中國(guó)稀土元素在農(nóng)業(yè)上應(yīng)用研究進(jìn)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(lái)，我國(guó)學(xué)者通過(guò)深入的試驗(yàn)研究與反復(fù)的生產(chǎn)實(shí)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(guó)農(nóng)業(yè)，從而將時(shí)斷時(shí)續(xù)進(jìn)行了近60年的稀土元素生物活性研究，發(fā)展成為一項(xiàng)實(shí)用技術(shù)，成為世界上第一個(gè)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(guó)家。
到目前為止，我國(guó)農(nóng)業(yè)上應(yīng)用稀土元素面積累積9300萬(wàn)畝，產(chǎn)生了可觀的經(jīng)濟(jì)與社會(huì)效益，為我國(guó)極其豐富的稀土資源的開發(fā)利用，開拓了一個(gè)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(guó)形成。在這方面，郭伯生作出了卓越的貢獻(xiàn)，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(lái)的 ，除農(nóng)業(yè)外，尚包括稀土元素的衛(wèi)生毒理、分析檢測(cè)、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(píng)論。
稀土元素對(duì)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(jìn)行的水稻和春小麥試驗(yàn)，是我國(guó)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(jìn)行了試驗(yàn)，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(jì)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(yíng)養(yǎng)體的生長(zhǎng)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(shí)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(jìn)果實(shí)著色，在煙草等作物上提高上等品率。施用稀土元素對(duì)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(shí)期多在營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)向生殖生長(zhǎng)轉(zhuǎn)化前或各生長(zhǎng)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(jìn)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(guó)農(nóng)業(yè)種植和經(jīng)營(yíng)方式的特點(diǎn)。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(guó)營(yíng)農(nóng)場(chǎng)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(jī)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(jī)械拌種和飛機(jī)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(shí)也成了制糖工業(yè)的增產(chǎn)措施�？傊谝�(guī)模經(jīng)營(yíng)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(yíng)養(yǎng)品質(zhì)或加工品質(zhì)，產(chǎn)生了良好的社會(huì)效益而得到較普遍的應(yīng)用，在一些經(jīng)濟(jì)作物上，也將因顯著的經(jīng)濟(jì)效益而迅速推廣。此外，稀土元素具有促進(jìn)豆科作物的共生固氮作用，對(duì)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(jìn)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(guó)外關(guān)于稀土元素生理作用研究，Koran等有綜述性報(bào)道，一些結(jié)論已被我國(guó)學(xué)者的研究所證實(shí)，例如，稀土元素的作用多反應(yīng)在植物生長(zhǎng)階段的開始和末尾，稀土元素可增強(qiáng)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(guó)學(xué)者著重結(jié)合增產(chǎn)效果探討了其作用機(jī)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(lái)說(shuō)，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(cè)定了三個(gè)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(duì)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(jìn)了光合能量轉(zhuǎn)化。高梁等通過(guò)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(xì)胞發(fā)育好，機(jī)械組織發(fā)達(dá)，因而有利于光合作用進(jìn)行和水分養(yǎng)分運(yùn)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(jìn)小麥對(duì)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(duì)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(jìn)磷吸收的最適宜濃度為0.1-1.0ppm。
我國(guó)學(xué)者的研究證明，稀土元素對(duì)固氮酶、硝酸還原酶、過(guò)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(guò)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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