化肥應(yīng)用與植物食品原料安全生產(chǎn)

化肥應(yīng)用與植物食品原料安全生產(chǎn)第1頁/共56頁化肥與農(nóng)業(yè)種植施用化肥在農(nóng)業(yè)增產(chǎn)中的作用是無可爭議的事實。但是，隨著化肥使用量的迅速增加，局部地區(qū)和某些作物上出現(xiàn)過量和不合理使用化肥現(xiàn)象。這是目前化肥使用新的研究方向和課題。第2頁/共56頁1、概念1)、植物營養(yǎng)學(xué)：是研究植物體與環(huán)境之間營養(yǎng)物質(zhì)和能量的交換過程，即營養(yǎng)物質(zhì)的運(yùn)輸和能量的轉(zhuǎn)化過程的科學(xué)。

第3頁/共56頁2）、肥料學(xué)

研究肥料性能及其積制、施用等理論和技術(shù)的科學(xué)。包括研究肥料對作物營養(yǎng)和土壤肥力的關(guān)系，各種肥料的成分、性質(zhì)和用法，積肥、造肥、保肥、種植綠肥以及施肥的原則、施肥制度、各種作物的施肥方法等。植物營養(yǎng)是肥料學(xué)的理論基礎(chǔ)，也是施肥的直接目的。

第4頁/共56頁3）、肥料（fertilizer）:

是提供植物必需營養(yǎng)元素或兼有改變土壤性質(zhì),提高土壤肥力功能的物質(zhì).以提供植物養(yǎng)分為其主要功效的物料。肥料包括無機(jī)肥料(化學(xué)肥料)和有機(jī)肥料。

第5頁/共56頁根據(jù)聯(lián)合國糧農(nóng)組織的資料，發(fā)展中國家施肥可提高糧食作物單產(chǎn)55%—57%，總產(chǎn)30%—31%（FAO．1989）。全國化肥試驗網(wǎng)的大量試驗結(jié)果也表明，我國1986—1990年糧食總產(chǎn)中有35%左右是施用化肥的結(jié)果（中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院土壤肥料研究所，1986）。世界范圍的經(jīng)驗證明，施肥，尤其是使用化肥，不論在發(fā)達(dá)國家還是發(fā)展中國家都是最快、最有效、最重要的增產(chǎn)措施（金繼運(yùn)等，1995）。第6頁/共56頁根據(jù)我國土壤主要養(yǎng)分含量,耕地土壤普遍缺氮,約有1/3左右的耕地土壤缺磷,1/4左右耕地缺鉀。使用化肥，是現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的需要，更是滿足不斷增長的人口對糧食的需求。第7頁/共56頁一、植物礦質(zhì)營養(yǎng)學(xué)說的發(fā)展李比希(JustusVonLiebig,1803～1873，德國農(nóng)業(yè)化學(xué)家），1840年在倫敦英國有機(jī)化學(xué)學(xué)會上發(fā)表了題為“化學(xué)在農(nóng)業(yè)和生理學(xué)上的應(yīng)用”的著名論文，提出植物礦質(zhì)營養(yǎng)學(xué)說:土壤中礦物質(zhì)是一切綠色植物的唯一養(yǎng)料,廄肥及其它有機(jī)肥料對植物生長所起的用,并不是其中所含有的有機(jī)質(zhì),而是由于這些有機(jī)質(zhì)在分解時所形成的礦物質(zhì)。他還進(jìn)一步提出了養(yǎng)分歸還學(xué)說。1840年以后,陸續(xù)發(fā)展并生產(chǎn)了化學(xué)肥料。

第8頁/共56頁二、植物礦質(zhì)營養(yǎng)研究方法研究方法包括調(diào)查研究和試驗研究兩個方面;

1、調(diào)查研究:對幾千年農(nóng)民在實踐中創(chuàng)造的豐富經(jīng)驗進(jìn)行總結(jié).指導(dǎo)生產(chǎn).發(fā)現(xiàn)生產(chǎn)中存在的問題,加以解決.

2、試驗研究:包括田間試驗.盆栽試驗和化學(xué)分析.一般是結(jié)合起來進(jìn)行的.第9頁/共56頁2、試驗研究田間試驗:是研究土壤肥力和肥料效果最具體的方法,是附和生產(chǎn)實際的方法,可直接用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn).

盆栽試驗:是研究植物營養(yǎng)的重要方法,包括:土培法.沙培法.水培法以及滅菌培養(yǎng)法.

