稀土在农业上的应用

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1、【精品文档】如有侵权，请联系网站删除，仅供学习与交流稀土在农业上的应用.精品文档.稀土元素稀土元素的发现稀土一词是历史遗留下来的名称。稀土元素（Rare Earth Element）是从18世纪末叶开始陆续发现，当时人们常把不溶于水的固体氧化物称为土。稀土一般是以氧化物状态分离出来的，又很稀少，因而得名为稀土(Rare Earth，简称RE或R)。 这些稀土元素的发现，从1794年芬兰人加多林(J。Gadolin)分离出钇到1947年美国人马林斯基(J。A。Marinsky)等制得钷，历时150多年。其中大部分稀土元素是欧洲的一些矿物学家、化学家、冶金学家等发现制取的。钷是美国人马林斯基、格兰

2、德宁(L。E。Glendenin)和科列尔(C。D。Coryell)用离子交换分离，在铀裂变产物的稀土元素中获得的。过去认为自然界中不存在钷，直到1965年，芬兰一家磷酸盐工厂在处理磷灰石时发现了痕量的钷。 稀土元素组成稀土就是化学元素周期表中镧系元素镧(La)、铈(Ce)、镨(Pr)、钕(Nd)、钷(Pm)、钐(Sm)、铕(Eu)、钆(Gd)、铽(Tb)、镝(Dy)、钬(Ho)、铒(Er)、铥(Tm)、镱(Yb)、镥(Lu)，以及与镧系的15个元素密切相关的两个元素钪(Sc)和钇(Y)共17种元素，称为稀土元素。通常把镧、铈、镨、钕、钷、钐、铕称为轻稀土元素 （铈组稀土），钆、铽、镝、钬、铒

3、、铥、镱、镥、钇称为重稀土元素 （钇组稀土）。 也有的根据稀土元素物理化学性质的相似性和差异性，除钪之外(有的将钪划归稀散元素)，划分成三组，即轻稀土组为镧、铈、镨、钕、钷；中稀土组为钐、铕、钆、铽、镝；重稀土组为钬、铒、铥、镱、镥、钇。 周期系B族中原子序数为21、39和5771的17种化学元素的统称。其中原子序数为57 71的15种化学元素又统称为镧系元素。 稀土元素的特性稀土元素是周期表中IIIB族钪、钇和镧系元素之总称。其中钷是人造放射性元素。他们都是很活泼的金属，性质极为相似，常见化合价+3，其水合离子大多有颜色，易形成稳定的配化合物。溶剂萃取和离子交换是目前分离稀土的较好方法。镧、

4、铈、镨、钕等轻稀土金属，由于熔点较低，在电解过程可呈熔融状态在阴极上析出，故一般均采用电解法制取。可用氯化物和氟化物两种盐系，前者以稀土氯化物为原料加入电解槽，后者则以氧化物的形式加入。 稀土矿物在自然界中主要矿物有独居石、铈硅石、铈铝石、黑稀金矿和磷酸钇矿。因其天然丰度小，又以氧化物或含氧酸盐矿物共生形式存在，故得名。 已经发现的稀土矿物有250种以上，最重要的有氟碳铈镧矿（Ce，La）FCO3、独居石CePO4，Th3（PO4）4、磷钇石（YPO4）、黑稀金矿(Y，Ce，Ca) (Nb，Ta，Ti)2O6、硅铍钇矿（Y2FeBe2Si2O10）、褐帘石（Ca，Ce）2(Al，Fe)3Si3

5、O12、铈硅石（Ce，Y，Pr）2Si2O7H2O。 现已查明，稀土元素并不稀少，特别是中国的稀土资源十分丰富，有开采价值的储量占世界第一位。从1794年芬兰J加多林从瑞典斯德哥尔摩附近的于特比镇发现钇开始，一直到1947年美国JA马林斯基从铀的裂变产物中分离出钷，共经历150多年。 稀土元素用途大多数稀土元素呈现顺磁性。钆在0时比铁具更强的铁磁性。铽、镝、钬、铒等在低温下也呈现铁磁性，镧、铈的低熔点和钐、铕、镱的高蒸气压表现出稀土金属的物理性质有极大差异。钐、铕、钇的热中子吸收截面比广泛用于核反应堆控制材料的镉、硼还大。稀土金属具有可塑性，以钐和镱为最好。除镱外，钇组稀土较铈组稀土具有更高的

