农业地质可以发表的论文

稀土元素作为猪饲料添加剂的应用重庆市畜牧科学院 景绍红 402460摘要：稀土元素由17种元素组成，稀土元素及其化合物具有特殊的物理化学性质。在我国，一些稀土元素中的盐份和镧系元素（如其中的镧和铈等）被作为饲料添加剂应用于畜禽生产已经有四十多年的历史，有大量文献表明添加微量稀土元素混合物的饲料不仅能提高猪、牛、羊、鸡等的体重，而且还能增加奶类和蛋类的产量。近五年，很多西方国家从我国进口稀土元素作为饲料添加剂应用于猪的研究。结果表明：稀土元素可增加猪的日增重和提高饲料转化率，是一种新型、安全并且实惠的新型促生长剂。本文综述了稀土元素主要是镧系元素在国内外农业特别是养猪业的应用研究成果并解释了其潜在机理，为以后相关研究提供参考依据。关键词：稀土元素，镧系元素，猪，体增重，饲料转化率1． 前言50多年来，抗生素作为饲料添加剂有效地预防和控制了畜禽疾病的发生和流行，但同时也带来了诸多不良后果：如肉类的药物残留；粪便给环境造成的污染；过度使用使动物产生对抗生素的依赖性甚至抗药性等。从2005年底开始，抗生素作为饲料添加剂在欧盟已经被全面禁止。目前全球人口不断增加，动物蛋白需求量不断增加，唯一的方法是增加肉类生产。而全面禁止抗生素会严重影响动物断奶后的健康和产量。这样一来，建立动物卫生保健战略和发展新型饲料已迫在眉睫，人们需要新的促生长素替代品作为饲料添加剂，这些添加剂必须有效、安全并且有助于环境保护。比如说益生菌、益生素、酶类、有机酸还有中草药提取物等。目前引起人们注意的是一种新型的稀土元素或稀土元素混合物添加剂，包括钪、钇和镧系中从镧到镥等元素。稀土元素在地壳中并不是非常罕见，但数量有限。特别是镧（La，57号元素）、铈（Ce，58号元素）、还有镨（Pr，59号元素）。镧和铈主要存在于地质浓度类似于重要微量元素钴的地质区，因而不算太稀有。由于世界上80%的稀土元素存在于我国，我国成为了这些元素的主要供应方，它们主要以浓缩品、氧化物、合金的形式出口给其他国家。稀土元素主要应用于冶金、化工、电子工业和农业。其中，大约25%的镧矿石被用来制作碳弧灯；25%被用于镧、铈合金的生产，这些合金可以用在火石打火机、镁合金和某些合金铁生产；25%用于玻璃工业：如钕镨混合物、铈盐和其他的镧系元素在玻璃上色和脱色工艺上有重要用途。最后还有25%的镧产品被应用于其他行业，比如电视器件、催化剂、激光器和饲料添加剂。2．稀土元素在国内农业的应用2．1．在种植业的应用在我国，稀土元素，通常是铈、镧和镨的混合物，在农业种植中作为肥料增强剂已经被应用了40余年，并且卓有成效。促进生长和增产的原因至今不清楚，但据推测可能是由于稀土元素与钙元素的相互作用对细胞质膜的结构和功能产生的影响增强了光合作用和酶的活性。这些效果已被其他国家所证实。在澳大利亚和英国，科学家发现施有稀土元素的土壤可以提高15%的农作物产量 ，而且不会残留于农产品。在水溶性的研究中，Tucher等证明了培养基中的镧系元素对植物中的矿物质产生强烈影响，但由于稀土元素的盐是水溶性的，土壤浓度不会有大幅度增加。2．2．在养殖业的应用国内还进行了许多养殖业研究，诸多结果被报道。这些报道指出，添加少量稀土元素的饲料不仅能增加牛、猪、鸡、鱼和兔的体重，还能增加牛奶和鸡蛋的产量。此外，饲料转化率在以上物种都有提高。稀土元素可加强猪生长性能。何若钢等（1998）发现，饲喂补充了稀土元素日粮的平均体重为7千克（5-9千克）组小猪，体重可增加5%到23%[1]；饲料转化率可提高4%到19%。在体重13-17千克组，体重可增加11%到20%，饲料转化率提高5%到9% [2]。陈樵等（1994）研究发现，生长肥育猪（30—50千克），稀土元素添加剂可使体重增加9%--13%，饲料转化率提高6%--8%[3]。王和许（2003）发表的最新文章，提出体重可增加13%，饲料转化率提高7%。总的来说，并不是某些特定的稀土元素添加到饲料中，而是以铈 、镧、镨 为主和其他一些镧系元素中某些成分组成的混合物。早期的研究主要采用添加这些稀土元素的硝酸盐和氯化物，而最近的研究主要采用添加有机盐类象柠檬酸和葡萄糖之类，有时再辅以氨基酸的蛋氨酸、赖氨酸、谷氨酰胺之类。不同研究采用不同浓度。在国内，猪饲料一般采用100 -600毫克/千克浓度。较大的浓度差异导致研究数据缺乏可比性，从而使对稀土元素的作用机制的理解更困难。3．稀土元素在国外饲养研究应用欧美国家的饲养条件明显不同于国内，他们更注重家畜品种的选育和饲料的优化，家畜对生长促进剂和增强剂易感性较低。1999年，Rambeck 等首先进行了一系列猪的饲养试验。