1、2019/5/13,1,“高等土壤植物营养化学” 高等农业化学,第一讲：绪 论,中国科学院南京土壤研究所 研究生课程（ 2010年秋）,曹 志 洪2010年09月13日,2019/5/13,2,高等农业化学 或 高等土壤-植物营养化学,Welcome to attend this course for your credits of Ph-D or MS-D Introduction：myself : 从事土壤-植物营养化学的学习和研究50年 是一名老学生,你们的学友或学长,与大家共勉；“认真学习，认真工作，认真做人”“宽厚待人， 快乐每一天”,2019/5/13,3,高等农业化学（2010年
2、）1、 高等农业化学序论 曹志洪 2、 室内外试验布置和管理 钦绳武 3-4、 微量元素和痕量元素分析 朱其清 5、 土壤和植物样品大量元素分析 顾益初 6、 土壤、植物营养科学照相技术 崔荣浩 7、 土壤氮素与氮肥 尹 斌 8、 土壤磷素与磷肥 周健民 9 、 土壤钾素与钾肥 周健民 10、 土壤钙、镁、硫及施肥 曹志洪11、土壤微量元素与微肥 汪金舫 12、复混肥的生产与施用 段增强 13、新型肥料的理论基础与技术 杜昌文 14、 设施农业与肥料施用 段增强15、主要大田作物需肥特性及施肥 王火焰16、植物营养与农产品品质 刘 勤 17、根际营养环境 施卫明 18、植物营养胁迫生理 施卫明
3、 19、适应缺磷胁迫的生理生化基础 沈仁芳20：耐铝毒胁迫的生理生化基础 沈仁芳21、电生理分析技术及其应用 苏彦华 22、植物营养遗传与分子生理 施卫明 23、总结和复习提纲 施卫明,高等农业化学（1999年） 绪论 野外田间试验布置和管理土壤和植物样品微量元素和痕量元素分析土壤和植物样品微量元素和痕量元素分析土壤和植物样品大量元素分析土壤植物营养学科的科学照相技术 主要大田作物需肥特性及施肥， 植物营养与农产品品质， 化肥施用的环境效应与面源污染， 土壤氮素与氮肥， 土壤磷素与磷肥， 土壤钾素与钾肥 ， 土壤微量元素与微肥， 土壤钙、镁、硫及施肥， 复混肥的生产与施用 设施农业与肥料施用，
4、新型肥料研制的理论基础与技术野外土壤样品采集和处理、室内盆栽试验和温室管理 植物适应缺磷胁迫的生理生化基础， 植物耐铝毒胁迫的生理生化基础， 根际营养环境， 植物营养胁迫生理， 植物营养遗传与分子生理,2019/5/13,4,一、什么是农业化学？,农业化学（Agricultural Chemistry)，使与农作物生产、存储、加工相关的化学。即农用化学品的化学 （Agrochemicals Chemistry )至少包含五个方面：1、 农田或农产品储存库的病、虫、兽、草害防治的化学杀菌、虫、鼠、草剂、熏蒸剂等的合成与使用2、植物养分物质-肥料的生产与施用的化学近代化学工业的主要支柱和现代农业的
5、重要物质基础， 3、土壤化学的分支 - “土壤-植物营养化学”，4、农产品加工的化学（微生物发酵制酒、酱、豆腐及其延伸产品）、生物能源生物质转化为酒精的工业将是一个新兴的朝阳产业，5、生长调节剂、土壤调理剂和农膜、生态激素的合成与使用,2019/5/13,5,土壤-植物-营养化学,土壤植物营养化学名称的由来：1978年李庆逵、鲁如坤两位先生建议把中国科学院土壤研究所的农化研究室改名为土壤植物营养化学研究室， 并对学科的科学内涵做了明确的界定：研究土壤-植物营养-施肥三者的关系、是土壤化学的分支学科。 主要的研究内容是：1、土壤固有的植物养分和一些有益元素的储量、形态、矿化、固定、有效化和迁移的
6、过程机理及影响因子；2、植物（根系）对养分的吸收、转运、溢泌机制及其反馈作用；3、肥料（养分）进入土壤后的转化、迁移的化学、物理、生物地球化学过程；4、不同作物的最佳施肥量、形态及其对作物产量和品质的效应；5、施肥对土壤肥力质量、环境质量和健康质量的影响机理及其调控。,2019/5/13,6,高等农业化学实际上是 高级土壤-植物营养化学 Advanced SoilPlant Nutrition Chemistry,1、除了介绍一般的土壤-植物营养化学原理外，主要介绍本学科所内外、国内外最新最活的材料，中科院土壤所在国内外土壤-植物营养化学学科的贡献，我国其他单位在土壤植物营养化学学科上的最新成
