社会化学06教学课件

1、现代农业与化学,第 六 章,据有关资料介绍，平均每年全球约有2千万人（即总人口的0.5%）因饥饿而死亡，还有5亿左右的人处于严重营养不良状态。“消灭饥饿”， 仍然是摆在人类面前的一项重任。 又据专家指出，近30年来世界人口翻了一番，粮食总产量也增长了一倍，其中化学的作用约占5065% 。也就是说，解决人类吃饭问题，一半要靠化学。,61 第二次世界农业革命,第一次世界农业革命(或绿色革命) 第二次世界大战结束后，全世界约有15亿人口处于饥荒状态，为了解决人类的温饱问题，从20世纪50年代开始联合国提出进行第一次世界农业革命(或绿色革命)。通过30年的努力，即从5080年代末，世界的主要农业产品增

2、产超过25%。可见，世界第一次农业革命是针对当时的“粮食危机”而提出的，主攻方向是提高农作物的产量，以解决当时世界，尤其是第三世界人民的温饱问题。,在温饱问题已基本解决的大多数国家和地区，直接影响人体健康的食物营养含量问题就摆到了首位。 科学家发现，一些主粮大米、玉米、小麦等的维生素和微量元素含量水平普遍不高，不能满足人体的需要，因而使世界，尤其是第三世界的人民患上营养性缺乏症，如当今世界60亿人口中就有50%的孕妇因缺铁而产生贫血症，至少有15亿儿童患缺铁症。目前，我国也有60%以上的儿童患有不同程度的缺锌综合症等。许多研究表明，人体中的许多疾病(如心血管病、地方性疾病、发育不良、早衰、癌肿

3、、内汾泌系统失调等)都与人体缺乏某些微量元素有关。 许多元素在生物体内都不能合成，必须从食物中获得，因此，食物中这些元素的含量水平，决定了人和生物的获取量。 我们日常生活中食用的许多动植物产品，其微量元素含量及种类都普遍不符合或不能满足人体需要。 市面上销售的补铁、补锌、补钙的营养补品，多为无机态的，人体服用后吸收率不高，且有副作用。,全面优化各种农业品种，提高其营养素含量水平，不仅是农业生产发展的需要，而且也是人类食物发展使上的一场革命。改善食物结构，提高食物中营养素的含量，以食物取代药物，这是人类亟待解决的重大问题之一。 鉴于此，联合国科学界提出，从20世纪90年代开始进行第二次世界农业革

4、命培育产量高而又富含维生素和微量元素的作物新品种。全面优化各大农业（大农业指农、林、牧、渔、副等）品种，提高其营养质量。 第一次农业革命解决的是“量”的问题，第二次农业革命解决的既是“量”又是“质”的问题，是质量辨证统一的根本大计，具有崭新的、创造性的意义。 可以预料，通过第二次农业革命将会使人类平均寿命比现阶段再增加20年。 第二次世界农业革命比第一次农业革命更加离不开化学科学。,62 农业地球化学,无论是世界第二次农业革命，还是我国的三高(高产、高质、高效)农业，其最重要的支撑是科技，即科技兴农。作为一门为农业服务的科学分支，近年来农业地球化学迅速发展。有人作了如下分类： 无机地球化学(传

5、统地球化学) 生物无机地球化学 生物有机地球化学 地球化学 微生物地球化学 环境生物地球化学 生物地球化学 原生环境生物地球化学 次生环境生物地球化学 人类活动引起的全球环境变化学 农业生物地球化学,621农业无机地球化学, 对作物生长发育和增产起显著作用的元素： N、P、K、S、Fe、Mn、Cu、Zn、B、Mo、V、Sr、Ti、Mg及La、Ce、Pr、 Nd、Sm、Eu、Y、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Lu等稀土元素。 对作物生长发育和增产有一定作用的元素： Ca、Co、Ni、F、Tl、Si、Na 对作物生长发育和增产起有害作用的元素： Cr、Pb、Cd、Hg、Se、Ba、Te

6、、Ta 对作物生长发育和增产的作用还未知的元素： Li、Be、Al、Cl、Sc、Ga、Ge、As、Br、Rb、Zr ,Fe,Fe是一些酶的组成成分，在氧化还原过程中起着极其重要的作用，缺Fe会使作物的叶绿素不能形成，从而导致缺绿病。果树黄叶病，是世界性的较难矫正的树木生理病害，欧、美、日本和我国南北方均有发生，尤其是北方的石灰性（钙碱性）土壤上生长的果树（苹果、梨、桃）每年58月发病极为普遍。经过施用Fe肥对防治失绿症和增产增收，取得了明显的效果，所以Fe元素是作物生长发育和增产的必需元素。 同时，Fe也是防治胃癌、肺癌的发生与发展的重要元素。,我国对多种农作物进行了施用B肥试验，其增产效果极

