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微量元素對提高農產品產量和質量的意義 植物中含量為0 .1%～0. 5%的元素稱為中量元素,鈣、鎂、硫三種元素在植物中的含量分別為0. 5%、0. 2%、0 .1%,故被列為中量元素。最近的研究發(fā)現,硅是繼Ｎ、Ｐ、Ｋ以后的第四大必需元素,也列入中量元素的范圍。含量介于0. 2×10-6～200×10-6的必需營養(yǎng)元素稱為微量元素,必需的微量元素有鋅、硼、錳、鉬、銅、鐵、氯等7種。 自1978年以來,中國科學院南京土壤所對全國土壤微量元素鋅、硼、錳、鉬、銅、鐵的含量做了調查。調查結果表明,我國大部分地區(qū)都存在不同程度的微量元素缺乏。土壤中微量元素處于“中度缺乏”的狀態(tài)表現出來的癥狀并不明顯,但當作物的正常生長代謝已受到了缺乏微量元素影響時,施用微肥能改變作物微量營養(yǎng)狀況并可促進生長,提高產量。實際上這種缺乏是潛在的,比有癥狀范圍更廣泛、更普遍,顯然微量元素潛在缺乏的范圍遠遠超出人們的一般預料。目前,人們考慮的只是局部地區(qū)微量元素的缺乏。如不進行適當的研究和及時預報,在不久的將來,就會產生嚴重的后果,微量元素的缺乏將擴展到更大的范圍,從而更廣泛,更復雜地限制生產的發(fā)展。我國中低產田地占總耕地面積的70%以上,其中大部分存在中微量元素缺乏的問題。我國缺少微量元素鐵、銅、鉬、硼、錳、鋅的耕地分別占5%、6 9%、21 .3%、46 .8%、34. 5%和51. 5%。針對性的施中微肥,不僅可以充分發(fā)揮中微肥的經濟效益,更重要的是可作為提高中低產田產量的有效技術措施。隨著農業(yè)產量的迅速提高,農產品價格普遍降低。近幾年來,人們對農產品的要求逐漸從數量向品質轉化,合理施用中微肥不僅可提高產量,而且對提高農產品的品質效果非常明顯,還可有效增強作物對病害、低溫、高溫和干旱的抗逆性。農產品已擺脫過去計劃經濟時代片面追求產量不求質量的影響。在市場經濟的競爭中,提高產量和質量已成為不可分割的兩個重要方面。優(yōu)良品種和平衡施肥又是提高農產品產量和質量的兩項重要措施。中國加入ＷＴＯ后,這種競爭將更為激烈,傳統的農業(yè)生產方式和觀念將受到嚴重挑戰(zhàn)。這種挑戰(zhàn)將迫使人們轉變觀念,在重視產量的同時,更注意農產品的質量,這就給中微量元素肥料開辟了廣闊的市場前景。（《中微量元素肥料的生產與應用研究進展》邵建華， 黃 彬。《廣東微量元素科學》 2000） 中國土壤微量元素 土壤微量元素研究在建國前是個空白。1956年制定的12年科學發(fā)展遠景規(guī)劃中正式列入關于土壤微量元素和稀土元素的研究課題,填補了空白點。 《中國土壤微量元素》一書是根據40年來中國科學院南京土壤研究所微量元素課題組的研究成果,參照有關單位的資料撰寫而成的。書中論述了我國土壤微量元素和稀土元素的含量、分布規(guī)律、形態(tài)、轉化、有效性及其影響因素、缺乏微量元素的土壤以及這些元素與農牧業(yè)生產和環(huán)境質量的關系等,附有中國土壤微量元素分布圖5幅,硼、鉬、錳、鋅、銅各1幅。全書共15章,約62萬字,是國內這一領域中的唯一專著。 該書所論述的土壤微量元素包括硼、鉬、錳、鋅、銅等植物必需元素,釩、鈦、稀土等有益元素以及鎘、鉛、鉻、汞、砷等有害重金屬元素以及硒、鈷等動物營養(yǎng)有關的微量元素。書中首先對自然界和土壤中的微量元素、微量元素與農牧業(yè)生產、微量元素與環(huán)境質量的關系作了總的敘述。