微量元素铜的作用（微量铜元素作用原理）

肥料是植物生活的食品、养分的给源，它对植物有如食物对人一样重要。肥料，尤其是化学肥料，其产生和发展与植物营养的研究、及农业生产发展对它的需求息息相关。从某种意义上来说，植物营养的研究好似十月怀胎，而化学肥料的问世则似一朝分娩。因为只有植物营养研究，证明了某种化学元素确实是植物生长发育所必需之后，人们才会将它制成化工产品，即通常所说的化学肥料。

目前农业中施用的微量元素肥料，大多数是化工产品。因此，微量元素肥料的产生和发展与一般化学肥料一样，只不过它是随微量营养元素的证实而诞生的吧了。所以在论述微量元素肥料的发展历史之前，首先必须对微量营养元素的研究历史作一概略回顾。

一、微量营养元素的研究历史

微量营养元素的研究是近半个多世纪以来，从植物营养研究中脱胎而出的一个新兴领域。因此，人们谈到微量营养元素的研究时，往往都与植物营养研究联系起来。那么，植物营养研究究竟从何时开始的呢?

1、植物营养研究的历史。提起植物营养的研究历史，一般都要追溯到1699年伍德华德 （Woodward）的工作，因为他在1699年最先发表了“关于植物的某些认识和试验”。但植物营养研究的真正启蒙者应当说是de Saussure，因为他在1804年发表的经典著作“植物化学的研究”（Recherches Chimiques la Vegetation)中，首次提出了植物营养的正确概念。dpSaussure及他的继承者们，根据他们控制植物营养的实验所得的结果，提出了新的论证，认为组成陆生植物的化学元素中，被光合作用所同化的元素碳、氢、氧系来自空气和水，它们约占植物千重的90％，其余10％的植物化学组成则来源于土壤中的无机元素。四十年后，法国的包辛高尔特（Boussingault）、英国的劳斯（Lawes）和吉柏特（Gilbert）以及德国著名的化学家李比西 （Liebig）等陆续在这方面做了一些工作。李比西1840年发表了“化学在农业和植物生理学上的应用”一书，他从理论上有力地说明了矿物质是植物营养的基础，但他末用实验证明他的学说，仅是一种推论。两年之后，维格曼和鲍里斯托尔夫用实验证明了李比西的学说，提出了采用人工补充土壤中植物所需养分的问题，从而引起了农业的科学革命。李比西的这种观点在当时即称为“植物矿质营养学说”。从此，开创了用化学方法研究土壤中养分和植物成分的新阶段。

植物营养的研究，进入十九世纪申叶以后，开始探讨哪些化学元素是植物生长发育不可缺少的问题。在此时期，萨切斯 （Sachs）和诺普 （Knop）在1860年同时发表了水培方法，他们用这种方法来精确控制植物根系吸收的物质，从实验申得出氮、磷、钾、钙、镁、硫和铁是植物生活不可缺少的，加上上述的碳、氢、氧共10种元素。后经许多学者广泛探入的研究，陆续又发现了植物生活必不可少的其他元素。迄今为止，植物生活所需要的营养元素，已证实的有20余种 （见本章第一节）。

由此可见，植物营养的研究历史较为悠久，大致始于十九世纪初，迄今已有近200年历史。

2、微量营养元素研究的历史。1869年劳林 （Raulin）发现低等植物黑鞠霉除需要上述10种元素外，还需要锌。这一结果揭开了植物可能还需要一组完全新型的无机元素的奥秘，但植物对它们的需要量可能极小。经过近百年的研究之后，现已证明这一组全新的无机元素就是在植物生理上有特殊作用、在生产上意义十分重要的微量元素。

微量营养元素的研究究竟始于何时呢？微量营养元素的研究，一般说来大致始于本世纪20年代。尽管格里斯（Gris）1844年就发现了铁是植物正常生活不可缺少的微量元素，但植物必需的微量元素，其绝大多数是1922年以后发现的。自1922年麦克哈古 （McHargue）发现锰是植物必需的微量元素之后，又相继先后发现了硼、锌、铜、钼、氯、钠、钴、钒等是植物必需的微量元素。因此，许多文献或介绍中，一般都说微量元素的研究已有50多年的历史，其原因就在于此。某些微量营养元素发现的年代 （见表1一4）。