用稀土元素盐饲养72只德意志和皮特兰仔猪，平均体重7千克，分为两组，对照组饲喂纯氯化镧（99.7% LaCl3.6H2O），试验组38.0% LaCl3.6H2O + 52.1% CeCl3.6H2O + 3%C rCl3.6H2O，以75毫克/千克和150毫克/千克添加到全价日粮（能量：13兆焦耳/千克；52.7% 大麦,20% 小麦,18.8% 豆类）饲喂五周。结果表明，饲喂了稀土元素混合物的试验组效果最好。体重增加了5%，饲料转化率提高了7%（P〈0.05〉[4]。在He（2001）等进行的另一个试验中，体重17.5千克的杂交仔猪饲喂 300毫克/千克含稀土元素配方。一个月以后，试验组体重明显增加了19%，饲料转化率提高了11%。继续添加一个月后，体重比对照组高了12%，饲料转化率高3%。在瑞士进行的猪场实验把猪分为两组，一组97头仔猪 （初始重11.2千克）,一组176头仔猪(初始重8.3千克)(Schweizer Edelschwein，2003)。分别饲喂16天和30天，与对照组比较，添加了200毫克/千克稀土元素混合物的实验组体重增加3%-10%，饲料转化率提高2%-9%。这是第一次猪场实验证明稀土元素作为添加剂是有效的。由于负离子的存在，稀土元素盐的生物利用率会受到影响，稀土元素中柠檬酸盐的影响也被考虑。Halle等（2003）发现，柠檬酸盐可以显著提高鸡的体重达7%。但Schuller等（2002）发现，在同样条件下，氯化盐既不能提高体重也不能提高饲料转化率，因此柠檬酸盐被广泛应用于仔猪饲养试验。另外因为柠檬酸盐比氯化盐的吸湿度要小，作为饲料添加剂比较容易置放。在一项持续了六周的饲养试验中，50、100和200毫克的柠檬酸盐添加给28只仔猪（每组7只，体重8.6千克）。按照剂量比例计算，体重增加高达22%，饲料转化率达19%。2004年，Kessler研究发现，柠檬酸盐对整个育肥期有显著的促进作用，以250毫克/千克的浓度添加到饲料中，对照组达104千克需102天；而实验组只需93天；日增重分别是782克/天VS.851克/天；饲料转化率分别为2.5 VS 2.4；差异特别显著。稀土元素对家畜的健康和肉产品的质量和安全性没有影响。对胴体和肉的质量检测数据显示，所有被测家畜肉是E或U级（两个最高等级，EUROP等级制）。其他有关肉质参数也没有受到稀土元素的影响，例如，PH1和PH24，肉色和瘦肉率均很正常。从试验猪采取的肌肉、肝脏和肾脏样品中，实验组和对照组的稀土元素含量都很低。尽管实验组镧的含量比对照组高，但所有试验猪的镧沉积速度都很低，接近检测极限。也有研究发现稀土元素添加剂对体重和饲料转化率没有影响。例如，Halle(2003)等做的一项有关猪的肥育试验，在饲料中添加不同稀土元素负离子氧化物，浓度为100毫克/千克，却没有表现出促生长效应，也许是本试验的浓度太低所致。在另一个实验中，稀土元素氯化物（300毫克/千克饲料）几乎对体增重（-4.7% 对比对照组）和饲料转化率(+1.3%对比对照组) 没有作用。4．结论稀土元素对猪生产性能产生显著影响的机理目前尚不十分清楚。据分析，虽然胃肠道对稀土元素的吸收很少，但可影响胃肠道微生物的组成，从而促进日粮中营养成分的消化和利用。高浓度的镧系元素通常可以抑制细菌的生长，低浓度的镧系元素可能促进细菌生长。稀土元素既有微量元素的特征，可划为营养类添加剂；又可以增加胃肠道消化率和稳定有益菌丛，可被视为益生类添加剂。从目前在国内外养猪业的应用效果来看，稀土元素是一种高效、低价、安全的新型饲料添加剂。参考文献1．何若钢，夏中生，《稀土对生长肥育猪生产性能的影响》，广西农业科学1998年（5）-243-2452．李德发，余伟民，《添加稀土对生长猪生长性能及氮平衡的影响》，饲料博览1992年（4）-3-43． 陈樵，高家骅，《稀土的表观消化率及添加稀土对日粮粗蛋白粗脂肪表观消化率的影响》，江苏农业科学1994年（1）-59-614． Rambeck W.A., He, M.L., Chang, J., Arnold, R., Henkelmann, R. & SuB, A Possible role of rare earth elements as growth promoters. In: Vitamine undZusatzstoffe in der Ernahrung von Mensch und Tier. Symposium, 22-23 September 1999, Jena/Thuringen, Germany, pp.311-317 (1999).