化學(xué)分析法:包括土壤分析.肥料分析和植物營養(yǎng)分析

第10頁/共56頁三、植物生長所需要的營養(yǎng)元素1、必需營養(yǎng)元素:

營養(yǎng)元素在植物體內(nèi)的含量不同,所引起的作用也不同,有些是偶然進(jìn)入植物體內(nèi),有些元素在植物體內(nèi)含量很少,但是是不可缺少的(溶液培養(yǎng)可以鑒別).第11頁/共56頁目前已發(fā)現(xiàn)16種必需營養(yǎng)元素:大量營養(yǎng)元素:C

H

O

N

P

K

Ca

Mg

S(占植物干重的0.1%以上)。微量營養(yǎng)元素:Fe

Mn

Cu

Zn

B

Mo

Cl(一般占植物干重的0.1%以下)。大量與微量沒有嚴(yán)格的界限,隨著環(huán)境的變化微量元素含量可超過大量元素含量。

第12頁/共56頁2、有益元素:

在16種營養(yǎng)元素之外,還有一類營養(yǎng)元素,它們對一些植物的生長發(fā)育具有良好的作用,或為某些植物在特定條件下所必需,但不是所有植物所必需,人們稱之為“有益元素”.其中主要包括:Si

NaCo

Se

Ni

Al等.第13頁/共56頁四、植物對礦質(zhì)元素的吸收1、吸收的器官根、葉片（根外營養(yǎng))2、對陽離子、陰離子以及有機(jī)物質(zhì)吸收利用的方式不同第14頁/共56頁3、影響吸收的因素溫度光照水分通氣土壤反應(yīng)養(yǎng)分濃度離子間的互作耕作管理第15頁/共56頁五、植物對營養(yǎng)需求的特點(diǎn)1、

共性:

所有植物生長發(fā)育必需16種元素.2、個性:

植物不同生育期，不同植物所需養(yǎng)分差別，如水稻Si，豆科植物Co，塊莖。塊根類植物K。豆科植物需N少。棉、麻Na。油菜、糖用甜菜B等。肥料不同的形態(tài):水稻在營養(yǎng)生長期適于NH4-N到生殖生長期則適于NO3-N.煙草則以NO3-N較合適.不僅可提高產(chǎn)量,而且還可改善品質(zhì),增強(qiáng)燃燒醒,而NH4-N可增強(qiáng)煙草的芳香化合物,所以NH4NO3是煙草適宜的氮肥品種。第16頁/共56頁3、植物各生育期的營養(yǎng)特性

1）、植物營養(yǎng)期;植物通過根系由土壤中吸收養(yǎng)分的整個時期,就叫植物營養(yǎng)期.2）、植物營養(yǎng)階段性:

一般作物吸收三要素的規(guī)律是:生長初期吸收的數(shù)量和強(qiáng)度都較低,隨著生長期的推移,對營養(yǎng)物質(zhì)的吸收逐漸增加,到成熟階段,又趨于減少.3）、植物營養(yǎng)臨界期:是指營養(yǎng)元素過多或過少或營養(yǎng)元素間的不平衡,對于植物生長發(fā)育起著明顯不良的那段時間.第17頁/共56頁磷的臨界期在幼苗期.玉米氮素最大效率期在喇叭口到抽穗初期；小麥氮素最大效率期在拔節(jié)到抽穗期；棉花氮素最大效率期是在開花結(jié)鈴期。第18頁/共56頁六、合理施肥的原則1、生態(tài)第一的原則

2、有機(jī)肥與化肥配施的原則只施用有機(jī)肥不能大幅度提高產(chǎn)量,只用化肥又產(chǎn)生污染等第19頁/共56頁七、施肥的基本原理

1、養(yǎng)分歸還學(xué)說

第一、隨著作物的每次收獲（包括籽粒和莖桿）必然要從土壤中取走一定的養(yǎng)分，

第二、如果不正確地歸還養(yǎng)分于土壤，地力必然會下降；第三、要想恢復(fù)地力，就必需歸還從土壤中取走的全部西；

第四、為增加產(chǎn)量，就應(yīng)該向土壤中施加灰分元素

第20頁/共56頁2、最小養(yǎng)分律（李比西1843年）

植物為了生長發(fā)育，需要吸收各種養(yǎng)分，但是決定植物產(chǎn)量的卻是土壤中那個相對量最小的有效養(yǎng)分，無視這個限制因素，即使繼續(xù)增加其它營養(yǎng)成分，也難以提高產(chǎn)量。

