、农药残留量的检测。 ?称重 由董家茭白检验员协助进行，逐只称重，并称每组的总重。如表3 表3 实验区与对照区的茭白重量测定结果 组别 实验区 对照区 质量 总质量0.666 0.637 (kg) 单茭质0.135 0.130 0.133 0.137 0.131 0.128 0.134 0.127 0.123 0.125 量(kg) ?目测外观 种植出来的实验区与对照区的茭白的外观参照标准(如表5)进行比较，结果如表4所述。 表4 实验区与对照区的茭白外观比较表 实验区的成品外观 对照区的成品外观 形态端正，壳茭完整呈新鲜绿色。上部不 形态端正，壳茭完整绿色，茭内有冷青。肉质细嫩，洁弯曲，无青变、灰茭，无病斑虫害。壳茭 白光滑不皱，无机械损伤，外带3,5 长度约为38cm。 片叶。壳茭长度约为35cm。 表5 茭白外观及单茭重量要求 要求 项 目 一 级 品 二 级 品 基 本 茭内新鲜，上部不弯曲，无青变，灰 肉质细嫩，洁白光滑不皱，无机械要 求 茭，无病斑虫害， 损伤，外带3片,5片叶。 形态端正，壳茭完整绿色，茭内有外 形 形态端正，壳茭完整呈新鲜绿色。 冷青。 壳茭长 30,40cm 30,40cm 肉茭茎粗 3.0,5.5cm 2.5,4.0cm 肉茭净重 0.070,0. 120kg及以上 0.050,0.085kg 11 研究性学习优秀成果 肉茭长 16,25cm 12,18cm 通过各组取100支茭白，得出的符合外观及单茭重量要求的数量情况表6 表6 单茭重量要求符合标准所占的百分比 组 实验区 对照区 别 项 一级品标准 二级品标准 一级品标准 二级品标准 目 同时符合 98 2 33 31 所占百分比(%) 98 2 33 31 ?重金属及有害物的检测 在上述所选择的茭白的实验区和对照区中进行随机抽取，委托嘉兴市农科院通过五点法进行有害物质的检测。 表7 茭白重金属及有害物质限量标准及测定结果 指标 实验区检测结果对照区检测结果项目 检测标准 mg/kg? mg/kg mg/kg 镉(以Cd计) 0.05 GB/T5009.18 0.03(合格) 0.09(不合格) 铅(以Pb计) 0.2 GB/T5009.12 0.11(合格) 0.37(不合格) 亚硝酸盐 4.0 GB/T5009.33 0.07(合格) 0.25(合格) ?对农药残留量的检测 在上述所选择的茭白的实验区与对照区进行随机抽取，委托嘉兴市农科院利用美国Agilent公司气象色谱仪(6890plus GC)，进行农药残留量的检测。结果如下表8。 表8 茭白农药残留限量标准及检测结果 实验区 对照区 最大残留 通用名称 限量 检测标准 检测结单项判检测结单项判 mg/kg 果 定 果 定 敌敌畏 0.2 GB/T5009.20 0.18 合格 0.26 不合格 敌百虫 0.1 GB/T5009.20 未检出 合格 未检出 合格 乐果 1.0 GB/T5009.20 未检出 合格 未检出 合格 呋喃丹 0.001 GB14877 未检出 合格 未检出 合格 久效磷 不得检出 GB/T5009.20 未检出 合格 未检出 合格 甲胺磷 不得检出 GB14876 未检出 合格 未检出 合格 氧化乐果 不得检出 GB/T5009.20 未检出 合格 未检出 合格 甲基对硫磷 不得检出 GB/T5009.20 未检出 合格 未检出 合格 乙酰甲胺磷 0.2 GB14876 未检出 合格 未检出 合格 毒死蜱 1.0 GB/T5009.20 未检出 合格 未检出 合格 溴氰菊酯 0.5 GB/T14929.4 未检出 合格 未检出 合格 12 研究性学习优秀成果 ?