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1、第14章 农用稀土,稀土元素不仅广泛用于工业领域，也应用于农业领域。微量稀土能增产增效，改善动织物品质，提高其抗病性，并且对植物、人、畜无害，因此在农林畜牧养殖业中得到广泛应用。我国在稀土农用方面的研究与应用一直处于世界领先地位，农用稀土已逐步成为稀土应用的支柱之一。,14.1 概述,稀土元素可与O、S、N、H、C、P等发生反应，同时具有络合配位、催化等多种特性，应此在生物体内能起多种作用，具有奇特的生物效应。适量的稀土能增强植物和动物的生命活力，对动植物产生系列有益的影响，使产量和品质均得到提高。,14.1.1 稀土农用的发展历史14.1.2 稀土的施用量及施用方法,稀土对动植物的应用主要通
2、过稀土微肥和饲料添加剂起作用，稀土的使用量、方法、时期对效果都会有效果。（1）施用量 施用量包括两个含义：A、施用浓度的高低 B、施用次数和稀土总用量 施用量的影响：只有在一定浓度的范围内的稀土才对动植物产生促进作用，浓度过低，达不到预期的效果；浓度过高，则会抑制动植物对养分的吸收和生长发育。,稀土主要在促进农作物的发芽、生根和促进作物叶绿素增加以及增强作物的抗逆性等方面有明显的作用,（2）对植物的施用农用稀土主要是以La、Ce为主的轻稀土元素的氯化物和硝酸盐。稀土在土壤中常被固定，不易被作物吸收利用，所以一般不接用于土壤，需经过改良后制成稀土微肥添加剂使用。,对植物的施用方法：拌种、浸种、喷
3、施、涂茎、基施、施用时期：选择施用的最佳时期也很重要，一般施用稀土的作用周期为1个月左右，喷施稀土的前7天作用不明显，714天是促进生长期，1421天是显效期，2128天是作用减效期。,（3）对动物的施用稀土吸附性强，不易与饲料混匀，因此实际使用时不直接拌入饲料中，通常使用溶液喷洒法喷人饲料中或制成预混料再混入饲料中。2）现用于畜牧业的稀土有硝酸盐稀土、氯化稀土、碳酸稀土、硫酸稀土、有机稀土，氨基酸稀土螯合物等，用得最多的是硝酸盐稀土，它包括了镧系元素中的轻稀土和某些重稀土元素的混合物。,14.1.3 稀土在水土中分布及存在形式,我国土壤的稀土含量总的趋势是由南到北和由东到西逐渐降低，南方土壤
4、的稀土元素含量较高，北方次之，西北干旱区较低。20%的土壤可溶态稀土含量很低，40%较低，中等以上的仅占40%。土壤中稀土的赋存形态可分为水溶态、代换态、有机态、专性吸附态与碳酸盐态、铁锰结合态和残留态。,14.1.4 稀土农用的安全性,（1）稀土的双刃作用：稀土元素具有“双刃”作用，高浓度稀土可能存在某种遗传毒性，具有致突变性和弱胚胎毒性，不同稀土的毒性差异很大，以重稀土最强，中稀土次之，轻稀土最弱，同一种稀土的不同盐，其毒性也有明显差异。但是低浓度的稀土具有显著的抑癌、抗诱变作用，稀土特别是轻稀土离子能使癌细胞恶性程度降低，分化程度提高，降低癌细胞内CaM水平，增加抑癌基因表达。,（2）有
5、人担心稀土用于农业生产中会不会引起放射性物质污染食品？在一般稀土矿床中，钷元素并不存在，其余16个稀土元素中有天然放射性同位素的有镧、铈、钕、钐和镥五种元素。但由于这些元素的天然放射性同位素丰度很低，半衰期很长，（La的天然放射性同位素138La，其丰度为整个镧元素的0.089%，半衰期为1.121011a，136Ce的丰度为0.193%，半衰期为2.91011a）所以实际上放射性非常弱，远远低于国家规定的放射性物质的标准。,（3）人类采食施用稀土微肥的农产品的安全性：稀土主要分布在植物的根部，茎、叶、籽粒中含量很少，人类采食施用稀土的水果蔬菜等农产品是安全的。（4）人类采食饲料稀土饲料的动物
6、的安全性：大量试验证明，适量使用稀土，不会对畜禽产生不良影响，因此，人们可以放心食用采食添加稀土日粮的畜禽产品。,（4）微量稀土对人体健康的有益影响：稀土通过对DNA、RNA的水解作用对拓扑异构酶（TOPO）活性的抑制作用对癌细胞有明显抑制和杀伤作用，抑制癌细胞分裂和增殖，长期接触低浓度稀土能预防肿瘤的发生，接触时间越长，发生肿瘤的可能性越低。因此，微量稀土对人体健康有良好的影响。,14.2 稀土在植物中的作用,稀土作为有益元素，对植物的一些主要生理功能都有作用，对农作物的生长发育产生重要影响，使作物根深叶茂，干物质增多，获得增产和改善品质的效果。,14.2.1 稀土对植物的生理作用,植物根系
