农业与化学-文档资料

1、1,化 学与社 会,化学与农业,吕 琳,2,中国人均耕地面积1.4亩,仅为世界平均水平的40%，排在126位以后,3,化肥提高粮食产量 农药保障粮食丰收 保鲜延长粮食使用 无土栽培挣脱土地束缚 农产品加工充分利用每一粒粮食,主要内容,4,5,把作物的增产量作为100，肥料的作用占50；在其余的 50中，良种占30，其他措施占20,6,问题1,7,十大无机营养元素 C、H、O、N、P、K、Ca、Mg、S、Fe,植物生长需要的营养,微量元素： 铁、硼、镁、铜、锌、钼等,有益元素： 钴、钠、硒、镓、硅、钡、锶、铷、铍等,8,蛋白质构成的主要元素。能促进蛋白质和叶绿素的形成，使叶色深绿，叶面积增大，促

2、进碳的同化，有利于产量增加，品质改善,9,形成细胞核蛋白、卵磷脂等不可缺少的元素。磷元素能加速细胞分裂，促使根系和地上部加快生长，促进花芽分化，提早成熟,10,可以提高光合作用的强度，促进作物体内淀粉和糖的形成，提高作物对氮的吸收利用,11,玉米缺N，P，K与正常的对照,12,Ca 影响植物的有氧呼吸，提高植物茎秆的韧性。 Mg 是组成叶绿素的重要元素。 S 是形成蛋白质不可缺少的元素。 Fe 参与很多酶的活动，在有氧呼吸中作为传递电子的载体。 B 防止出现花而不实,13,C、H、O元素 主要从空气和水中获得，以糖、纤维素、淀粉和脂肪的形式存在,环境所能提供的营养,N、P、K元素 需要量最大，

3、主要从土壤中获得，其他的元素同样由土壤水中获得,14,土壤及土壤中的营养元素,土壤是由矿物质、有机质、土壤水分、土壤空气等物质组成,土壤的组成,地层断面,15,N大部分是以土壤腐殖质和动植物残体等有机态存在，只有经慢慢分解产生的氨态氮和硝态氮，才能被植物吸收,P分为有机磷和无机磷两类，有机磷要转化为无机磷，而无机磷中只有可溶性的磷酸盐才能被作物吸收,K通常以无机态存在，可溶性有效钾、交换性钾在土壤中含量很少，而非交换性钾占98%99,土壤钾主要来自含钾矿物岩石 ；K+受其它阳离子的影响,硝态氮和氨态氮易溶于水，容易流失,在酸性条件下与Fe3+、Al3+，在碱性条件下与Ca2+形成难溶化合物,1

4、6,植物生长需要一定营养,环境无法提供足量营养,存在的问题,化肥,17,化肥的使用农业新大陆的发现,大量元素肥料：氮、磷、钾肥等,次量元素肥料：硫、镁、钙肥等,微量元素肥料：锌、钼、硼、铜等,18,微量元素化肥的作用,19,下列肥料（气肥、中性高效肥、重钙）的主要成分是什么？使用肥料时有何注意事项,20,21,氯化钾 化学中性，生理酸性肥料。肥效快，可用作基肥和追肥。但在盐碱地或对马铃薯、番薯、甜菜、烟草等忌氯农作物不宜施用,22,肥料之间有相生关系，也有相克矛盾。比如说，多施磷肥，多余的有效磷会在土壤中与有效锌结合形成难溶性的磷酸锌沉淀，从而引起土壤中有效锌缺乏。 对农作物偏施和多施单质肥料

5、（如尿素、磷肥、钾肥等），不仅浪费肥料、增加生产成本、污染环境，而且会导致作物某些有效元素的缺乏,23,1、铵态化肥不宜与碱同时施用（铵态化肥遇碱放出氨气） 2、硫酸铵、氯化铵不宜长期使用（长期使用可使土壤酸化） 3、碳酸氢铵施用后应立即将其用土盖好（碳酸氢铵受热易分解） 4、硝酸铵使用时要小心不宜强烈碰撞，切忌将锄头向硝酸铵化肥砸（硝酸铵受热或碰撞易分解并爆炸,24,将植物生长所需微量元素的化合物先封装在玻璃珠内，然后撒在土壤中，最后玻璃分解，使微量元素的化合物释放入土壤，这种肥料又称玻璃珠肥料。它们在土壤中缓慢溶解，不易被雨水冲失，用量少而肥效长,25,复合肥,代表物质：磷酸二氢铵NH4H