目前，农业生态地质研究主要集中在以下七个方面。

1.名优特农林作物的生态地质环境的评价与开发

名优特农林产品产出的最佳农业生态地质环境勘查研究方面，有四川柑橘，涪陵榨菜，广西沙田柚，浙江玉环文旦，山东肥城桃，新疆吐鲁番葡萄，河北沧州金丝小枣、元氏石榴，广西荔枝，云南、贵州、河南和山东的烟草，滇西和浙东的茶叶，广西柳江的甘蔗，南宁的香蕉以及山东泰山（东北麓）、河北迁安、北京昌平的板栗、安徽砀山梨等等约40～50种，通过对广大经济农林作物的农业生态地质评价，有力地推动了当地名优特产经济；并且各地已积累了大量资料数据，总结了不少理论认识，利用这些数据资料及其规律，人们正在寻找或发现了许多新的农林优势区，扩大种植，以及用以推动改造当地劣势区的农林业发展。

2.中低产田及牧区草埸的生态地质环境的研究与改造

对中低产田及牧区草埸的改造，地质和农业部门近年来积累了许多经验，如在宁夏的银川平原（低洼盐碱地），河南平原商丘地区沙僵黑土，河北平原的黑龙港地区（低洼盐碱地）等，人们为了提高作物产量，改善质量，从改良土壤、地质环境的角度入手，在系统研究区域生态地质结构及进行了农业环境地球化学调查和生态水文地质结构调查的基础上，通过井灌、井排，井渠结合方式排盐，降低地下水位或施加岩矿添加剂（如河北农业大学用沸石等）改良土壤，效果显著。前地质矿产部物化探研究所通过1∶20万区域化探扫面资料，研究了Zn、Cu、Co、Mo、B等在不同地区的含量与作物产量的对应关系，总结分析元素含量与标准值的对比，寻找产生生物生长缺陷和低产原因，总结提出当地某些元素与相应作物生长的正常、过量或缺乏的阈值，类似研究的进展为微肥配制与田间投放提供了技术依据，有力地促进了当地中低产田及草埸的改造。

此外，在控制水位，充分利用浅层地下水与水资源的持续发展利用方面，如中国地质大学（武汉）和河北地勘局在河北衡水地区开展了“农业—水资源—地质环境”系统工程技术方法的研究，为提高海河平原中部广大中低产区产量及水资源的有效利用率，开展节水农业提供了示范，效果比较明显。