6、硬度。 稀土元素已广泛应用于电子、石油化工、冶金、机械、能源、轻工、环境保护、农业等领域。应用稀土可生产荧光材料、稀土金属氢化物电池材料、电光源材料、永磁材料、储氢材料、催化材料、精密陶瓷材料、激光材料、超导材料、磁致伸缩材料、磁致冷材料、磁光存储材料、光导纤维材料等。 常用的氯化物体系为KCl-RECl3他们在工农业生产和科研中有广泛的用途，在钢铁、铸铁和合金中加入少量稀土能大大改善性能。用稀土制得的磁性材料其磁性极强，用途广泛。在化学工业中广泛用作催化剂。稀土氧化物是重要的发光材料、激光材料。 中国拥有丰富的稀土矿产资源，成矿条件优越，堪称得天独厚，探明的储量居世界之首，为发展中国稀土工业

7、提供了坚实的基础。稀土在农业上的应用 稀土元素是指元素周期表中15种斓系元素(5771)及钪（21）和钇（39）共17种元素。它们具有光、电磁波等一系列独特的功能。在工农业生产和日常生活中具有广泛的应用。 稀土元素在工业中的地位极为重要。几乎所有的电动机械，从尖端的军事机械一直到普通的家用电器，都离不开磁材料。电动汽车的起动机使用钕铁硼永磁材料，起动力会大大增加，而体积却会大大减小；新一代变频空调、洗衣机等家用电器，使用钕铁硼永磁材料后，能耗显著降低，性能进一步提高；移动电话、笔记本电脑等中的电池加入稀土元素制成的镍氢电池，其容量增大、冲放电性能好、无公害；在光通讯器件中应用稀土，将大大增强光

8、通讯的效率。由此可见，稀土元素在工业上倍受关注，具有极好的应用前景。 农业上，稀土元素的作用也不容忽略。先后列入了国家“六五”、“七五”科技攻关计划，稀土元素一是作为植物的生长调节剂，可使作物增产，改善作物品质，二是稀土属低毒物质，毒性与铁相当，合理施用稀土对人畜无害，对环境无污染。下面重点讨论一下稀土元素在农业生产中的应用。 一、稀土元素对农作物的增产效果 适宜浓度的稀土元素，对作物均有增产效果。据研究表明，小麦、水稻等粮食作物的增产幅度为319%，花生、大豆等油料作物为515%，一些水果、蔬菜可达1020%，茶树平均增产1220%，最高增产达65.63%，烟叶、棉花、大豆、红麻等经济作物均

9、有较大幅度的增长。 二、稀土元素对农作物品质的改善 （一）提高籽粒蛋白质含量。由于稀土元素促进了作物对氮素的吸收，并提高了作物内硝酸还原酶活力，加速了氮素还原与同化，因而在一定程度上提高了籽粒蛋白质含量。 （二）提高了必需氨基酸含量。如小麦施用适宜剂量的稀土后，籽粒中的8种必需氨基酸含量提高了212%，其中赖氨酸含量提高了0.010.05%，番茄在盛果期用40ppm稀土处理的果实样品中人体必需氨基酸总量比对照高23%。 （三）提高了果蔬维生素C含量。多数果树、蔬菜施用稀土后，维生素C含量均有提高。如在苹果、犁、山楂、葡萄等果树，黄花菜、菠菜等蔬菜用稀土处理的试验表明，维生素C含量均比对照有不同