6、2PO4 磷酸氢二铵(NH4)2HPO4 硝酸钾KNO3,同时含有两种或者两种以上的植物必需营养元素，能够同时均匀地供给作物几种营养，充分发挥营养元素之间的相互作用，有效成分高,26,高利用率：长效缓施的肥料。 节约能源：氮肥节能主要是降低合成氨的能耗；磷肥主要是合理利用有限的磷矿资源；普钙和重钙主要是节约硫酸和硫酸盐的用量。 复合型：发展高浓度复合肥料、中浓度的完全肥料。 环境友好型：避免对水体产生污染,化肥的发展方向,27,28,29,最早使用的杀虫剂 以砷化物等无机化合物为主，如砷酸铅、砷酸钙等。毒性较高而且杀虫效果比较差，对人毒性大,30,有机杀虫剂 以DDT、六六六等的有机氯；敌百虫

7、、乐果等的有机磷；西维因、呋喃丹等的氨基甲酸酯化合物为主，杀虫效果好，但是杀虫剂的残留问题严重,666（六氯环己烷,DDT 双对氯苯基三氯乙烷 (ClC6H4)2CH(CCl3,20世纪60年代后期以来 人们开始说不,31,菊酯类杀虫剂 氰戊菊酯、溴氰菊酯等的菊酯类化合物杀虫剂，毒性低，杀虫效果好,32,特异性杀虫剂 以害虫信息激素类化合物为主，基本无毒无污染，对人类环境危害小,33,化学灭虫新招,影响章鱼胺的传递或突变,昆虫信息素,昆虫不育剂,34,35,壮苗和弱苗的比较,36,血尿、血便,影响男性生育能力,损坏造血系统,影响神经系统,损害视觉,运动失调,37,38,39,40,41,42,

8、43,过华清宫 长安回望绣成堆， 山顶千门次第开。 一骑红尘妃子笑， 无人知是荔枝来,44,低温保鲜,涂膜保鲜,高温灭菌,气调保鲜,45,化学试剂保鲜技术,温控保鲜技术,气调保鲜技术,臭氧保鲜技术,涂膜保鲜技术,灭菌保鲜技术,46,臭氧（O3）保鲜技术,臭氧的氧化能力在自然界仅次于氟，由于它的第三个氧原子的结合较弱非常不稳定,常温下逐渐分解变成氧,其分解放出的新生态氧在空间扩散,发生的化学反应是,47,臭氧（O3）保鲜技术,新生态的氧能迅速穿过真菌、细菌等微生物的细胞壁、细胞膜，使细胞膜受到损伤，并继续渗透到膜组织内，使菌体蛋白质变性、酶系统破坏、生理代谢失调或中止，导致菌体休克死亡而被杀灭，

9、达到消毒、灭菌、防腐的效果,48,臭氧（O3）保鲜技术,已知信息,49,臭氧在果蔬保鲜上的应用效果主要体现在以下三方面: （1）杀灭或抑制微生物，起到消毒杀菌的作用; （2）使果蔬新陈代谢产物氧化，间接延缓果蔬的成熟衰老； （3）对果蔬新陈代谢和贮藏效果的影响,臭氧（O3）保鲜技术,50,化学试剂保鲜技术,51,1、KMnO4具有怎样的化学性质,问题与探讨,KMnO4具有强氧化性，能够杀死细菌，起到保鲜的作用,2、作为保鲜剂，KMnO4还具有什么作用,促使植物水果等成熟的物质是乙烯，易被氧化，所以KMnO4可与之反应，减少乙烯的含量，达到保鲜的目的,52,KMnO4的氧化作用,4、还有哪些化学

10、试剂可以除去乙烯呢,实验研究证明： Ca能够抑制乙烯的生成，所以一般用CaCl2,53,有机酸保鲜的原理,54,温控保鲜技术,简易贮藏保鲜：创造适宜的温度、湿度，并利用土壤的保温作用,冷藏保鲜：减少水分挥发、呼吸作用减缓、减少了细菌的滋生,控制冰点贮藏保鲜：有害微生物繁殖甚微,55,涂膜保鲜技术,怎样阻隔氧气达到保鲜目的,酶,1、控制PH值 2、控制温度,常见的涂膜有：果腊、可食用膜、纤维素膜,56,小 结,呼吸作用需要酶,控制温度 控制PH值,呼吸作用需要氧气,涂膜阻隔氧气,乙烯能够催熟,O3 KMnO4,57,豆”你玩,蒜”你狠,58,某超市近日蔬菜部引进了无土栽培蔬菜 。此品种一摆上货架

