稀土在农业中的作用

高梁：农业部环境保护科研监测所         夏荣基：北京农业大学

 稀土可促进作物对磷的吸收 , 提高磷酸酶的活性 , 增加叶绿素含量和使机械组织发达 , 促进作物发芽生根等 。农用稀土的比放射性强度未超过国家规定标准 ,在一般施用量下 , 对人和农业环境不会造成不良影响 。另外还介 绍了合理施用方法 。

      我国稀土储量 居世界首位 , 稀土农业施用面积近年来每年已约达 1 千万亩〔 1 〕 , 这样大面积施用 , 给农业 环境保护工作提出了几个需要明确解答的问题 : 稀土农业施用的原理 ; 稀土放射性方面的情况及其对 农业环境和人体的影响; 稀土毒理学方面的情况及其对农业环境和人体的影响 ; 在保护农业环境的前题下 , 怎样合理地施用稀土 。

一 、 稀土农业施用的原理

       科学研究已经证实 , 稀土既不属于植物的大量营养元素 , 也不属于 微量营养元素 , 从这个意义上讲 , 稀土并不是肥料 。稀土属于生理生化上的金属激活剂 。合理施用稀土促使作物增产的原 因 , 主要是稀土属 于植物生理活性物质 , 具有调节植物体内的生理活动的功能〔 2 〕 , 能促进作物对磷素的吸收 , 增加植物的叶绿体含量 , 促进酶活性 、特别是 磷酸酶的活性 , 适当稀土浓度促进种子萌发等 。下面简述我们的研究结果 。

1 . 用 32 P 示踪原子法研究证实 , 稀土有促进作物吸收磷素的作用。

      对水稻植株统一选取底部相同位置的一 片叶片 , 用涂叶法以相等数量的 “ 32 P 涂 叶 , 涂后经45分钟 ( 叶表面涂抹的 “32P 载体液已经干燥 ) , 再分别涂以等量的清水 ( 对照叶片 ) 和 3 /万浓度的稀土溶液 ( 试验叶片 ) , 放置 2 4 小时后 , 放入 X 光片进行自显影测定32P 放射性度 * , 经多次重复测定 , 从32P 自显影照片可见 , 涂 3 /万稀土液的稻苗 , 促进了 磷素的运转 , 稻苗叶片及茎部放射性强度明显增强 , 而没涂稀土液 ( 涂等量清水 ) 的稻苗自显影 , 只有微弱的32 P示踪痕迹 , 表明 3 /万浓度的稀土促进了稻苗对磷素的吸收 。

      同时以盆栽法 , 用32P进行了磷肥利用率的研究 , 结果如表 l 。从表 1 可见 , 喷施3 /万稀土溶液 , 对小麦吸收磷素 , 有明显促进吸收的作用 。3 /万混合稀土溶液是对一 般作物喷施经常采用的浓度 , _七述研究结果 对 田 间应 用有重要的参考意义 。

稀土元素是指化学周期表中镧系的15个元素和化学性质相似的钪与钇。其中的镧、铈、钕、钐和镥等有放射性，但放射性较弱，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较多的稀土元素。稀土元素在植物生理上的作用还不够清楚，其中也不是很清楚。现在只知道在某些作物或果树上施用稀土元素后，有增大叶面积、增加干物质重、提高叶绿素含量、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条件还不很清楚，所以施用稀土元素不是总是有效的。近年来，由于可以促使农作物增产和品质的改善，稀土微肥在农业上的应用越来越广泛。大量生物机理的研究表明，稀土离子在合理浓度下使用，可以改善农作物抗病毒的能力，可以促进光合作用过程中光能的转化，还可以刺激细胞的生长，提高一些诸如过氧化氢酶(CAT)，过氧化物酶(POD)及过氧化歧化酶(SOD)等酶的生物活性，但其化学机理尚不明白，这方面的研究也较少。主要原因是由于这些酶具有高化学活性、结构复杂性、构象易变性等特点，使研究这些酶与稀土离子相互作用比较困难。因此，本论文选取了与微过氧化物酶具有相似活性中心和生物活性的微过氧化物酶-11(MP-11)、微过氧化物酶-8(MP-8)作为模型化合物，以Eu~(3+)为代表性的稀土离子，通过紫外-可见(UV-vis)吸收光谱、电化学方法和电喷雾质谱等手段研究了MP-11、MP-8和氯化血红素与Eu~(3+)的相互作用，并且还研究了稀土三元配合物与Eu~(3+)的相互作用：为今后进一步研究稀土离子。

