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微量元素对提高农产品产量和质量的意义 植物中含量为0 .1%～0. 5%的元素称为中量元素,钙、镁、硫三种元素在植物中的含量分别为0. 5%、0. 2%、0 .1%,故被列为中量元素。最近的研究发现,硅是继Ｎ、Ｐ、Ｋ以后的第四大必需元素,也列入中量元素的范围。含量介于0. 2×10-6～200×10-6的必需营养元素称为微量元素,必需的微量元素有锌、硼、锰、钼、铜、铁、氯等7种。 自1978年以来,中国科学院南京土壤所对全国土壤微量元素锌、硼、锰、钼、铜、铁的含量做了调查。调查结果表明,我国大部分地区都存在不同程度的微量元素缺乏。土壤中微量元素处于“中度缺乏”的状态表现出来的症状并不明显,但当作物的正常生长代谢已受到了缺乏微量元素影响时,施用微肥能改变作物微量营养状况并可促进生长,提高产量。实际上这种缺乏是潜在的,比有症状范围更广泛、更普遍,显然微量元素潜在缺乏的范围远远超出人们的一般预料。目前,人们考虑的只是局部地区微量元素的缺乏。如不进行适当的研究和及时预报,在不久的将来,就会产生严重的后果,微量元素的缺乏将扩展到更大的范围,从而更广泛,更复杂地限制生产的发展。我国中低产田地占总耕地面积的70%以上,其中大部分存在中微量元素缺乏的问题。我国缺少微量元素铁、铜、钼、硼、锰、锌的耕地分别占5%、6 9%、21 .3%、46 .8%、34. 5%和51. 5%。针对性的施中微肥,不仅可以充分发挥中微肥的经济效益,更重要的是可作为提高中低产田产量的有效技术措施。随着农业产量的迅速提高,农产品价格普遍降低。近几年来,人们对农产品的要求逐渐从数量向品质转化,合理施用中微肥不仅可提高产量,而且对提高农产品的品质效果非常明显,还可有效增强作物对病害、低温、高温和干旱的抗逆性。农产品已摆脱过去计划经济时代片面追求产量不求质量的影响。在市场经济的竞争中,提高产量和质量已成为不可分割的两个重要方面。优良品种和平衡施肥又是提高农产品产量和质量的两项重要措施。中国加入ＷＴＯ后,这种竞争将更为激烈,传统的农业生产方式和观念将受到严重挑战。这种挑战将迫使人们转变观念,在重视产量的同时,更注意农产品的质量,这就给中微量元素肥料开辟了广阔的市场前景。（《中微量元素肥料的生产与应用研究进展》邵建华， 黄 彬。《广东微量元素科学》 2000） 中国土壤微量元素 土壤微量元素研究在建国前是个空白。1956年制定的12年科学发展远景规划中正式列入关于土壤微量元素和稀土元素的研究课题,填补了空白点。 《中国土壤微量元素》一书是根据40年来中国科学院南京土壤研究所微量元素课题组的研究成果,参照有关单位的资料撰写而成的。书中论述了我国土壤微量元素和稀土元素的含量、分布规律、形态、转化、有效性及其影响因素、缺乏微量元素的土壤以及这些元素与农牧业生产和环境质量的关系等,附有中国土壤微量元素分布图5幅,硼、钼、锰、锌、铜各1幅。全书共15章,约62万字,是国内这一领域中的唯一专著。 该书所论述的土壤微量元素包括硼、钼、锰、锌、铜等植物必需元素,钒、钛、稀土等有益元素以及镉、铅、铬、汞、砷等有害重金属元素以及硒、钴等动物营养有关的微量元素。书中首先对自然界和土壤中的微量元素、微量元素与农牧业生产、微量元素与环境质量的关系作了总的叙述。