11、就吸引了很多顾客的目光，好奇的顾客还不断的寻问此种技术的好处，营业员便详细的解答。顾客听后更加激起了购买的兴趣，销售很是喜人,59,60,61,无土栽培无须依赖土壤，它是将作物种植在装有营养液的栽培装置中，或是种植在充满营养液的基质材料作成的种植床上。而且它不用一般的有机肥和无机肥，而是依靠提供营养液来代替传统的农业施肥技术，所以无土栽培又被称为营养液栽培，或水培,62,63,在无土栽培中，作物要维持其正常的生长与发育，必须含有13种必要元素，而它们都必须是呈植物可以吸收的状态即离子解离状态。此外，离子间的比例还必须适当。营养液只有具备以上条件，才有可能使作物发育良好，获得高产,64,霍格兰氏

12、液配方,65,营养液配制要点,66,营养液成份应包含 N、P、K、Ca、Mg、S等大量元素和Fe、Mn、B、Zn、Cu等微量元素,营养液的总浓度不宜超0.4 %, 对绝大多数植物来说, 它们需要的养分浓度宜在0.2%左右,67,68,图示砂培法培育的植株 营养液成份和水质都良好 为什么叶子却快要枯萎了呢,69,70,71,72,73,74,75,76,大豆原料,洗净,去除豆渣,加消泡剂,加热煮沸,过滤,冷却至70,添加凝固剂,搅拌,静置待凝固,豆浆,压榨,去除多余水分,卸除模型,除去纱布,漂水,倒入箱型模型,加水浸泡,磨浆机磨碎,传统板豆腐,传统板豆腐的制作,77,加8-9倍水，浸泡8-10小

13、时,是使豆粒吸水膨胀，有利于大豆粉碎后提取其中的蛋白质,78,磨碎,经过浸泡的大豆，蛋白体膜变得松脆，但是要使蛋白质溶出，必须进行适当的机械破碎。蛋白体膜破坏以后，蛋白质即可分散于水中，形成蛋白质溶液即生豆浆。由于蛋白质胶粒的水化作用和蛋白质胶粒表面的双电层，使大豆蛋白质溶胶保持相对稳定。但是一旦有外加因素作用，这种相对稳定就可能受到破坏,79,起泡能力的评价指标,膨胀率,起泡力,80,蛋白质作为起泡剂的必要条件,必须快速地吸附至气-水界面 必须易在界面上展开和重排 必须在界面上形成一层粘合性膜,如果蛋白质表面非极性残基很多，且形成的疏水小区很多，则蛋白质能快速自发地吸附至界面。使空气进入溶液

14、，在水中形成气泡，此时疏水基伸向气泡内部，亲水基伸向液相，水中气泡上浮逸出液面，形成汽泡,81,常见的消泡有 油脚、油脚膏、硅有机树脂、脂肪酸甘油酯,消泡原理就是将高级醇或植物油撒在豆浆泡沫上,就会溶入泡沫液中,同时降低豆浆液的表面张力。 因为这些物质一般对水的溶解度较小,表面张力的降低仅限于泡沫的局部,而泡沫周围的表面张力几乎没有变化。表面张力降低的部分被强烈地向四周牵引、延伸,最后破裂,82,加热煮沸即是煮浆过程，这个过程是通过加热使豆浆中的蛋白质发生热变性的过程。生豆浆加热后，蛋白质分子热运动加剧，维持蛋白质分子的二、三、四级结构的次级键断裂，蛋白质的空间结构改变，多肽链舒展，分子内部的

15、含某些疏水基团(如_SH)的疏水性氨基酸侧链趋向分子表面，使蛋白质的水化作用减弱，溶解度降低，分子之间容易接近而形成聚集体，形成新的相对稳定的体系前凝胶体系，即熟豆浆,83,前凝胶（熟豆浆）形成后必须借助无机盐、电解质的作用使蛋白质进一步变性转变成凝胶。加入的无机盐、电解质，我们把它称为凝固剂，常见的电解质（凝固剂）有熟石膏（CaSO4）、卤水（MgCl2）、一葡萄糖酸内酯（简称GDL）氯化钙等盐类及复合凝固剂。它们在豆浆中解离出Ca 2+、Mg 2+，不但可以破坏蛋白质的水化膜和双电层，而且有“搭桥”作用，蛋白质分子间通过-Mg-或-Ca-桥相互连接起来，形成立体网状结构，并将水分子包容在网

