稀土农用研究与应用展望劳秀荣，杨守祥，马玉增，刘春生，李絮花，张敏民（山东农业大学资源与 环境学院）ＲＥＳＥＡＲＣＨＡＮＤＦＯＲＥＣＡＳＴＦＯＲＵＳＩＮＧＲＡＲＥ－ＥＡＲＴＨＩ ＮＡＧＲＩＣＵＬＴＵＲＥ￥ＬａｏＸｉｕｒｏｎｇ；ＹａｎｇＳｈｏｕｘｉａｎｇ；ＭａＹｕｚ ｅｎｇ；ＬｉｕＣｈｕｎｓｈｅｎｇ；ＬｉＸｕｈｕａ；ＺｈａｎｇＭｉｎｍｉｎ（Ｃｏｌｌｅｇ ｅｏｆＲｅｓｏｕｒｃｅｓａｎｄＥｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ，ＳｈａｎｄｏｎｇＡｇｒｉ．Ｕｎｉ ｖ．，Ｔａｉａｎ，Ｃｈｉｎａ２７１０１８）Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｕｓｉｎｇｒａｒｅ—ｅａｒ ｔｈｉｎａｇｒｉｃｕｌｔｕｒｅ；ｉｎｃｒｅａｓｉｎｇｅｆｆｅｃｔｉｖｅｎｅｓｓ；ｈｉｏ ｌｏｇｉｃａｌｅｆｆｅｃｔ［摘要］稀土农用技术，在我国２４个省市自治区的６８种农作物上 已被开发利用，并由农作物应用向畜禽、水产、林蚕等方面扩展，已产生了十分可观的经济效益， 在国际上处于领先地位。本文根据国内外近几十年来的有关报道，对稀土农用发展历史、土壤中稀 土的含量及有效性稀土农用的卫生毒理学、生物效应机理及稀土农用的增产效果、施用技术等方面 的研究进展情况进行了综述，以供参考。关键词：稀土农用；增产效果；生物效应中国法分类号： Ｏ６１４．３３稀土元素又称魂系元素，位于元素周期表中的第６周期第皿副族，包括原子系数从 ５７到刀的铜、韩等１５个元素及性质极为相似的抗、无共门种元素。因其性质上的微小差异，又 将其划分为轻稀土（体组稀土）和重稀土（纪组稀土）两个部分，农用的为轻稀土。我国是世界Ｌ 稀土资源最丰富的国家。稀土的科研、生产和应用蓬勃发展，特别是稀土在农业生产上的应用研究 与贡献，引起了社会的关注。ｌ稀土农用发展简史稀土元素用于植物栽培方面的研究始于１９１７ 年，中国学者钱崇浙与Ｗ．ＪＯｓｔｅｎｈｏｕｔ研究了初对水绵的特殊生理作用［门。１９３３ 年Ｉ．Ｂ．ＣＢＢＯ。ＴＨＨ等的研究证明，铜对小麦具有较大的生理刺激作用，而体则对小麦的 整个生长产生抑制作用。之后，Ａ．Ａ．贝ｐＯ６Ｋ。Ｂ从农业化学的角度对稀土农用的肥效进行 了较系统的研究，结果表明施用钻、钢、钞等稀土元素对豌豆、萝卜、黄瓜、亚麻和橡胶树等都有 增产作用。Ｃ．Ｔ．Ｈｏｒｏｖｉｔｚ的研究也取得了类似结果。Ａ．Ａ．ＨｓａＨｏ。ａ的试验 进一步证明体对植物生长和产量有促进作用，但剂量大时有抑制作用，并指出施用稀土最有希望的 作物是甜菜。但由于当时稀土生产较困难，价格昂贵，致使稀土农用的研究一度中断。直到６０年 代末，原苏联研究人员发现含稀土元素的天然矿石可起到无机肥料的作用。日本学者Ｋａｗａｓｋ ｉ．Ｙｕｊｉ也于１９８０年发表专利认为：含有稀土元素党的本文为“山东省农田稀土元素含量 调查与主要作物需求标准研究”课题内容。褐钛雄矿石是植物的活化剂，可防上白菜软腐病、增加 胡萝卜产量等。但迄今国外尚无将稀土用于农业生产实践中的报道。我国将稀土用于农业方面的试 验研究始于１９７２年，虽起步较晚，但发展较快。已在稀土农用技术、稀土土壤学、稀土植物生 理学、稀土卫生毒理学、稀土元素的分析检测方法和稀土农用产品的生产工艺等６大领域内取得了 重大进展。