中國稀土元素在農(nóng)業(yè)上應(yīng)用研究進展

黑龍江省農(nóng)業(yè)科學(xué)院土坡肥料研究所

   70年代以來，我國學(xué)者通過深入的試驗研究與反復(fù)的生產(chǎn)實踐，解決了一系列技術(shù)關(guān)鍵，成功地將稀土元素應(yīng)用于我國農(nóng)業(yè)，從而將時斷時續(xù)進行了近60年的稀土元素生物活性研究，發(fā)展成為一項實用技術(shù)，成為世界上第一個把稀土元素作為一種商業(yè)性產(chǎn)品應(yīng)用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的國家。

   到目前為止，我國農(nóng)業(yè)上應(yīng)用稀土元素面積累積9300萬畝，產(chǎn)生了可觀的經(jīng)濟與社會效益，為我國極其豐富的稀土資源的開發(fā)利用，開拓了一個嶄新的領(lǐng)域。稀土元素農(nóng)業(yè)利用作為一門新興的邊緣學(xué)科正在我國形成。在這方面，郭伯生作出了卓越的貢獻，稀土元素的農(nóng)業(yè)利用學(xué)科，是在跨行業(yè)多學(xué)科的協(xié)作攻關(guān)研究中誕生與發(fā)展起來的 ，除農(nóng)業(yè)外，尚包括稀土元素的衛(wèi)生毒理、分析檢測、生產(chǎn)工藝等。本文著重從農(nóng)業(yè)方面，即稀土元素的農(nóng)用效果與技術(shù)，以及稀土元素的植物生理學(xué)和稀土元素的土壤學(xué)方面的研究成就作一概要的介紹和評論。

稀土元素對農(nóng)作物的應(yīng)用效果與技術(shù)

  70年代湖南省農(nóng)業(yè)科學(xué)院土壤肥料研究所和黑龍江省農(nóng)業(yè)科學(xué)院土壤肥料研究所，先后進行的水稻和春小麥試驗，是我國開展最早的較為系統(tǒng)的稀土元素增產(chǎn)效應(yīng)研究。結(jié)果表明，在畝施硝酸稀土氧化物（8-20克）劑量范圍內(nèi)，采用浸種、拌種或葉面噴施方法，可增產(chǎn)稻谷或小麥，15-30公斤/畝，增產(chǎn)率7-9%。80年代，稀土元素農(nóng)用研究得到了蓬勃發(fā)展，先后在甘蔗、煙草、甜菜、橡膠樹、大白菜、花生、西瓜、果樹、牧草等多種作物上進行了試驗，一般都表現(xiàn)出較好的效果，其中甘蔗、大白菜、蘋果等增產(chǎn)率都在10%以上。

  稀土元素的增產(chǎn)作用主要表現(xiàn)在改善農(nóng)作物的經(jīng)濟性狀上，比如增加植物的分蘗數(shù)或分枝數(shù)、穗數(shù)或莢果數(shù)、座果率、粒重、成果重，在葉菜或牧草上則表現(xiàn)為增加營養(yǎng)體的生長量，在油料或糖料作物上增加油分或糖分；其次是改善農(nóng)產(chǎn)品品質(zhì)，如提高糧食作物籽實中蛋白質(zhì)或氨基酸含量，薯類作物淀粉含量，果蔬類的含糖率和維生素含量，并促進果實著色，在煙草等作物上提高上等品率。施用稀土元素對一些作物還有促熟作用，在施用方法上，除種子處理和葉面噴施外，還有沾根和涂抹施用量多在15-20克/畝，某些作物因增加施用次數(shù)而提高了用量除種子處理之外，最佳施用時期多在營養(yǎng)生長向生殖生長轉(zhuǎn)化前或各生長階段的始期。

   稀土元素的農(nóng)用技術(shù)在推廣中不斷得到改進與發(fā)展，不同作物不同地區(qū)采用的施用方法不同，一方面反映不同作物的生理特性，在很大程度上還反映出我國農(nóng)業(yè)種植和經(jīng)營方式的特點。值得一提的是春小麥、甘蔗和甜菜的施用稀土元素技術(shù)。黑龍江省國營農(nóng)場于春小麥四、五葉期，采取稀土元素配合 2,4-D丁醋除草劑地面或飛機噴霧的作業(yè)方式，已形成常規(guī)增產(chǎn)措施在甜菜和甘蔗上主要采用機械拌種和飛機噴灑。由于效益主要體現(xiàn)在制糖工業(yè)上，因而這一農(nóng)業(yè)增產(chǎn)技術(shù)同時也成了制糖工業(yè)的增產(chǎn)措施。總之，在規(guī)模經(jīng)營條件下稀土元素應(yīng)用有廣闊前景在蔬菜和瓜果類作物上，由于稀土元素提高了農(nóng)產(chǎn)品的商品品質(zhì)、營養(yǎng)品質(zhì)或加工品質(zhì)，產(chǎn)生了良好的社會效益而得到較普遍的應(yīng)用，在一些經(jīng)濟作物上，也將因顯著的經(jīng)濟效益而迅速推廣。此外，稀土元素具有促進豆科作物的共生固氮作用，對棉花、柑桔等的防治病害作用，以及提高作物抗逆力等作用，還應(yīng)進行深入研究與利用。

稀土元素提高農(nóng)作物產(chǎn)量的生理基礎(chǔ)。

   國外關(guān)于稀土元素生理作用研究，Koran等有綜述性報道，一些結(jié)論已被我國學(xué)者的研究所證實，例如，稀土元素的作用多反應(yīng)在植物生長階段的開始和末尾，稀土元素可增強植物體內(nèi)一些酶的活性，稀土元素提高了植物的光合作用等。我國學(xué)者著重結(jié)合增產(chǎn)效果探討了其作用機制。稀土元素幾乎引起所有作物葉內(nèi)葉綠 素總量增加，特別是Tb、Sm、Dy、Ho 、La、Ce。

   一般來說，稀土可使葉綠素A增加，但部分元素引起葉綠素B減少，因而使A/B值增大。鄧兆活等測定了三個甘蔗品種離體葉綠體，結(jié)果高糖品種的稀土元素200ppm處理，葉綠體循環(huán)和非循環(huán)光合磷酸化活力分別為對照的1.8和2.4倍.200ppm稀土元素處理還提高了P/2C(光合電子傳遞與ATP形成的偶聯(lián)程度)比，和光合磷酸化偶聯(lián)因子AF的活力,表明稀土元素促進了光合能量轉(zhuǎn)化。高梁等通過顯微結(jié)構(gòu)研究指出，稀土元素處理的小麥葉綠體數(shù)量增多，維管束排列密度提高，導(dǎo)管及維管束鞘柔軟組織細胞發(fā)育好，機械組織發(fā)達，因而有利于光合作用進行和水分養(yǎng)分運轉(zhuǎn)。

   竺偉民等的研究表明，單一稀土或混合稀土元素都能促進小麥對氮磷鉀的吸收，0.05%混合稀土元素浸種大麥，鉀的吸收速率較對照高42.94%，0.3%的處理使硝酸根離子的吸收速率提高69.2%，而促進磷吸收的最適宜濃度為0.1-1.0ppm。

   我國學(xué)者的研究證明，稀土元素對固氮酶、硝酸還原酶、過氧化物酶、酯酶的同工酶活性以及一些土壤酶的活性具有顯著影響。湯錫柯等研究表明，高濃度氯化鈰改變了玉米根組織內(nèi)過氧化物酶和酯酶的同工酶的譜帶，其中有兩條譜帶活性

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