16、络中，形成豆腐脑,凝固剂,84,豆腐,压榨,豆腐脑形成较快，但是蛋白质主体网络形成需要一定时间，所以在一定温度下保温静置一段时间使蛋白质凝胶网络进一步形成，将强化凝胶中水分加压排出，即可得到豆制品。,85,知识拓展,86,萃取的是物质的溶解性的不同将所需物质提取出来，工业上一般用乙醇做萃取剂。利用含水乙醇对豆饼或豆粕中的可溶性物质（主要是可溶性糖、色素、少量蛋白质、灰分等）进行浸取，不能溶解于乙醇溶剂的物质经脱溶、干燥即获得大豆浓缩蛋白。大豆浓缩蛋白指标：蛋白质含量 70%，脂肪含量0.32%，粗纤维含量 3.75%以下，灰分含量 6%以下 。故脱脂大豆粉的营养价值极高,87,漂白脱色,88,

17、化学脱色法使用的化学脱色剂对油脂强力脱色，用量少，没有夹带和吸附，在油中没有任何残留，不增加油脂的过氧化值 和酸价的指标，没有硫和重金属的污染，在脱色过程中RS-A油脂净还能激活油脂中的光敏因子，使成品油在存放当中时间越长、色泽越浅 。化学脱色法不给油脂残留任何气味，不需要高温脱臭处理，最大限度地保留了油脂本身的清香味，一级油也可以卖好价钱。化学脱色法是没有废、残渣排放、运行成本低、无炼耗的环保产品，受到业界的一致好评,89,大豆蛋白加工产品,知识拓展,90,知识拓展,91,秸秆的处理和再利用,循环经济,王星星,92,93,图片传递了怎样的信息? 对此你有何感想,94,秸秆中有哪些化学成分？各

18、 成分有利用价值吗,95,96,秸秆还田 秸秆饲料 秸秆能源 秸秆纸浆,变废为宝,97,一、秸秆还田,秸秆还田技术有利于秸秆内营养成分的保存，增加土壤的有机质、培肥地力、提高作物产量、减少环境污染，是节本增效增肥改土工程的有效途径,98,机械化秸秆还田技术,秸秆直接还田技术,秸秆堆肥还田技术,高温堆肥技术,自然发酵堆肥技术,整株还田技术,覆盖免耕技术,99,有人认为：既然秸秆可以直接还田，人们还要采用堆肥还田技术，这岂不是多此一举！你赞同这种说法正确吗？为什么呢,100,肥效分析,500kg腐熟堆肥,101,堆肥还田技术,操作步骤： 备料挖坑堆放盖膜检查,102,速腐剂,103,机理,104,

19、二、秸秆饲料,机械化秸秆微储饲料技术,秸秆热处理技术,秸秆青贮技术,秸秆氨化技术,105,秸秆微储技术是将微生物高效活性菌种秸秆发酵活干菌（属于厌氧菌）加入到秸秆中，其使密封储藏，经过发酵，增加秸秆的酸香味，变成草食牲畜喜欢食用的主饲料,机械化秸秆微储饲料技术,106,机理,107,秸秆热处理技术是采用热喷技术和膨化技术，对秸秆进行热处理。 其特点：适口性好，容易消化，饲料转化率高,秸秆热处理技术,108,热喷处理,109,秸秆膨化处理，即是将含有一定水分的秸秆原料放在密闭的膨化设备中，经过高温、高压处理一定时间后，迅速降压，使饲料膨胀的一种处理方法。秸秆膨化处理后可明显增加可溶性成分和可消化

20、吸收成分，能提高饲用价值,膨化处理,110,利用氨的水溶液对秸秆进行处理。经过氨化处理的秸秆，其纤维素、半纤维素与木质素分离，使细胞壁膨胀，结构松散。秸秆变的柔软，易于消化吸收，饲料粗蛋白增加，其含氮量增加1倍,秸秆氨化技术,111,秸秆氨化的效果,碱化作用,氨化作用,中和作用,112,碱化作用,113,氨化作用,114,中和作用,115,116,三、秸秆能源,秸秆能源,秸秆气化,燃料酒精,秸秆发电,117,秸秆气化可能产生哪些有用物质,1.秸秆气化技术,118,秸秆气化技术是一种物质热解气化技术,它将玉米秸秆等物质原料粉碎后送入气化炉加热至300进行热解反应,生成以CO、CH4和H2为主的可

