稀土在农业中的神奇作用

 

　　稀土在农业中的神奇作用 　　

　　一、基本概念和地壳中的含量

　　稀土是周期表中的一族元素，它由性质十分相似的镧、铈、镨、钕等15种元素和与镧系元素性质极为相似的钪、钇共十七种元素组成，统称为稀土元素。

　　其实稀土元素并不稀少，17种元素共占地壳总量的0.0153%，这比铜在地壳中的总量还多一倍。就单个元素而言，铈最多，它的克拉克值为0.0046%，与常见元素锌差不多。钇为0.0028%，镧为0.0018%比常见元素铅还多。

　　总之，稀土元素在地壳中的含量与铜、铅、锌不相上下，比锡、钴、银、汞等元素还多。

　　二、我国储量和其独特的用途

　　我国稀土资源得天独厚，已探明储量为4300万吨，居世界首位。由于稀土元素独特的电子层结构，使其具有优异的磁、光、电等特性。因此，稀土材料被广泛应用于冶金机械、石油化工、轻工农业、电子信息、能源环保、国防军工和高新材料等13个领域的40多个行业。产生了显著的经济效益和社会效益，是当今世界各国改造传统产业，发展高新技术和国防尖端技术不可缺少的战略物资。

　　三、稀土农用的起源和国内外研究进展

　　1917年中国钱崇澍与美国Ostenhout发表了钡、锶、铈对水绵生理作用的论文，开创了稀土元素的生物活性研究的先河。20世纪30年代，前苏联对稀土的植物生理效应做了大量的试验研究，涉及作物有豌豆、萝卜、黄瓜、亚麻和橡胶草等，且明确了稀土对上述作物生长的促进作用。

　　我国从二十世纪70年代以来，通过深入的试验研究与反复的生产实践。于1985年获得了重大突破即在稀土农用技术、土壤学、植物生理、毒理卫生学、分析检测及农用产品生产工艺等领域取得120余项成果和1300篇研究报告，并成功地将稀土元素应用于我国农业生产，从而将时停时续进行了近60年的稀土生物活性研究，发展成一项实用技术，成为世界上第一个把稀土元素作为一种商业性产品（常乐）应用于农业生产的国家，累计产生了150亿元的经济和巨大的社会效益。目前国际上公认我国在稀土农用技术的研究和应用处于国际领先水平。高效稀土配方复合剂已出口到韩国、马来西亚。美国、以色列、澳大利亚、泰国等也与我接触要求与我国合作进行稀土农用技术的研究。

　　四、在农业中奇效

　　1、促进种子萌发和生根发芽

　　稀土拌种、浸种，可增加种子活力，促进作物种子萌发，提高种子的出苗率，是稀土使作物增效的一种重要作用。一定浓度的稀土化合物浸种拌种可以增加种子的活力，稀土的这种作用已应用在小麦、水稻、玉米、大豆、白菜、油菜、麻类等大田作物上，其中小麦发芽提高幅度达8~19%，胡麻提高7%~12%，稀土的这种作用也用于牧草种植，其发芽率提高9.8~19%。在林业上苗圃基地也利用稀土的这个特性，种子浸种可明显提高其活力，用适量的稀土化合物溶液处理油松、柠条及华北落叶松种籽，可分别提高种籽活力指数8%~13%、25.9~57.2%和9%，发芽率分别提高4%~11%，2%~6%和3%~9%，田间出苗高峰要早2~4天。桑籽浸种可提高发芽率达18%~78%。

　　稀土对植物根系和扦插生根具有显著的促进作用。植物根系是植物从其生活环境中获取水分和养分的重要器官，根系的生理活动直接影响着植物一生的生长发育。研究表明，适量的稀土元素可促进植物根系的生长发育，提高根系活力，促进根分化和代谢活动，提高根对营养元素的吸收能力。研究表明适量稀土处理的水稻根系体积比对照增大1.18倍，根系活力增加20%。花生试验也表明，稀土处理花生的根系活力比对照也增加30.8%。大田作物如小麦、水稻、玉米和甘蔗等根系生长均有明显的促进作用。根长增加4%~10%，根重增加15%以上，根系体积增加2.5%。稀土元素对木本植物插条生根具有促进作用，特别是生长刺激素与生长素配合效果更好。用杨树、月季、圆柏、落叶松做扦插，其生根率达到60%~85%，龙眼、高山含笑、板栗等难生根树种插条根系生长也可达到35%~60%, 比单用激素生根率提高30%。

　　稀土对种子活性的增强和发芽率的提高以及对木本植物扦插生根的促进作用能够保证作物出苗率和扦插成活率，不但打下丰收基础，而且还节约了时间和成本。谚语常说“有钱买籽，无钱买苗”。稀土在种子萌发、移栽、扦插方面必将发挥重要作用。

　　2 促进叶绿素的增加、提高产量和改善品质

　　叶绿素是植物进行光合作用的物质基础。叶绿素含量越高，光合作用的强度就越大。多年试验结果表明，许多作物应用稀土后，叶绿素含量都有所提高。水稻在幼苗期喷施万分之三的稀土，经过一段时间后，可以目测到叶色逐渐加深，经过测定剑叶中叶绿素含量比对照增加11.8%。黄花菜叶片叶绿素含量增加0.2mg/g。叶片喷施适量的稀土可明显提高黑穗醋栗叶片的光合速率、叶绿素含量、光量子通量密度等生理指标，表明稀土可促进黑穗醋栗生长。叶绿素的增加会提高植物的干物质累计量，提高经济产量。黑龙江春小麦试验结果表明，39次试验中有34次增产，增产幅度为7.53%~18.88%。长期定位试验结果也表明，稀土促进小麦生长，提高产量5%~10%。水稻上施用的增产幅度为30kg/亩、玉米的增产幅度为41~50kg/亩、油菜增产7.6~11.4%、茶叶平均增产12%~15%、蔬菜如黄瓜为25%和草莓增产30%，同时其他蔬菜和经济作物上也都有很好的增产效果。