产值 我们把实验区的成品茭白产值和对照区的产值进行对比，对比数据如下表9。 表9 产值对比表 项 目 实验区 对照区 亩产量(Kg) 3319.4 3109.9 亩产值(元) 9626.26 4975.84 平均价格(元/Kg) 2.9 1.6 三、分析与讨论 我们在假期里通过对一些茭农的询问与调查，发现了我父亲种植的茭白与他们种植的茭白产量不高有很多的相同点，都是有长势不好，病虫害多等的缺点。他们对此都只有干着急的份，对此无可奈何。于是，我们通过我们的实验所总结出来的这些种植方法，与他们进行交流和技术的推广，都表示赞同。他们运用了我们所总结出来的这些种植经验来种植茭白，都对明年的茭白产量和品质充满信心。可喜的是董家茭白已成功地申请到了国家无公害食品证书，在今年有急性消化道传染流行期间，我市的茭白销售一直没有间断，为我市的农村经济发展与稳定作出了不可限量的作用。 通过对检测结果的分析表明: 1(在外观方面，实验区比对照区种植出来的茭白有很大的优点，品质得到了明显的改善:秋茭86%达到一级品品质，11%达到二级品品质，明显优于对照区的:33%、31%和25%、34%。 2(在重金属含量方面，实验区茭白的重金属含量均优于对照区，含量明显减少，如对秋茭的检测中:实验区的含量为镉0.02mg，铅0.15mg，亚硝酸盐0.054mg。对照区的含量为镉0.08mg，铅0.38mg，亚硝酸盐0.2mg，仅亚硝酸盐一项指标符合标准。说明实验区的培养技术对茭白体内的重金属的含量有明显的降低作用，这可能与放养绿萍有关，绿萍对重金属有一定的吸附作用。 3(在农药的残留量方面，实验区茭白的体内的各种对人体危害极大的农药都没有检测出来，均符合标准的规定，而对照区检测出了敌敌畏残留，这与茭农的施药行为有关，说明茭农的培养技术和管理方法有待改进，尤其是农药的使用方面。 4(经济效益方面，我们对两个区的价格进行比较，秋茭实验区的价格较对照区高出0.7元/Kg，桐乡每年茭白种植面积达5000余亩，照此计算。用此项技术，每年可为桐乡茭农增加收入4000余万元，效益非常可观，此项成果已在董家村进行了小面积推广，受到了董家村村民的普遍欢迎。 四、收获与体会 1(在植物学理论和生物多样性合理布局的指导下，在日常生活经验及研究分析的基 13 研究性学习优秀成果 础上，我们利用瓜子萍作为绿色植物普遍具有调节环境的功能，与茭白形成资源互补，发现了瓜子萍对茭白的产量有明显的提高作用。并以茭白为研究对象，以实验为主要手段，论述了上述现象的正确性。 2(通过此次愉快地研究探索，使我在实验这方面有了很大的提高;还充实了我的课余生活;丰富了我的课外知识;锻炼了我的胆量;磨炼了我的意志。让我知道想做就勇敢的尝试，重点不在于结果，而是过程。每当认真地做一件事，其中必然会学到一些好的经验或方法。大胆地尝试是成功的一半～ 3(在中考完后的这个假期，我到图书馆里去查阅资料，了解到了茭白的一些种植方法。并且得知到绿色食品以其农药的低残留，重金属等有害物质的含量小等特点深受广大消费者的欢迎。其亩产量大大地超过普通种植技术所培育出来的茭白的产量。通过采用我们探索出来的茭白的种植方法，提高了茭白的产量，使经济效益也逐步提高。