化学对现代农业的贡献-2011hxyshppt课件

化学对现代农业的贡献,化学与社会,选修课程,主讲：邹洪涛教授2011年10月17日星期一,2009级化学与社会,第五讲,.,第五讲：化学对现代农业的贡献,一、人类面临粮食安全危机,国际粮农组织对粮食安全的权威解释是“要保证任何人在任何时候都能买得起他所需要的食品”。这就意味着：首先要有足够的粮食供给，其途径可以是来自国内的粮食生产，也可以是来自粮食进口贸易；其次要有一个适宜的粮食价格，使得对粮食具有消费需求的人也有足够的购买力来消费它。,化学与社会,选修课程,1/22,.,人类失去粮食，世界将会怎样？古语云，民以食为天，吃饭是最基本的民生问题，但是目前世界范围内正在经历着一场大规模的粮食危机。近几年来，世界粮食形势总体趋向紧张，特别是自2007年下半年以来，粮食危机正在世界许多地区发生并呈现出比较快地蔓延趋势。世界粮食库存急剧下降，主要粮食价格一路攀升。世界各国都不同程度地受到了影响，非洲、亚洲和拉丁美洲的一些国家甚至因为粮价飞涨发生了冲突、骚乱和暴动。,化学与社会,选修课程,第五讲：化学对现代农业的贡献,2/22,.,粮食价格上涨犹如一场“无声的海啸”，正席卷全球，迫使1亿多人口“退回”到挨饿困境。,埃及民众购买政府救济的面包,饥饿的卢旺达小男孩,2008年4月22日，当时的英国首相戈登布朗在伦敦唐宁街首相府主持“粮食峰会”，与来自联合国、非洲和欧盟的官员、专家及食品生产商等共商如何应对全球粮食危机。,化学与社会,选修课程,第五讲：化学对现代农业的贡献,3/22,.,布朗在会上表示，现在英国的消费者已经感觉到自二次世界大战以来最严重的全球性食品价格上涨所带来的影响，不过受到冲击最大的还是世界上最贫穷的国家。他说：“抗击饥饿对于我们每一个人来说都是一场道德挑战，对于每个国家的政治经济稳定来说也是一个威胁，所以我确信国际社会需要积极协调配合对此做出反应。”此外他还呼吁，全球应当进行一场“农业改革”，鼓励低收入的农业劳动者能够利用高科技的解决方案促进粮食增产。,化学与社会,选修课程,第五讲：化学对现代农业的贡献,4/22,.,二、化学技术在农业现代化中的应用,1、化学肥料近二十年来，世界粮食增长一倍，主要是通过提高单产而获得的。其中施用化肥的效果占30%40%。近年，化肥的新品种主要有复合肥料、高浓度肥料、液体肥料、长效肥料及增效剂等。,化学与社会,选修课程,第五讲：化学对现代农业的贡献,5/22,.,植物营养元素,植物正常生长发育所需要的营养元素有必需元素和有益元素之分。,必需元素指植物正常生长发育所必需而不能用其他元素代替的植物营养元素。根据植物需要量的多少，必需元素又分为必需大量元素和必需微量元素。必需大量元素有碳、氢、氧、氮、磷、硫、钾、镁、钙；必需微量元素有铁、锰、锌、铜、硼、钼、氯。,有益元素指一些植物正常生长发育所必需而不是所有植物必需的元素。如：硅、钴、镍、钠等。硅是稻、麦、甘蔗等禾本科植物所必需的，对番茄、黄瓜、菜豆、草莓等也有一定作用。缺硅会使植物生殖生长期的受精能力减弱，降低果实数和果重。钴是豆科植物固氮及根瘤生长所必需的。,化学与社会,选修课程,第五讲：化学对现代农业的贡献,6/22,.,复合肥料一般指含有氮、磷、钾三种或其中两种要素而由化学方法加工制成的化学肥料。含有两种要素的叫二元复合肥料，如磷酸铵、硝酸钾等。此外，也有含三要素和某些其他元素（如微量元素）的多元复合肥料。复合肥料不仅可以增进吸收效果，而且可以减少施肥次数。不少国家使用复合肥料的比重不断增加。,磷酸铵包括：磷酸二铵(NH4)2HPO4磷酸一铵(NH4)H2PO4,硝酸钾KNO3,化学与社会,选修课程,第五讲：化学对现代农业的贡献,7/22,.,高浓度肥料取代低浓度肥料。