　　稀土具有促进林木种子生长发育，提高林产品产量，改善产品质量等应用。目前应用树种已达40个以上，以浸种、拌种、沾根、插条和叶面喷施等方式用于苗木培养，促进树木生长，防病抗逆，增加产量。稀土元素对多种果树都有一定的增产效应，一般增产幅度在10%~25%。而不同地理位置不同类型的水果，因气候条件的变化，其增产效果有差异。如南方的柑桔、荔枝和龙眼喷施稀土比未喷稀土的分别增产19.2%、17.0%和24.5%；北方的葡萄、苹果和梨等分别增产22.8%、14.7%和11.3%。此外，果树施用稀土不仅可以增加产量，而且可改善苗木和果品质量，使果实含糖量、维生素含量及硬度指标等均有不同程度的提高，同时可以促进着色，提早成熟；苗木一级品率提高15%~25%。

　　适量稀土拌种可提高桑树新种子发芽率7个百分点，旧种子达44个百分点，可显著促进幼苗的生长。试验结果还表明，桑树以适当浓度喷施稀土后，发条数增加6.4~9.0%、新梢长度增加6.89~22.46%和叶片数增加5.12~14.1%，平均每片叶重增加12.57~31.49%，单位面积产量提高11.67~16.67%。

　　五、稀土新技术及其应用前景

　　“八五”以来，以稀土转光膜、稀土抗旱保水剂、稀土磷肥、稀土植物生长调节剂等新技术具有保水、保肥、使用方法简便、效果显著和成本低廉等特点。而有机稀土饲料添加剂具有明显促进动物生长、改善品质、提高成活率及抗病能力的特性。目前以超细粉末、纳米技术为依托的稀土新材料具有显著提高种子萌发、促进植物生长、增强植物抗逆性等功能，是未来稀土农用研究的重要领域和发展方向。

　　1 稀土转光膜

　　稀土离子独特的外层电子结构，使得其在形成有机或无机化合物后，容易吸收近紫外光的激发，因而发射出相应于中心离子的可见荧光发射。稀土转光膜，是利用有机配体对紫外光的高吸收，稀土离子的高发光效率，并把稀土有机配合物分散到现有的多功能农膜中研制而成的，具有荧光转换发光功能的农用高分子材料。稀土转光膜可以将太阳光中对作物生长不利的紫外光的绝大部分转变为植物光合作用能直接利用的红橙光，通过改进作物的光照质量，进而提高作物体内的叶绿素含量。因此，与普通膜相比，能明显的提高农作物的光合作用强度、提高地温和棚温、降低作物病情指数和果实中硝酸盐含量、加快生育过程、提高作物产量7－48％、增加果实中Vｃ、胡萝卜素和可溶性糖的含量。

　　中国目前已成为世界最大的农膜市场，据国家统计部门统计，我国每年约需使用100多万吨农膜，其中农用地膜平均年用量已超过30万吨。据有关部门预测，到2002年我国农膜的使用面积已从占耕地面积总数的4.7%提高到6%。由于我国很多地区将大幅度调整农业种植结构，经济类作物种植面积增加，粮食作物大面积减少，而大多数经济类作物需由农膜育苗，多功能农膜比以往有望增长20％左右，普通膜需求量则将下降15％左右，其中多功能温室棚膜的应用比例将提高30%以上。稀土转光膜是在多功能农膜的基础之上，又增加了转光的功能，可广泛地应用于农业，发展潜力巨大，开发前景光明。

　　转光材料在工业、医药学及其它高技术领域也有广阔的发展前景。随着地球上空臭氧层逐渐稀薄，南极上空臭氧空洞逐渐扩大，人们对紫外线的辐射日益关切。转光技术应用于玻璃、阳光板、纺织纤维中，可以有效吸收并转换日光中紫外线，改善光照条件，减少紫外线的辐射。此外，稀土转光材料还可以用在化学分析、显示器件、稀土生物大分子荧光探针和稀土生物分子的荧光标记等方面。因此，稀土转光材料具有广阔的市场潜力和巨大的社会经济效益。

　　2 稀土抗旱保水剂

　　保水剂是一种高吸水性树脂，这类物质含有大量的强吸水基团，结构特异，在树脂内不可产生高渗透缔合作用并通过其网孔结构吸水，它最大吸水可高达自身重量的1000倍。

　　保水剂是二十世纪70年代美国北方研究所首先研制成功的一种新型高分子吸水材料，可广泛应用于工、农、建筑、卫生等多种领域。1980 年美国首先实现了工业生产，随后日本、法国、英国、意大利等国都有不同规模的生产。保水剂因能够调节土壤水和肥的综合功能，保持和提高水分、养分有效性，因而广泛受到国内外农业专家的重视。

　　我国保水剂的研制始于二十世纪80年代，目前大部分产品已经定型，相当一部分产品通过技术鉴定。目前已有上千万亩的推广面积。而稀土抗旱保水剂是吸纳国外的保水技术，采用独特的稀土催化和添加技术，研制出稀土高分子吸水材料，并且与植物生长所需的种肥、各种微量元素按优化配比相复合而制成，具有保水、保肥、使用方法简便、成本低廉的特点，很有开发应用前途。