有关钛元素的论文的引证文献

从20世纪80年代开始，我国开展了钛在农业中的应用研究。80年代中期，钛作为植物生长调节剂列入农用产品，并陆续推向市场。

什么是钛肥？

钛肥是一种以钛元素为主要有效物质的植物生长调节剂，近百年来，世界各国的科学研究证明：钛肥不仅能够促进作物的生长发育，还能提高农作物的产量。

钛肥的作用

1、提升作物内在品质

施用钛肥后，可提升植物中叶绿素、类胡萝卜素的含量，提高植物通过光合作用自己制造养分的能力。瓜果类作物维生素C的含量提高了3-17%，水溶性糖的含量提高了 4-15%，果形、着色均有明显改善，口感也更好，更受顾客青睐。谷麦类粮食作物的蛋白质含量和赖氨酸含量也有明显提高。[1]

2、增强作物抗逆性[i]

使用钛肥后，作物的光合作用加强，抗旱、抗涝、抗寒、抗高温、抗病的能力大大提高。施用钛肥还可以消除或减轻农药对植物的伤害，使之正常生长。

3、提高植物对土壤中肥料的吸收利用率

目前我国农业作物施肥的利用率仅为30%左右，而在农业发达的国家，施肥的有效利用率最高可达60%以上。施用钛肥后，作物对土壤中肥料的利用率可在原基础上提高 20%-30%。

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从发现钛元素到制得纯品，历时一百多年。而钛真正得到利用，认识其本来的真面目，则是20世纪40年代以后的事情了。第一种发现的钛矿石是一种黑色沙子叫做钛铁砂，是由Reverend William Gregor在康沃尔于1791年发现的。他分析了它并推断其是由铁和一种未知金属的氧化物组成，并报告给了康沃尔的皇家地质学会。在1795年，德国柏林的科学家Martin Heinrich Klaproth研究了一种来自匈牙利的叫做Schörl的红色矿石。这是金红石（TiO2）的一种形式，而且Klaproth意识到它一种以前未知元素的氧化物，他命名为titanium（钛）。当他被告知Gregor的发现时，他研究了钛铁砂并确认了它也包含钛。直到1910年，工作于美国通用电气的M. A. Hunter才制造出了纯净的钛金属，由加热四氯化钛和钠金属实现。1947年，人们才开始在工厂里冶炼钛。当年，产量只有2吨。1955年产量激增到2万吨。1972年，年产量达到了 20万吨。钛的屈服强度比钢铁要高，而它的重量几乎只有同体积的钢铁的一半，钛虽然稍稍比铝重一点，它的屈服强度却比铝大2倍。钛的比强度高于铝和钢，比模量与铝、钢十分接近。在宇宙火箭和导弹中，就大量用钛代替钢铁。据统计， 世界上每年用于宇宙航行的钛，已达一千吨以上。极细的钛粉，还是火箭的好燃料，所以钛被誉为宇宙金属，空间金属。钛在高温下极易和空气发生反应，但熔点高达1668℃。在常温下，钛不怕王水和稀硝酸腐蚀，但不耐5%以上硫酸腐蚀和7%盐酸腐蚀。钛不怕常温海水，有人曾把一块钛沉到海底，五年以后取上来一看，上面粘了许多小动物与海底植物，却一点也没有生锈，依旧亮闪闪的。人们开始用钛来制造潜艇——钛潜艇。由于钛非常结实，能承受很高的压力，这种潜艇可以在深达4500米的深海中航行。

