第四讲3化肥应用与植物食品原料安全生产

1、化肥应用与植物食品原料安全生产化肥与农业种植 施用化肥在农业增产中的作用是无可争议的事实。 但是，随着化肥使用量的迅速增加，局部地区和某些作物上出现过量和不合理使用化肥现象。这是目前化肥使用新的研究方向和课题。1、概念 1)、植物营养学： 是研究植物体与环境之间营养物质和能量的交换过程，即营养物质的运输和能量的转化过程的科学。 2）、肥料学 研究肥料性能及其积制、施用等理论和技术的科学。包括研究肥料对作物营养和土壤肥力的关系，各种肥料的成分、性质和用法，积肥、造肥、保肥、种植绿肥以及施肥的原则、施肥制度、各种作物的施肥方法等。 植物营养是肥料学的理论基础，也是施肥的直接目的。 3）、肥料（肥料

2、（fertilizer）: 是提供植物必需营养元素或兼有改变土壤性质,提高土壤肥力功能的物质. 以提供植物养分为其主要功效的物料。 肥料包括无机肥料(化学肥料)和有机肥料。 根据联合国粮农组织的资料，发展中国家施肥可提高粮食作物单产55%57%，总产30%31%（FAO1989）。 全国化肥试验网的大量试验结果也表明，我国19861990年粮食总产中有35%左右是施用化肥的结果（中国农业科学院土壤肥料研究所，1986）。 世界范围的经验证明，施肥，尤其是使用化肥，不论在发达国家还是发展中国家都是最快、最有效、最重要的增产措施（金继运等，1995）。 根据我国土壤主要养分含量,耕地土壤普遍缺氮,

3、约有1/3左右的耕地土壤缺磷,1/4左右耕地缺钾。 使用化肥，是现代农业生产的需要，更是满足不断增长的人口对粮食的需求。一、植物矿质营养学说的发展矿质营养学说的发展 李比希(Justus Von Liebig,18031873，德国农业化学家）， 1840 年在伦敦英国有机化学学会上发表了题为“化学在农业和生理学上的应用”的著名论文，提出植物矿质营养学说矿质营养学说: 土壤中矿物质是一切绿色植物的唯一养料,厩肥及其它有机肥料对植物生长所起的用,并不是其中所含有的有机质,而是由于这些有机质在分解时所形成的矿物质。 他还进一步提出了养分归还学说。 1840年以后,陆续发展并生产了化学肥料。 二、植

4、物矿质营养研究方法 研究方法包括调查研究和试验研究两个方面; 1、调查研究、调查研究:对几千年农民在实践中创造的丰富经验进行总结.指导生产.发现生产中存在的问题,加以解决. 2、试验研究、试验研究:包括田间试验.盆栽试验和化学分析.一般是结合起来进行的.2、试验研究、试验研究 田间试验田间试验: 是研究土壤肥力和肥料效果最具体的方法,是附和生产实际的方法,可直接用于农业生产. 盆栽试验盆栽试验: 是研究植物营养的重要方法,包括:土培法.沙培法.水培法以及灭菌培养法. 化学分析法化学分析法: 包括土壤分析.肥料分析和植物营养分析 三、植物生长所需要的营养元素 1、必需营养元素必需营养元素: 营养

5、元素在植物体内的含量不同,所引起的作用也不同,有些是偶然进入 植物体内,有些元素在植物体内含量很少,但是是不可缺少的(溶液培养可以鉴别). 目前已发现16种必需营养元素: 大量营养元素大量营养元素: C H O N P K Ca Mg S(占植物干重的0.1%以上)。 微量营养元素微量营养元素: Fe Mn Cu Zn B Mo Cl(一般占植物干重的0.1%以下)。 大量与微量没有严格的界限,随着环境的变化微量元素含量可超过大量元素含量。 2、有益元素、有益元素: 在16种营养元素之外,还有一类营养元素,它们对一些植物的生长发育具有良好的作用,或为某些植物在特定条件下所必需,但不是所有植物所