對上述各元素各作為一章分別加以敘述。該書完整地闡述了土壤—植物(動物)—肥料三者間的有機結合的學術觀點,以此為依據對我國土壤微量元素作了系統的介紹,為應用微量元素肥料提供了理論依據。并根據我國土壤微量元素含量分布規(guī)律,明確了我國缺乏微量元素的土壤類型,繪制了我國土壤微量元素分布圖和微量元素分區(qū)應用的規(guī)劃圖,為生產、調配和應用微量元素肥料提供了科學依據。此外,還系統地論述了我國土壤中有益元素和動物必需元素的含量分布規(guī)律和土壤化學行為,為深入研究這些元素及為農牧業(yè)生產服務打下了基礎;并在國際上首次研究了土壤稀土元素的含量、分布、形態(tài)、有效性及其影響因素等,揭示了土壤稀土元素的化學特征和專性吸附作用,填補了國際上土壤稀土元素研究的空白。 我國在農業(yè)生產中應用微量元素肥料已取得重大成就。硼肥使油菜和棉花增產,鋅肥使玉米和水稻增產,收效之大在國際上也是少有的。該書除從土壤學的角度加以闡明以外,根據已明確的規(guī)律和田間試驗結果,進一步地提出錳肥和銅肥具有巨大增產潛力的前景。該項研究成果獲1998年度中國科學院自然科學獎二等獎。(中國科學院南京土壤研究所 劉錚) （據地球科學進展,第13卷第6期1998年12月） 宜昌土壤的微量元素 許松林、趙傳良、王勛朗等編著的《宜昌土壤》，于2002年出版，全面總結宜昌市、縣土壤調查成果。他們將宜昌市的土壤分類為9土類、24亞類、85土屬和333土種。在肥力篇對土壤微量元素，作了重點討論，如Zn,Mn,Cu,B,Mo,Si等的分布和施肥效果。施用鋅肥區(qū)分出高陽—團結顯效土片，育溪—百里洲等有效土片，鴉鵲嶺—姚店等微效土片，共10處。微肥施用效果：錳肥對小麥有增產效果，硼肥對油菜、小麥及棉花有效，鉬肥與磷、鋅肥要配合使用，鉬酸銨應基施，合理施用磷硅肥。 如何發(fā)揮微肥的獨特作用？ 微肥是指含有微量元素的肥料。所謂微量元素，是相對于N、P、K等大量元素而言，作物對其需要量很少，但在作物體內參與大多數生理活動，具有很強的專一性，是作物正常生長發(fā)育所不可缺少的和不可相互代替的肥料。目前應用最多的微量元素有鋅、鉬、硼、錳、鐵、銅。 作物缺乏任何一種微量元素時，生長發(fā)育就受到抑制，導致減產和品質下降，嚴重的甚至絕收。反之，施用過多，又會引起作物中毒，影響作物產量和質量。由此可見，含有微量元素的微肥的作用不可被氮、磷、鉀肥所替代，且微肥施用不當，就會限制其它肥料效益的發(fā)揮。為提高其它化肥的使用效益，就必須適地、適作物、適量施用微肥，即依據土壤微量元素豐缺、作物需求及敏感性，采用合理施用方法施用微肥，特別要注意因缺補施，不可盲目濫用。 缺鋅主要發(fā)生在石灰性土壤，如北方的潮土、褐土、砂姜黑土等，一般用土壤有效鋅含量衡量土壤鋅的豐缺，當土壤有效鋅含量低于0.5毫克/千克時，視為土壤缺鋅，應補施鋅肥。此外，玉米、水稻、棉花、亞麻、甜菜、大豆等對鋅也比較敏感，施用鋅肥增產效果明顯。常用的為硫酸鋅。 我國缺硼土壤大致可分為兩個區(qū)域，一個是南方酸性紅壤區(qū)，另一個是黃土高原和黃河沖積物發(fā)育的各種土壤。從土壤有效硼含量看，低于0.5毫克/千克則視為土壤缺硼，應補施硼肥。在對硼敏感的豆科、十字花科作物(油菜、花生)及棉花、果樹(蘋果、葡萄、梨)等作物上，施用硼肥增產明顯。常用的為硼砂和硼酸。 我國缺鉬的區(qū)包括北方的黃潮土和黃土發(fā)育的土壤及南方的酸性土壤，當土壤有效鉬的含量低于0.1毫克/千克時，應施用鉬肥，且應優(yōu)先用于豆科作物。常用的為鉬酸銨。 