在植物營養研究中，稀土探針為可視化養分運輸提供了突破。將稀土探針標記的納米磷肥施入土壤后，其近紅外二區熒光可穿透500μm厚的葉片組織，清晰顯示磷元素從根系向葉肉細胞的運輸路徑。實驗發現，在干旱脅迫下，玉米根系的稀土探針熒光壽命比正常植株延長18%，這與干旱誘導的根系酸性磷酸酶活性升高相關，該酶可水解探針表面的磷酸酯基團，改變其微環境從而影響熒光壽命。這種動態監測技術實現了植物養分吸收的可視化，為開發高效納米肥料提供了數據支持，田間實驗顯示，基于稀土探針優化的磷肥利用率提升35%。
核廢料處理中，稀土探針成為輻射強度的現場“指示器”。稀土離子（如Eu、Sm）的熒光壽命對電離輻射具有獨特響應，在γ射線照射下，探針的熒光壽命會隨劑量增加而呈現階梯式縮短，在1-1000mSv/h范圍內具有良好的線性關系。將稀土探針制成輻射監測貼片，貼于核廢料儲存罐表面，可通過近紅外二區成像儀遠程讀取熒光壽命數據一一當輻射強度超過安全閾值（10mSv/h）時，探針的熒光壽命縮短幅度超過30%，系統自動發出預警。該技術比傳統的蓋革計數器更靈敏，且能實現輻射場的二維分布可視化，某核設施的應用顯示，其將輻射泄漏的檢測時間從小時級縮短至分鐘級。
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