由于肥料的浓度大，有效成分高，体积相对减小，节省了包装及运输和施肥的费用和劳力。如含氮量高的尿素已成为氮肥的主要品种，而硫铵的产量则相对减少。高浓度的磷酸铵、重过磷酸钙等逐步代替了普通过磷酸钙。最近在某些国家生产一些超高浓度的肥料含有效成分达94%以上。,尿素别名碳酰二胺、碳酰二胺、脲。化学式(NH2)2CO,氮肥：尿素(NH2)2CO硝铵NH4NO3碳铵(NH4)2CO3硫铵(NH4)2SO4氨水NH3H2O,磷肥：磷酸二铵(NH4)2HPO4磷酸一铵(NH4)H2PO4重过磷酸钙普通过磷酸钙钙镁磷肥,化学与社会,选修课程,第五讲：化学对现代农业的贡献,8/22,.,液体肥料和长效肥料产量逐年增加。液体肥料施用方便，作物易吸收，并可根据需要，调节氮、磷、钾比例，以及加入微量元素和农药等。特别是喷灌、滴灌时，可同时施肥，节省劳力。,长效肥料又称缓效肥料。这类肥料既具有普通化学肥料的速效性，同时又具有缓慢释放（或缓慢溶解）养分的特点，可以在较长的时间内不断地给作物提供养分，从而使其逐步地被利用。,化学与社会,选修课程,第五讲：化学对现代农业的贡献,9/22,.,从提高植物对肥料的吸收利用率来说，使用长效肥料可以减少损失，如由于淋失所致的养分损失，由于土壤中的化学与生物的固定所致的养分损失，氮肥由于迅速硝化、反硝化及挥发所致的氮肥损失。由于磷肥本身有一定的缓效性质，而钾肥在土壤中固定较快，因此，化肥的缓效措施主要是针对氮肥。国内外以围绕尿素与碳铵两类研究较多。长效肥料有颗料尿素、缓效包膜尿素、尿素磷胺复合肥料、尿素缩合的缓效肥料、尿素与乙醛缩合的缓效肥料、长效碳铵、腐植酸类肥料等等。,化学与社会,选修课程,第五讲：化学对现代农业的贡献,10/22,.,氮肥增效剂。土壤里的硝化和反硝化作用使氮肥损失达20%80%。为抑制硝化作用，防止氮肥的损失，可施用氮肥增效剂。氮肥增效剂能发挥肥效和延长肥效期。有的国家试验表明，在施氮量相同的田间，加施氮肥增效剂可使小麦增产40%，水稻增产10%，棉花19%，甜菜10%。当增效剂用量为氮肥含量的1%时，可使各种氮肥有效利用率提高一倍，并减少施肥次数。,现在国外普遍应用、效果最好的是氮吡啉，化学名叫2-氯-6(三氯甲基)吡啶，(代号CP)。,化学与社会,选修课程,第五讲：化学对现代农业的贡献,11/22,.,此外，还有施用二氧化碳肥料的，二氧化碳直接关系到植物的光合作用和有机物的合成，是光合作用产物不可缺少的来源。近年来，有的国家覆盖园艺中的黄瓜、西红柿、卷心菜等使用二氧化碳的面积已占70%，增产效果为30%左右。正在研究向作物撒施可缓慢释放二氧化碳的微粒胶囊，或在灌溉的水流中加入二氧化碳等气肥输用方法。,化学与社会,选修课程,第五讲：化学对现代农业的贡献,12/22,.,2、植物保护,重点发展高效低毒低残留农药。一些剧毒、高毒和稳定性农药正在被淘汰，对某些农药则规定了严格的使用制度。目前不少国家已经停止使用DDT，有些国家对DDT、666、艾氏剂和砷、铅、汞制剂，以及2，4，5-D除草剂也严格控制使用。1605、1059等近年来也正在被淘汰之中。,六氯环己烷（HCH），俗称六六六，是环己烷的1,2,3,4,5,6-六氯代衍生物,化学与社会,选修课程,第五讲：化学对现代农业的贡献,13/22,.,为此，正在大力发展高效低毒性有机磷和氨基甲酸酯类农药。低毒有机磷农药品种最多，发展最快。这类农药在植物、动物及土壤中迅速分解成无毒物质，不会有害地累积于生物体内。目前国外比较注意发展的有机磷品种是：敌百虫、杀螟松、马拉松、倍硫磷、乐果、地亚农和灭蚜松等。氨基甲酸酯类农药的化学结构接近天然物质，容易分解消失，对人、畜毒性低，无体内积累中毒作用，在15以下效力不变，可用于防治越冬幼虫。