父亲一改以往愁眉苦脸的样子，满脸充满了喜悦，因为他以后再也不用为我的学费而担心了。并且父亲还在开学的时候给了我一个月零花钱。 4(在对一些种植茭白的农民家庭经济条件进行了解后，我发现他们种植茭白的收成直接关系到家里面的收入，有些家庭的儿女甚至因为收入不高，没有很好的条件去上学。但是，由于我们探索出来的种植方法，可以使得茭白的产量、品质提高，增加了家庭的收入。绿食品的茭白的价格是3.0元/kg，普通茭白的价格是1.8元/kg。如果按相同的比例，桐乡市的茭农通过种植绿色食品的茭白可以比普通茭白每亩增收4000余元。通过这种种植技术的推广，不仅可以使国家增创税收，还可以使农民的平均生活水平得到大大的提高。 5.在现在的生活中，有很多的流行性疾病，如禽流感等疾病，近期还出现了霍乱。发生疫情的主要原因是饮用不洁水源、食物和不良的卫生习惯。由此不难看出清洁的食物对预防这些流行性疾病有多么地重要，而绿色食品正好符合了这一要求。并且它还富含营养物质，可以满足人体对每天的营养物质的摄入量。 6(在我们的自主实验的同时，我们又与炉头镇农业技术推广中心的高根法技术员和嘉兴农科院博士后取得了联系。高根法先生和嘉兴农科院有关人士的无私关怀和指导，使得我们的实验能够顺利地进行。最后感谢董家村对我们这次研究的支持，也对指导老师曹老师对我们的修改表示感谢～他们的无私指导和帮助，将可能影响到我的一辈子。感谢校方给了我们这次锻炼的机会。通过这次实验，使我们受益菲浅～我们会继续努力，认真完成以后的每一件事～ 参考文献,略, 14 研究性学习优秀成果 茭田对鳝鱼的自然繁殖能力的影响研究 ,本课题获浙江省第20届科技创新大赛三等奖, 实施者:沈 梁 周 云 高文佳 指导者:曹冬林 史轶贞 【摘要】鳝鱼味道鲜美，具有较高的食用营养价值，同时又有药用和开发利用价值，深受人们喜爱。本项目在于探究鳝鱼的生活与繁殖、什么条件对鳝鱼的生长有不利影响、怎样的环境对鳝鱼的生长与繁殖有促进作用;通过半年的研究调查和实验探索，发现了茭田对鳝鱼的自然繁殖能力有促进作用。 【关键词】茭白田 鳝鱼 自然繁殖能力 一、探索起因 鳝鱼(学名:Monopterus albus Zuiew)，属亚热带鱼类，广泛分布于亚洲东部及南部的中国、朝鲜、日本、泰国、越南、缅甸、印度尼西亚、马来西亚、菲律宾等国。我国除青藏高原以外，全国各水系都有出产，但以长江流域的四川、湖南、湖北、江西、安徽、江苏、浙江、上海及珠江流域的广东、广西资源量最丰富。但是，由于鳝鱼具有较高的营养、药用和开发利用价值，在国内外市场供不应求，各产区的人工大量捕捉，一些地区甚至发展到使用剧毒农药进行毁灭性捕捉，加之农田大量使用化肥农药，使我国的鳝鱼野生资源由60年代的每亩年产6公斤下降到每亩年产量不足0.5公斤。国内目前除四川、湖南、湖北尚有一定数量分布，其它地区的野生鳝鱼资源已很少。据江苏淡水研究所的有关专家预言:4-5年后野生鳝鱼资源将可能步野生甲鱼、螃蟹、乌鱼、鳗鱼等后尘，野生资源奇缺而只能主要依靠人工养殖供应市场。 2003年夏天，我和我的叔叔在田野中，捕捉到了多条鳝鱼，我们吃掉了那些大鳝鱼，然而那些小的吃掉怪可惜的，于是便放入了叔叔的茭白田，等来年再来钓。时间一久便忘了此事。到了2004年夏天的一天，叔叔去茭白劳作，我去帮忙，无意中感觉到有东西在我脚边游过，我以为是蛇或泥鳅，低头仔细一看，却发现了条鳝鱼，此时我才起了此事，于是我们便开始用“电瓶”捕捉，收获颇丰，不久便收获到数十条。