6、必需,人们称之为“有益元素”. 其中主要包括: Si Na Co Se Ni Al等. 四、植物对矿质元素的吸收 1、吸收的器官 根、 叶片（根外营养) 2、对阳离子、阴离子以及有机物质吸收利用的方式不同3、影响吸收的因素 温度 光照 水分 通气 土壤反应 养分浓度 离子间的互作 耕作管理五、植物对营养需求的特点 1、 共性共性: 所有植物生长发育必需16种元素.2、个性、个性: 植物不同生育期，不同植物所需养分差别，如水稻Si，豆科植物Co，块茎。块根类植物K。豆科植物需N少。棉、麻Na。油菜、糖用甜菜 B等。 肥料不同的形态:水稻在营养生长期适于NH4-N到生殖生长期则适于NO3-N.烟草

7、则以NO3-N 较合适.不仅可提高产量,而且还可改善品质,增强燃烧醒,而NH4-N可增强烟草的芳香化合物,所以NH4NO3是烟草适宜的氮肥品种。3、植物各生育期的营养特性植物各生育期的营养特性 1）、植物营养期）、植物营养期; 植物通过根系由土壤中吸收养分的整个时期,就叫植物营养期. 2）、植物营养阶段性）、植物营养阶段性: 一般作物吸收三要素的规律是: 生长初期吸收的数量和强度都较低,随着生长期的推移,对营养物质的吸收逐渐增加,到成熟阶段,又趋于减少. 3）、植物营养临界期）、植物营养临界期: 是指营养元素过多或过少或营养元素间的不平衡,对于植物生长发育起着明显不良的那段时间. 磷的临界期在

8、幼苗期. 玉米氮素最大效率期在喇叭口到抽穗初期； 小麦氮素最大效率期在拔节到抽穗期； 棉花氮素最大效率期是在开花结铃期。六、合理施肥的原则 1、生态第一的原则 2、有机肥与化肥配施的原则有机肥与化肥配施的原则 只施用有机肥不能大幅度提高产量,只用化肥又产生污染等七、施肥的基本原理七、施肥的基本原理 1、养分归还学说养分归还学说 第一、随着作物的每次收获（包括籽粒和茎杆）必然要从土壤中取走一定的养分， 第二、如果不正确地归还养分于土壤，地力必然会下降； 第三、要想恢复地力，就必需归还从土壤中取走的全部西； 第四、为增加产量，就应该向土壤中施加灰分元素 2、最小养分律（李比西最小养分律（李比西18

9、43年）年） 植物为了生长发育，需要吸收各种养分，但是决定植物产量的却是土壤中那个相对量最小的有效养分，无视这个限制因素，即使继续增加其它营养成分，也难以提高产量。 3、限制因子律限制因子律 是最小养分律的引用和发展，其内容是：增加一个因子的供应，可以使作物生长增加，但是遇到另一生长因子不足时，即使增加前一因子也不能使作物生长增加，直到缺乏的因子得到补充，作物才能继续增长。 4、报酬递减律与米采利学说报酬递减律与米采利学说 报酬递减律是一个经济学上的学说，一般表述是：从一定土地上所得报酬随着向该土地投入的劳动和资本量的增大而有所增加，但随着投入的单位劳动和资本量的增加，报酬的增加却在逐渐减少，

10、亦即最初的劳动和投资所得到的报酬最高，以后递增的单位投资和劳力所得报酬是渐次递减的。 八、植物氮素营养氮素营养 1、氮的营养功能氮的营养功能 1）、蛋白质的重要组分：）、蛋白质的重要组分： 2）、核酸和核蛋白质的成分）、核酸和核蛋白质的成分 3）、叶绿素的组成元素）、叶绿素的组成元素 4）、许多酶的组分）、许多酶的组分 2、氮素营养不良对作物生长发氮素营养不良对作物生长发育与品质的影响育与品质的影响 缺氮对叶片发育影响最大，叶片细小直立与茎的夹角小，叶色淡绿，严重时呈淡黄色，失绿的叶片色泽均一，一般不出现斑点，缺氮症状先从老叶开始。 缺氮茎杆茎杆细长，很少有分蘖和分枝，花和果实稀少植株提前成熟