一、稀土对农作物的主要作用

通过长期稀土农用基础理论研究表明：稀土元素可以提高植物的叶绿素含量、增强光合作用、促进根系的发育、增加根系对养分的吸收。稀土还能促进种子萌发、增加种子萌发率、促进幼苗生长。除了以上主要作用外，稀土元素还具有使某些作物增强抗病、抗寒、抗旱的能力。

大量研究表明，施用适当浓度稀土元素能促进植物对养分的吸收、转化和利用，这已得到许多实验结果的证实。用富镧稀土对春小麦喷施或拌种，实验结果显示春小麦生长发育得到促进，结实穗数和籽粒数也有所增加，表明使用稀土可提高春小麦对氮、磷肥的吸收、运转、利用，并减少土壤中氮素损失。花生喷施稀土，对根瘤固氮活性和叶片硝酸还原酶活性均有显著的促进作用，从而提高了叶片氨态氮含量，降低了硝态氮含量，改善了植株的碳氮代谢，对改善品质，提高产量有利。稀土在氮、磷均衡营养供应的条件下，对一些作物有增产刺激作用，增产机理在于稀土可促进、协调作物对矿质养分的吸收，刺激酶活性。稀土是生理活性物质，必须与大量营养元素进行合理的配用，才能发挥效益。

大田作物栽培常会遇到诸如干旱、高温、低温、盐渍、病虫害等逆境条件。使用稀土，可以增强作物对上述不良环境条件的抵抗能力。稀土元素能增强作物的抗逆性和抗病性，稀土离子能维持细胞膜的通透性和稳定性，提高细胞膜的保护功能，增强作物对不良环境的抵抗能力，加强代谢过程中的氧化酶活性，有效地抑制病原体侵染，从而提高作物的抗病性。

稀土对农作物的作用不仅能提高作物的产量，还能改善品质，如使葡萄的果粒增大，糖酸比提高，改进风味。稀土拌种可使玉米的品质改善，产量提高。喷施稀土可使苹果和柑橘果实的Vc含量，总糖含量，糖酸比均有所提高，促进果实着色和早熟。并可抑制贮藏过程中呼吸强度，降低腐烂率。施用稀土复合肥还可减少蔬菜中硝酸盐的积累。另外稀土元素对啤酒花、水稻的产量与品质均有影响。

稀土碳铵复混肥的推广将为农业发展提供强大动力。目前，稀土农用推广已成气候，稀土碳铵复混肥、稀土多元复合肥、稀土饲料添加剂的生产销路迅速拓宽。在国家计委、财政部和化工部的大力支持下，全国连续5年改造小化肥厂，目前已改产稀土碳铵肥的厂家112家，将形成年产500万吨稀土碳铵生产能力，年可耗用稀土1.2万吨，稀土碳铵将成为农用稀土的第一大户。其他稀土农用林用产品的年覆盖面积，将达到1亿亩，年消费稀土量为1000吨。

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的条件下，会被土壤固定，作物无法吸收。所以施用方法多采用拌种、浸种和喷施。粮食作物以拌种为主，喷施为辅。经济作物、果蔬类作物以喷施为主。移栽作物应在苗床上喷施。

三、稀土的施用量

1、拌种每公斤种子用稀土8.12克。

2、浸种或喷施浓度一般用0.05~0.08%。

3、喷施浓度与喷施时期依作物种类而异：

春小麦：喷施浓度为0.07%，从三叶期至拔节期喷施，以分蘖至拔节最为适宜。

水稻：秧田喷施浓度0.015%，在移栽前7~10天喷施；分蘖初期和孕穗至始穗喷施浓度则分别是0.01%和0.03%。

甜菜：喷施浓度为0.08%，在生长初期到中期进行喷施。

花生：喷施浓度为0.01~0.05%，在苗期和初花期喷施为好。

西瓜：喷施浓度0.06%，在团棵期和坐果期施用。

苹果：喷施浓度0.05~0.1%，在盛花期和果实膨大期喷施。

参考资料：农用稀土；稀土及配合物与微过氧化物酶相互作用机理的研究；科普惠农绿色通道工程等

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