对上述各元素各作为一章分别加以叙述。该书完整地阐述了土壤—植物(动物)—肥料三者间的有机结合的学术观点,以此为依据对我国土壤微量元素作了系统的介绍,为应用微量元素肥料提供了理论依据。并根据我国土壤微量元素含量分布规律,明确了我国缺乏微量元素的土壤类型,绘制了我国土壤微量元素分布图和微量元素分区应用的规划图,为生产、调配和应用微量元素肥料提供了科学依据。此外,还系统地论述了我国土壤中有益元素和动物必需元素的含量分布规律和土壤化学行为,为深入研究这些元素及为农牧业生产服务打下了基础;并在国际上首次研究了土壤稀土元素的含量、分布、形态、有效性及其影响因素等,揭示了土壤稀土元素的化学特征和专性吸附作用,填补了国际上土壤稀土元素研究的空白。 我国在农业生产中应用微量元素肥料已取得重大成就。硼肥使油菜和棉花增产,锌肥使玉米和水稻增产,收效之大在国际上也是少有的。该书除从土壤学的角度加以阐明以外,根据已明确的规律和田间试验结果,进一步地提出锰肥和铜肥具有巨大增产潜力的前景。该项研究成果获1998年度中国科学院自然科学奖二等奖。(中国科学院南京土壤研究所 刘铮) （据地球科学进展,第13卷第6期1998年12月） 宜昌土壤的微量元素 许松林、赵传良、王勋朗等编著的《宜昌土壤》，于2002年出版，全面总结宜昌市、县土壤调查成果。他们将宜昌市的土壤分类为9土类、24亚类、85土属和333土种。在肥力篇对土壤微量元素，作了重点讨论，如Zn,Mn,Cu,B,Mo,Si等的分布和施肥效果。施用锌肥区分出高阳—团结显效土片，育溪—百里洲等有效土片，鸦鹊岭—姚店等微效土片，共10处。微肥施用效果：锰肥对小麦有增产效果，硼肥对油菜、小麦及棉花有效，钼肥与磷、锌肥要配合使用，钼酸铵应基施，合理施用磷硅肥。 如何发挥微肥的独特作用？ 微肥是指含有微量元素的肥料。所谓微量元素，是相对于N、P、K等大量元素而言，作物对其需要量很少，但在作物体内参与大多数生理活动，具有很强的专一性，是作物正常生长发育所不可缺少的和不可相互代替的肥料。目前应用最多的微量元素有锌、钼、硼、锰、铁、铜。 作物缺乏任何一种微量元素时，生长发育就受到抑制，导致减产和品质下降，严重的甚至绝收。反之，施用过多，又会引起作物中毒，影响作物产量和质量。由此可见，含有微量元素的微肥的作用不可被氮、磷、钾肥所替代，且微肥施用不当，就会限制其它肥料效益的发挥。为提高其它化肥的使用效益，就必须适地、适作物、适量施用微肥，即依据土壤微量元素丰缺、作物需求及敏感性，采用合理施用方法施用微肥，特别要注意因缺补施，不可盲目滥用。 缺锌主要发生在石灰性土壤，如北方的潮土、褐土、砂姜黑土等，一般用土壤有效锌含量衡量土壤锌的丰缺，当土壤有效锌含量低于0.5毫克/千克时，视为土壤缺锌，应补施锌肥。此外，玉米、水稻、棉花、亚麻、甜菜、大豆等对锌也比较敏感，施用锌肥增产效果明显。常用的为硫酸锌。 我国缺硼土壤大致可分为两个区域，一个是南方酸性红壤区，另一个是黄土高原和黄河冲积物发育的各种土壤。从土壤有效硼含量看，低于0.5毫克/千克则视为土壤缺硼，应补施硼肥。在对硼敏感的豆科、十字花科作物(油菜、花生)及棉花、果树(苹果、葡萄、梨)等作物上，施用硼肥增产明显。常用的为硼砂和硼酸。 我国缺钼的区包括北方的黄潮土和黄土发育的土壤及南方的酸性土壤，当土壤有效钼的含量低于0.1毫克/千克时，应施用钼肥，且应优先用于豆科作物。