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      详细内容

      中國稀土元素在農業上應用研究進展

      黑龍江省農業科學院土坡肥料研究所

         70年代以來,我國學者通過深入的試驗研究與反復的生產實踐,解決了一系列技術關鍵,成功地將稀土元素應用于我國農業,從而將時斷時續進行了近60年的稀土元素生物活性研究,發展成為一項實用技術,成為世界上第一個把稀土元素作為一種商業性產品應用于農業生產的國家。

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         到目前為止,我國農業上應用稀土元素面積累積9300萬畝,產生了可觀的經濟與社會效益,為我國極其豐富的稀土資源的開發利用,開拓了一個嶄新的領域。稀土元素農業利用作為一門新興的邊緣學科正在我國形成。在這方面,郭伯生作出了卓越的貢獻,稀土元素的農業利用學科,是在跨行業多學科的協作攻關研究中誕生與發展起來的 ,除農業外,尚包括稀土元素的衛生毒理、分析檢測、生產工藝等。本文著重從農業方面,即稀土元素的農用效果與技術,以及稀土元素的植物生理學和稀土元素的土壤學方面的研究成就作一概要的介紹和評論。

      稀土元素對農作物的應用效果與技術

        70年代湖南省農業科學院土壤肥料研究所和黑龍江省農業科學院土壤肥料研究所,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的稀土元素增產效應研究。結果表明,在畝施硝酸稀土氧化物(8-20克)劑量范圍內,采用浸種、拌種或葉面噴施方法,可增產稻谷或小麥,15-30公斤/畝,增產率7-9%。80年代,稀土元素農用研究得到了蓬勃發展,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,一般都表現出較好的效果,其中甘蔗、大白菜、蘋果等增產率都在10%以上。

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        稀土元素的增產作用主要表現在改善農作物的經濟性狀上,比如增加植物的分蘗數或分枝數、穗數或莢果數、座果率、粒重、成果重,在葉菜或牧草上則表現為增加營養體的生長量,在油料或糖料作物上增加油分或糖分;其次是改善農產品品質,如提高糧食作物籽實中蛋白質或氨基酸含量,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而提高了用量除種子處理之外,最佳施用時期多在營養生長向生殖生長轉化前或各生長階段的始期。

         稀土元素的農用技術在推廣中不斷得到改進與發展,不同作物不同地區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業種植和經營方式的特點。值得一提的是春小麥、甘蔗和甜菜的施用稀土元素技術。黑龍江省國營農場于春小麥四、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方式,已形成常規增產措施在甜菜和甘蔗上主要采用機械拌種和飛機噴灑。由于效益主要體現在制糖工業上,因而這一農業增產技術同時也成了制糖工業的增產措施?傊,在規模經營條件下稀土元素應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產品的商品品質、營養品質或加工品質,產生了良好的社會效益而得到較普遍的應用,在一些經濟作物上,也將因顯著的經濟效益而迅速推廣。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,還應進行深入研究與利用。

      稀土元素提高農作物產量的生理基礎。

         國外關于稀土元素生理作用研究,Koran等有綜述性報道,一些結論已被我國學者的研究所證實,例如,稀土元素的作用多反應在植物生長階段的開始和末尾,稀土元素可增強植物體內一些酶的活性,稀土元素提高了植物的光合作用等。我國學者著重結合增產效果探討了其作用機制。稀土元素幾乎引起所有作物葉內葉綠 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,結果高糖品種的稀土元素200ppm處理,葉綠體循環和非循環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形成的偶聯程度)比,和光合磷酸化偶聯因子AF的活力,表明稀土元素促進了光合能量轉化。高梁等通過顯微結構研究指出,稀土元素處理的小麥葉綠體數量增多,維管束排列密度提高,導管及維管束鞘柔軟組織細胞發育好,機械組織發達,因而有利于光合作用進行和水分養分運轉。

         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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