3.农业地质环境的调查与保护

由于农业地质灾害原因或人为活动影响，各地尚有不少废旧矿坑和塌陷区、平原区的砖坑地以及干涸坑塘，此外，还有一些荒山、荒坡、荒地。对此，近年来已引起山东、河北、湖南等地农业地质研究的重视。

许多单位对有关区域的水土流失、土地沙化（荒漠化）、沼泽化、盐碱化、冷浸田、岩土崩塌、泥石流与洪泛淤积，以及工业三废与生活污水及化肥和农药投放过量对土地的污染等等，进行了大量的农业生态地质调查和分析评价，其中值得指出的是中国地质大学（武汉）、湖北省第二水文地质工程地质队及武汉水利水电大学三家合作，成功地研究了洞庭湖区洪涝灾害的防治问题，正确指出地质构造沉降、泥沙淤积与筑堤围堰是造成渍涝严重、洪灾频繁、生态环境全面恶化的主导因素，建议实行“淤陆扩湖”的方法顺应自然，采取相关工程措施营造新的协调发展的“人工-自然复合地质环境系统”，为有关方面提供了必要的决策依据。

4.农业生态地质区划与农业生态地质调查

近年来，各地农业生态建设的形势大大促进了当地农业生态地质区划研究的开展，先后有四川、广西、湖北、山东、河北、河南、江西、广东、安徽、江苏、吉林、浙江、云南、贵州、辽宁等省（区）进行了不同级别的农业生态地质区划。主要以行政区划为基础，以涉及气候、地形地貌及岩土结构（个别以地球化学和水资源环境）等影响开发利用农林牧土地资源（特别是有关农业生物生产适宜性）的因素作为区划依据，为科学地调整农业结构合理利用区域水土资源提供决策依据，如四川盆地植棉的调整和河北献县枣林种植区划，都曾产生了极大经济效益。

原地质矿产部为促进我国农业及农村经济的可持续发展，“九五”期间专门在1∶5万区域地质调查中开展了农业生态地质调查，并在东部地区对低山丘陵、山前平原和中部平原直到滨海平原地区开展了专门的调查试点。目前，也已取得很好的成效，如中国地质科学院水文地质环境地质研究所在河北中部平原测区，填制了十分富有创意的农业生态地质图，探索了一条与基础性、公益性区域地质调查相结合的调查路子，总结了一套调查内容、方法以及工作具体部署。

5.岩矿的农业利用

由于农业经济的发展，农用岩矿资源的开发利用已达到了前所未有的水平。

目前国内常用的农用岩矿有沸石、蒙脱石、伊利石、高岭石、凹凸棒石粘土、海泡石、海绿石、蛭石、石灰石、白云岩、石膏、麦饭石、磷灰石、硅藻土、菱镁矿、蛇纹石、褐煤、草炭、绿豆岩、珍珠岩、凝灰岩、火山渣、浮石、火山熔岩等20多种。分别选作矿物肥料、饲料、农药及其载体，或用于改良土壤。

河南、云南、山东、浙江等地矿局，中国地质科学院和中国地质大学开发的沸石粉肥及其他专用岩矿微肥，使玉米、烟草、辣椒等作物增产，同时提高了产品质量；使金丝小枣及烟台苹果，玉环柚等提高了产量及糖度，减少了病害。

岩矿饲料的研制近年来进展较大，浙江、江苏、湖南、河南、山东、四川等地矿局利用沸石、海泡石、麦饭石、粘土等非金属岩矿研制猪、鸡、鸭、水貂、牛等饲料及对虾、鱼饵料的添加剂，大大提高了产量和质量，并缩短了饲养期。

中低温地热水的利用，与其他农用岩矿一样，已被广大有关农业部门所认同。地矿部门协助有关农业单位在华北地区初步建立了20多个蔬菜种植、水产养殖和禽蛋孵化育雏为主的地热农业基地。河北沧州用地热水成功解决鱼、虾、蟹越冬问题，并用4口热水井建立越冬大棚35个，每年催育上百万斤食用菌进入国际市埸；雄县、高阳、固安、河间共建220个地热温室、120多个大棚，其中河间市据粗略统计每年冬春供应200多万斤蔬菜、5万多斤食用菌；天津建立地热孵化鸡埸近万平方米，北京也用来建立大面积农业温室和地热养鱼，获得可观经济效益。

