CN1686957A

CN1686957A - 纳米稀土氧化物的用途

Info

Publication number: CN1686957A
Application number: CN 200510066394
Authority: CN
Inventors: 王甲辰; 杨军; 刘向生; 樊玉斌; 伍艳平; 郑伟; 赵凤红
Original assignee: Grirem Advanced Materials Co Ltd; Beijing General Research Institute for Non Ferrous Metals
Current assignee: Grirem Advanced Materials Co Ltd; Beijing General Research Institute for Non Ferrous Metals
Priority date: 2005-04-26
Filing date: 2005-04-26
Publication date: 2005-10-26

Abstract

本发明属纳米稀土氧化物在植物领域的应用。将单一的或复合的纳米稀土氧化物进行以下三种处理后应用于植物生长过程中，(1)按每千克种子加0.001～10克纳米稀土氧化物的比例对浸泡过的种子进行拌种或包衣处理；(2)将纳米稀土氧化物配制成0.001～5g·L^－1的悬浮液对植物进行叶面喷施，或将纳米稀土氧化物加入叶面肥中喷施，其浓度为0.001～5g·L^－1；(3)将纳米稀土氧化物按0.001％～5％(重量比)添加到单元素肥料、复混肥、有机肥、微肥、菌肥、冲施肥等其他肥料中，作为基肥和追肥。该发明的优点是将纳米稀土氧化物应用于植物生长过程中，显著促进植物的生长，改善可收获物品质，提高产量，并减少稀土氧化物的用量，提高稀土资源利用率。

Description

纳米稀土氧化物的用途

技术领域

本发明的技术领域为纳米稀土氧化物在植物领域的应用。

背景技术

纳米技术是上世纪80年代末诞生并随之迅猛发展的新兴技术，其基本内涵是指以1～100纳米尺度的原子、分子为研究对象，通过操纵原子、原子团或分子、分子团，使其重新排列组合，形成新的物质，制造出具有新功能的材料或器件的技术。早在1959年，著名的理论物理学家、诺贝尔奖获得者费米就曾经预言：“毫无疑问，当我们得以对细微尺度的事物加以操纵的话，将大大扩充我们可能获得物性的范围。”中国著名科学家钱学森也预言：“纳米和纳米以下的结构是下一阶段科技发展的一个重点，会是一次技术革命，从而将是21世纪又一次产业革命”。

当前纳米技术的快速发展已经渗入到许多领域。如美国1999年开始，政府决定把纳米技术研究列入21世纪前10年10个关键领域之一，并且美国科学技术委员会把启动纳米技术的计划看作是下一次工业革命的核心。主要集中在医学、能源、环保、材料、集成电路等方面。而日本、德国、英国等国家认为纳米技术是战略性高技术，正在引发一场技术革命。我国也很早就进行了纳米材料的研究，并且也取得了很大的进步。面对当前我国经济持续快速稳定的发展，纳米材料也逐步深入到许多领域。特别是在我国西部地区，纳米技术的开发与应用重点放在高技术新材料的纳米改性和运用纳米技术改造传统产业等领域。

我国是世界上稀土资源最丰富的国家，将纳米技术引入稀土产业将会开创纳米技术应用的一个全新局面。当前纳米稀土材料在永磁性材料、磁制冷材料、亚敏电阻、纳米稀土氧化物、纳米稀土荧光粉等研究领域取得一定成果，并提出产业化前景，即实现传统产业的升级换代。但纳米稀土材料在生物领域的应用研究却很少，因此研究纳米稀土材料在生物领域的应用是有潜力可挖的。