为什么会有这么多鳝鱼呢,这使我们产生了一个设想:茭田可能对鳝鱼的繁殖能力可能有一定的促进作用，这可能是解决鳝鱼紧张的一种途径，于是在老师的指导下，我们便开始了此项课题研究。 15 研究性学习优秀成果 二、研究过程 经过前期的调查我们得知了一些关于鳝鱼的信息。 (一)关于鳝鱼的一般知识 1、鳝鱼的形态特征、生活习性 (1)鳝鱼的外部形态 鳝鱼体形细长，前段呈圆筒状，后段较侧扁，尾端渐尖细，外观似蛇形。与一般鱼类相比，鳝鱼体表无鳞，属无鳞鱼。 (2)鳝鱼的内部结构 鳝鱼全身只有一根脊椎骨，无肌间刺。腹腔膜褐黑色。肠短，无盘曲，短于体长，具肉食性鱼类相似特征。肠中段有一缩小处，将肠分为前肠和后肠。体内无鳔(即鱼泡)，因而鳝鱼不能像其它鱼一样停留在任意水层。 (3)鳝鱼对温度的要求 鳝鱼属冷血变温动物，其体温会随环境温度的变化而变化。适宜鳝鱼生存的水温为1-32?，适宜鳝鱼生长的水温为15-30?，最适鳝鱼生长繁殖的水温为21-28?。 (4)鳝鱼对光照的需求 据试验得知:昼伏夜出是鳝鱼的栖息特性之一，这一特性有利于逃避敌害，也是其机体自身保护的需要。将鳝鱼置于没有丝毫遮荫物的水池中，同时保持水温不变，连续观察几天，鳝鱼吃食活动并无异常，但持续10天以上的连续光照，鳝鱼表现为烦躁不安，聚集池角翻转，发病率很快上升。这说明，紫外线对鳝鱼具有伤害作用，在人工养殖中，我们应尽可能创造条件，让其在阴暗的环境下生活。 (5)鳝鱼对水深的要求 当鳝鱼在摄食、运动和气温较高时，它必须以呼吸空气中的氧气为主，而其体内却没有其它鱼类的鳔结构。因此，一旦水位过深，它必须消耗体力游到水表层呼吸，这显然不利于鳝鱼的栖息，所以鳝鱼一般栖息于浅水区。 2、鳝鱼的繁殖特性 (1)鳝鱼的性逆转 鳝鱼具有极为罕见的生理现象—性逆转。鳝鱼从孵出到产卵，都为雌性个体。但产卵以后，其卵巢都会慢慢转化为精巢，以后就产生精子而变为雄性。几乎所有的雌性鳝鱼一经成熟产卵后，无一例外地变成了终身雄性。这种现象在生物学上称为“性逆转”。 (2)识别鳝鱼的雌雄 据观察，一般野生鳝鱼在体长24厘米以下时都是雌性，体长42厘米以上的鳝鱼都是雄的，24-42厘米之间的鳝鱼有雄的也有雌的。人工养殖的一般两年龄以内的都是雌鳝，3年以上的一般都是雄鳝。 16 研究性学习优秀成果 (3)鳝鱼一年的产卵次数 鳝鱼为一次怀卵，分批产卵，可产卵1-3次，据我们实践观察，80%左右的鳝鱼只产一次卵，有约20%的鳝鱼会产两次卵;极个别的鳝鱼会产三次卵。产卵次数多，而总的产卵量却没有增加，因而人工养殖实践中，许多养殖户采用口服催产药物的方式，尽可能让鳝鱼集中在一段时间内产卵，从而使繁育的鳝苗批量增大，方便集中管理培育。 (4)鳝鱼的产卵量 鳝鱼是一种产卵量较少的鱼类，每条雌鳝仅怀卵几十粒至几百粒不等。人工养殖培育的鳝种，由于其开产时较野生鳝个体大，因而其怀卵量相对较大，一般怀孕量可达300-800粒，经人工专育的鳝种，其单条怀卵量可达1000多粒，最高可达2000粒左右，一般的常规鱼类，其怀卵量少则万粒，多则达几十万粒甚至几百万粒，故大多采用人工繁殖鱼苗，而鳝鱼的单条怀卵量太少，且催产药物的用量一般为其它鱼类同体重的6倍左右。进行全人工繁殖的药物和人工成本太高，加之技术性较强，因而国内目前尚没有大批量生产以缓减鳝苗紧缺状态。 (5)鳝鱼繁殖的特性 同其它许多肉食性鱼类一样，鳝鱼在产卵前具有占区筑巢的特性。