7、为明显。 油料作物，据全国油菜主产区（342个点）试验统计，施B肥油菜籽平均增产435 kg/hm2，增产率达60 %。在广东、广西、湖北等地的缺B土壤上进行了174个点的试验，平均使花生增产228 kg/hm2，增产率8.3 %。 经济作物，全国317个棉花施B肥试验点，平均增产皮棉95.325 kg/hm2，增产率10.68 % ，烟草施B肥，增产321.75386.25 kg/hm2，增产率22.4 %25.9 %。甘蔗增产率13.4 %。 果树，柑桔树对B很敏感，柑桔缺B明显影响增产，南方柑桔常可见“花而不实”或“石头果”。在严重缺B条件下，一般施B肥可使柑桔增产20 %30 %，多的

8、成倍增产。苹果需B较多，施B效果良好，中度缺B条件下，一般施B肥后可增产10 %左右，严重缺B条件下，可增产30 %60 %。 蔬菜，喷B肥可使蕃茄增产19.7 %，白菜增产13.2 %。 虽然B是作物生长发育和增产的重要元素，但有效范围的上限和下限很窄。B的有效质量分数低于0.20.6g/g时，一般会产生缺B现象，当B高于0.81.5g/g时，又会产生中毒现象。,622 农业生物地球化学,农业生物地球化学是生物地球化学的重要组成部分，它研究各大农业区本底背景中的地球化学因素和生物地球化学作用过程对大农业的影响和制约，同时开展对各大农业区的区划布局，进行对大农业品种中营养素含量水平的评价以及开

9、展品种人工优化的学科。 研究化学元素在各地区的组成、含量、分布、存在形式、迁移聚集等状况及其与土壤之间、与农业生产之间的相互关系。在其基础上进一步开展对各农业品种中化学元素，尤其是微量元素含量水平的评价和品种的人工优化试验。 大农业本底方面，尤其是地球化学因素方面的研究； 大农业基地区划布局，尤其侧重“三高”农业基地的研究； 利用人体必需的和有益的微量元素，开展对大农业品种优化试验，提高其微营养素含量水平，为人类食物革命提供物质基础的研究； 通过综合研究，提出农业生物地球化学系统工程生态模式，,623农业地球化学综合调查,农业地球化学综合调查，主要是对土地质量及土地资源潜力进行研究，准确地测定

10、土壤的各种化学成份，研究地质环境对农作物的生长、名优特产品的形成及中低产田的改造等方面的关系。对指导科学种田具有重要意义。 1、开展配方施肥，即对不同土壤，不同农作物开展针对性施肥，提高农作物产量。 2、扩大名优特农作物产量规模和质量。 2000多年前的宴子春秋就有“橘生淮南为橘，生淮北则为枳，所以然者何，水土异也。” 在特定的地质环境下可生长出优质特产，如烟台苹果、天津雅梨、山东葡萄、吉林人参、房县木耳、黄州萝卜、英山毛尖、罗田板栗等等。这些名优特产品都与特定的土壤环境有着密切的关系，研究寻求这种特定地质环境与名优特产品的关系，对扩大名优特农产品种植范围，提高产量和质量，将具有重要意义。（洪

11、山菜薹） 3、促进生态农业的发展。,624 土壤地球化学,土壤是地球上生命密度最大、生命物质能量最高的表生带。它是供给植物赖以生长的养分和水分的基地，它是岩石的风化产物，还是含有不同种类且形态各异的各种元素、并具有自身发生发展规律的自然体。研究土壤地球化学对发展农业生产和改善人们的生存环境具有重要意义。 土壤中元素与植物生长和人体健康的关系取决于土壤中元素的有效部分。影响土壤元素的有效性除受元素的赋存状态影响以外，还受pH 、Eh和人为耕作施肥活动等因素的影响。根据土壤地球化学分布格局和类型，因地制宜、因土种植、合理施肥，对我国农业的持续发展有很大意义。,中国土壤地球化学分区图,土壤地球化学特

12、征在农业上的意义,1、因土施肥，使农业再上一个台阶 合理施肥在农业中起重要作用。我国1978年到1984年化肥用量增长1倍多，使粮食由2535kg/hm2增至3615 kg/hm2，增长42.8%，但从1984年至1993年化肥用量增长了81%，而同期粮食增长仅为14.6%。这除了一部分肥料用于经济作物外，大部分仍用于粮食作物，可见，投入和产出的效率有所降低。因此，合理施肥显得十分重要。 按土壤地球化学特性分区施肥 根据土壤类型施肥 考虑土壤合理施肥 考虑土壤氧化还原状况合理施肥 根据作物特殊需要合理施肥 2、因土种植，发展名特优农产品,63现代生态农业中的化学手段,631滥用农用化学品的副作