7、不但能够从土壤中吸取可溶性稀土促进植物增长，而且能够积累在植物器官中，对植物产生作用。（1）对植物生长和激素增长的影响：稀土元素对生物体内激素的形成或激活起催化作用，能促进植物发育，被称之为“超级激素”。（2）对植物叶绿素的影响：稀土能够提高植物叶肉组织中叶绿素的含量,（3）对植物矿物养分的影响：稀土能够增强植物体内物质的代谢，提高植物体内硝酸还原淀粉酶、抗坏血酸氧酶、多分氧化酶、固氮酶及土壤酶等多种酶类的活性，促进植物对养分的吸收、转化和利用。（4）对植物Ca生理功能的影响：（5）对细胞质膜的影响：1）、离子稀土对植物脂质过氧化作用的影响 2）、离子稀土对水稻叶片细胞透性的影响,14.2.2
8、 稀土对植物生长发育的影响,生长是植物生存和繁殖的基本过程，稀土能够促进植物生长发育。（1）促进种子萌发和生根：适量稀土能够提高生物体内酶的活性，增强大写作用，对种子萌芽和植物新枝梢增长有明显的促进作用。（2）稀土元素能促进地上部分的生长：作物施用稀土后，首先促进根系生长，十天以后对地上部分株高、出叶速度和分枝、分蕖都有明显的促进作用。,（3）对作物吸收养分的影响：由于稀土能够提高根系活力，从而促进植物对氮、磷、钾、镁、硫、铁等营养元素的吸收、转换和利用。（4）影响光合作用和蒸腾作用：对植物喷施稀土后，增加叶片的气孔扩散阻力，使得蒸腾速度下降，有助于提高植物的抗旱能力。,（5）提高作物的抗逆和
9、抗病性能：，稀土增加了钾素的吸收，从而使植株生长健壮，提高抗逆能力；稀土使植株内过氧化酶的活性提高，酚类物质增加，从而进一步衍生出植保素，因此能有效地阻止病原物的入侵和扩展，起到了保护植株、提高抗病能力的效果。,14.2.3 稀土在植物中的使用效果,（1）稀土应用于经济林作物的效果：在农、林、田使用稀土微肥可使作物根深叶茂、干物质增多，使粮、棉、油、豆、菜、花、药、果、木、草、糖产量显著提高。（2）稀土在农作物中的应用 A、D1-基施 B、D2-喷施 C、D3基施+喷施,14.3 稀土在畜牧养殖业的应用,1987年以来，我国进行了稀土在畜牧养殖中的应用研究，结果表明，稀土在畜牧养殖业中的应用是
10、可行的。稀土是一种生理激活剂，添加少量的稀土可以激活动物体内的生长因子，促进酶的转化，提高饲料转化率，促进动物生长发育和繁殖，增加了动物的免疫功能。,14.3.1 稀土对动物的生理作用,（1）对蛋白质和酶的作用：稀土离子能够和许多蛋白质相互作用，影响它们的生理活性。（2）对生物体中的有害自由基的消除作用（3）对遗传物质的作用：稀土能够通过消化道细胞膜进入动物细胞，主要集中在肝细胞中和人红细胞膜蛋白中，影响遗传物质和蛋白酶功能。（4）影响动物对矿物质的吸收,14.3.2 稀土对动物免疫功能的影响,（1）消炎、杀菌、抗病毒作用（2）对免疫系统和器官的影响,14.3.3 稀土对动物生长发育的影响,（
11、1）通过饲料对动物起作用1）、不同稀土对肉鸡生长发育的影响2）、不同稀土对生猪生长发育的影响,3）稀土对珍珠生长发育的影响（2）稀土通过牧草对动物起作用1）促进植株生长A、增强光合作用B、提高固氮活性2）提高牧草产量，改善牧草品质,14.4 稀土农用的发展趋势,稀土农用投资少，收效大，已经取得了系统的技术成果，但是稀土对动植物的作用较复杂，对其增产规律的研究还有待深入。应加强稀土的作用机理及生物效应本质的研究，继续开展农用稀土的卫生学和环境学研究，为合理安全应用稀土提供充分的理论依据。稀土施入土壤后对环境、农产品和人类造成的影响及实施长期定位试验是稀土农用研究的长期课题。,（1）应进一步探讨稀土微肥对植物生理、生长的影响，研究稀土在植物体内和果实中的分布。（2）应进一步研究稀土对畜禽养殖动物的作用机理，研究稀土元素进入动物组织的方式和途径以及在组织内所起的生理作用，研究稀土元素的离子与细胞膜、细胞壁的结合方式。（3）应进一步加强稀土新品种的开发，研究适用于各类动植物的稀土产品及相应的使用方法，为稀土农用提供技术基础。,