一旦即将产卵的鳝鱼确定了自己的产卵区域，在一定的范围内，它将会禁止其它鳝鱼进入，如果保不住它将选择新的产卵区域。若即将产卵的鳝鱼几经选择，均无法寻找到它认为安全的产卵区，那么，它将会不产卵而随着产卵季节的结束而将卵粒慢慢地吸收掉，这种未能产卵的鳝鱼会在第二年像其它产过卵的鳝鱼一样，逐渐转化成为雄鳝。在繁殖季节到来时，若同批鳝鱼中没有雄鳝，便有部份雌鳝会提前转化成雄鳝，而与同批的雌鳝进行交配。 (6)鳝鱼繁殖时的雌雄比 鳝鱼在繁殖季节中，其雌雄配比大致是:当雄鳝体重大于雌鳝体重时，为一雄多雌;一般为1雄2雌或3雌;当雄鳝与雌鳝体重相近时，为1雄1雌;当雄鳝体重小于雌鳝时，为1雌多雄。 (7)鳝鱼如何繁殖幼苗 每年，当繁殖季节来临时，性腺发育成熟的亲鳝常在乱石、洞穴、杂草堆或水生植物等的附近吐出泡沫为巢，然后雌鳝将卵产于其中。雌鳝产卵完毕便离巢而去雄鳝或兼性偏雄性鳝鱼则有护卵习性。一直要守护到鳝鱼苗孵出，并待其卵囊消失，能自由觅食为止。 (二)日常管理 1、实验措施 (1)建养鳝池:我们先选择了两块田，一块改造成茭白田，另一块改造成养鳝池;形成一个对照组。规模饲养，应选择在通风、向阳、水源充足、水质无污染、排灌方便、 17 研究性学习优秀成果 较为安静和交通便利的地方建造养鳝场。养鳝池的建造实际上就是将稻田通过堆砌泥埂将其改建成宽度为3米，长度不超过10米的小土池。而茭白田就是将稻田种植茭白。为了防止鳝鱼蹿逃应使用宽度1米以上的聚乙烯网布，将其埋20,30厘米到泥土下，接口用尼龙线缝合好，池口用竹杆或木棒支撑，使四周的网壁直立，防止鳝鱼蹿逃。 (2)设置投食台:使用茭白田养鳝，投入的饲料沉入池底，鳝鱼取食时常常把大量的饲料带入泥土，造成极大的浪费。因此，我们有必要设立专门的投料台。一方面可减少甚至避免饲料的浪费，同时也有利于让鳝鱼养成一种定点取食的习惯。 (3)鳝鱼饵料(蚯蚓)的培养略，培养的蚯蚓可为鳝鱼提供春、夏、秋季的大部分饵料。 (4)放养密度:在水源好的情况下，每平方米水池放养量最大可达18公斤，一般放养量为5,10公斤。每平方米产量可达7.5,10公斤。 (5)投饵管理:以投喂蚌肉为主，必须保证蚌肉质量，特别是天热时，蚌肉易变质，对水质有影响，因此要勤换水。投饵量:每天投饵量要根据前一天吃食情况、当天天气好坏、水温高低来决定。在水温25?左右时，投喂蚌肉量为鳝鱼体重的5%左右;28?左右时，为8%左右。通常6月份日相对投饵量为鳝鱼总体重的5,6%;7月份为6,8%;8,9月份可降到3%。要大小鳝鱼分养，便于投饵。投饵必须坚持“四定”(定时、定质、定量、定地)。一般天将黑时投饵，小池密养时，高温季节应在白天下午投饵，便于吃食后换水。饵料要新鲜，蚌肉不得有异味。有寄生虫的鱼肠类饵料不宜投喂，否则鳝鱼容易感染寄生虫。饵料要放在固定位置的瓷盘中。 (6)充分利用其他饵料资源:饲养鳝鱼不能单靠投喂蚌肉，大量养殖时，河蚌资源有限，必须辅以其他天然活饵料，如蝇蛆、蚯蚓等。此外，珍珠蚌插核后的蚌肉也可利用投喂。 (7)加强管理 鳝鱼的捕收:饲养鳝鱼的起捕时间一般在11月下旬，水温降到10,15?时，此时鳝鱼已基本停止摄食和生长，气温较低，鳝鱼活动少，捕捞时不易受伤，也便于运输。捕捞时先用手抄网捕，捕得差不多时将水放干再用手捕。如果要保留到春节时出售，可将水放干，使鳝鱼全部钻入土中，然后在上面盖湿草包或稻草保温，到春节时翻土捕捉。 