稀土在農(nóng)業(yè)中的作用

稀土就是化學(xué)元素周期表中鑭系元素一一鑭(La)、鈰(Ce)、錯(cuò)(Pr)、釹(Nd)、钷(Pm)、釤(Sm)、銪(Eu)、釓(Gd)、鋱(Tb)、鏑(Dy)、秋(Ho)、鉺(Er)、銩(Tm)、鏡(Yb)、镥(Lu)，以及與鑭系的15個(gè)元素密切相關(guān)的兩個(gè)元素一一鈧(Sc)和釔(Y)共17種元素，稱(chēng)為稀土元素( RareEarth)。簡(jiǎn)稱(chēng)稀土(RE或R)。

稀土可促進(jìn)作物對(duì)磷的吸收，提高磷酸酶的活性，增加葉綠素含量和使機(jī)械組織發(fā)達(dá)，促進(jìn)作物發(fā)芽生根等。農(nóng)用稀土的比放射性強(qiáng)度未超過(guò)國(guó)家規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)在一般施用量下,對(duì)人和農(nóng)業(yè)環(huán)境不會(huì)造成不良影響。另外還介紹了合理施用方法。

我國(guó)稀土儲(chǔ)量居世界首位，稀土農(nóng)業(yè)施用面積近年來(lái)每年已約達(dá)1千萬(wàn)畝(1)，這樣大面積施用，給農(nóng)業(yè)環(huán)境保護(hù)工作提出了幾個(gè)需要明確解答的問(wèn)題：稀土農(nóng)業(yè)施用的原理；稀土放射性方面的情況及其對(duì)農(nóng)業(yè)環(huán)境和人體的影響；稀土毒理學(xué)方面的情況及其對(duì)農(nóng)業(yè)環(huán)境和人體的影響；在保護(hù)農(nóng)業(yè)環(huán)境的前題下，怎樣合理地施用稀土。

一、稀土農(nóng)業(yè)施用的原理

科學(xué)研究已經(jīng)證實(shí)，稀土既不屬于植物的大量營(yíng)養(yǎng)元素，也不屬于微量營(yíng)養(yǎng)元素，從這個(gè)意義上講，稀土并不是肥料。稀土屬于生理生化上的金屬激活劑。合理施用稀土促使作物增產(chǎn)的原因，主要是稀土屬于植物生理活性物質(zhì)，具有調(diào)節(jié)植物體內(nèi)的生理活動(dòng)的功能(2)，能促進(jìn)作物對(duì)磷素的吸收，增加植物的葉綠體含量，促進(jìn)酶活性、特別是磷酸酶的活性，適當(dāng)稀土濃度促進(jìn)種子萌發(fā)等。下面簡(jiǎn)述我們的研究結(jié)果。

1.用32P示蹤原子法研究證實(shí)，稀土有促進(jìn)作物吸收磷素的作用。

對(duì)水稻植株統(tǒng)一選取底部相同位置的一片葉片，用涂葉法以相等數(shù)量的

“32P涂葉，涂后經(jīng)45分鐘(葉表面涂抹的“32P載體液已經(jīng)干燥)，再分別涂以等量的清水(對(duì)照葉片)和3/萬(wàn)濃度的稀土溶液(試驗(yàn)葉片)，放置24小時(shí)后，放入乂光片進(jìn)行自顯影測(cè)定32P放射性度*，經(jīng)多次重復(fù)測(cè)定，從32P自顯影照片可見(jiàn)，涂3/萬(wàn)稀土液的稻苗，促進(jìn)了磷素的運(yùn)轉(zhuǎn)，稻苗葉片及莖部放射性強(qiáng)度明顯增 強(qiáng)，而沒(méi)涂稀土液(涂等量清水)的稻苗自顯影，只有微弱的32P示蹤痕跡，表明3/萬(wàn)濃度的稀土促進(jìn)了稻苗對(duì)磷素的吸收。

同時(shí)以盆栽法，用32P進(jìn)行了磷肥利用率的研究，結(jié)果如表1。從表1可見(jiàn)，噴施3/萬(wàn)稀土溶液，對(duì)小麥吸收磷素,有明顯促進(jìn)吸收的作用。3/萬(wàn)混合稀土溶液是對(duì)一般作物噴施經(jīng)常采用的濃度，上述研究結(jié)果對(duì)田間應(yīng)用有重要的參考意義。