经典学科的界限不断被打破，多学科间的相互交叉、渗透导致新分支学科的陆续产生，这是当代科学发展的显著特征之一。生物无机化学是一门新兴的边缘学科，它是研究生命活动的科学之一。稀土的生物无机化学是生物无机化学的重要分支。稀土的生物无机化学将系统研究稀土与生物分子的作用以及生成的生物配合物的结构和功能，在此基础上将揭示稀土的生物效应，并进而考察稀土在生命活动中的作用，从而阐明稀土对人体健康、植物生长及环境的影响。对于稀土在农业中的应用，早在1917年中国学者钱崇澍与美国人W.J.奥斯坦特(Ostenhout)共同研究了钡、锶、铈对水绵的特殊生理作用，这是稀土元素用于植物栽培的最早研究工作。随后1933年П.B.萨沃金和H.M.德尔聂尔为了弄清磷灰石中所含的微量稀土是否具有生理活性而进行了盆栽试验。结果证明镧具有较大的生长刺激作用。1935年A.A.德罗布科夫开始较系统地研究了稀土的肥效，指出了稀土对农作物生长起作用的阶段性的特点。从60年代开始，罗马尼亚的C.T.柯罗维茨和保加利亚的П.A.依凡诺娃对稀土农用问题进行了多方面的研究，结果表明，小剂量的氯化铈对植物的生长和产量都有促进作用，而大剂量的施用铈，对作物生长可产生抑制作用。这些研究表明纳米稀土材料在生物领域的应用是有一定科学依据的。

中国作为世界上稀土资源丰富的国家，对纳米稀土材料在农业领域中应用进行深入研究，将会开创21世纪的一个新兴研究领域，也会把我国稀土资源优势转化为我国经济快速发展的经济优势。

发明内容

本发明是将纳米稀土氧化物应用于植物的生长过程中，可促进植物的生长，提高其产量，改善产品品质。将单一的或复合的纳米稀土氧化物进行以下三种处理：(1)按每千克种子加0.001～10克纳米稀土氧化物的比例对浸泡过的种子进行拌种或包衣处理，经过处理的种子播种后，纳米稀土氧化物处理的植株的生长状况显著好于对照和普通稀土氧化物处理；(2)将纳米稀土氧化物配制成0.001～5g·L^-1的悬浮液对植物进行叶面喷施，或将纳米稀土氧化物加入叶面肥中喷施，其浓度为0.001～5g·L^-1，即可改善植物的生长状况，促进植物生长；(3)将纳米稀土氧化物以0.001％～5％(重量比)添加到单元素肥料、复混肥、有机肥、微肥、菌肥、冲施肥等其他肥料中，用作基肥和追肥。该发明的核心是纳米稀土氧化物既可用作拌种剂、种子包衣剂、叶面肥等，也可作为肥料添加剂用于基肥和追肥，能促进植物生长、改善果实品质及提高产量。

本发明所述纳米稀土氧化物包括镧、铈、镨、钕、钐、铕、钆、铽、镝、钬、铒、铥、镱、镥、钇、钪十六种单一稀土氧化物或者两种及两种以上的复合稀土氧化物。

本发明的目的是把纳米稀土氧化物应用到植物领域。

本发明的另一目的是提供一种纳米稀土氧化物在植物领域应用的几种方法。

本发明的优点：

1.该发明将纳米稀土氧化物固体或悬浮液直接应用于种子包覆或叶面喷施，使用比较方便。用纳米稀土氧化物固体对种子进行拌种或包衣处理后，植物生长的后期管理同常规管理，而纳米稀土氧化物悬浮液只需在植物生长的不同阶段作为一种叶面肥喷施即可。固态和悬浮液均可作为肥料添加剂，按0.001％～5％(重量比)添加到目标肥料中作基肥和追肥。

2.该发明使得纳米稀土氧化物的施用量远少于普通稀土氧化物的施用量，但其生物效果显著优于后者，同时提高资源利用率。

3.该发明开创了纳米稀土氧化物在植物领域的应用。

附图说明

图1为播种40天后不同处理玉米株高图

图2为播种40天后不同处理玉米叶面积的影响图

具体实施方式

实例1：

供试作物：玉米(农大108)

试验方法：拌种，土培试验

试验目的：研究纳米氧化镧对玉米生长的影响。

试验设计与处理：挑选比较一致的种子用清水浸泡4小时后阴干2小时，然后称量不同重量的氧化镧进行拌种处理，即把称好的氧化镧置于烧杯内，然后把已知干重并阴干好的种子放入，摇晃直至氧化镧能均匀的附着在每粒种子上，然后播种。试验设6个处理，3次重复。