7、就，2、一般教科书上没有的信息和资料3、最近国内外本学科的研究动向4、关于社会上和媒体对本学科范畴内的一些伪科学或虚假报道给予必要的评说,2019/5/13,7,中科院土壤所引领我国 土壤-植物营养化学的发展方向,上世纪30年代李庆逵先生开始了我国最早的磷肥试验 上世纪40年代与南京永利宁公司合作开始了氮肥试验 上世纪50年代推广氮、磷肥以及推动以磷换氮的研究 上世纪60年代中开展了微量元素和国际钾肥合作研究 上世纪70年代初开创了长效碳酸氢铵肥研究、开创根际研究法 上世纪70年代中带头进行硫肥与硫素营养研究 上世纪80年代中率先开展全国烟草施肥与品质研究 上世纪90年代初领先开展植物营养与生
8、物工程研究 上世纪90年代中引领设施农业与施肥研究 上世纪90年代后期重视施肥与环境研究 本世纪初开始了施肥与土壤质量相互关系的研究,2019/5/13,8,二、土壤和土壤肥力,土壤是地球表层陆地生态系统中有生命的多介质自然体。-有生命的， 指土壤孕育了从低等到高等从微细到巨大的万千生物；同时土壤本身也有形成、发育、成熟到老死的生命周期-多介质， 指土壤是由固体、液体、气体和无机物、有机物等组成的多相、不均匀复杂体系-自然体，指土壤是自然形成的产物。虽然人为土类是人类活动改造而具有特殊品质的土壤，但其母质或其基础也必定是自然土壤。因此，土壤既是一种自然资源，且是在人的生命周期内不可再生的宝贵资
9、源，又是人与生命的生存环境,2019/5/13,9,2019/5/13,10,2019/5/13,11,埋藏古水稻土、古泥沼和现代水稻土的肥力特征的比较*1, *2样 品 pH 有机碳 氮 磷 钾 钙 镁 硫 铜 锌 铁 锰古水稻土 5.7 9.7 0.8 1.58 18.2 7.6 6.3 0.10 41.0 80.8 22.7 0.51古代泥沼 5.6 5.8 0.6 0.75 17.7 5.6 6.5 0.09 47.0 73.5 19.5 0.34 现水稻土 4.8 21.4 2.3 0.91 17.1 5.5 6.9 0.51 59.0 88.1 3.0 0.39 *1 有机碳和大、
10、中量元素全量单位为：g/Kg 土, 而微量元素全量单位是：mg/Kg,埋藏古水稻土、古泥沼和现代水稻土有效养分含量的比较(mg/Kg) 样 品 可溶碳 硷解氮 有效磷 速效钾 有效硫 有效铁 有效铜 有效锰 有效锌 古水稻土 89.5 10.8 48.0 167.7 16.3 117.9 3.9 91.5 2.6 古代泥沼 61.6 11.2 34.2 117.0 13.9 62.8 2.9 62.1 0.6 现水稻土 206.5 191.0 9.2 139.3 102.2 658.7 8.9 125.5 1.5,2019/5/13,12,2019/5/13,13,2019/5/13,14,土
11、壤肥力是土壤的本质,土壤肥力的定义（Soil Fertility）Fertile 是 producing or bearing fruits in abundant ( great ) quantities ：是多产多育的意思。土壤肥力就是土壤孕育生命的能力。 土壤是孕育生命的温床： 万物土中生。 狭义的土壤肥力和广义的土壤肥力 土壤肥力的自然属性与人为影响,2019/5/13,15,三、植物营养与植物营养必须元素,1、植物养分是指植物为维持其正常的生命活动必须从外界摄取以构成细胞体或为完成代谢活动所必须的物 质。 2、植物养分可以分为植物营养矿质元素和水两大部分 3、植物营养元素又可分为必需