近十多年来，国家有色金属研究总院、北京、河南、黑龙江、广西、湖南、内蒙古等省 市进行了大量的稀土元素肥效的试验和示范推广工作，取得了良好的增产效果。１９７９年，中国 科学院南京土壤研究所、中国医学科学院卫生所、北京医学院和农业部门的科研及推广二十几家单 位组成了全国性跨行业、跨部门的稀土元素试验研究协作网，广泛开展了稀土元素对农作物的增产 效应及生理作用的基础研究，以及对土壤、人畜、环境的毒理学研究。１９８２年，稀土农用技术 被纳人国家“六五”科技攻关项目，干１９８６年１月正式通过国家级验收，并于１９８８年７月 ，“农用稀土化合物的应用研究”被评为国家级科技进步二等奖。同年，正式通过了稀土“常乐” 产品的质量标准（ＧＢ９９６８－８８），“常乐”益植素登记了注册商标（３３６８０９号）。 １９８９年２月农牧渔业部指示把这项新技术纳人农业部的“丰收计划”加以推广。在１９８９年 ７月的第一届北京国际博览会上，稀土“常乐”益植素被博览会组委会授予金奖。１９８７年全国 稀土农用面积已达９３３万ｈｆｆｉＺ，１９８９年增至１５３．３万ｈｉｎＺ，１９引年为２８ ０万ｈｆｆｉＺ，至１９９５年预计将突破６６７万ｈｆｆｉ’。几年来，稀土农用已波及黑龙江 、河南、广西、湖南等２４个省市自治区，作物种类达６８种。据１９９０年全国各地的９１２万 ｈｆｆｉＺ作物统计口］：水稻平均增产６％一８％，／Ｊ＼麦为８％～１０％，谷子为７％～１ ０％，高粱为８％～１０％，糖料作物为１０％一１５％，瓜菜类作物为１５％左右。在国际Ｌ处 于领先地位。２稀土农用的基础研究２．ｌ土壤中稀土元素的含量及可给性８０年代初，中科院南 京土壤研究所的刘锋、朱其清等人首先对我国东半部土壤中稀土含量及其形态作了较广泛的研究， 之后，全国各地不断有这方面的材料发表。我们已于１９９４年底基本摸清山东省四大士类中可溶 态稀土含量与作物需求的相关性。根据现有资料统计，我国土壤中稀土元素的含量在７６扛６２９ Ｐｇ·ｇ’之间，平均含量为２６４ｎｇ·ｇ’“’｝。与国外土壤中稀土元素含量约２４０Ｈｇ ·ｇ’基本一致。我国土壤稀土的含量趋势是：南方土壤含量高于北方，东部土壤含量高于西部。 土壤中稀土元素的可给性较低，其有效供给情况用ｌｆｆｉ。ｌ·ｌ’醋酸一醋酸钠（ｐＨ４Ｂ） 浸提测定，约占总含量的１０％或更低。按含量高低，土壤有效稀土元素丰缺可分成５级［’－： 很高＞２０ｎｇ·ｇ高１６～２０Ｐｇ·ｇ’中等１１～１５Ｖｇ·ｇ’低５～１０ｐｇ·ｇｉ很 低＜５尸ｇ·１土壤中可溶态稀土含量与植物吸收稀土的量之间有高度的相关性ｔ‘。。根据上述 标准分级，我国土壤约有６０％处于低供应水平，属缺乏区，还有约３０％的土壤供应水平为中等 ，为潜在缺乏区ｏ’。但到目前为止，植物施用稀土的效果与土壤可溶态稀土含量间的相关性还未 完全弄清楚，尚需进一步研究。２．２稀土元素在植物体内的含量及分布植物中稀土元素的含量很 低，在多种植物中的含量为４～１６８ｐｇ·ｇ‘Ｊ‘。由于植物种类、生育期的不同以及外界环 境特别是土壤的种类不同，植物体内稀土元素的含量也有较大的差异，且植物不同部位的含量差异 也十分显著［‘。。一般的分布情况是：根＞茎＞叶＞花＞果实或种子。据邮炎华应用放射性同位 素的研究表明，植物吸收的稀土元素约有８０％集中于根部ｔ’。。用甘蔗对体吸收的研究还表明 ，植株对稀土元素的吸收利用率很低，仅为０．