一种植物的有益元素—钛，土壤和植物中钛的含量。钛的农业利用及其增产作用：①增加叶片中叶绿素含量，提高光合效率；②提高植物体内多种酶的活性；③促进植物对土壤养分的吸收；④提高作物的抗逆性；⑤改善产品品质。含钛元素水溶肥料的使用特性：①适用性广；②使用方便；③增产幅度大；④经济效益；⑤钛是变价元素，钛的农业利用大有可为。一、植物必需的营养元素 一般作物生长需要五个基本条件：水分、养分、空气，光照和温度。在其它条件能够满足作物生长需要的情况下，养分充足与否就是决定作物产量高低的重要因素。植物体内约含有几十种化学元素，其中有由于生理需要而主动吸收的必需元素，也有一些是被动吸收的非必需元素。根据Arnon和stout (1939)提出的构成必需元素应符合以下三个条件：(1)这种元素对于植物的正常生长和生殖应该是必需的，当它完全缺乏时，植物就不能完成从种子到种子的生命过程；(2)植物对于这种元素的需要是专一的，它的生理作用是其它元素不能代替的。缺乏这种元素时植物就会产生特殊症状，如果得到这种元素，缺素症状就可消除；(3)这种元素必须在植物体内起直接作用，而不是仅仅使其它某些元素更容易生效，或者仅仅是对其它元素发生抗毒效应。众所周知，植物正常生长发育所必需的营养元素，目前公认的有17种，它们是：植物需要量大的营养元素，有碳(C)、氢(H)、氧(O)、氮(N)、磷(P)、钾(K)6种；植物需要量中等的营养元素，有钙(Ca)、镁(Mg)、硫(S)3种；植物需要微量的营养元素，如铁(Fe)、硼(B)、锰(Mn)、铜(cu)、锌(Zn)、钼(Mo)、氯（C1）和镍（Ni）8种。它们在植物体内各有其独特的生理功能，因而是同等重要和不可代替的。二、钛是一种有益元素 植物体内除了上述几种必需元素外，还含有一些有益元素。所谓植物的有益元素指的是能促进植物生长发育，但目前还未被试验所证实满足Arnon和Stout提出的三个条件的元素。目前多数学者认为，对植物生长和发育有良好作用的有益元素有：硅、钛、钴、钒等。与动物营养和健康有关的有益元素有钴和硒。钛也是一种化学元素，土壤里有钛，植物器官中也含有钛，不过数量很少。目前虽然无法证明它也是植物的必需营养元素，但是，根据钛对作物生长的反应，国内外许多试验一致证明钛对植物生长确有刺激和促进作用，增产效果非常显著。因此，国内外学者认为，把钛作为一种有益元素看待是理所当然的，也是符合实际的[1] 。三、土壤和植物体中的钛1、土壤中的钛 钛在自然界中广泛存在，地壳含钛(Ti)量约为0,6%，是第9位含量丰富的元素，并不属于微量元素。土壤中的钛来自成土母质，因而土壤含钛量受土壤类型和成土母质的影响。岩石圈的平均钛含量为6000mg/kg。我国土壤的含钛量变幅较大，含量范围为377～28200mg／kg，平均含量为6166mg/kg(n=2111)。就土壤类型而论，轻度的有机质土含钛量最少，高度风化的热带土壤含钛量最多。总之，我国土壤中全钛含量有由南向北，由东向西逐渐降低的趋势[2] 。据中国科学院南京土壤研究所刘铮研究员测定，中国主要的30个土类的钛含量见表1土壤类型 范 围（mg/kg） 平 均 值 （mg/kg） 土壤类型 范 围 （mg/kg） 平 均 值 (mg/kg) 红 壤 ~ 沙姜黑土 ~ 红砖壤 ~ 会潮土 — 赤红壤 ~ 棕色森林土 ~ 黄 壤 ~ 棕色针叶林土 ~ 黄棕壤 ~ 灰色森林土 — — 棕 壤 ~ 灰化土 ~ 暗棕壤 ~ 白浆土 ~ 褐 土 ~ 紫色土 ~ 黑 土 ~ 石灰土 ~ 黑钙土 ~ 盐 土 0 ~ 栗钙土 0 ~ 碱 土 — 棕钙土 0 ~ 沼泽土 ~ 灰钙土 0 ~ 风砂土 ~ 棕漠土 ~ 高山草原土 — 灰漠土 — 0 高山漠土 — 0 荒漠天 — 水稻土 0 ~ 黄土高原土壤 塿土黄绵土黑垆土 ~ ~ ~ 酸性水稻土中性水稻土石灰性水稻土 ~ ~ ~ 黄潮土 0 ~ 表1 中国主要土壤的钛含量土壤的钛含量虽然很高，大都以难溶性的硅酸盐和氧化物存在，可溶部分的含量却很低。据中国科学院南京土壤研究所的510个土壤标本测定资料（表2）表明， EDTA+ NH4C1溶液提取的可溶态钛的含量由痕迹～7mg/kg，平均为／kg。