缺錳往往發(fā)生在石灰性土壤上，當土壤有效錳低于5.0毫克/千克時，施用錳肥增產可達10％以上。谷類作物如小麥、玉米等，施用錳肥效果較好。常用的為硫酸錳。 我國缺鐵土壤廣泛分布于黃河流域以北，一般在土壤有效鐵小于10毫克/千克時，施鐵有不同的增產效果，對鐵敏感的作物主要有多年生果樹，如蘋果、梨、桃。常用的鐵肥為硫酸亞鐵和鰲合態(tài)鐵。 銅在我國施用較少，當土壤有效銅低于0.2毫克/千克時，建議施用銅肥，目前小麥、水稻上銅肥效果較明顯。常用的為硫酸銅。 如何依據農地中土壤微量元素構成，節(jié)約、合理地使用微肥？ 土壤中的微量元素有四種存在形態(tài)：①土壤中礦物態(tài)的微量元素，含于土壤原生礦物和次生礦物的晶格中，作物不能吸收，只有經過很長時間的風化過程，才可能轉化為可吸收的狀態(tài)。②土壤有機物質中所含的微量元素，在有機質的礦質化作用中可以分解釋放出來，分解之前作物也不能吸收。③以離子狀態(tài)吸附在土壤膠體表面的交換性微量元素，能與土壤溶液中的離子進行交換，作物可以吸收利用。④水溶性的微量元素，存在于土壤溶液中，最易被作物吸收利用。 土壤中缺乏某些微量元素，通常并不是因為土壤中這些微量元素的總量不足，而是因為它們的有效性低。不同形態(tài)微量元素的有效性相差很大，但它們之間也是可以相互轉化的。 影響這種轉化的主要因素是土壤的酸堿度，其次是土壤的通氣性和有機質含量等。當pH值較高時，水溶性和交換性的硼、錳、鋅、鐵都會不同程度地轉化，固定成難溶的各種次生礦物，降低有效性。所以，在石灰性土壤中，可能容易缺乏這些微量元素。然而，在微酸性至中性的土壤中，這些微量元素的有效性卻會比較高。但如土壤的pH值過低，鐵、錳化合物的溶解度就會增大，有時會導致可溶性鐵、錳過多，并可能產生對作物的毒害。 在酸性土壤中，鉬易與鐵、鋁、錳等的氧化物作用，固定成難溶的含鉬礦物，因而導致作物可能缺鉬，如果在酸性土壤上增施石灰，則能提高鉬的有效性。 銅的有效性，也因土壤pH值的增加而降低。但主要的缺銅土壤是泥炭土和洳澤土。因為銅能與腐殖質結合形成穩(wěn)定的化合物，失去有效性。 此外，土壤的氧化還原狀況對錳的有效性也有明顯影響。當土壤的氧化性能增強時，尤其在pH值較高的情況下，水溶性和交換性錳，就被氧化成難溶的礦物態(tài)錳。 微量元素肥料主要有兩大類：一類是含微量元素的各種礦渣或工業(yè)廢渣，如含錳礦渣、含銅礦渣、鉬渣等，它們所含的微量元素不溶于水，而且含量不穩(wěn)定，一般用作基肥或種肥。另一類微量元素肥料，是化學工業(yè)制造的，主要是含微量元素的各種鹽類，它們都易溶于水，也是最常用的微量元素肥料。 由于微量元素容易被土壤固定，所以用作基肥或種肥時，效果較小，一般都用于根外噴施或浸種。（來源：中國農業(yè)網） 農業(yè)地質研究是農業(yè)可持續(xù)發(fā)展的必要條件（摘要） （諶建國，三峽發(fā)展導刊，1997/07） 重視農業(yè)生產背景及戰(zhàn)略性問題的研究是農業(yè)可持續(xù)發(fā)展的重要條件，其作用主要表現在： 1．科學地規(guī)劃農業(yè)。農業(yè)要走集約化道路，土地利用的規(guī)劃十分重要。適宜種植某作物的土壤都產生在一定的巖石類型上。1995年湖北的特等獎名茶93只，鄂西占49只，大部分優(yōu)良茶種都產出在變質巖或花崗巖區(qū)，構成“茶葉-變質巖”農業(yè)地質模式。經過調查研究形成的農業(yè)地質模式，有利于農業(yè)規(guī)劃。 2． 改良土壤和合理施肥。