1不进行拌种处理(对照)

2普通氧化镧(0.2g/kg种子)

3普通氧化镧(4g/kg种子)

4纳米氧化镧(0.2g/kg种子)

5纳米氧化镧(0.4g/kg种子)

6纳米氧化镧(4g/kg种子)

试验结果：

从表1可知，播种20天后，0.2g/kg种子普通氧化镧处理的玉米的株高和对照之间差异较小，但纳米氧化镧处理的玉米株高与对照差异均达到显著水平，且不同量的纳米氧化镧处理之间也略有差异，用量为0.2g/kg和0.4g/kg时效果最明显。从表1还可见，4g/kg种子普通氧化镧处理株高与对照差异和0.2g/kg普通氧化镧处理的显著，可见，少量的纳米稀土氧化镧拌种，对玉米的生长有明显的促进作用，而普通材料起到同样的效果需要达到纳米材料20倍的用量，使用纳米材料可减少资源消耗。

表1 播种20天后不同处理对玉米株高的影响

处理编号株高(cm) 株高(cm) 株高(cm) 平均株高(cm)

1 41.2 42.7 43.6 42.5b^*

2 41.2 45.2 42.4 42.9b

3 49.1 48.4 49.7 49.1a

4 50.4 48.5 46.4 48.4a

5 49.5 49.9 48.9 49.4a

6 48.6 47.9 47.5 48.0a

^*：具有相同字母表示处理间差异不显著，下同

实例2：

试验目的：研究纳米氧化铈对玉米生长的影响。

供试作物：玉米(农大108)

试验方法：拌种，土培试验

试验设计与处理：挑选比较一致的种子用清水浸泡20小时后阴干2小时，然后称量不同重量的氧化铈进行拌种处理，即把称好的氧化铈置于烧杯内，然后把已知干重并阴干好的种子放入，摇晃直至氧化铈能均匀的附着在每粒种子上，然后播种。试验设11个处理，3次重复。

T1不进行拌种处理(对照)

T2普通氧化铈(0.2g/kg种子)

T3普通氧化铈(0.4g/kg种子)

T4普通氧化铈(0.6g/kg种子)

T5普通氧化铈(1g/kg种子)

T6普通氧化铈(2g/kg种子)

T7纳米氧化铈(0.2g/kg种子)

T8纳米氧化铈(0.4g/kg种子)

T9纳米氧化铈(0.6g/kg种子)

T10纳米氧化铈(1g/kg种子)

T11纳米氧化铈(2g/kg种子)

试验结果：

播种40天后，测定其株高，结果如图1所示：当拌种剂量为0.2g/kg种子时，纳米氧化铈处理的玉米株高显著高于普通氧化铈和对照处理，当浓度增加到2/kg种子时普通氧化铈处理株高才与纳米材料种子处理的没有差异。表明用量为0.2g/kg时，纳米氧化铈对玉米生长的促进作用已经显著，再增加用量没有必要，所以使用纳米材料具有节约稀土资源的优势。

播种40天后，所有纳米氧化铈处理的玉米叶面积均显著大于对照，当拌种剂量≤1.0g/kg时，纳米氧化铈处理的玉米叶面积均显著大于普通氧化铈(图2)。这表明纳米氧化铈处理能显著增加玉米叶面积，而玉米叶面积的增加将有利于其进行光合作用，改善其营养生长和生殖生长即适量的纳米氧化铈拌种能促进玉米生长。使用剂量再增高会造成材料浪费，同时效果也与低剂量的差异不显著，所以0.2g的剂量最适当。

实例3：

试验目的：研究纳米氧化钐对玉米生长效果的影响。

供试作物：玉米(农大108)

试验方法：拌种，大田试验(播种方式及田间管理同当地习惯)