11、，影响产量和品质。 缺氮作物根系根系最初比正常的色白而细长，但根量少，而后期根停止伸长，呈现褐色。 氮素过多时容易促进植株体内蛋白质和叶绿素大量形成，使营养体徒长，叶面积增大，叶色浓绿，叶片下披互相遮荫，影响通风透光，作物茎杆较弱，抗病虫、抗倒伏能力差，延迟成熟增加空秕粒， 叶菜类作物氮素过多，组织含水量高不易贮藏， 苹果体内氮素过多，则枝叶徒长，不能充分进行花芽分化，且易发生病虫害，果实品质差，缺乏甜味，着色不良，熟期也晚。3、常见的氮肥种类 氨态氮 硝硝态氮 酰胺态氮肥酰胺态氮肥 （尿素 长效氮肥长效氮肥 4、氨的毒害及硝酸盐的污染氨的毒害及硝酸盐的污染 NH3的毒害机理尚未清楚，已有的结

12、果认为，NH3的毒害主要是抑制根部吸收，影响K+吸收，可能造成K+外渗，游离NH3mM，nM，为了避免使用氨水、碳铵、尿素后的毒害，应采用深施，侧施与泥炭和风化煤混施等，同时，要控制肥料用量。 盲目使用氮肥，不仅造成植物毒害，降低氮肥效应，而且将对环境造成污染，危机动物和人类健康，硝酸盐污染食物或地下水，以及丰富的湖泊、河流，造成水体的营养化，亚硝酸盐还可与仲胺类化合物结合，形成致癌物质亚硝铵，从而诱发动物和人体消化道系统癌变。 环境水体NH4-Nmg/L）可能造成鱼类中毒死亡（水中NO3-N最大允许标准为10mg/L） 氨态氮？硝硝态氮？哪个更安全 蔬菜对硝硝态氮更易吸收，所以， 但是，九、

13、磷肥营养 1、磷的营养功能磷的营养功能 磷是植物体内重要化合物的组成元素磷是植物体内重要化合物的组成元素 （核酸、磷脂等等 加强光合作用和碳水化合物的合成与运转加强光合作用和碳水化合物的合成与运转 促进氮素代谢促进氮素代谢 促进脂肪代谢促进脂肪代谢 提高作物对外界环境的适应性提高作物对外界环境的适应性 2、磷与作物产量、品质的关系磷与作物产量、品质的关系 大量资料表明，增施磷肥可以提高油菜、向日葵等油料作物种子中脂肪含量1-4%，还能改善脂肪品质，增加不饱和脂肪酸，减少饱和脂肪酸含量，提高食用价值和工业利用价值。 蛋白质含量高低是评价禾谷类作物的籽粒及豆科作物种子与饲料品质的一项重要指标，增磷

14、、增强生物固氮可显著地提高豆科作物的产量和品质。 磷对作物的碳水化合物的合成分解和运输起着重要的作用，适宜的磷素营养对果树、蔬菜以及烟草等经济作物的产量和品质均有良好的作用，糖分、Vc、糖酸比、着色和适口性等 。3、作物磷素营养失调的症状作物磷素营养失调的症状 缺磷时，各种代谢过程受到抑制，植株生长迟缓、矮小、瘦弱、直立、根系不发达，成熟延迟、籽实细小、植株叶小、叶色暗绿或灰绿、缺乏光泽，主要是细胞发育不良致使叶绿素密度相对提高，同时，Fe的吸收间接地促进叶绿素合成，使叶色暗，严重缺磷时，在不少作物茎叶上明显地呈现紫红色的条纹或斑点（花青苷）甚至叶片枯死脱落，症状一般从基部老叶开始。逐渐向上部