微量营养元素的发现与应用，是近几十年来植物矿质营养研究领域内的重大发现和农业施肥的巨大进展。这一方面是因为它的施用，不仅提高了农作物的产量，而且还改善了收获物的品质;另一方面是它还解决了病虫害理论不能解决的植物缺素症（一种生理病害）的病因，促进了农业生产的发展。

微量元素的研究，现已远远跃出了它们的生理作用和农业化学效益或肥效的范畴，而渗透到了其他分支学科中。它的重要性，不仅引起了生理学家、土壤学家、农业化学（肥料）家和农学家们的重视，而且生物化学家和生态学家、以及医学、卫生学与环境科学方面的专家们也给予了极大的关注。这些科学家和学者们，根据各自的学科目的和方向，从不同的角度对微量元素进行广泛深入的研究。例如，随着环境污染问题的出现，人与环境恶化的矛盾日益尖锐突出，微量元素与人体健康、人类疾病、衰老和长寿的关系，微量元素在环境生态平衡和生态系统中的作用等都十分引人注目。另外，微量元素与植物起源、演化和分类的关系，与植物地理学和生态学的关系，与形态学、胚胎学、细胞学、遗传学和分子生物学的关系，以及微量元素与动植物资源、引种驯化和绿化建设的关系等等，都引起了有关学者的极大兴趣。显然，微量元素研究的领域是极其广阔的。

3、我国微量元素研究工作的历史概况。我国的微量元素研究工作，起步较国外略晚一些，大致始于本世纪四十年代初。最早是由我国著名的植物生理学家罗宗洛教授等人于1940年从理论上探讨微量元素的生理作用开始的。在此初期阶段，他们主要研究了微量元素对种子萌发、幼苗和花器官的生长，淀粉水解和碳水化合物代谢的影响作用。例如，汤玉韩和姚暖1942年将含锰琼胶小块置于燕麦胚芽去尖芽鞘一侧进行实验，结果发现引起了胚芽鞘的弯曲生长;罗宗洛等1943—1945年研究了微量元素对水稻、小麦、玉米种子萌发、初期生长和淀粉水解的影响，发现有促进作用；罗宗洛和汤玉韩1945年的试验证朋锰能促进玉米种子萌发和初期生长;罗宗洛和黄宗甄1945、1947、1948研究了微量元素对花粉萌发和花粉管生长的影响；崔徽1941—1942年证明了微量元素对小麦种子萌发和初期生长有不同程度的促进作用；金成忠1947—1948年，罗宗洛等1945—1948年研究了微量元素对碳水化合物代谢的影响，发现锰等微量元素能促进菜豆中淀粉的水解。总之，前人在这方面作了许多有益的工作，为我国微量元素生理作用的研究奠定了初步基础。罗宗洛1947年在“学艺”上曾以“微量元素、生长素与植物之生长”为题写过一篇综述，对于我国微量元素研究早期，即四十年代的工作作了总结。

解放以后，我国微量元素生理作用的研究有了很大发展。不仅研究了微量元素对生长发育、增加产量、改良品质的效果，而且开辟了一些新的研究领域，深入到微量元素对代谢过程的作用、与呼吸作用的关系、对酶活性的影响等方面。在这些方面，数以百计的科学工作者付出了辛勤的劳动，作了大量深入的研究，在理论和生产实践上都取得了很多成果，它们对阐明植物生命活动的内在基本规律起了重要作用。对于这方面的成就，崔徵1964年曾以“我国微量元素生理作用方面的进展”为题写过一篇综述，对此作了系统的总结。

我国微量元素的土壤化学和农业化学的研究，基本上是解放以后开始的，在这方面解放前儿乎完全是一个空白领域。五十年代初，中国科学院的土壤研究所和林业土壤研究所，从分析测试技术系统方面，为这一研究工作的开展做了有益的准备，先后确立了不同土壤中各种微量元素的测试方法，使光谱、极谱种比色分析方法成功地应用于我国土壤的微量元素测定中。例如，刘铮1964年同时发表了土壤和植物中微量元素的比色测定、极谱测定。方肇伦1964年发表了土壤微量元素的光谱定量测定法；唐丽华等1964年发表了土壤中微量元素的光谱半定量分析法等。与此同时，一些科学工作者对部分地区及部分土壤微量元素的含量分布、形态，以及与作物生长的关系等，进行了研究。例如，朱兆良1957年发表了“中国土壤中的氟及氯”，1964年刘铮等同时发表了“酸性水稻土中微量元素的含量和形态及与水稻生长的关系”和“微量元素对柑桔的作用及各元素间的关系”；方肇伦等发表了“东北及内蒙古东部的土壤微量元素”;何电源等同时发表了“华南某些主要土壤中微量元素的含量和分布的初步研究”以及“华南某些砖红壤中钼的含量及钼肥对豆科作物的效应”;杨玉爱等发表了“辽宁省土壤中的微量元素”等等。至于微量元素肥料的肥效试验结果的文献数量就更多了，主要是由各地农业科研机构来进行和完成的。