13、用 科学是一把双刃剑，如果滥用科技成果不但不能造福人类，反而会带来灾难。最典型的例子是，众多大规模杀伤性武器（核武器、化学武器、生物武器等等）足以将地球人类全部毁灭。将化学用于农业也是一样，科学地、合理地利用化学，是现代农业发展的必要条件，但盲目地、过度地使用农用化学品，就会对农业生态环境造成负面的影响甚至灾难性后果。 化肥、农药和农膜是当前我国用量最大的农用化学品，是不可或缺的农业生产资料，它们对提高作物产量、改善农产品质量起着举足轻重的作用。也正因如此，包括我国在内的许多发展中国家，上述农用化学品的使用量呈急剧增加之势。部分地区还因使用量过大或使用不当等原因，对环境产生了一定的污染，且这种

14、现象随农用化学品用量的不断增加而逐渐加剧。因此如何合理利用农用化学品，在充分发挥其对农业的增产作用的同时，防止其对农业生态环境的污染，就显得尤为重要。,农用化学品对农业生态环境的影响,、对农产品质量的影响 农用化学品对农产品质量的影响虽然因其类型的不同而有所差异，但有一点是共同的，即过量或不合理施用将导致农产品质量下降，甚至造成污染，危害人类的食物安全和健康。 由于我国在80年代前主要使用毒性很强的有机氯农药，它们在土壤、植物乃至整个农业生态系统中的残留会持续很长时间，1983年后已禁止使用。目前使用的有机磷农药，虽然较易降解，但因其毒性强，加之部分地区施用量过大或施用方法不当，亦对农业生态环

15、境产生较大污染。 据统计，我国部分地区的农产品，特别是蔬菜中农药残留量超过国家允许标准的13倍。 化肥对农产品质量的影响也十分明显。如过量施用氮肥,在使禾本科作物籽粒含氮量及蛋白质含量增加的同时，也将导致氨基酸含量比例发生变化，使其营养品质下降；过量施用磷肥将对蔬菜、水果中的有机酸、维生素等成分的含量以及果实的大小、着色、形状、香味等带来一系列影响。,农用化学品对农业生态环境的影响,、对土壤质量的影响 化肥、农药、农膜等农用化学品对土壤的污染，被认为是农田土壤退化的最重要的原因。 单独施用化肥将导致土壤中微生物总量减少，不利于土壤肥力的发展；过量施用化肥将对土壤产生相应的污染。目前我国大部分耕

16、地质量退化，对化肥的依赖性愈来愈强，主要是由于大量施用化肥的后果。 农药对土壤质量的影响主要是污染土壤，使土壤中农药残留量及其衍生物含量增加。如我国70年代大量使用的有机氯农药，目前还可从土壤中检测到DDT、六六六等的残留物或衍生物；虽然80年代后期广泛使用有机磷与氨基甲酸酯类等农药，其在土壤中较易被分解，但从许多监测结果来看，由于部分地区用药量大等原因，土壤中的残留量仍十分惊人。 农膜对土壤的污染主要是物理性的。由于大量使用农膜，且回收率低，导致其在土壤中残留，影响土壤的通气透水等物理性质，使土壤中养分的迁移受到阻碍，并因此影响作物的生长发育。,技术对策,农用化学品的污染在很大程度上是由于过

17、量投入和不合理使用造成的。因此，加大宣传力度，引起全社会重视，让防止污染变成每一个公民的自觉行动。以及进一步完善有关法律条款，从制度上防止农用化学品对环境的污染是很有必要的。单从技术上讲，采用下述对策是必要的。 1、加强对农用化学品污染及其防治的研究 2、鼓励和积极开发有利于环境保护的化肥、农药新品种 3、积极推广平衡施肥技术 配方施肥 象医生给病人开处方一样，按作物、土壤的状况，有选择地针对性施肥，而不是盲目施肥。 控释肥 载体控释肥是一种对养分释放速度进行调节的新型肥料，其养分释放速度可以通过物理、化学以及生物技术手段来调控，实现促释或缓释的双向调节，使肥料中营养元素的供应与作物对养分的需

18、求基本同步、实现动态平衡。 目前，控释肥主要用于高尔夫球场、园艺作物，一般大田作物甚少应用，主要原因是控释肥的成本高。,632环境友好农药的发展方向,环境友好化学农药，指的是超高效、低毒（或无毒）、低残留，对环境无污染的化学农药。“超高效”指的是新农药的生物活性比过去的农药高出几十倍，甚至百倍，而且这些农药一般是无毒的，无慢性毒性，无致畸、致癌、致突变作用。 所谓“无污染”，一方面是新农药本身基本上无毒，另一方面是由于超高效农药用药量极低，每亩只有几克甚至克以下，因此对环境已基本上不存在污染了。 所谓对环境（基本）无污染，包括化学农药的生产过程、使用过程，以及使用后在环境中的最终归属这三个方面。,634农田化学除草,农田杂草从人类开始在大地上耕种那天起就一直是困扰农业生产发展、阻碍农作物产量提高的一个重要因素。据估计，杂草危害占病、