15、发展。 缺磷造成玉米果穗秃顶，油菜脱荚，棉花和果树落蕾、落花，甘薯及马铃薯薯块变小，耐贮性变差。 磷素过剩，谷类无效分蘖，秕粒增加，叶肥厚而密，植株早衰。由于磷过多，而引起的病症，通常以缺Zn、Fe、Mg等的失绿症表现出来。4、磷肥种类 按所含的磷酸盐溶解度不同可分为三种类型， 难溶性磷肥、（骨粉等 水溶性磷肥、 弱酸溶性（构溶性）磷肥 5、磷肥施用与环境污染磷肥施用与环境污染 1）、对水体的影响）、对水体的影响 ppm，而PO43-ppm就可能出现“藻化”使水质恶化。 2）、造成土壤中有害元素的可能积累）、造成土壤中有害元素的可能积累 磷矿石中有各种杂质其中包括镉、铅、氟等有害元素。 十、钾

16、肥营养 1、植物体内钾的含量及其形态与分布植物体内钾的含量及其形态与分布钾在作物体内含量较高，一般都超过磷，例如每生产钾在作物体内含量较高，一般都超过磷，例如每生产500Kg稻谷需稻谷需N8.0-12.5Kg、磷、磷(P2O5)3.0-5Kg、钾、钾(K2O)7.0-15.5Kg。高产作物总钾的含量非但超过磷，。高产作物总钾的含量非但超过磷，甚至超过氮。甚至超过氮。与氮，磷不同，钾不是以有机化合物形态存在，与氮，磷不同，钾不是以有机化合物形态存在，而是以离子态、水溶性盐类或吸附在原生质表面上而是以离子态、水溶性盐类或吸附在原生质表面上等方式存在。等方式存在。 钾主要分布在代谢活跃的器官和组织中

17、，钾主要分布在代谢活跃的器官和组织中，禾谷类作物中茎叶禾谷类作物中茎叶籽粒。在体内有较大籽粒。在体内有较大的移动性，随作物生长，不断由老组织的移动性，随作物生长，不断由老组织向新生幼嫩部位转移，再利用率高，缺向新生幼嫩部位转移，再利用率高，缺乏症也从老叶开始发生。乏症也从老叶开始发生。2、钾的营养功能钾的营养功能 促进酶的活化促进酶的活化 促进光能的利用促进光能的利用, ,增强光合作用增强光合作用有利于植物正常呼吸作用有利于植物正常呼吸作用, ,改善能量代谢改善能量代谢增强植物体内物质合成和转运增强植物体内物质合成和转运增强蛋白质与核蛋白的合成增强蛋白质与核蛋白的合成增强植物抗性增强植物抗性3

18、、钾对作物产量与品质的影响钾对作物产量与品质的影响 钾与脂肪代谢有关，油料作物施用钾肥，产量钾与脂肪代谢有关，油料作物施用钾肥，产量与品质都能提高，纤维类作物、淀粉类作物等与品质都能提高，纤维类作物、淀粉类作物等需要较多的钾。需要较多的钾。 果树上，能提高果实中全糖量，还原型果树上，能提高果实中全糖量，还原型Vc和改和改善糖酸比。然而植物对钾的吸收具有奢侈吸收善糖酸比。然而植物对钾的吸收具有奢侈吸收的特性，过量钾的供应，虽不易直接表现出中的特性，过量钾的供应，虽不易直接表现出中毒症状，但可能影响各种离子间的平衡，抑制毒症状，但可能影响各种离子间的平衡，抑制作物对钙、镁的吸收，也浪费化肥用量。作物对钙、镁的吸收，也浪费化肥用量。十一、植物微量元素营养与微肥植物微量元素营养与微肥 微量元素包括硼（B）、锌（Zn）、锰（Mn）、铁