高二化学学科选修课讲义(陈惠巧)

1厦门市内厝中学高二化学学科选修课讲义第1节有机肥料分类有机肥料天然有机质经微生物分解或发酵而成的一类肥料。中国又称农家肥。其特点有：原料来源广，数量大；养分全，含量低；肥效迟而长，须经微生物分解转化后才能为植物所吸收；改土培肥效果好。常用的自然肥料品种有绿肥、人粪尿、厩肥、堆肥、沤肥、沼气肥和废弃物肥料等。绿肥见绿肥作物。人粪尿人体排泄的尿和粪的混合物。人粪约含70％～80％水分，20％的有机质（纤维类、脂肪类、蛋白质和硅、磷、钙、镁、钾、钠等盐类及氯化物），少量粪臭质、粪胆质和色素等。人尿含水分和尿素、食盐、尿酸、马尿酸、磷酸盐、铵盐、微量元素及生长素等。人粪尿中常混有病菌和寄生虫卵，施前应进行无害化处理，以免污染环境。人粪尿碳氮比（C／N）较低，极易分解；含氮素较多，腐熟后可作速效氮肥用，作基肥或追肥均可，宜与磷、钾肥配合施用。但不能与碱性肥料（草木灰、石灰）混用；每次用量不宜过多；旱地应加水稀释，施后复土；水田应结合耕田，浅水匀泼，以免挥发、流失和使作物徒长。忌氯作物不宜用，以免影响品质。厩肥家畜粪尿和垫圈材料、饲料残茬混合堆积并经微生物作用而成的肥料。富含有机质和各种营养元素。各种畜粪尿中，以羊粪的氮、磷、钾含量高，猪、马粪次之，牛粪最低；排泄量则牛粪最多，猪、马类次之，羊粪最少。垫圈材料有秸秆、杂草、落叶、泥炭和干土等。厩肥分圈内积制（将垫圈材料直接撒入圈舍内吸收粪尿）和圈外积制（将牲畜粪尿清出圈舍外与垫圈材料逐层堆积）。经嫌气分解腐熟。在积制期间，其化学组分受微生物的作用而发生变化。厩肥的作用：①提供植物养分。包括必需的大量元素氮、磷、钾、钙、镁、硫和微量元素铁、锰、硼、锌、钼、铜等无机养分；氨基酸、酰胺、核酸等有机养分和活性物质如维生素B1、B6等。保持养分的相对平衡。②提高土壤养分的有效性。厩肥中含大量微生物及各种酶（蛋白酶、脲酶、磷酸化酶），促使有机态氮、磷变为无机态，供作物吸收。并能使土壤中钙、镁、铁、铝等形成稳定络合物，减少对磷的固定，提高有效磷含量。③改良土壤结构。腐殖质胶体促进土壤团粒结构形成，降低容重，提高土壤的通透性，协调水、气矛盾。还能提高土壤的缓冲性和改良矿毒田。④培肥地力，提高土壤的保肥、保水力。厩肥腐熟后主要作基肥用。新鲜厩肥的养分多为有机态，碳氮比（C／N）值大，不宜直接施用，尤其不能直接施入水稻田。堆肥作物茎秆、绿肥、杂草等植物性物质与泥土、人粪尿、垃圾等混合堆置，经好气微生物分解而成的肥料。多作基肥，施用量大，可提供营养元素和改良土壤性状，尤其对改良砂土、粘土和盐渍土有较好效果。2堆制方法，按原料的不同，分高温堆肥和普通堆肥。高温堆肥以纤维含量较高的植物物质为主要原料，在通气条件下堆制发酵，产生大量热量，堆内温度高（50～60℃），因而腐熟快，堆制快，养分含量高。高温发酵过程中能杀死其中的病菌、虫卵和杂草种子。普通堆肥一般掺入较多泥土，发酵温度低，腐熟过程慢，堆制时间长。堆制中使养分化学组成改变，碳氮比值降低，能被植物直接吸收的矿质营养成分增多，并形成腐殖质。堆肥腐熟良好的条件：①水分。保持适当的含水量，是促进微生物活动和堆肥发酵的首要条件。一般以堆肥材料量最大持水量的60％～75％为宜。②通气。保持堆中有适当的空气，有利好气微生物的繁殖和活动，促进有机物分解。高温堆肥时更应注意堆积松紧适度，以利通气。③保持中性或微碱性环境。可适量加入石灰或石灰性土壤，中和调节酸度，促进微生物繁殖和活动。④碳氮比。微生物对有机质正常分解作用的碳氮比为25∶1。而豆科绿肥碳氮比为15～25∶1、杂草为25～45∶1、禾本科作物茎秆为60～100∶1。因此根据堆肥材料的种类，加入适量的含氮较高的物质，以降低碳氮比值，促进微生物活动。沤肥作物茎秆、绿肥、杂草等植物性物质与河、塘泥及人粪尿同置于积水坑中，经微生物嫌气发酵而成的肥料。一般作基肥施入稻田。沤肥可分凼肥和草塘泥两类。凼肥可随时积制，草塘泥则在冬春季节积制。