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1、1农业有机化学主讲人:杨秀利12病虫害是人类从事农业生产的大敌:马铃薯晚疫病、小麦锈病流行起来损失巨大。至于虫害,更是触目惊心:232004年11月17日,百万蝗虫突袭开罗,数以百万计 的蝗虫出现在埃及首都开罗上空:34据统计,全世界每年因虫害造成农业(含林业)损失 达13.8,因病害使农业(含林业)损失11. 6。全世界 因病虫害造成的损失每年均在750亿美元以上。 人类与农业病虫害斗争的一大主要法宝就是化学 防治法,其武器便是农药。 农药的使用可追溯到公元前1000多年古希腊;但最初人们只是根据直观经验,利用这些天然物 质对一些有害生物进行零散的防除,在长达几千年的 历史过程中并未形成农药
2、的商品概念。 中国是使用药物防治农作物病虫草害很早的国家, 公元前7世纪 公元前5世纪:45、第一代农药:天然有机产物 (20世纪40年代以前)如:除虫菊、鱼藤、烟碱等 就世界范围来看,农药的商品化始于欧洲。 约在19世纪中期,三大杀虫植物:除虫菊、鱼藤 和烟草作为世界性商品开始在市场销售,随后出现的 砷酸铅、砷酸钙以及硫酸烟碱的工业化生产,则标志 着农药已成为化学工业产品。1除虫菊56除虫菊是一种植物,其杀虫的有效成分是除虫菊酯 672鱼藤豆科鱼藤属中的一种,学名Derris ellipitica Benth., 常绿藤本植物。野生分布于亚洲的热带地区。热带各 地作为杀虫剂原料作物栽培。 7
3、8广州增城增 江西岸古藤 园内的千年 古藤:白花鱼藤89蝶形花科鱼藤属 多生于沿海河岸灌 丛或红树林中。根 、茎、叶含有鱼藤 酮约5,可作杀 虫药。910藤本植物1011奇数羽状复叶1112总状花序1213花聚生蝶形花冠白色或粉红色1314鱼 藤 的 标 本1415植物性杀虫剂化学研究的奠基人黄瑞纶 ()黄瑞纶,字子荣,年月 日出生于河北省任丘县。升 入金陵大学化学系。他学习勤奋,善于思 考,对有机化学和分析化学尤感兴趣。 年夏毕业时,荣获“斐陶斐”金钥匙 奖,并留化学系任助教。年,黄瑞纶在浙江大学任教期间,特别致 力于国产植物性杀虫药剂的研究。 1516雷公藤根皮是当地菜农应用最广的杀虫剂。
4、 前人曾从根皮中分离得一种红色色素“雷公藤红” 和 一种多元醇“半乳糖醇” 。 经黄瑞纶深入研究,于年春指出,“半乳糖 醇”毫无杀虫力,“雷公藤红”的杀虫效力也极差。 经过他反复分离和试验所得到的一种白色生物碱, 对一些害虫具有强烈的胃毒作用,而对高等植物和动物则 是安全的。这种生物碱是黄瑞纶首次发现的,并定名为“ 雷公藤碱”。同时指出,这种碱不是单一的化合物,有待 进一步分离纯化和测定其分子式。 1617直到二十世纪年代,经伯罗萨(Beroza)等 人用色层分析法分析证明,雷公藤碱是种类似的植物碱 的混合物。毒鱼藤是有毒鱼作用的一类藤本植物的统称。广西 农事试验场栽培的有两种,一为当地早已引
5、种的厚果鸡血 藤,俗称毒鱼藤,另一为黄瑞纶于年秋从越南引 进的毛鱼藤。 毛鱼藤是一种极有发展前途的杀虫药用植物。迄今 仍在两广种植。适用范围:是防治无公害农作物,如蔬菜、果树、 茶叶、烟叶等作物害虫的理想杀虫剂。17183烟碱(尼古丁)是由烟草中提取得到的一种生物碱,是一种无 色至淡黄色油状液体,水溶液呈碱性。1819用途广泛:可用于制造高效农药,对各类害虫,触杀,薰蒸 或胃毒效果都很好,由于它是天然物质,它的最大特 点是没有残毒,不造成二次污染,不产生抗药性,是 保护生态环境的生物活性农药。烟碱农药: 是一种高效、无残留、无公害污染、不产生抗药 性的新一代生物农药。1920202121222