稀土元素是指化學(xué)周期表中鑭系的15個(gè)元素和化學(xué)性質(zhì)相似的鈧與釔。其中的鑭、鈰、釹、釤和镥等有放射性，但放射性較弱，造成污染可能性很小。土壤中普遍含有稀有元素，但溶解度很低，有效性低。磷肥及石灰中往往含有較多的稀土元素。稀土元素在植物生理上的作用還不夠清楚，其中也不是很清楚?，F(xiàn)在只知道在某些作物或果樹(shù)上施用稀土元素后，有增大葉面積、增加干物質(zhì)重、提高葉綠素含量、提高含糖量、降低含酸量的效果。由于它的生理作用和有效施用條件還不很清楚，所以施用稀土元素不是總是有效的。近年來(lái)，由于可以促使農(nóng)作物增產(chǎn)和品質(zhì)的改善，稀土微肥在農(nóng)業(yè)上的應(yīng)用越來(lái)越廣泛。大量生物機(jī)理的研究表明，稀土離子在合理濃度下使用，可以改善農(nóng)作物抗病毒的能力，可以促進(jìn)光合作用過(guò)程中光能的轉(zhuǎn)化，還可以刺激細(xì)胞的生長(zhǎng)，提高一些諸如過(guò)氧化氫酶(CAT)，過(guò)氧化物酶(POD)及過(guò)氧化歧化酶(SOD)等酶的生物活性，但其化學(xué)機(jī)理尚不明白，這方面的研究也較少。主要原因是由于這些酶具有高化學(xué)活性、結(jié)構(gòu)復(fù)雜性、構(gòu)象易變性等特點(diǎn)，使研究這些酶與稀土離子相互作用比較困難。因此，本論文選取了與微過(guò)氧化物酶具有相似活性中心和生物活性的微過(guò)氧化物酶-11(MP-11)、微過(guò)氧化物酶-8(MP-8)作為模型化合物，以Eu~(3+)為代表性的稀土離子，通過(guò)紫外-可見(jiàn)(UV-vis)吸收光譜、電化學(xué)方法和電噴霧質(zhì)譜等手段研究了MP-11、MP-8和氯化血紅素與Eu~(3+)的相互作用，并且還研究了稀土三元配合物與Eu~(3+)的相互作用:為今后進(jìn)一步研究稀土離子。

以下是各地實(shí)驗(yàn)后比較模糊的經(jīng)驗(yàn)總結(jié):

一、 稀土對(duì)農(nóng)作物的主要作用

目前已改產(chǎn)稀土碳銨肥的廠家112家，將形成年產(chǎn)500萬(wàn)噸稀土碳銨生產(chǎn)能力，年可耗用稀土1.2萬(wàn)噸，稀土碳銨將成為農(nóng)用稀土的第一大戶(hù)。其他稀土農(nóng)用林用產(chǎn)品的年覆蓋面積，將達(dá)到1億畝，年消費(fèi)稀土量為1000噸。

二、 稀土的施用方法

稀土和其他肥料在施用上有所不同，一般不用作基肥，因稀土在PH>6.5 的條件下，會(huì)被土壤固定，作物無(wú)法吸收。所以施用方法多采用拌種、浸種和噴施。

糧食作物以拌種為主，噴施為輔。經(jīng)濟(jì)作物、果蔬類(lèi)作物以噴施為主。移栽作物應(yīng)在苗床上噴施。

三、 稀土的施用量

1、拌種每公斤種子用稀土8.12克。

2、浸種或噴施濃度一般用0.05~0.08%。

3、噴施濃度與噴施時(shí)期依作物種類(lèi)而異:

春小麥:噴施濃度為0.07%，從三葉期至拔節(jié)期噴施，以分蘗至拔節(jié)最為適宜。

水稻：秧田噴施濃度0.015%，在移栽前7~10天噴施;分蘗初期和孕穗至始穗。噴施濃度則分別是0.01%和0.03%。

甜菜：噴施濃度為0.08%，在生長(zhǎng)初期到中期進(jìn)行噴施。

花生：噴施濃度為0.01~0.05%，在苗期和初花期噴施為好。

西瓜：噴施濃度0.06%，在團(tuán)棵期和坐果期施用。

蘋(píng)果：噴施濃度0.05~0.1%，在盛花期和果實(shí)膨大期噴施。

通過(guò)長(zhǎng)期稀土農(nóng)用基礎(chǔ)理論研究表明：稀土元素可以提高植物的葉綠素含量、增強(qiáng)光合作用、促進(jìn)根系的發(fā)育、增加根系對(duì)養(yǎng)分的吸收。稀土還能促進(jìn)種子萌發(fā)、增加種子萌發(fā)率、促進(jìn)幼苗生長(zhǎng)。除了以上主要作用外，稀土元素還具有使

某些作物增強(qiáng)抗病、抗寒、抗旱的能力。

大量研究表明，施用適當(dāng)濃度稀土元素能促進(jìn)植物對(duì)養(yǎng)分的吸收、轉(zhuǎn)化和利用，這已得到許多實(shí)驗(yàn)結(jié)果的證實(shí)。用富鑭稀土對(duì)春小麥噴施或拌種，實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示春小麥生長(zhǎng)發(fā)育得到促進(jìn)，結(jié)實(shí)穗數(shù)和籽粒數(shù)也有所增加，表明使用稀土可提高春小麥對(duì)氮、磷肥的吸收、運(yùn)轉(zhuǎn)、利用，并減少土壤中氮素?fù)p失?；ㄉ鷩娛┫⊥?，對(duì)根瘤固氮活性和葉片硝酸還原酶活性均有顯著的促進(jìn)作用，從而提高了葉片氨態(tài)氮含量，降低了硝態(tài)氮含量，改善了植株的碳氮代謝，對(duì)改善品質(zhì)，提高產(chǎn)量有利。稀土在氮、磷均衡營(yíng)養(yǎng)供應(yīng)的條件下，對(duì)一些作物有增產(chǎn)刺激作用，增產(chǎn)機(jī)理在于稀土可促進(jìn)、協(xié)調(diào)作物對(duì)礦質(zhì)養(yǎng)分的吸收，刺激酶活性。稀土是生理活性物質(zhì)，必須與大量營(yíng)養(yǎng)元素進(jìn)行合理的配用，才能發(fā)揮效益。

大田作物栽培常會(huì)遇到諸如干旱、高溫、低溫、鹽漬、病蟲(chóng)害等逆境條件。使用稀土，可以增強(qiáng)作物對(duì)上述不良環(huán)境條件的抵抗能力。稀土元素能增強(qiáng)作物的抗逆性和抗病性，稀土離子能維持細(xì)胞膜的通透性和穩(wěn)定性，提高細(xì)胞膜的保護(hù)功能，增強(qiáng)作物對(duì)不良環(huán)境的抵抗能力，加強(qiáng)代謝過(guò)程中的氧化酶活性，有效地抑制病原體侵染，從而提高作物的抗病性。

稀土對(duì)農(nóng)作物的作用不僅能提高作物的產(chǎn)量，還能改善品質(zhì)，如使葡萄的果粒增大，糖酸比提高，改進(jìn)風(fēng)味。稀土拌種可使玉米的品質(zhì)改善，產(chǎn)量提高。噴施稀土可使蘋(píng)果和柑橘果實(shí)的Vc含量，總糖含量，糖酸比均有所提高，促進(jìn)果實(shí)著色和早熟。并可抑制貯藏過(guò)程中呼吸強(qiáng)度，降低腐爛率。施用稀土復(fù)合肥還可減少蔬菜中硝酸鹽的積累。另外稀土元素對(duì)啤酒花、水稻的產(chǎn)量與品質(zhì)均有影響。

稀土碳銨復(fù)混肥的推廣將為農(nóng)業(yè)發(fā)展提供強(qiáng)大動(dòng)力。目前，稀土農(nóng)用推廣已成氣候，稀土碳銨復(fù)混肥、稀土多元復(fù)合肥、稀土飼料添加劑的生產(chǎn)銷(xiāo)路迅速拓寬。