积制时因缺氧，使二价铁、锰和各种有机酸的中间产物大量积累，且碳氮比值过高和钙、镁养分不足，均不利于微生物活动。应翻塘和添加绿肥及适量人粪尿、石灰等，以补充氧气、低降碳氮比值、改善微生物的营养状况，加速腐熟。沼气肥作物秸秆、青草和人粪尿等在沼气池中经微生物发酵制取沼气后的残留物。富含有机质和必需的营养元素。沼气发酵慢，有机质消耗较少，氮、磷、钾损失少，氮素回收率达95％、钾在90％以上。沼气水肥作旱地追肥；渣肥作水田基肥，若作旱地基肥施后应复土。沼气肥出池后应堆放数日后再用。废弃物肥料以废弃物和生物有机残体为主的肥料。其种类有：生活垃圾；生活污水；屠宰场废弃物；海肥（沿海地区动物、植物性或矿物性物质构成的地方性肥料）。其他肥料此外还有泥肥、熏土、坑土、糟渣和饼肥等。土肥类应经存放和晾干、糟渣和饼肥经腐熟后用作基肥。第2节我国的有机肥料资源我国地域辽阔，人口众多，有机肥料资源十分丰富。种类多，数量大，是我国农业生产的重要肥源，但它也是农业、畜牧业生产的副产物。可以说，哪里有农业、畜牧业、哪里就有有机肥源。城市中可以利用的有机生活垃圾，主要来自农产品和畜产品。所以农业、畜牧业越发展，有机肥资源就越丰富。根据全国各地区调查，目前使用的有机肥料就有14类100多种。人粪尿是一项重要有机肥源。平均每个成年人每年粪尿排泄量约为790公斤，折含氮素(N)4.4公斤，磷素(P2O5)1.36公斤，钾素(K2O)1.67公斤。如以人粪收集利用率按60％、人尿30％计算，我国农3村人口有9亿，折合为成年人，每年就可积攒人粪尿1600多亿公斤，可为农业生产提供氮素90万吨，磷素28万吨，钾素34万吨。据中国农业年鉴1990年资料，我国猪存栏数约3.4亿头，牛近1亿头，马骡驴2700万匹，这些家畜排泄物数量大，养分丰富，是我国农村最大的有机肥资源。其中猪每年可为农业生产提供氮素130多万吨，磷素85万吨，钾素180万吨；大牲畜可提供氮160多万吨，磷83万吨，钾110多万吨。加上每年有30多亿只家禽和10多亿只兔，其提供的养分量占农村有机肥料总量的63％～72％。农作物秸秆也是很重要的有机肥源。其养分丰富，来源广，数量多，可直接还田。也是堆、沤肥和家畜挚□的重要原料。我国主要农作物秸秆每年总生成量平均为4亿多吨，按稻草还田率30％，麦秸还田率45％，玉米秸还田率20％计算，每年可用作有机肥料的秸秆就有1.3亿多吨，约可提供氮素66万吨，磷素40万吨，钾10.6万吨。我国每年各种有机肥料总生产量达18～24亿吨，其中氮磷钾养分含量就有1678万吨。这些数字只是粗略的估算。随着人口的增加，农业、畜牧业生产的发展，人民生活水平的提高，有机肥料的数量和质量都有很大的变化。据1998中国农业年鉴统计我国人口为12.058亿，是1989的1.062倍，增加1.023亿人；粮食产量为4.942亿吨，是1989的1.12倍，增加7975万吨，猪、牛、羊出栏数为63722.1万头，是1989年的1.673倍，增加2.5633亿头。禽蛋产量2125.4万吨是1989年的2.95倍，增加1405.6万吨。人口、畜禽数量和粮食产量的增加，必然增加人、畜、禽粪便和作物秸秆的数量。因此我国各种有机肥料年总生产量可能要远远超过18～24亿吨，其中氮磷钾养分含量也要超过1678万吨。据张夫道等人的预测20世纪末，我国有机肥中氮磷钾养分总量达1971～2087±91.7万吨。总之我国的有机肥料是一项数量巨大的资源，而且是每年持续不断地生产出来的，利用好了将成为发展农业生产的物质保证。第3节微生物肥料的的种类及应用微生物肥料是以微生物的生命活动促使作物得到特定肥料效应的一种制品，是农业生产中使用肥料的一种。首先，微生物肥料与富含氮、磷、钾的化学肥料不同，微生物肥料是通过微生物的生命活动直接或间接地促进作物生长，抗病虫害，改善作物品质，而不仅仅以增加作物的产量为惟一衡量标准。另一方面，从目前的研究和试验结果来看，微生物肥料不能完全取代化肥，比如用根瘤菌菌剂接种花生。