第21頁/共56頁3、

限制因子律

是最小養(yǎng)分律的引用和發(fā)展，其內(nèi)容是：增加一個因子的供應(yīng)，可以使作物生長增加，但是遇到另一生長因子不足時，即使增加前一因子也不能使作物生長增加，直到缺乏的因子得到補(bǔ)充，作物才能繼續(xù)增長。

第22頁/共56頁4、報酬遞減律與米采利學(xué)說

報酬遞減律是一個經(jīng)濟(jì)學(xué)上的學(xué)說，一般表述是：從一定土地上所得報酬隨著向該土地投入的勞動和資本量的增大而有所增加，但隨著投入的單位勞動和資本量的增加，報酬的增加卻在逐漸減少，亦即最初的勞動和投資所得到的報酬最高，以后遞增的單位投資和勞力所得報酬是漸次遞減的。

第23頁/共56頁八、植物氮素營養(yǎng)

1、氮的營養(yǎng)功能

1）、蛋白質(zhì)的重要組分：2）、核酸和核蛋白質(zhì)的成分3）、葉綠素的組成元素4）、許多酶的組分

第24頁/共56頁2、氮素營養(yǎng)不良對作物生長發(fā)育與品質(zhì)的影響

缺氮對葉片發(fā)育影響最大，葉片細(xì)小直立與莖的夾角小，葉色淡綠，嚴(yán)重時呈淡黃色，失綠的葉片色澤均一，一般不出現(xiàn)斑點(diǎn)，缺氮癥狀先從老葉開始。缺氮莖桿細(xì)長，很少有分蘗和分枝，花和果實稀少植株提前成熟，影響產(chǎn)量和品質(zhì)。缺氮作物根系最初比正常的色白而細(xì)長，但根量少，而后期根停止伸長，呈現(xiàn)褐色。第25頁/共56頁氮素過多時容易促進(jìn)植株體內(nèi)蛋白質(zhì)和葉綠素大量形成，使?fàn)I養(yǎng)體徒長，葉面積增大，葉色濃綠，葉片下披互相遮蔭，影響通風(fēng)透光，作物莖桿較弱，抗病蟲、抗倒伏能力差，延遲成熟增加空秕粒，葉菜類作物氮素過多，組織含水量高不易貯藏，蘋果體內(nèi)氮素過多，則枝葉徒長，不能充分進(jìn)行花芽分化，且易發(fā)生病蟲害，果實品質(zhì)差，缺乏甜味，著色不良，熟期也晚。第26頁/共56頁3、常見的氮肥種類氨態(tài)氮硝態(tài)氮酰胺態(tài)氮肥（尿素長效氮肥

第27頁/共56頁4、氨的毒害及硝酸鹽的污染

NH3的毒害機(jī)理尚未清楚，已有的結(jié)果認(rèn)為，NH3的毒害主要是抑制根部吸收，影響K+吸收，可能造成K+外滲，游離NH3對種子幼苗根的毒害濃度較低，0.15mM，致死濃度是6.0nM，為了避免使用氨水、碳銨、尿素后的毒害，應(yīng)采用深施，側(cè)施與泥炭和風(fēng)化煤混施等，同時，要控制肥料用量。第28頁/共56頁盲目使用氮肥，不僅造成植物毒害，降低氮肥效應(yīng)，而且將對環(huán)境造成污染，危機(jī)動物和人類健康，硝酸鹽污染食物或地下水，以及豐富的湖泊、河流，造成水體的營養(yǎng)化，亞硝酸鹽還可與仲胺類化合物結(jié)合，形成致癌物質(zhì)亞硝銨，從而誘發(fā)動物和人體消化道系統(tǒng)癌變。第29頁/共56頁環(huán)境水體NH4＋-N含量過高，（最大允許標(biāo)準(zhǔn)0.5mg/L）可能造成魚類中毒死亡（水中NO3-N最大允許標(biāo)準(zhǔn)為10mg/L）第30頁/共56頁氨態(tài)氮？硝態(tài)氮？哪個更安全蔬菜對硝態(tài)氮更易吸收，所以，，，但是，，，第31頁/共56頁九、磷肥營養(yǎng)1、磷的營養(yǎng)功能

磷是植物體內(nèi)重要化合物的組成元素（核酸、磷脂等等加強(qiáng)光合作用和碳水化合物的合成與運(yùn)轉(zhuǎn)

促進(jìn)氮素代謝

促進(jìn)脂肪代謝

提高作物對外界環(huán)境的適應(yīng)性

第32頁/共56頁2、磷與作物產(chǎn)量、品質(zhì)的關(guān)系

大量資料表明，增施磷肥可以提高油菜、向日葵等油料作物種子中脂肪含量1-4%，還能改善脂肪品質(zhì)，增加不飽和脂肪酸，減少飽和脂肪酸含量，提高食用價值和工業(yè)利用價值。