6.农业生态地质工程设计与实践

在农业生态地质调查的基础上，以促进区域农业及农村经济可持续发展为宗旨，综合开展农业生态地质工程设计，促使农业生态地质研究成果更加具有针对性、实用性和可操作性，如中国地质科学院水文地质环境地质研究所在河北元氏地区开展了农业生态地质工程设计的探索，取得了可喜的成效和经验。这是一个值得关注的领域。

7.农业生态地质的理论研究与新技术应用

十多年来，农业生态地质研究已使人们深刻认识到：①这个研究领域是地学和农学各自延伸而交叉的结合部，它蕴育有极大生产潜力。它研究“人调控下农业生态系统与地质环境系统间的关系”。研究区域生物生产对地球表生带的最佳改造、利用以及对生物生产的保障和促进关系。②系统论、信息论等现代科学技术理论，以及生态学和生态经济学原理和法则正深刻影响着传统地质学与农学的研究内容和方法，产生、发展和丰富了农业生态地质学或农业生态地学的概念、内涵。③其研究内容包括生态地质结构、生态地球化学和生态水文地质以及生态经济地质的研究。与过去的侧重点不同，它强调可持续发展的环境开发利用，是最好的环境保护。④大量的农林名优特产地的生态地质规律的总结认识，以及对已有地质资料的再认识和国家对农业生态地质调查的重视，这些极大地推动和丰富了地学与农学的交叉渗透及其内涵，并促进了农业地学理论研究的广度和深度。一批专著陆续出版，如《新疆塔里木盆地西部平原生态环境地质综合研究》（林年丰等，吉林大学出版社，1992）；《云烟生产的土壤地质背景》（曾群望等，云南科技出版社，1993）；《果林农业生态地质研究——金丝小枣农业生态地质环境》（邵时雄和侯春堂等，科学出版社，1995）；《区域地球化学在农业和生命科学上的应用研究论文集》（李家熙，地质出版社，1996）；《岩土-植物大系统研究》（李正积等，科学出版社，1996）；《元素生态地球化学及其应用》（商翎等，辽宁大学出版社，1997），邵时雄、侯春堂主编（1999）的《中国农业地学研究新进展》（Scientist Press International Inc.）等等。

在研究的新技术手段方面，值得注意的是遥感技术在农业地学中的应用已收到极大效果。其中有北京地矿局应用具有经济、快捷、精度高特点的彩红外航片在北京地区进行1∶2.5万土地利用现状调查，水文地质工程地质研究所利用遥感技术在黄土高原研究了水土流失规律，岩溶地质研究所采用陆地卫星TM资料和计算机技术在黔东南苗族、侗族自治州岩溶地区进行土地资源调查及农业地质研究等技术，在研究水土流失、宜农草地及再生稻资源的开发、茶园和柑橘等经济作物的选区方面显示了强大的功能，引起国外同行注目，在维也纳召开的国际会议上获奖。河北遥感中心利用遥感技术对河北地区进行了农业地质背景调查，山西、天津、江西结合扶贫工作都曾利用遥感技术进行了类似的农业地质等调查，都收到了很好的效果。

利用计算机技术在农业地质的地球化学调查中，处理有关的图象及化学元素数据（如在河北承德地区），研究稀土元素丰度（吐鲁番盆地），枣果、枣树叶等元素与土壤元素对应关系等等（河北献县），又如1∶20万区域地球化学调查资料在农业科学上的应用研究（中国地质科学院测试所）以及建立相应的农业生态地质环境数据库，也都收到良好的效果，正在积极推广应用。

此外，中子水分仪在地下水动态中的观测，利用稳定同位素15N技术观测肥料吸收效果等技术，正在有关农业及地质科研部门逐渐应用、推广。

另外可喜的是，农业生态地质研究也逐渐建立了野外试验基地，如河北景县王瞳水资源农业综合利用试验埸、沧州献县枣林生态地质试验埸、中国地质科学院水文地质环境地质研究所试验埸等。