6、223、第二代农药: 1滴滴涕(DDT)滴滴涕,二氯二苯三氯乙烷 英文名:Dichlorodiphenyltrichloroethane20世纪4070年代:如滴滴涕、六六六等 有机氯农药,防治病虫害效果更好 2324也就是在1962年,美国海洋生物学家蕾切尔卡逊 Rachel Carson女士在其发表著作寂静的春天中高度 怀疑。 蕾切尔卡逊 Rachel Carson该书用夸张的手法描绘了滥用农 药的悲惨前景,在世界上引起了强烈 震动。 2425从前,在美国中部有一个城镇,这里的一切生物看来 与其周围环境生活得很和谐。这个城镇坐落在像棋盘般排 列整齐的繁荣的农场中央,其周围是庄稼地,小山下果
7、园 成林。春天,繁花像白色的云朵点缀在绿色的原野上:秋 天,透过松林的屏凤,橡树、枫树和白桦闪射出火焰般的 彩色光辉,狐狸在小山上叫着,小鹿静悄悄地穿过了笼罩 着秋天晨雾的原野。 寂静的春天选段2526沿着小路生长的月桂树、荚蒾(jia mi)和赤杨树以及 巨大的羊齿植物和野花在一年的大部分时间里都使旅行者 感到目悦神怡。即使在冬天,道路两旁也是美丽的地方, 那儿有无数小鸟飞来,在出露于雪层之上的浆果和干草的 穗头上啄食。郊外事实上正以其鸟类的丰富多彩而驰名, 当迁徙的候鸟在整个春天和秋天蜂拥而至的时候,人们都 长途跋涉地来这里观看它们。另有些人来小溪边捕鱼,这 些洁净又清凉的小溪从山中流出,
8、形成了绿荫掩映的生活 着鳟鱼的池塘。野外一直是这个样子,直到许多年前的有 一天,第一批居民来到这儿建房舍、挖井筑仓,情况才发 生了变化。2627从那时起,一个奇怪的阴影遮盖了这个地区,一切都开始变 化。一些不祥的预兆降临到村落里:神秘莫测的疾病袭击了成群的 小鸡,牛羊病倒和死亡。到处是死神的幽灵,农夫们述说着他们家 庭的多病,城里的医生也愈来愈为他们病人中出现的新病感到困惑 莫解。不仅在成人中,而且在孩子中出现了一些突然的、不可解释 的死亡现象,这些孩子在玩耍时突然倒下了,并在几小时内死去。 一种奇怪的寂静笼罩了这个地方。比如说,鸟儿都到哪儿去 了呢?许多人谈论着它们,感到迷惑和不安。园后鸟儿
9、寻食的地方 冷落了。在一些地方仅能见到的几只鸟儿也气息奄奄,它们战栗得 很厉害,飞不起来。这是一个没有声息的春天。这儿的清晨曾经荡 漾着乌鸦、鸫(dong)鸟、鸽子、樫(jin)鸟、鹪鹩(jio lio )的合唱 以及其他鸟鸣的音浪;而现在一切声音都没有了,只有一片寂静覆 盖着田野、树林和沼泽。 2728蕾切尔卡逊Rachel Carson女士把造成这种恶劣影响 的根源归结为新的合成杀虫剂。DDT进入食物链,最终 会在动物体内富集 。由于氯化烃会干扰鸟类钙的代谢,致使其生殖功能 紊乱,使蛋壳变薄,结果使一些食肉和食鱼的鸟类接近 灭绝 。基于此,许多国家立令禁止使用DDT等有机氯杀虫 剂。 由于
10、在全世界禁用DDT等有机氯杀虫剂,以及在 1962年以后又放松了对疟疾的警惕,所以,疟疾很快就 在第三世界国家中卷土重来。 28292004年的全国研究生政治考试 瑞士昆虫学家保罗.米勒因发明DDT,于1948年获得 诺贝尔奖。DDT因其稳定性、溶脂性、药效普适性等特 点,一度大量生产,普遍使用。后来DDT的使用造成严 重的环境污染,被绝大多数国家明令禁止使用。这一事 例表明( ) A、 任何真理都是对客观实际的反映 B、 认识是从感性上升到理性的过程 C、 认识的根本任务是透过现象把握本质 D、 认识是在实践基础上不断深化的过程正确答案:D29302六六六六氯化苯、分子式:C6H6Cl6六六