其分布频率为：可溶态钛含量低于lmg/kg的占分析标本的74%。土壤类型 标本数 含量范围（ug/g） 平均含量（ug/g） 土壤类型 标本数 含量范围（ug/g） 平均含量（ug/g） 砖红壤 52 1200 ~ 15960 54444 黑垆土 8 3300 ~ 4100 3725 赤红壤 108 479 ~ 23120 5499 潮土 51 2500 ~ 5300 3800 红壤 365 1000 ~ 26253 8437 水稻土 522 749 ~ 20000 7725 黄壤 95 3250 ~ 22349 7723 灰钙土 5 3300 ~ 3700 3500 紫色土 99 1830 ~ 23370 5244 棕钙土 13 1900 ~ 3900 3100 石灰岩土 62 1600 ~ 20230 6255 灰褐土 5 3600 ~ 5100 3300 黄棕壤 126 337 ~ 19520 4929 灰漠土 4 2300 ~ 3700 3500 棕壤 114 1800 ~ 28200 3870 灰棕漠土 14 2600 ~ 4700 3600 褐土 128 2100 ~ 5160 3042 棕漠土 14 1200 ~ 4000 2900 黑土 55 3600 ~ 16130 6545 沼泽土 20 2100 ~ 4600 3400 黑钙土栗钙土 3634 1600 ~ 77001700 ~ 4400 49503300 棕色及暗棕色森林土 18 1300 ~ 12500 5675 草甸土 69 1400 ~ 10000 5571 盐土 33 2100 ~ 5900 3400 白浆土 20 4200 ~ 15000 5008 碱土 3 600 ~ 3800 3200 塿土 5 3360 ~ 4300 3872 风沙土 20 1100 ~ 5000 2000 绵土 13 3200 ~ 4100 3600 表2 中国主要类型土壤中可溶态钛的2、植物中的钛各种植物的钛含量很低，属微量元素级，而且差异很大，一般含量范围为～80mg/kg(干重)（表3）表 3 一些植物的含钛量植物种类 部 位 Ti,mg/kg 鲜 重 干 重 风 干 重 小 麦 籽 粒 — <5~20 玉 米 籽 粒 — 180 甘 蓝 茎 — — 45 食荚菜豆 荚 — — 菜 豆 荚 < — — 莴 苣 叶 < — — 大白菜 叶 < — <5 胡萝卜 根 < — 18 马铃薯 块 根 — — 37 洋 葱 鳞 茎 — — 19 黄 瓜 果 实 < — 10 苹 果 果 实 < 4 柑 橘 果 实 < — 食用植物 可食部分 — 一般禾本科作物含钛量较低，为1～2mg/kg(干重)，而豆科作物则含钛量较多，有时达20mg/kg以上。植物体内含钛量的多少与部位（根、茎、叶）有关，同时也因土壤中的含钛量而异。总之，土壤中钛对植物的有效性较差，植物吸收比较困难，钛在植物体内移动也比较困难。因此，生产上叶面喷施钛制剂可以收到增加产量和改善品质的效果。[3]四、钛的农业利用及其增产作用 很早以前，就已证实在营养液培养条件下，用～ mg/L的钛能使植物生长良好。匈牙利的Pais教授在20世纪70年代以维生素C-钛制剂投放市场，成为最早商品化的钛制剂。原济南教育学院生产的含钛螯合剂，现为“大得禧”含钛氨基酸水溶肥料、经山东省农业技术推广总站在63个县连续三年试验、示范、在增产、增效、改善品质、增强作物抗逆性等方面取得明显效果，被山东省农业新技术审定委员认定为五项新技术之一。济南市委市政府，山东省农业厅先后召展开新闻发布会，通告全市全省推广。短短几年时间迅速推广到全国各地。取得良好地社会效益，为发展我国的高产、优质、高效农业做出了积极的贡献。 大得禧水溶性肥料用于作物叶面喷施，它比土壤施用易被作物吸收，见效快。但是浓度的选择也是很重要的。试验结果表明，喷施的浓度以2～4mg/kg为佳，浓度过高不但没有促进生长作用，反而有抑制作用。 钛是一种变价元素。