2、实验探索 首先我们找了两块田作为实验田，对照组与实验组各一亩。做了充分的准备工作，为实验奠定了基础。 接着我们开始了工作，选择了体质、大小、体重差不多的鳝苗各10*660，分别放养在茭田和池塘中，从5月份开始放养。对鳝鱼的日常管理方法同上。 在10月份对鳝鱼进行捕捞，我们对数量、重量、生长状况、活动能力进行统计、观 18 研究性学习优秀成果 察，对口感和味道进行调查。对活动能力进行测试，对抗病能力进行对比。 (1)在捕获后，我们对鳝鱼的生长状况进行了观察和测定。生长状况我们用生长速度、生殖能力来表示。生长速度测定由放养时与捕捞时的重量之差除以放养时重所得的百分率。生殖能力用鳝鱼总数之差除以放养时鳝鱼数量所得的百分率来表示我们对所获的鳝鱼数量、重量进行了测量，测量结果如表1,2。 表1:鳝鱼生长速度统计表 项目 放养时均重(g) 收获时均重(g) 生长速度(%) 类别 茭田养殖 81 150 85.19 池塘养殖 81 121 49.38 表2:鳝鱼生殖能力统计表 项目 放养时数量 收获时数量 生殖能力(%) 类别 茭田养殖 6600 9765 47.95 池塘养殖 6600 7951 20.47 (2)我们采用相同的烹饪方法对二组鳝鱼进行烧，烧获得清蒸鳝鱼，来比较二组鳝鱼的口感和味道。结果统计如表3。 表3:鳝鱼的口感与味道 项目 口感 味道 调查人数 认同率 类别 茭田养殖 细嫩 鲜美 100% 20 池塘养殖 一般 一般 0% 三、分析与讨论 经过研究探索，我们发现茭田养殖的鳝鱼比普通池塘养殖的鳝鱼的产量要高的多。 1(从生长速度方面来看，茭田养殖的鳝鱼个体质量明显比普通池塘养殖的鳝鱼质量重得多，生长速度高达85.19%，比池塘养殖方式下高35.8%，说明茭田养殖对提高鳝鱼的生长速度方面有明显的增强作用，这可能与茭田环境比池塘环境更有利于鳝鱼生长。 2(从生殖能力上看，茭田养殖的鳝鱼生殖能力47.95%远远大于池塘养殖的20.47%， 19 研究性学习优秀成果 说明茭田养殖对鳝鱼的繁殖更有利，这可能与茭田为鳝鱼的繁殖提供了更加安全的场所。 3(从口感与味道方面来看，茭田养殖的鳝味道鲜美、口感好，得到了参与调查的人们的一致推崇。 综上所述，我们认为茭田养殖对鳝鱼的自然繁殖能力有较强的提高作用，很好地解决了在纯自然情况下，鳝鱼繁殖能力低下的问题，为鳝鱼养殖户解决了鳝鱼紧缺的矛盾，且这种方法是一种纯天然的养殖方式，不象通过其它方式如用激素等方法，会造成鳝鱼肉产生其它污染，人食用后会造成不良影响。 四、收获与体会 1、没有足够的知识，就没有一双能看到方方面面问题的眼睛。自然界是非常复杂的，由于知识有限，我们常常没有注意到一些非常重要的问题，要不是老师提醒我们，这一个个看似非常小的问题就可能使我们的实验永远也不能成功。比如鳝鱼的养殖是个季节性很强的问题，幸好有老师提醒，我们才注意到这个问题，否则就可能错过实验季节。 2、要善于查找资料。在这个信息浩如烟海的时代，如何找到自己真正用得着的资料，确实不是一件简单的事情，我们经常上网，或去图书馆找相关资料，可从那么多资料中找到自己想要的，确实费了不少劲，而且有时一无所获，所以我们在老师指导下一步步地尽力提高这方面的能力。 3、如何处理好学习与课题的能力也是我们遇到的一大问题，课题有许许多多工作要作，而学习又是那么紧张。我们在课题的进行中，也渐渐地学会了如何将这矛盾处理好。 参考文献,略, 20 研究性学习优秀成果 21