常用的为钼酸铵。 缺锰往往发生在石灰性土壤上，当土壤有效锰低于5.0毫克/千克时，施用锰肥增产可达10％以上。谷类作物如小麦、玉米等，施用锰肥效果较好。常用的为硫酸锰。 我国缺铁土壤广泛分布于黄河流域以北，一般在土壤有效铁小于10毫克/千克时，施铁有不同的增产效果，对铁敏感的作物主要有多年生果树，如苹果、梨、桃。常用的铁肥为硫酸亚铁和鳌合态铁。 铜在我国施用较少，当土壤有效铜低于0.2毫克/千克时，建议施用铜肥，目前小麦、水稻上铜肥效果较明显。常用的为硫酸铜。 如何依据农地中土壤微量元素构成，节约、合理地使用微肥？ 土壤中的微量元素有四种存在形态：①土壤中矿物态的微量元素，含于土壤原生矿物和次生矿物的晶格中，作物不能吸收，只有经过很长时间的风化过程，才可能转化为可吸收的状态。②土壤有机物质中所含的微量元素，在有机质的矿质化作用中可以分解释放出来，分解之前作物也不能吸收。③以离子状态吸附在土壤胶体表面的交换性微量元素，能与土壤溶液中的离子进行交换，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，通常并不是因为土壤中这些微量元素的总量不足，而是因为它们的有效性低。不同形态微量元素的有效性相差很大，但它们之间也是可以相互转化的。 影响这种转化的主要因素是土壤的酸碱度，其次是土壤的通气性和有机质含量等。当pH值较高时，水溶性和交换性的硼、锰、锌、铁都会不同程度地转化，固定成难溶的各种次生矿物，降低有效性。所以，在石灰性土壤中，可能容易缺乏这些微量元素。然而，在微酸性至中性的土壤中，这些微量元素的有效性却会比较高。但如土壤的pH值过低，铁、锰化合物的溶解度就会增大，有时会导致可溶性铁、锰过多，并可能产生对作物的毒害。 在酸性土壤中，钼易与铁、铝、锰等的氧化物作用，固定成难溶的含钼矿物，因而导致作物可能缺钼，如果在酸性土壤上增施石灰，则能提高钼的有效性。 铜的有效性，也因土壤pH值的增加而降低。但主要的缺铜土壤是泥炭土和洳泽土。因为铜能与腐殖质结合形成稳定的化合物，失去有效性。 此外，土壤的氧化还原状况对锰的有效性也有明显影响。当土壤的氧化性能增强时，尤其在pH值较高的情况下，水溶性和交换性锰，就被氧化成难溶的矿物态锰。 微量元素肥料主要有两大类：一类是含微量元素的各种矿渣或工业废渣，如含锰矿渣、含铜矿渣、钼渣等，它们所含的微量元素不溶于水，而且含量不稳定，一般用作基肥或种肥。另一类微量元素肥料，是化学工业制造的，主要是含微量元素的各种盐类，它们都易溶于水，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，所以用作基肥或种肥时，效果较小，一般都用于根外喷施或浸种。（来源：中国农业网） 农业地质研究是农业可持续发展的必要条件（摘要） （谌建国，三峡发展导刊，1997/07） 重视农业生产背景及战略性问题的研究是农业可持续发展的重要条件，其作用主要表现在： 1．科学地规划农业。农业要走集约化道路，土地利用的规划十分重要。适宜种植某作物的土壤都产生在一定的岩石类型上。1995年湖北的特等奖名茶93只，鄂西占49只，大部分优良茶种都产出在变质岩或花岗岩区，构成“茶叶-变质岩”农业地质模式。经过调查研究形成的农业地质模式，有利于农业规划。 2． 改良土壤和合理施肥。