根据国内外大量试验结果表明，钛对植物的有益作用主要表现在以下几方面： (1)增加叶片中叶绿素含量，提高光合效率 据中国科学院植物研究所的试验，用钛溶液（8ml/L）浸种小麦或扬花初期用5mg/kg钛喷施，其叶片单位鲜重所含的叶绿素数量较对照分别提高了和，钛能显著促进光合色素的合成，有利于植物吸收更多的光能，为光合作用提供更充足的能量，并保证所吸收的光迅速有效地被利用，为作物干物质积累和产量提高（增加穗粒数和千粒重）奠定良好的物质基础。[5] (2)提高植物体内许多酶的活性 由于酶是一种生物催化剂，叶面喷施“大得禧”，能提高植物体内许多酶（如过氧化物酶、过氧化氢酶、固氮酶、硝酸还原酶）的活性；钛参与激活一些酶的活性，很可能与钛的变价特性有关，在氧化还原反应中起电子传递作用。可以促进植物体内生理代谢作用和豆科作物固氮作用的旺盛进行，有利于作物增产。[6] (3)促进植物对土壤中养分的吸收 有资料表明，植物喷施“大得禧”，对土壤中多种养分的吸收量增加。这种结果与钛促进植物根系生长，增加根量密切有关。 (4)提高作物的抗逆性 钛促进类胡萝卜素的合成，有助于提高植物的抗逆性。因为类胡萝卜素尤其是β-胡萝卜素，能保护受光激发的叶绿素免遭光氧化的破坏，并使光合膜免遭活性氧的破坏或降低其受损害的程度，使光合作用得以顺利进行。这对于处于强光、高温和干旱等不利生态环境的植物尤为重要。(5)促进作物早熟 试验结果表明，使用“大得禧”对多种作物有明显促进早熟的作用。早熟的天数随作物品种及地区有所不同，大多数在2～3天，个别也有提高7～10天的。 (6)改善作物品质。 试验资料表明，使用“大得禧”的作物，不仅能增加产量，而且还能改善农作物品质，如提高小麦蛋白质、氨基酸含量，甜菜和瓜果的含糖率，瓜果的维生素C含量以及烟草的上等烟比例等，经济效益明显上升。[8]五、大得禧牌含钛元素水溶肥料的生理特性 根据全国各地使用“大得禧”的实践，可以总结出以下几个特点： 1、适用性广：使用“大得禧”不受植物种类和土壤类型的限制，广泛适用于农作物、果树和蔬菜等多种作物，同时在全国（包括台湾省）各地试验均有不同程度的增产效果。 2、使用方便：用“大得禧”浸种、拌种或叶面喷洒均可。以喷施为主，结合其他方式效果更佳。生长期以喷施2～3次为好。还可以与酸性农药结合喷洒，省工省时。 3、增产幅度大：据统计，大田作物使用“大得禧”一般增产幅度为10～20%；蔬菜作物一般可增产20～30%；瓜果类增幅不等，但增产效果也很显著。[9] 4、经济效益高：据统计，大田作物使用“大得禧”一般投产比为1：10～20；蔬菜作物一般为l：80～100；大棚蔬菜和瓜果的经济效益更加可观。[10] [11]六、对有益元素钛的认识 实践是检验真理的唯一标准。根据大量的试验、示范结果，使我对有益元素钛的认识也有了一定的深化。 钛与微量元素有相似之处，主要是指植物体内钛的含量很低和钛的叶面喷施浓度也很低（约4mg/kg），因而属微量元素级。另外，钛是一种变价元素，“特别是在阳光作用下，其化合价可在四价和三价之间反复变化。这使钛具有很强的氧化还原性和得失电子的能力，从而使钛能积极参与光合作用，氮化物同化，生物固氮和酶的催化等重要生化过程，为这些生化过程提供电子和质子，并进行电子传递。”可见，钛在光合作用中电子传递方面又与铁、锰、铜等微量元素的功能相似。 钛又与微量元素有所不同。施用微量元素肥料能否显效与土壤中微量元素的有效含量密切有关。例如，一般缺锌的土壤，作物施锌肥才有增产效果。但是实践证明，含钛水溶肥料的适用性广，不仅对多种作物有效，而且在各种土壤上使用也都能增产。这说明钛与微量元素不同，其效果与土壤中钛含量关系不大。 因此，目前人们认为钛能使作物增产，因而习惯将钛制剂称为“钛微肥”这是不科学的。但是有试验支持钛有类似生长素的作用，所以称它为生长调节剂则较为合适。农业部专家委员会已决定在肥料登记中可以定为含钛元素水溶肥料。 最后说一点，实际上很难在必需元素与有益元素之间划出条清晰的界线。随着科技日益进步和实验技术的不断完善，相信验证钛的必需性只要财力允许，技术上的困难（如无钛营养溶液的配制，超净化的工作条件等）。【参考资料：钛农业应用-济南大得禧新农业发展有限公司】