利用礦物和巖石的特性改良土壤和增強肥效，已經廣為利用，1995年以來貴州省將含鉀巖石粉碎初加工后，散布在母巖為碳酸鹽巖上的黃壤中，改良了土壤的透氣、透水性能，還可釋放出可溶性鉀，增產效果顯著。宜昌、興山磷礦層之下的含鉀頁巖可以利用。 3．作物離不開水 ，地下水的性質和儲藏量與基巖性質相關，基巖作為營養(yǎng)庫，通過水將營養(yǎng)物質輸送給植物，所以地下水的研究與農業(yè)關系密切。 稀土微肥對無核柑桔的施用效果頗佳 為克服無核蜜柑落花落果嚴重、座果率才2-3%、果實品質差、果小皮厚、酸度高等問題，湖南省稀土農用研究中心從1985年連續(xù)3年以湖南省常德市農科所園藝場已掛果6年、長勢一致的無核蜜柑樹作為研究對象，試驗用的稀土為硝酸稀土，稀土氧化物含量為38.7%果實按常規(guī)標準分成5級（果徑為50—70mm）。3年的試驗和生產示范證明，在無核蜜柑春梢萌發(fā)期和始花期分別噴施0.01%和0.03%的稀土液，可以使無核蜜柑獲得穩(wěn)產高產，改善果實的內在品質和外觀。噴施稀土液果實著色早，全著色達39%，比對照組高20.9%,，且可提早5-7天上市。噴施稀土液的蜜柑皮薄而光滑，無粗糙感，大果（1-2級）增多，小果（4-5級）減少，果形比較整齊，同時改善果實肉質成分，提高果實風味。經稀土液處理后大多可降低果實的酸度，提高維生素C的含量，增加糖酸比，平均每100g果汁中維生素C的含量比對照組提高4.2%-10.7%,酸度比對照組降低36.4%以上。 農作物微量元素應用研究進展 土壤微量元素研究和微肥應用試驗（劉錚等， 1980）,特別是70年代以來,我國微量營養(yǎng)元素的研究與應用,在農業(yè)部、化工部、中國科學院、冶金部的支持下取得很大進展。 第一,查明我國土壤微量元素含量分布及豐缺狀況（1998）。耕地土壤缺硼、鋅、鉬面積約占30%,缺錳、鐵、銅面積分別為10%、5%、1%,但各地區(qū)差異很大?？偟内厔?東南部土壤有效硼含量不足,北部石灰性土壤有效鋅、錳不足,南方酸性土壤有效鉬含量低,中、堿性水稻土缺鋅,干旱、半干旱石灰土缺鐵,南方山區(qū)冷浸田缺銅等。對安徽省土壤有效性微量元素含量進行聚類分析結果表明,土壤形成和熟化過程中,銅、鐵有時還包括硼釋放、固定、移動的行為有相似趨勢竺偉民（1990）。 第二,實驗證明糧、棉、油、菜、果、藥等30多種作物施用微肥增產顯著,特別是水稻、玉米、蘋果施用鋅肥, 花生、蠶豆施用鉬肥,柑桔施用鐵肥。 第三,研究闡明了紅壤、石灰性土、褐土、黑土、棕壤、紫色土等鋅的吸附固定、解吸釋放等的特點（錢金紅、謝振翅，1998）,對土壤鋅、錳、硼、銅、鉬等的形態(tài)分組均有詳實的實驗資料。以土壤鋅為例,蔣以超等（1993）對鋅的絡合作用與鋅及其絡合物在土壤中吸附與解吸平衡的熱力學進行了比較系統的研究;錢金紅等（1998）提出以累計解吸鋅量與0．01ｍｏｌ/ＬＣａＣｌ2提取鋅量的比值作為土壤鋅準緩沖能力并與施鋅增產率成正相關。周則芳等（1990）報道石灰性土壤加入外源鋅一年后有55%轉換成難溶性殘渣鋅,20%～30%轉化為碳酸鹽絡合態(tài)鋅,6%～10%轉化為二、三氧化物鋅,14%～20%轉化為有機絡合態(tài)鋅,轉化為交換態(tài)鋅極少,但二、三氧化物鋅和有機絡合態(tài)鋅可再轉化釋放Ｚｎ2+為作物吸收利用。 第四,發(fā)現生產上有大面積油菜、棉花、甜菜、楊梅等作物缺硼,水稻、玉米、小麥、蘋果、梨樹等作物缺鋅,牧草(禾本科)、花生、柑桔、蘋果等缺鐵,大豆、小麥作物缺鉬,小麥缺錳,水稻缺銅等,癥狀都比較典型,針對性地施用微肥能成倍增產。 