12、元素和有益（ 非必需） 元素两种； 4、判别植物必需元素的三原则： 缺乏则生命过程不能完成； 作用的专一性， 其他元素不可替代；直接参与代谢或作为代谢产物的基本组分。所以， 必需元素具有同等重要和不可替代的特征,2019/5/13,16,植物必需元素的分类,一、植物中含量多少分类： 平均含量（ 鲜重计）% 大 ：C, H, O, N, P, K, 0.07-70 中 : S, Ca , Mg 0.05-0.3 微 : Fe, Mn, Cu, Zn, B, Mo, Cl 0.02,二、按生理、生化功能分类 (Mengle & Kirkby)：组别 元素 吸收形态 生理生化功能I组 C, H, O
13、, N, S CO2, HCO3, H2O, O2, 有机物的组分， 酶促或氧化还 NO3, NH4, SO2, SO4 原反应的必需元素II组 P, B, ( Si ) 磷酸盐，硼酸盐，硅酸盐， 磷酸化、硼酸化、及磷酸苷类的能量转化III 组 K, Ca, Mg, Cl 离子态 细胞渗透压，酶活性的中间桥梁， 平衡阴 离子， 控制膜电位等IV组 Fe, Cu, Zn , Mo, Mn 离子或络合物态 辅酶， 通过原子价的变化传递电子,2019/5/13,17,四、肥料,1、肥料的定义2、肥料在社会可持续发展中的作用3、肥料的分类4 、肥料的使用方法,2019/5/13,18,1、 肥料的定义
14、肥料是植物的粮食， 至少是能提供植物必需养分的物质。除了 碳（C）氢（ H）,氧（ O） 这三个元素已有大气和水自然足量供给外（特 殊情况除外）， 肥料主要提供的是其他13种必须元素。因此， 任何直接或在土壤中分解后提供植物必须养分的物质就是肥料。,2019/5/13,19,2、肥料的分类及品种A、基本的只有两大类：有机肥料和无机肥料B、有机肥料：节制的农家肥料：植物动物生产的下脚料、人畜排泄物 ， 食物残余物、有机垃圾、河（塘）泥等种植的：旱地绿肥、水生绿肥、木本绿肥等地下挖掘的古代生物体：泥炭， 风化煤、褐煤等商品加工的 ：各种商品化生产的堆肥、有机无机复混肥C、无机肥料：天然的无机肥料：
15、 磷矿粉、智利硝石、纯度高的钾矿合成加工的无机肥料： 氮、磷、钾和其他无机肥料D、无机肥料的剂型和品种：固体肥料/ 液体肥料：单质肥料/复合和复混肥料， 高/中/低浓度， 通用/专用,2019/5/13,20,3、肥料的施用方法种肥（包衣、拌种）苗肥（苗床肥， 漂浮育苗） 基肥， 追肥，施入土壤， 加肥滴灌，施于叶面， 针剂注射。,2019/5/13,21,五、肥料在社会可持续发展中的作用1、增加作物产量和提高产品品质、保障粮食和纤维供给2、提高土壤肥力质量，确保可持续利用 3、增加土壤有机质储量，减排二氧化碳，应对气候变暖4、发展经济作物、森林和草地的物质基础，确保生态安全5、提供动物（陆上
16、、空中和水域的一切动物）更多饲料，确保生物多样性6、发挥以肥调水、以肥节水、以肥保水效应，提升水效率 7、肥料资源是一种可循环、可再生的资源，合理利用肥料 资源的土壤-植物营养科学是人类可持续发展中不可或缺的基础科学之一。,2019/5/13,22,中国无机氮肥施用、试验、生产的历程1、1900年前后有少量智利硝石在福建的烟叶上使用，泉州一户烟农至今保留着智利肥料厂商100多年前颁发的奖励证书2、1909年我国开始有少量硫铵从日本进口3、1914年，吉林公主岭的农时试验场（日）开始氮肥的田间试验4、1935年大连、37年南京各有一氮肥厂，到1941年共生产硫铵计22.6万吨5、1949年全国合
17、成氨设计能力为8000吨， 硫铵为3.5 万吨6、1953年建一批年产5-7万吨合成氨的中型氮肥厂，1965年生产103.7万吨氮肥；7、1963年江苏丹阳简称全国首家碳酸氢铵厂， 到80年代初全国有600-700家生产碳酸氢铵的中小氮肥厂，生产全国一半以上的氮肥（500-600万吨）是我国的一个创举！8、1972年起，全国陆续建立了15个年产30万吨合成氨（合52万吨尿素）的大氮肥厂，使我国成为时间上氮肥生产能力最大的国家之一9、2000年我国氮肥产量达到 3000多万吨， 。,2019/5/13,23,我国磷肥的发展和使用历程,1949年我国台湾省有3万吨磷肥生产内地基本没有生产和使用。作