我国微量元素的土壤化学和肥效试验研究工作，从六十年代初开始有了显著发展，到七十年代中后期进入高潮，不仅研究的内容广，深度也提高了一大步，而且在生产上推广应用微肥出现了大好形势。例如刘铸等1981年在完成我国土壤微量元素含量和分布调查的基础上，提出了我国缺乏微量元素的土壤及其区域分布，为我国土壤微量元素的丰缺状况勾划出了一个基本的轮廓;张乃凤等1981年对山东全省土壤锌的含量分布进行了普查;中国科学院成都地理所微量元素组1971—1979年对四川盆地土壤微量元素含量分布进行了调查。我国微量元素肥料在农业上的试验示范和推广应用，到1981年已普及到22个省、市、区，占全国30个省市区（包括台湾省）的73％，面积达2000多万亩。对于这方面六十年代初及以前的工作，我国著名的土壤学家和农业化学家李庆逵教授1964年曾以“我国微量元素研究工作在农业化学方面的进展”为题，做了系统总结。另外，刘铮1980年又以专论形式发表了一篇“微量元素在农业中的应用和展望”，文中根据已有的试验研究成果，相当明确而且比较具体地提出了几种主要微量元素在我国应用的前景。

二、微量元素肥料的发展历史

微量元素营养是植物矿质营养学说一个极重要的部份。微量元素肥料在农业中的应用是近半个多世纪以来、植物矿质营养领域内的巨大进展，引起了农作物产量的大幅度提高。虽然微量元素肥料出现的准确时间尚难考证，但根据微量元素肥料伴随微量营养元素的发现而诞生的道理，微量元素肥料大致出现在本世纪二十年代末三十年代初。

鉴于微量元素肥料在农业中应用是一项具有现实生产意义的措施，因此，国外在研究发现植物必需的微量元素的同时，几乎也就开始了微量元素肥料肥效的试验研究。根据试验收到的经济效果，三十年代微量元素肥料开始在农业中示范和推广应用。例如，苏联1937—1939年间施用的硼肥（硼镁肥）就达1646—2700吨。到四十年代中期，即第二次世界大战之后，随着农业生产的快速发展，氮、磷、钾肥的普遍施用和用量的增大，对微量元素肥料的种类、品种和数量的需求愈来愈多，微量元素肥料也因此得到了较大发展。美国四十年代后期年施用量最高达：硼砂4146吨，硫酸铜3850吨，硫酸锰332吨，硫酸铁260吨，硫酸锌160吨。五十年代，美国年施用量最高达:硼砂2446吨，硫酸铁7327吨，硫酸锰1573吨，硫酸铜4843吨，硫酸锌3311吨；苏联:硼砂4000吨，锰化过磷酸钙108,000吨。微量元素肥料发展至今天，无论其种类和品种之多，还是生产和使用数量之大都是前所未有的。就美国来说，它有30多个微肥生产工厂，生产的微肥品种多达50余个，其年产虑量达数十万吨之多。我国目前虽能批量生产锌、硼、钼，锰、铜、铁等六种元素14个品种的微肥、但产量很有限，远末达到先进国家的水平，还不能满足广大缺素土壤普遍施用的需求。因此，我国微量元素肥料的发展潜力还很大。