10、程度的提高。 （四）提高了果蔬糖酸比。施用稀土后，果蔬含糖量增加如西瓜增加1.0%，甘蔗增加0.5%，番茄果实增加14.95%。甜菜用稀土复合肥采用伴种和叶面喷施两种方式进行试验表明：甜菜产量和含糖量明显提高，伴种可使含糖量提高0.9度,产量提高10%以上; 叶面喷施可使含糖量提高1.5度,产量提高15%左右。 （五）提高了耐贮性。 （六）如经稀土处理的苹果在常温下贮藏100天后硬度比对照高，说明提高了耐贮性。 三、稀土元素作用的生理基础 稀土对作物生长发育及某些生理过程有一定的影响，主要表现在以下几个方面。 （一）提高种子发芽率，促进幼苗生长。适宜浓度的稀土侵种，可提高种子发芽率，并促进幼苗

11、生长，使根系发达，为提高成秧率及秧苗素质打下基础。据报道，菜籽用100ppm稀土侵种与清水侵种比较，前者出苗率为6070%，后者为4050%。 （二）提高植株对营养元素的吸收能力。用一定浓度的稀土溶液对大麦幼苗的地上部分进行喷施，会明显地促进大麦幼苗对NO3-和K+的吸收。水稻施用稀土后，能促进水稻对P、K的吸收，因而增强了叶片的功能避免早衰。番茄用稀土处理后，植株体内N、P、K、Mg、Cu、Fe、Zn、Mo等元素含量均比对照有一定程度提高。 （三）提高酶活性，促进新陈代谢。施用稀土可使作物体内硝酸还原酶活性增强，促进了吸收的硝态氮的及时转化。另外稀土还提高了作物体内抗坏血酸氧化酶、多酚氧化酶

12、、过氧化氢酶、脱氢酶等酶的活性。如用稀土处理水稻和花生，其根系脱氢酶活性分别为20.25%和30.81%。作物的生长代谢是受酶活性的调节和控制的，由于酶活性的提高，加快了物质代谢转化。 （四）提高叶绿素含量，增强光合作用。光合作用的产物是植物生长发育的主要物质基础，决定物质的产量。而光合作用的强弱与作物体本身叶绿素含量的多少密切相关。许多试验都指出，作物施用稀土后，叶面积、叶片厚度、叶绿素含量均显著增加，从而提高了叶片光合作用的能力，增加了体内碳水化合物的积累。 四、稀土元素在畜牧业中的应用 稀土元素是一种很好的生理激活剂，它使动物食入营养物质得以充分的利用和吸收。在养殖业中，稀土具有提高产量

13、和质量；抵制疾病的作用。 有报道证明用50150mg/Kg的混合型硝酸稀土、氯化稀土和抗坏血酸稀土喂猪，均能促进猪的生长，并使之毛色发亮，食欲增加，发病率减少。饲料中添加540ppm稀土化合物，猪日重提高8.010.0%，投入产出比为1：10。鸡的成活率提高4.510.0%，体重增加4.08.0%。 运用稀土养鱼，不仅能调节鱼体代谢功能，提高鱼类对饲料的消化利用率及摄食量，使鱼体健壮，增强其抗病能力。而且可促进池塘中浮游生物的繁衍。同时，稀土还能抑制病原菌的生长繁殖，对草鱼三大病害（赤皮、烂鳃、肠炎）有较好的预防作用。试验表明：喂养稀土，草鱼成活率由47.8%提高到68.575.7%,提高了20.727.9%,产量增加11.1%;鲢鱼成活率由81.2%提高到93%,产量增加20.033.1%;鲤鱼产量提高18.3%左右。施用稀土后，草鱼成活率比中草药防治效果提高11.4%,比西药防治提高15.0%。 此外，稀土还能改善喂养鱼的品质。据分析喂养稀土的鱼肉含量提高了14.8%,干样蛋白质含量提高了2.7%。 稀土虽对各种作物普遍有增产作用，但从改善品质及经济效益分析，以重点施用于经济作物为佳。