大豆等豆科植物或牧草可以提高共生固氮效能，增产效果很明显。但在同样有效产量构成的情况下，只能不同程度减少化肥的使用量而不能完全取代。除此以外，每一种肥料都有其适用作物和地区，目前还没有一种肥料可以用到哪里哪里灵。因此，从微生物的种类及其功能来看，与传统的化肥和有机肥又有着本质的区别。一、微生物肥料的的种类4从微生物肥料的功能不同可将其分为二类。1、微生物拌种剂利用多孔的物质作为吸附剂(如草炭、蛭石)，吸附菌体的发酵液而成菌剂，这种菌剂用于拌种或蘸根。有益微生物通过其生命活动增加植物营养元素的供应，改善植物营养状况而增产。其代表品种为各类根瘤菌肥料，主要应用于豆科植物，使其能在豆科植物根、茎上形成根瘤，同化空气中的氮素来供应植物氮素营养。也可将两种或两种以上微生物(固氮菌、芽孢菌或其它一些细菌)互不拮抗、互相有利，通过其生命活动使作物增产，其作用不仅提高营养元素的供应水平，还包括菌在繁殖过程中自身产生的各类植物生长刺激素，拮抗某些病原菌，达到抑制病害的目的，尤其是土传病害，例如线虫病害、全蚀病、青枯病、枯萎病等。有的菌剂能活化土壤中被固定的磷、钾矿物，使之被植物吸收。另一些菌剂能加速作物秸秆的腐熟和促进有机废物发酵。2、复合微生物肥料除了含有效微生物外，还有一些营养物质。根据营养物质的不同可分为：微生物和有机物复合；微生物和有机物质及无机元素复合。如果根据作用机理则可分为：以营养为主；以抗病为主，以降解农药为主；也可多种作用同时兼有。每种肥料各有特色，作用不完全一致，但目的都是为了提高作物的产量，减少化肥用量，降低成本，改良土壤和改善作物品质，保护生态环境。如果按其制品中特定的微生物种类，可分为细菌肥料(根瘤菌肥、固氮、解磷、解钾肥)、放线菌肥(抗生肥料)、真菌类肥料(菌根真菌、霉菌肥料、酵母肥料)、光合细菌肥料。如果按作用机理，可分为根瘤菌肥料、固氮菌肥料(自生或联合共生类)、解磷肥料、硅酸盐类肥料、芽孢杆菌制剂、分解作物秸秆制剂、微生物植物生长调节剂类。目前正处于研究与探索的促进植物生长调节剂类。第4节微生物肥料的的种类及应用二、微生物肥料的应用微生物肥料中的有益微生物进行生命活动时，需要能量和养分。当进入土壤后，能源物质和营养供应充足时，其所含的有益微生物便大量繁殖和旺盛代谢，从而发挥其效果。反之则无效果或效果不明显。当土壤生态环境(水分、温度、氧气、pH、氧化还原电位因素等)适宜于肥料中的有益微生物生活时，其效果尤为显著，因此，合理的农业技术设施可以改善土壤环境，提高微生物肥料的有效性。微生物肥料的作用是综合性的。首先它能增加肥力，这是作为微生物肥料的主要功效。微生物的生命活动与土壤肥力之间的关系是肯定的，但由于一些研究不到位，有的机理还不能完全阐明；其次是能协助农作物吸收营养，如根瘤菌能在根瘤中固定氮素并被植物吸收，5既能全部利用又无污染问题。AM真菌是一种土壤真菌，它与多种植物根系共生，其菌丝可以吸收更多的营养供给植物吸收利用，尤其磷的吸收最明显；微生物肥料还可以增加植物的抗病虫害和抗旱能力。利用微生物肥料的另一个作用是减少化肥的使用量，同时提高作物品质。生产微生物肥料所用菌必须是安全的。菌种首先必须对人、动物、植物无急性、恶急性病害，其次要有一定的功效。优良菌株很重要，因为同一种菌，经过筛选或诱变，可以筛选到作用更强的菌株。菌种应用要科学、合理。有的肥料产品将大豆根瘤菌用于禾本科作物如小麦、玉米等，这是十分可笑的。芽孢类菌组合也应做试验，有些种类不适宜组合，有些菌的安全性也应检定。微生物肥料不要长时间暴露在阳光下，以免紫外线杀死肥料中的微生物，有些产品不宜与化肥混用，更不能与杀菌剂混用。微生物肥料发展很快，但不可能解决生产中的全部问题，是应该大力发展的肥料品种。第5节微生物肥料的的种类及应用三、微生物肥料使用应注意的问题为了确保微生物肥料的使用效果，广大微生物肥料消费者在推广应用时注意以下几个问题：1、没有获得国家登记证的微生物肥料不能推广。国家规定微生物肥料必须经