蛋白質(zhì)含量高低是評價禾谷類作物的籽粒及豆科作物種子與飼料品質(zhì)的一項重要指標(biāo)，增磷、增強(qiáng)生物固氮可顯著地提高豆科作物的產(chǎn)量和品質(zhì)。第33頁/共56頁磷對作物的碳水化合物的合成分解和運(yùn)輸起著重要的作用，適宜的磷素營養(yǎng)對果樹、蔬菜以及煙草等經(jīng)濟(jì)作物的產(chǎn)量和品質(zhì)均有良好的作用，糖分、Vc、糖酸比、著色和適口性等。第34頁/共56頁3、作物磷素營養(yǎng)失調(diào)的癥狀

缺磷時，各種代謝過程受到抑制，植株生長遲緩、矮小、瘦弱、直立、根系不發(fā)達(dá)，成熟延遲、籽實細(xì)小、植株葉小、葉色暗綠或灰綠、缺乏光澤，主要是細(xì)胞發(fā)育不良致使葉綠素密度相對提高，同時，F(xiàn)e的吸收間接地促進(jìn)葉綠素合成，使葉色暗，嚴(yán)重缺磷時，在不少作物莖葉上明顯地呈現(xiàn)紫紅色的條紋或斑點(diǎn)（花青苷）甚至葉片枯死脫落，癥狀一般從基部老葉開始。逐漸向上部發(fā)展。第35頁/共56頁缺磷造成玉米果穗禿頂，油菜脫莢，棉花和果樹落蕾、落花，甘薯及馬鈴薯薯塊變小，耐貯性變差。

磷素過剩，谷類無效分蘗，秕粒增加，葉肥厚而密，植株早衰。由于磷過多，而引起的病癥，通常以缺Zn、Fe、Mg等的失綠癥表現(xiàn)出來。第36頁/共56頁4、磷肥種類按所含的磷酸鹽溶解度不同可分為三種類型，難溶性磷肥、（骨粉等水溶性磷肥、弱酸溶性（構(gòu)溶性）磷肥

第37頁/共56頁5、磷肥施用與環(huán)境污染

1）、對水體的影響

磷在土壤中被固定而不易流失，一般為1－5％，但造成水體富營養(yǎng)化磷的濃度也很低，水體含氮>0.2ppm，而PO43-則只需0.015ppm就可能出現(xiàn)“藻化”使水質(zhì)惡化。2）、造成土壤中有害元素的可能積累

磷礦石中有各種雜質(zhì)其中包括鎘、鉛、氟等有害元素。

第38頁/共56頁十、鉀肥營養(yǎng)1、植物體內(nèi)鉀的含量及其形態(tài)與分布

鉀在作物體內(nèi)含量較高，一般都超過磷，例如每生產(chǎn)500Kg稻谷需N8.0-12.5Kg、磷(P2O5)3.0-5Kg、鉀(K2O)7.0-15.5Kg。高產(chǎn)作物總鉀的含量非但超過磷，甚至超過氮。

與氮，磷不同，鉀不是以有機(jī)化合物形態(tài)存在，而是以離子態(tài)、水溶性鹽類或吸附在原生質(zhì)表面上等方式存在。第39頁/共56頁鉀主要分布在代謝活躍的器官和組織中，禾谷類作物中莖葉>籽粒。在體內(nèi)有較大的移動性，隨作物生長，不斷由老組織向新生幼嫩部位轉(zhuǎn)移，再利用率高，缺乏癥也從老葉開始發(fā)生。第40頁/共56頁2、鉀的營養(yǎng)功能

促進(jìn)酶的活化促進(jìn)光能的利用,增強(qiáng)光合作用有利于植物正常呼吸作用,改善能量代謝增強(qiáng)植物體內(nèi)物質(zhì)合成和轉(zhuǎn)運(yùn)增強(qiáng)蛋白質(zhì)與核蛋白的合成增強(qiáng)植物抗性第41頁/共56頁3、鉀對作物產(chǎn)量與品質(zhì)的影響

鉀與脂肪代謝有關(guān)，油料作物施用鉀肥，產(chǎn)量與品質(zhì)都能提高，纖維類作物、淀粉類作物等需要較多的鉀。第42頁/共56頁果樹上，能提高果實中全糖量，還原型Vc和改善糖酸比。然而植物對鉀的吸收具有奢侈吸