８３６％～３２４％。２．３农用稀土的卫生霉理 学稀土的卫生毒理学是人们关注的一大问题。国外对此研究较早，美国学者Ｔ．１．Ｈａｌｅｙ等 对稀土元素的毒性、毒理和药理作用作了较为详细的介绍。ＰＡｒｖｅｌａ就稀土毒理的生化研究 进行了详细的总结。我国对稀土农用安全性毒理学方面的研究始于１９８０年，纪云晶、苏德昭、 聂辉兰等人分别对混合稀土硝酸盐的急性毒性、吸收、分布、积累、致畸、致突变、慢性毒性、天 然放射性核素在土壤及农作物中的积累、植物性食品中稀土元素含量等方面进行了调查和研究工作 ［幻。其结论为：２．１！农用混合硝酸稀土为低毒物质，无毒性ＩＮ值在４００ｍｇ／ｋｇ体重 以下，稀土元素（除相外）为自然界中存在的一组天然元素，农用少量轻稀土其残留量很低，天然 放射性核素不超过国际标准规定的限量。对哺乳动物无明显毒性作用，可以推广使用。２．３．２ 确定农用稀土的日容许摄入人体的限量范围为１０～１２０ｍｇ／ｄ·人。根据毒性试验和远期生 物效应试验的结果，并参考国外文献，暂提出无作用剂量的范围是日摄人稀土硝酸盐类２０—２０ ０ｍｇ／ｋｇ体重，安全系数为１００。而制订的日容许摄入的限量范围为１０～１２０ｍｇ／ｄ ·人，若以人体的体重６０ｋｇ计算，日容许摄人人体的范围仅０．２～２０ｍｇ／ｋｇ体重，远 低于无作用剂量范围，因此，此限量标准是安全的。一般正常情况下，人从食物中可能摄入的稀土 元素的量仅为１７５—２．２５ｍｇ／ｄ·人，是十分安全的。但是，由于稀土制剂或化合物的不 同，毒性大小也不相同。高兆华等的研究表明：稀土氯化物如氯化体，虽也为低毒物质，但可经消 化道吸收，并蓄积于肝中，抑制血清碱性磷酸酶和细胞摇滚酸脱氢酶·的活性，其毒性ＩＮ值为３ ｍｇ／ｋｇ体重。用恒河猴的饲喂试验也表明：当剂量较大时，用５００ｍｇ／ｋｇ体重的硝酸稀 土饲喂９０ｄ，结果，此剂量下会导致血磷的显著下降。因此，农用稀土在应用时，需注意稀土化 合物的类型和适宜的使用剂量。２．４＃土农用的生物效应机理稀土农用的生物效应机理也是人们 关注的问题之一。到目前为止，国内外有关这方面的研究虽无重大突破，但在许多方面已有一定的 进展。２．４．！肯定了稀土在作物的生长发育、生理功能和产量等方面具有有益的影响。国内外 的大量试验证明，在一定条件下，适时适量地施用稀土元素可激发种子萌发，促进植物的发芽、生 根及生长发育，促进对矿质营养的吸收和叶绿素的合成，增强作物的光合作用和某些酶的活性，提 高作物抗逆性，增加产量和改善品质等（”‘）。２．４．２根据现有资料推断，稀土元素对植物 的生物效应机理可能有以下几方面。ａ．稀土元素对植物体内生长激素的合成或激活起催化作用。 新疆大学沈博礼等的研究表明：施用稀土元素后，小麦体内细胞分裂素平均增长２５％左右。吴兆 明等的研究也证明：稀土元素有显著的诱导生根作用：说明稀土元素对细胞分裂素的生成或激活起了明显的促进作用。ｂ．稀土元素可能是作为酶的辅基或激活剂而起促进生化反应的作用。国内外的许多研究都表明：稀土元素对植物体中的Ｑ一淀粉酶、抗坏血酸氧化酶、多酚氧化酶、固氮酶、硝酸还原酶及土壤酶等多种酶类的活性有显著的促进作用［‘２”ｊ。但在植物生化方面还没有发
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