试验设计与处理：挑选比较一致的种子，然后称量不同重量的氧化钐进行拌种处理，即把称好的氧化钐置于烧杯内，然后把称量好的种子放入，摇晃直至氧化钐能均匀的附着在每粒种子上，然后播种。试验设3个处理，3次重复。

T1不进行拌种处理(对照)

T2普通氧化钐(0.4g/kg)

T3纳米氧化钐(0.4g/kg)

试验结果：

表4 不同处理对玉米籽粒产量的影响

编号	产量(kg·hm^-2)	产量(kg·hm^-2)	产量(kg·hm^-2)	平均产量(kg·hm^-2)
编号	产量(kg·hm^-2)	产量(kg·hm^-2)	产量(kg·hm^-2)	平均产量(kg·hm^-2)	T1T2T3	587062038342	5640650810185	604372438565	5851b6651b9031a

从表4可以看出，纳米氧化钐处理的产量显著高于对照和普通氧化钐，而普通氧化钐处理和对照间差异不显著，表明适量纳米氧化钐拌种能提高玉米产量。

实例4：

将纳米混合稀土氧化物和普通氧化物配制成悬浮液在不同蔬菜进行叶面喷施，整个生育期喷施8次，与普通稀土氧化物和对照相比，其增产效果如表5所示。

表5 不同处理对蔬菜的增产效果(所有对照处理为清水)

实例5：

将复合纳米稀土氧化物(La₂O₃ 32％；Ce₂O₃ 62％；Pr₅O₁₁ 6％)按不同重量比添加到复混肥中作为基肥用于不同农作物，与对照相比，其增产效果见表6。

表6 不同处理对农作物的增产效果

实例6：

将复合纳米稀土氧化物(La₂O₃ 35％；CeO₂ 65％)配制成悬浮液在水果关键生育期进行叶面喷施，与普通稀土氧化物和对照相比，其增产效果如表7所示。

表7 不同处理对果树作物的增产效果

实例7：

将纳米混合稀土氧化物配制成悬浮液在花卉关键生育期进行叶面喷施，与普通稀土氧化物和对照相比，其在花卉上的使用效果见表9。

表9 不同处理在花卉上的使用效果

Claims

1.一种纳米稀土氧化物的用途，其特征在于应用于植物的生长过程中，可促进植物的生长，提高其产量，改善产品品质，纳米稀土氧化物进行下面的三种处理，第一种是用纳米稀土氧化物对种子进行拌种或包衣处理；第二种是将纳米稀土氧化物配制成悬浮液对植物进行叶面喷施；第三种是将纳米稀土氧化物添加到单元素肥料、复混肥、有机肥、微肥、菌肥、冲施肥中，用作基肥和追肥。

2.根据权利要求1所述的纳米稀土氧化物的用途，其特征在于用清水浸泡种子1～24小时后滤去水，保持种子表皮潮湿，然后按每千克种子加0.001～10g纳米稀土氧化物的比例进行拌种处理，即把称好的纳米稀土氧化物和种子置于容器内，摇晃直至稀土氧化物能均匀的附着在每粒种子上，或者将纳米稀土氧化物制成包衣剂对种子进行包衣处理，然后播种。

3.根据权利要求1所述的纳米稀土氧化物的用途，其特征在于把纳米稀土氧化物配制成0.001～5g·L^-1悬浮液直接进行叶面喷施，或者将纳米稀土氧化物加入叶面肥中喷施，其浓度为0.001～5g·L^-1。

4.根据权利要求1所述的纳米稀土氧化物的用途，其特征在于将纳米稀土氧化物(固态和悬浮液)以0.001％～5％(重量比)添加到单元素肥料、复混肥、有机肥、微肥、菌肥、冲施肥中作为基肥、追肥使用。

5.根据权利要求1所述的纳米稀土氧化物的用途，其特征是纳米稀土氧化物包括镧、铈、镨、钕、钐、铕、钆、铽、镝、钬、铒、铥、镱、镥、钇、钪十六种单一稀土氧化物或者两种及两种以上的复合稀土氧化物。