21、燃气体, 气体经过滤后通过风机送入储气柜,最后配送到用户,119,秸秆是经过怎样的化学变化最终转化为酒精？燃料酒精有哪些优点呢,2.燃料酒精,120,纤维素 葡萄糖 秸秆 预处理 酒精 半纤维素 木质半乳糖 木质素 燃料（不能转化为酒精,原理,121,清洁环保,可再生,优点,122,3.秸秆发电,工艺流程 ：秸秆的处理、输送和燃烧锅炉系统汽轮机系统空冷凝汽器环境保护系统,锅炉飞灰和灰渣/炉底灰的形式被收集，这种灰分含有丰富的营养成分如钾、镁、磷和钙，可用作高效农业肥料,123,南北朝时的造纸业,隋唐时期的造纸业,宋元之后的造纸业,汉代的造纸业,麻、枸皮、桑皮、藤纤维、稻草,麻、藤、槠及麦秆、稻

22、杆等粗纤维,芦苇、蔗渣、稻草杆等,树皮、麻头及敝布、鱼网,造纸术的发展史,124,125,四、秸秆纸浆,制浆工艺流程： 预处理洗涤化学浸渍磨 浆消潜筛浆备用,126,粉碎过20目筛苯醇抽6hNaOH抽提3h洗涤次氯酸盐处理洗涤H2O2处理2次洗涤改性秸秆,秸秆预处理,127,结论,农作物秸秆作为农业生产的必然产物，也是一种十分宝贵的资源。如果每1 0 0 m 2耕地还田秸秆45007500Kg，可增产粮食375Kg。如果1/3秸秆作为饲料，可增加1亿头的载畜量，节约粮食5300万t。如果1/3的秸秆被合理而高效地用作能源，则可代替6000多万t标准煤。从秸秆综合利用发展的前景来看，采取秸秆直接

23、还田、过腹还田、气化等秸秆综合利用技术，不仅能实现秸秆的多层次利用，促进畜牧业和副业的发展，而且可改善生态环境，促进农村产业结构调整，生态效益、社会效益、经济效益同步增长，保持农业可持续发展,128,资料卡,我国农作物秸秆资源量超过7.2亿吨，与其大量焚烧秸秆而造成环境污染，不如充分利用其中隐藏的资源。秸秆除了以上介绍的用途之外，还有很多其他用途，如作为建筑、包装材料的原料，纤维板就是其中一种，其成本低、质量轻、美观大方，深受用户欢迎,129,催 熟 技 术,130,中国古人采下青梨，放在密封房间里“熏香”处理后，青梨很快成熟。 古代埃及人在无花果结果后某一时期，在树上划出一些口子，果实成熟更

24、快。 在中国农村，核桃结果之后人们经常在树上砍出伤痕,Why,讨论,131,1972年发表在植物生理上的一篇论文证实，无花果结果之后1622天，对果树进行划伤处理的一小时之内，乙烯的产生速度会增加50倍。相应地，接连三天，果实的直径和重量会分别增加到2倍和3倍，而没有划伤的则只有小幅度的增加,132,什么是催熟技术,133,催熟，人工加速作物，尤其是针对果实成熟的技术。一般当作物在自然条件下不能正常成熟，或需要使之提早成熟，或要求将已收获而未成熟的果实在短期内达到成熟标准时采用。 利用这一技术，可使养分加快积累、转化，并使某些果实的色、香、味提前达到食用要求,134,从化学角度考虑，由生-熟，果实发生了哪些变化,135,尚未成熟的水果是“青涩”的，一般而言硬而不甜。 酶 青 叶绿素 绿色渐变为红色或黄色 酶 涩 单宁 酸味渐失，醇香 果胶酶 硬 果胶 果胶分解，变软 淀粉酶 不甜 淀粉 糖 等到应该成熟的时候，植物中就会产生乙烯,136,果熟蒂落”乙烯与成熟的发现史，你知道吗,137,植物与乙烯,1901年，俄国植物生理学家奈留