利用矿物和岩石的特性改良土壤和增强肥效，已经广为利用，1995年以来贵州省将含钾岩石粉碎初加工后，散布在母岩为碳酸盐岩上的黄壤中，改良了土壤的透气、透水性能，还可释放出可溶性钾，增产效果显著。宜昌、兴山磷矿层之下的含钾页岩可以利用。 3．作物离不开水 ，地下水的性质和储藏量与基岩性质相关，基岩作为营养库，通过水将营养物质输送给植物，所以地下水的研究与农业关系密切。 稀土微肥对无核柑桔的施用效果颇佳 为克服无核蜜柑落花落果严重、座果率才2-3%、果实品质差、果小皮厚、酸度高等问题，湖南省稀土农用研究中心从1985年连续3年以湖南省常德市农科所园艺场已挂果6年、长势一致的无核蜜柑树作为研究对象，试验用的稀土为硝酸稀土，稀土氧化物含量为38.7%果实按常规标准分成5级（果径为50—70mm）。3年的试验和生产示范证明，在无核蜜柑春梢萌发期和始花期分别喷施0.01%和0.03%的稀土液，可以使无核蜜柑获得稳产高产，改善果实的内在品质和外观。喷施稀土液果实着色早，全着色达39%，比对照组高20.9%,，且可提早5-7天上市。喷施稀土液的蜜柑皮薄而光滑，无粗糙感，大果（1-2级）增多，小果（4-5级）减少，果形比较整齐，同时改善果实肉质成分，提高果实风味。经稀土液处理后大多可降低果实的酸度，提高维生素C的含量，增加糖酸比，平均每100g果汁中维生素C的含量比对照组提高4.2%-10.7%,酸度比对照组降低36.4%以上。 农作物微量元素应用研究进展 土壤微量元素研究和微肥应用试验（刘铮等， 1980）,特别是70年代以来,我国微量营养元素的研究与应用,在农业部、化工部、中国科学院、冶金部的支持下取得很大进展。 第一,查明我国土壤微量元素含量分布及丰缺状况（1998）。耕地土壤缺硼、锌、钼面积约占30%,缺锰、铁、铜面积分别为10%、5%、1%,但各地区差异很大。总的趋势,东南部土壤有效硼含量不足,北部石灰性土壤有效锌、锰不足,南方酸性土壤有效钼含量低,中、碱性水稻土缺锌,干旱、半干旱石灰土缺铁,南方山区冷浸田缺铜等。对安徽省土壤有效性微量元素含量进行聚类分析结果表明,土壤形成和熟化过程中,铜、铁有时还包括硼释放、固定、移动的行为有相似趋势竺伟民（1990）。 第二,实验证明粮、棉、油、菜、果、药等30多种作物施用微肥增产显著,特别是水稻、玉米、苹果施用锌肥, 花生、蚕豆施用钼肥,柑桔施用铁肥。 第三,研究阐明了红壤、石灰性土、褐土、黑土、棕壤、紫色土等锌的吸附固定、解吸释放等的特点（钱金红、谢振翅，1998）,对土壤锌、锰、硼、铜、钼等的形态分组均有详实的实验资料。以土壤锌为例,蒋以超等（1993）对锌的络合作用与锌及其络合物在土壤中吸附与解吸平衡的热力学进行了比较系统的研究;钱金红等（1998）提出以累计解吸锌量与0．01ｍｏｌ/ＬＣａＣｌ2提取锌量的比值作为土壤锌准缓冲能力并与施锌增产率成正相关。周则芳等（1990）报道石灰性土壤加入外源锌一年后有55%转换成难溶性残渣锌,20%～30%转化为碳酸盐络合态锌,6%～10%转化为二、三氧化物锌,14%～20%转化为有机络合态锌,转化为交换态锌极少,但二、三氧化物锌和有机络合态锌可再转化释放Ｚｎ2+为作物吸收利用。 第四,发现生产上有大面积油菜、棉花、甜菜、杨梅等作物缺硼,水稻、玉米、小麦、苹果、梨树等作物缺锌,牧草(禾本科)、花生、柑桔、苹果等缺铁,大豆、小麦作物缺钼,小麦缺锰,水稻缺铜等,症状都比较典型,针对性地施用微肥能成倍增产。 