第五,實驗取得一些作物如芝麻、苧麻、楊梅、向日葵、番茄、大豆、大麥、小麥等缺鋅,小麥缺鉬、缺錳等的土壤植物診斷指標（謝振翅，1996）。在診斷技術上有創(chuàng)新,如芝麻缺硼診斷用上部莖桿;番茄缺鋅診斷,蕾花期用上位3～4葉,果期用下位3～4葉。研究結果還表明,土壤有效磷鋅比值Ｒ可供作物施鋅時參考,當Ｒ<5水稻施鋅減產,Ｒ在10～65時施鋅增產,Ｒ>74即表現出缺鋅癥狀。研究和報道較多的是用植株相關元素比值作為診斷指標。 第六,研究提出的微量元素(鋅、硼、錳、鉬)與氮、磷、鉀、硅、鎂等配合施用技術在水稻、小麥、玉米、棉花、油菜、花生、大豆、柑桔、番茄等作物上均可增產10%左右,并提高肥料利用率3～5個百分點。 第七,在硼、鋅營養(yǎng)基因型差異方面進行了初步研究,證明水稻對鋅營養(yǎng)的反應,因生態(tài)型而異。施鋅增產效果早稻>中稻>晚稻;油菜對硼營養(yǎng)的反應因種質染色體數目不同而異。 第八,在植物硼、鋅營養(yǎng)生理研究方面取得較大進展。如1)利用電鏡技術進行植物解剖結構研究發(fā)現,芝麻、向日葵缺硼導致葉表面細胞排列混亂,葉尖、葉柄、莖生長點維管束不發(fā)達,導管發(fā)育不良、2)利用同位素示蹤技術查明一些作物吸收鋅、硼的特點:如水稻植株吸鋅有兩次高峰,出現在苗期和穗期,對65Zn的利用率,苗期為8 .1%,齊穗期為6. 7%。 第九，發(fā)現富硒地區(qū)硒中毒和貧硒地區(qū)硒缺乏對人體健康的影響,克山病、大骨節(jié)病等地方病與當地植物性食物中微量元素硒、鉬含量的關系,特別是研究證明克山病的心肌損害和發(fā)病是在硒缺乏這個水土因素的基礎上,由生物性和非生物性作用所引起的。彭安等對大骨節(jié)病病因的研究表明,環(huán)境水中的腐植酸及食物中的鐮刀毒素可能是致病因子,而缺硒則使體內防御機能減弱,三者均可與體內自由基的產生和消除相聯系。 研究重點展望 1)食物鏈中微量元素的調查研究。微量元素與生物分子蛋白質、肽、脂類、多糖、核酸激素、維生素等有機聯系中,常對關鍵步驟起調控作用。世界衛(wèi)生組織(ＷＨＯ)和世界糧農組織(ＦＡＯ)新近指出,改進人類蛋白質和能量營養(yǎng)的全球性努力的不成功,至少有部分原因是微量元素不足。Ｍ.Ｈｏｕｓｅ（1996）提出微量元素營養(yǎng)(包括維生素)在世界研究和發(fā)展計劃中應處于中心地位。微量元素不像某些維生素那樣在人體內能自行合成,它主要來自空氣、飲食和各種外源性物質,因此,容易導致缺乏或過量積累。通過合理的食物組成來維持生命的有機平衡和健康,是當前生命科學活躍的前沿。美國科學家聯盟專門討論微量營養(yǎng)與農業(yè)的關系,提出了改進人類食物的礦物和維生素營養(yǎng)強度,以增加對微量營養(yǎng)的補充。湖北、四川報道施用鋅肥可提高稻谷含鋅量,吉林等地有資料表明,施用鉬肥可增加大豆種子鉬含量。但糧食、蔬菜等作物食用部分微量元素含量的變化規(guī)律,形態(tài)轉化調控技術,以及其對人類健康和動物生長的影響,亟待研究。 2)農田生態(tài)系統中微量元素的研究,側重循環(huán)規(guī)模、運移機制以及有效控制途徑。 3)作物高產栽培中微量元素研究,重點是研究微量元素在作物根際的作用及其在作物體內的生化平衡,為高產優(yōu)質高效利用水肥提供新的思路（鄧 英 謝振翅，湖北農業(yè)科學， 1999，2）。 |
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