未来的肥中新锐——稀土肥料的研发与使用

□ 原化工部化肥司总工程师 冯元琦

    我国是世界稀土大国，稀土产量位居世界首位。仅内蒙古包头白云鄂博铁矿的稀土储量就占世界已探明储量的５０％以上。近年来，我国稀土的应用量年均增长为１０％，在冶金、机械、化工等产业中的应用更为显著。
    现在，稀土产业在我国农业领域也已崭露头角。近几年，我国的农用稀土的研发工作进展迅速，在种植业已有１２０种农作物开始应用，累计使用总面积已超过四亿亩以上，使用稀土肥料（按硝酸稀土计算）约８０００多吨，促增粮棉瓜果上百亿公斤，经营企业取得效益４０００多万元，农业经济效益超过百万元。
    日前，国家“十五”科技攻关重大项目“稀土应用工程”中的稀土农用新材料、新技术的推广和应用也取得了可喜进展，其中便包括稀土类肥料。

西部成使用示范区

    全国稀土农用中心和有研稀土新材料股份有限公司在新疆、甘肃分别建立了两个５０００亩以上的应用与示范基地，开发了多种稀土农用新材料，加速了稀土农业新技术的推广和应用。据了解，稀土磷肥、稀土复合叶面肥料、稀土抗旱保水剂、稀土益植素等的应用试验都取得了良好的效果。
    其中新疆伊犁高效农用示范基地的应用效果显示：杨树应用稀土磷肥、稀土抗旱保水剂和稀土益植素后，树高超过对照２０％以上，径粗超过对照１５％左右。红葡萄使用稀土磷肥、稀土叶面肥后，葡萄的可溶性固形物含量比对照提高了０．６个百分点。烟草在使用稀土肥料后比常规用肥增产１２．７％，一级品率提高了７．６个百分点。
    甘肃旱地农业应用示范基地种植的马铃薯使用稀土磷肥和稀土叶面肥后，比传统用肥技术增产２３．８％，同时抵抗马铃薯早疫病、晚疫病的能力大大提高。柠条使用稀土抗旱保水剂后，其高度比对照增加了３６％。紫花苜蓿使用稀土根瘤菌剂和稀土微肥后，比对照增产了２６．９％。
    大面积的实验结果显示：使用稀土肥料可使每亩农田新增产值５０元左右，使用稀土肥料后使成本增加１０－１５元，因此每亩农田最低可增收３５元。

农用稀土的作用原理

    农用稀土（稀土磷肥、稀土抗旱保水剂等）对作物从土壤中吸收氮素养分具有“低促高抑”的作用。
    在研究中，稀土元素镧对红壤中的硝化细菌和自生固氮菌有明显的影响。在水稻种植的不同生长期内，随着镧浓度的升高，土壤中硝化细菌数量急剧增加，当浓度升至１－２ｍｇ／ｋｇ时，若浓度再升高，则硝化细菌数量就开始降低。说明在低浓度时，镧对土壤硝化细菌有强烈的刺激作用。随着浓度的升高，则产生抑制作用，并不断增强。
    在水稻成熟期试验，土壤中的固氮菌随镧浓度的增加而增加。当浓度大于１５０ｍｇ／ｋｇ时，固氮菌的数量则明显下降。试验结果提供了使用稀土农用肥料产品时有益于抑制硝化细菌和刺激自生固氮菌的规律。
    稀土植物生长调节剂是用稀土和植物生长必须的化学元素加工而成的，通过试验表明：该生长调节剂能够有效促进农作物的光合作用和根系发育，提高根系对养分的吸收能力。能够提高作物细胞的保护功能，增强作物对干旱、高温、低湿、盐碱的抗逆能力，同时加强作物代谢中植物体的氧化酶活性，分解和清除病原菌，提高作物抗病虫害能力。再有就是可以促进土壤中有益细菌的繁殖，抑制有害微生物的活动，提高土壤肥沃度。另外还可以促进作物生理活性，提高农产品品质，使粮食作物中的淀粉、蛋白质的含量增加，使果菜类作物的糖度、着色度和保鲜度得到增长。

稀土的存在形态

    科技工作者通过大量的研究和试验，已初步掌握了作物吸收稀土的机理和稀土在作物体内的存在形态。
    研究表明，作物根系吸收溶液中稀土元素的过程，可以区分为起始的快速过程和其后的慢速过程。前者是在四小时内通过细胞壁吸收，后者是跨透细胞膜吸收。这种吸收动力学过程与其他关于作物吸收重金属的动力学过程相似。作物体内的稀土元素以性质不同的生物大分子化合物形式存在，如水培水稻苗、大田玉米根和铁芒萁叶等作物，水稻苗中的稀土元素是分子量为１００００—１２０００的蛋白质结合体。玉米根中的稀土元素是与分子量６９０００和２２０００两组蛋白质分子相结合的。铁芒萁叶中的稀土元素是与分子量为２０００的肽结合的，主要存在于叶绿体膜和基粒中。

稀土元素对作物的可给性

    科研部门研究作物根际土壤、土壤不同物理化学性质、土壤不同颗粒以及土壤溶液中不同胶体等因素对稀土元素形态与生物可利用性的影响时发现，低分子量有机酸对作物根系吸收稀土元素有影响。可以利用作物根系分泌的低分子有机酸和土壤溶液中可移动金属离子来测定土壤中的稀土元素含量。用ｐＨ４．８的醋酸或醋酸钠溶液提取土壤中的稀土，能预示稀土的可给性。验测土壤稀土可给性可用于指导稀土肥料的配方与制造。
    作为肥料领域的一支新军，稀土肥料已经越来越为人们所关注，发展和使用稀土肥料在未来农业生产当中有着相当广阔的前景，必将在未来的肥料领域占有较为重要的地位。