第五,实验取得一些作物如芝麻、苎麻、杨梅、向日葵、番茄、大豆、大麦、小麦等缺锌,小麦缺钼、缺锰等的土壤植物诊断指标（谢振翅，1996）。在诊断技术上有创新,如芝麻缺硼诊断用上部茎杆;番茄缺锌诊断,蕾花期用上位3～4叶,果期用下位3～4叶。研究结果还表明,土壤有效磷锌比值Ｒ可供作物施锌时参考,当Ｒ<5水稻施锌减产,Ｒ在10～65时施锌增产,Ｒ>74即表现出缺锌症状。研究和报道较多的是用植株相关元素比值作为诊断指标。 第六,研究提出的微量元素(锌、硼、锰、钼)与氮、磷、钾、硅、镁等配合施用技术在水稻、小麦、玉米、棉花、油菜、花生、大豆、柑桔、番茄等作物上均可增产10%左右,并提高肥料利用率3～5个百分点。 第七,在硼、锌营养基因型差异方面进行了初步研究,证明水稻对锌营养的反应,因生态型而异。施锌增产效果早稻>中稻>晚稻;油菜对硼营养的反应因种质染色体数目不同而异。 第八,在植物硼、锌营养生理研究方面取得较大进展。如1)利用电镜技术进行植物解剖结构研究发现,芝麻、向日葵缺硼导致叶表面细胞排列混乱,叶尖、叶柄、茎生长点维管束不发达,导管发育不良、2)利用同位素示踪技术查明一些作物吸收锌、硼的特点:如水稻植株吸锌有两次高峰,出现在苗期和穗期,对65Zn的利用率,苗期为8 .1%,齐穗期为6. 7%。 第九，发现富硒地区硒中毒和贫硒地区硒缺乏对人体健康的影响,克山病、大骨节病等地方病与当地植物性食物中微量元素硒、钼含量的关系,特别是研究证明克山病的心肌损害和发病是在硒缺乏这个水土因素的基础上,由生物性和非生物性作用所引起的。彭安等对大骨节病病因的研究表明,环境水中的腐植酸及食物中的镰刀毒素可能是致病因子,而缺硒则使体内防御机能减弱,三者均可与体内自由基的产生和消除相联系。 研究重点展望 1)食物链中微量元素的调查研究。微量元素与生物分子蛋白质、肽、脂类、多糖、核酸激素、维生素等有机联系中,常对关键步骤起调控作用。世界卫生组织(ＷＨＯ)和世界粮农组织(ＦＡＯ)新近指出,改进人类蛋白质和能量营养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）提出微量元素营养(包括维生素)在世界研究和发展计划中应处于中心地位。微量元素不像某些维生素那样在人体内能自行合成,它主要来自空气、饮食和各种外源性物质,因此,容易导致缺乏或过量积累。通过合理的食物组成来维持生命的有机平衡和健康,是当前生命科学活跃的前沿。美国科学家联盟专门讨论微量营养与农业的关系,提出了改进人类食物的矿物和维生素营养强度,以增加对微量营养的补充。湖北、四川报道施用锌肥可提高稻谷含锌量,吉林等地有资料表明,施用钼肥可增加大豆种子钼含量。但粮食、蔬菜等作物食用部分微量元素含量的变化规律,形态转化调控技术,以及其对人类健康和动物生长的影响,亟待研究。 2)农田生态系统中微量元素的研究,侧重循环规模、运移机制以及有效控制途径。 3)作物高产栽培中微量元素研究,重点是研究微量元素在作物根际的作用及其在作物体内的生化平衡,为高产优质高效利用水肥提供新的思路（邓 英 谢振翅，湖北农业科学， 1999，2）。 |
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