目前国外已经合成上百种氨基甲酸酯类化合物，其中效果好、使用面广、用量大的是西维因，产量占这类农药的70%-80%。,化学与社会,选修课程,第五讲：化学对现代农业的贡献,14/22,.,推广使用低毒杀菌剂。某些铜、汞制剂对人、畜、植物有毒害作用，因此，近十多年来大力发展有机杀菌剂新品种，已部分取代铜，汞制剂。发展较快的低毒性杀菌剂有：有机磷杀菌剂，二硫代氨基甲酸酯类杀菌剂和内吸性杀菌剂。有机磷杀菌剂有稻瘟净、克瘟散、异稻瘟净和乙苯稻瘟净等。二硫代氨基甲酸酯类杀菌剂使用较多的有代森锌、代森锰、代森钠等。内吸收杀菌剂有恶嗪类、嘧啶类、苯并咪唑类，硫脲基甲酸类、吗啡啉类等。,化学与社会,选修课程,第五讲：化学对现代农业的贡献,15/22,.,高速发展除草剂。除草剂的使用历史比杀虫剂、杀菌剂短，但近十年来发展很快，不少国家的销售量超过其他制剂，占第一位。除草剂发展快的主要原因是由于农业机械化程度提高，同时肥料增加也加剧了杂草危害，加上劳力缺乏。除草剂目前比较大量使用的有2,4-D，五氯酚钠、除草醚、灭草灵、敌稗、西玛津、燕麦灵等。从除草剂的发展趋势来看：要求高效、低毒、选择性强；从剂型看，微粒剂、乳剂等发展较快。,化学与社会,选修课程,第五讲：化学对现代农业的贡献,16/22,.,激素防治虫害。人们仿照天然昆虫保幼激素，人工合成了上千种类似昆虫保幼激素的激素类似物。保幼激素类似物可用来扰乱昆虫的正常发育，使它们不能正常蜕皮而死亡；阻碍虫卵发育；促使幼虫提前蜕皮而死亡。人工合成昆虫性引诱剂可以进行害虫发生的预测预报。在田间释放过量的人工合成性引诱剂，使雄蛾无法辨认哪里有雌蛾，干扰了它们的正常交尾行为。把性引诱剂与粘胶、农药、化学绝育剂、病毒或灯光等结合使用，可以消灭大量害虫，或利用性引诱剂将害虫引向不适宜它们生活的场所，使它们自取灭亡。另外，还可将合成激素拌在害虫的食物中，以抑制害虫的卵巢发育。,化学与社会,选修课程,第五讲：化学对现代农业的贡献,17/22,.,植物激素有生长素、赤霉素、细胞分裂素、乙烯和脱落酸五类。这些激素调节和控制着植物的生长和发育。由于植物体内的激素含量非常少，提取的方法也比较复杂，人们就人工模拟合成了许多植物激素类似物。它们具有植物激素相同的作用。例如，生长素的类似物萘乙酸和2,4-滴（2,4-D），细胞分裂素的类似物六苄基嘌呤，乙烯的类似物乙烯利等。脱落酸的类似物虽然合成了一些，但未广泛利用，赤霉素的类似物合成的极少。此外，还合成一些化学构造与已知的五类植物激素完全不同的物质。这些物质也有某些特殊调节和控制植物生长、发育的作用。例如，矮壮素、青鲜素等。以上这些物质一般叫做植物生长调节剂，并已在农业生产上广泛应用。,3、植物激素,化学与社会,选修课程,第五讲：化学对现代农业的贡献,18/22,.,4、塑料薄膜,塑料薄膜用来建造温室，透光性能相当好，仅次于玻璃，在阴雨天仍能透过大量的光，特别是透过紫外线。在塑料里加入去雾剂，塑料薄膜就不会凝结水滴，保持透光性能。保温能力比玻璃强四倍，又薄又轻，成本低廉，具有一定牢度，又能用高频电焊或电烙铁加热焊接或修补。用塑料薄膜育秧，可使温度提高46以至更高，可使早稻早播10天20天，提早移栽10天以上，一般能增产2成3成。建造塑料棚育秧再可提高温度约23。,化学与社会,选修课程,第五讲：化学对现代农业的贡献,19/22,.,还试制出红色、紫色、蓝色、绿色等各种彩色农用塑料薄膜，有的比无色塑料薄膜更能促进幼苗成长。有的塑料薄膜上打了一排排小圆孔，叫做“有孔薄膜”，透气性能较好，可防止棚内温度过高，防止秧苗徒长。有的往塑料薄膜注入玻璃纤维，制成“强化塑料薄膜”，可以大大提高强度