从上述可见：微量元素肥料有着一个逐步发展的历史过程，直到第二次世界大战以后，它才正式发展成为一类新型的化学肥料，至今只不过才四十来年的历史。

尽管它的历史甚短，但因其在农业生产上的作用很大，故受到了世界各国的普遍重视。目前，美国、苏联、日本、英国、法国、加拿大、西德、东德、荷兰、比利时、澳大利亚、新西兰、菲律宾、印度、捷克等国，在各类缺素土壤和各种敏感作物上广泛施用微量元素肥料。它们不仅使用的微肥种类和品种多、数量大，而且施用的作物种类繁多，诸如粮食作物的水稻、玉米、小麦、大麦、黑麦，经济作物的棉花、茶叶、烟草，油料作物的大豆、油菜、花生，薯类作物的红薯（即甘薯），洋芋（即马铃薯），糖料作物的甘蔗、甜菜，以及多种牧草，果树和蔬菜等，均收到了明显增产效果。同时，近来一些非洲和南美国家也开始重视微量元素肥料在农业上的推广应用和试验研究。我国国土面积大，缺素土壤广，作物种类多，因此微量元素肥料在农业中的应用，前景十分广阔，可以预计对我国农业生产的发展必将产生重要作用。

三、四川施用微量元素肥料的前景

四川是我国开发较早，耕种历史悠久的一个古老农业区，尤其是四川盆地更是如此。它因其自然条件优越，农业资源多样，物产丰富，粮、油总产一向占居全国首位。素有“天府之国”之称。但随着农业生产水平的提高，氮、磷化学肥料用量的急剧增加，作物需要的其它营养元素逐渐失去平衡，以致近些年来，生产中常常出现少见的病害。诸如水稻“坐蔸”，玉米花叶、白苗，油菜“花而不实”，棉花落花、落蕾、落铃，小麦“小花不孕”等等。这是一般农业技术难以解决的。经大量试验研究证明，土壤缺乏微量元素是其主要原因，只要作到有针对性地施用微肥，增产效果十分明显。

四川幅员辽阔，人口众多，总土地面积近57万平方公里。1亿亩耕地中，稻田约占5000万亩。全省的土壤类型多，缺素土壤面积广，作物种类多，需要的营养元素差异大。因此，推广应用微量元素肥料的条件好。首先，各级领导重视。自1981年11且全国微肥会议以后，四川省政府批准省经委、科委和农业厅联合召开了全省微肥会议。批转了三家联合起草的《关于我省微肥科研、生产和推广使用的意见》。随即又将微肥列为全省1982—1983年科技推广重点项目。切实加强了此项工作的领导。第二，微肥研究有了新的进展。全省微肥试验研究，继中国科学院成都地理研究所微量元素组1977—1979年对四川盆地土壤微量元素含量分布及丰缺状况初步调查和四川省农科院土肥所进行了有关微肥试验以来，一些地县农业科研单位、农业院校、土肥科 (站)、土壤测试部门等，也都在微肥的试验示范和监测等方面做了大量工作，取得了许多科学数据。初步可以看出，（1）盆地区土壤普遍缺硼，大部缺锌，其中尤以碳酸盐紫色土和某些水稻土缺锌最为突出;缺钼土壤也有存在；某些局部地区的土壤中，锰、铜、铁三种元素亦存在不同程度的缺乏。（2）水稻玉米施锌效果顺序是，红棕紫泥（遂宁组）＞棕紫泥（蓬莱镇组）和灰棕紫泥（沙溪庙组）＞黄红紫泥（城墙岩群）＞矿子黄泥（雷口坡组、嘉陵江组）＞紫色、灰色冲积土＞老冲积黄壤。施用方法的效果是，沾秧根＞耙面肥＞叶面喷施＞土壤追施。（3）油菜施硼造成顺序是，老冲积黄泥＞矿子黄泥＞黄红紫泥、暗紫泥＞灰棕紫泥、棕紫泥、红棕紫泥＞灰色、紫色冲积土。施用方法效果是，底肥根外追肥浸种。这些对于今后推广都将有一定的指导意义。第三，推广应用已初步打开了局面。全省自1973年在局部地区的少数作物上开始试验推广钼酸铵肥料以来，使用微量元素肥料的品种逐渐增多，数量增加，仅1982年，全省施用锌、硼、钼、锰等微肥就达52592.2吨，施用面积达751.43万亩。其中，施用硫酸锌肥5036.9吨，面积580.76万亩（用于水稻521.64万亩，玉米56.63万亩），硼砂肥243.8吨，面积151.27万亩（用于油菜107.04万亩，棉花29.23万亩，果树15万亩）。推广到全省18个地、市、州的150多个县（市、区），不少地方已把推广使用微肥纳入农业生产责任制，作为农业增产的重要措施，部分基层干部和农民群众甚至将它誉为“灵丹妙药”。深入人心。

综上所述，可以看出，四川是微量元素肥料的用武之地，在农业生产实践中有针对性地推广应用，其前景也是极为广阔的。