18、物吸收的磷素主要靠土壤和有机肥提供。 新中国成立60年来，我国磷肥工业走过了一条由进口产品、技术再到出口产品的发展之路，实现了由进口大国向制造大国再到出口大国的历史跨越，成为全世界产量第一的磷肥生产大国，取得了令世界瞩目的成就。磷肥产品的数量、品质、生产技术，以及磷肥行业的设备制造、企业管理、市场营销和盈利水平，都实现了由量变到质变的跨越；磷肥品种也从单一养分、低浓度，向高浓度、复合化、多品种发展。 从1953年开始，我国开始研制钙镁磷肥。“七五”之前，我国以建设中小型过磷酸钙和钙镁磷肥装置为主，年产过磷酸钙、钙镁磷肥不足200万吨。“七五”、“八五”计划的10年间，国家加大了对磷肥工业的技改
19、和科研投入，引进了十几套大中型磷肥装置，同时依靠自有技术建设了80多套小磷铵装置，使磷肥产量从1985年的175.8万吨迅速增长到1995年的619万吨，10年净增443万吨。“九五”期间，我国磷肥企业组织力量对引进技术进行消化吸收，磷肥产量由1996年的575万吨增至2000年的663万吨，4年净增88万吨。“十五”期间，我国磷肥生产技术日渐成熟，加之政府从2000年采取了“以产顶进”的扶持政策，磷肥产量以前所未有的速度增长，总产量由2000年的663万吨飙升至2005年的1125万吨，产量首次跃居世界首位，高浓度磷肥比重从35增长到60。,2019/5/13,24,我国钾肥资源紧缺， 科学
20、使用钾肥尤为重要,我国已探明的钾盐储量主要分布在青海柴达木盆地和新疆罗布泊的11个现代盐湖中。青海柴达木盆地KCl的资源总量为7.13亿t，其次是新疆罗布泊，初步圈定KCl资源量2.9亿t，第三是西藏35个特种(钾锂硼)盐湖，KCl资源量0.66亿t。此外，内蒙已发现的钾盐湖11个，拥有资源量257万t。我国已发现的古代固体钾盐矿床，主要为云南勐野井古新世钾盐矿，KCl储量1 197.5万t。以上总计10.84亿t，折合K2O为 6.85亿t。 我国钾肥潜在需求不断增长，据专家估计2010年将达1250万吨。但是，我国钾肥潜在需求与消费量差异大，如2009年钾肥消费量维持在600650万吨，与
21、此前专家预测1000万吨左右的需求量存在350500万吨的巨大差距。土壤钾素亏缺成为我国土壤营养元素构成中存在的突出问题，是制约我国农业可持续发展的关键因素之一。,2019/5/13,25,普及推广4R关键技术， 实现高产高效安全施肥,Right Fertilizer Products Right Rates Right Place Right Time针对特定的土壤、特定的作物、构建最佳的4R施肥体系： 最好的肥料产品（ 配方、形态）和服务，最适宜的肥料用量，最有效的施肥位置， 最需经济的施肥次数和时间。实现高产高效安全环境友好的目标。,2019/5/13,26,请指出下列资材中那些是肥料，
22、 属于什么肥料（无机、有机）；那些不是肥料，为什么？硫酸铵、 过磷酸钙、 氯化钾、 尿素、 光肥、紫云英、生物钾 肥、 红萍、 垃圾堆肥、 硫衣尿素、 磁肥、 磷酸二铵、音乐肥、 二氧化碳、 智利硝石、根瘤菌、磷矿粉、苕子、硫酸钾镁、骨粉、稀土肥料、 硼砂、 钼酸铵、 硫酸锌、 声肥 、氯化镁， 石灰、 钙镁磷肥， 氨水、 磁化水、 硫酸锰、鸟粪磷矿、石灰氮、氮鳞钾复合肥料、氨基酸、石膏、磷细菌、硫细菌、液氨， 氨水。,2019/5/13,27,必和必拓收购加拿大钾肥公司为哪般？,钾肥价格的波动：正常情况下的2006年 ：110 USD/t, 世界粮食恐慌的2008年： 830 USD/t 世界的钾矿资源紧缺目前的价格：338 USD/t必和必拓收购加拿大钾肥公司目的是在垄断钾矿资源， 使大多数发展中国家受制于人。 中国的私人资本恐怕难敌特世界巨头的,2019/5/13,28,Enjoy beautiful scenery ！ 请欣赏云南丽江的美景 ！,2019/5/13,29,Enjoy natural beauty and Thank You ! 请欣赏云南玉龙雪山的自然美！谢谢！,