11、六与滴滴涕同属有机氯 杀虫剂,因其分子中含有6个碳 原子、6个氯原子和6个氢原子而 得名。3031第二次世界大战后,六六六在许多国家大规模生产 。它在防治蝗虫等农作物害虫、林木害虫、畜牧害虫和 家畜体外寄生虫方面,都曾起到重要作用。1952年, 空军出动飞机 喷洒“六六六 ”药粉,帮助 农民灭蝗虫。3132、第三代农药:合成的有机磷农药有机磷农药是继有机氯农药问世之后于20世纪40年 代出现的,至今已有半个多世纪的历史,目前仍是合成 农药的主要品种,仍然发挥着主力军的作用。 特点:高效、高毒、低残留 高效:指对病虫害而言,比有机氯效果高一、二百 倍; 高毒:指对人畜而言;低残留:指残留期短,易
12、分解为无害有益的磷酸酯 等化合物而为植物所利用。3233典型代表:对硫磷 (简称1605)、甲基对硫磷 (甲基1605) 、乐果、敌百虫、敌敌畏 、乙烯利等。3334、第四代农药:氨基甲酸酯等新型农药 特点:高效、低毒、低残留 常用的氨基甲酸酯杀虫剂:如西维因、速灭威 、巴沙等 。3435、第五代农药:生物农药生物农药一般是指用生物活体(菌丝体、半孢晶体 、昆虫病毒等)防治病虫害的药剂,与化学农药相比生 物农药具有以下优点:无残留、无公害、不污染环境、 特性强即专一性作用于靶标有害生物。 目前国内外公认应用最多的有以下几类: 1、细菌性生物杀虫剂: 2、抗生素类: 3、昆虫病毒:昆虫病毒可引起
13、1600多种昆虫和螨类发病 ,世界上已有30多种病毒杀虫剂。 3536二、有机肥料凡能作为植物生长发育所需的营养物质或改善植物营 养条件的物质统称为肥料。 无机肥料:如微量元素肥料、碳铵、硝铵、硫铵、氯 铵、普钙、钾肥等等 有机肥料:可分为天然有机肥料和合成有机肥料两大 类 天然有机肥料又叫农家肥料:包括草炭、腐熟的人粪 尿、厩(jiu)肥、堆肥(绿肥、杂肥)等等。 合成有机肥料:如尿素、石灰氮等。 36371有机肥料的突出优点 能更全面地提供植物所需的各种养料 ,肥效持久, 并且适合于各种作物、各种土壤。不论施用多少,对土 壤和植物生长都不会产生不良后果,这是无机肥料难于 做到的。 能使土壤
14、中微生物活动增强。尤其是对于土壤中绝 大部分细菌一一有机营养型细菌,它们新陈代谢所需要 的碳和能量都来自土壤中的有机物质,有机肥料使它们 “锦上添花”。 3738能大大改善土壤的结构,提高土壤的性能。土壤中 的微生物,能使有机肥料分解产生大量的腐殖质;有机 肥料又反过来促使细菌大量繁殖并分泌出许多细菌粘液 。其结果使土壤中有机胶体大量增加,有利于形成和改 善土壤的团粒结构,从而提高土壤保水、保肥能力,提 高透气渗水性能,并能更好地调节土壤温度,从而极大 地有利于农作物的生长和增产。 能更好发挥土壤的潜在肥力。由于有机肥料增强了 微生物活动,使土壤中各种有机化学生物化学反应频 繁进行土壤中的有机
15、物不断转化为氮、磷、钾等有效 肥分,并调节土壤的酸碱性,从而更加有利于发挥土壤 的潜在肥力。 3839有机肥料与无机肥料共用,可大大提高无机肥的 肥效。天然有机肥料能结合可溶性的无机肥料从而既 防止了无机肥的流失,又可防止无机肥局部浓度过高伤 害作物的情况发生,起了缓冲作用。 天然有机肥料取之不尽、用之不竭、制作方便、成 本低廉更是无机肥料所无法比拟的。 39402人粪尿有机肥料 有效成分举例:一般情况下,按成年人人均一年排出粪尿500千克 计算,其中含氮约425千克(相当于硫铵2125千克)、 含磷约1,25干克(相当于骨粉55干克)、含钾约105干 克(相当于草木灰233干克)。这些人粪尿
16、能增产粮食45 千克以上,相当于一个人三个月的口粮 。40413家畜粪尿有机肥料(厩肥) 家畜粪尿和垫草或垫土及食物残屑组成的混合物经 堆腐发酵后制成的有机肥料叫做家畜粪尿有机肥料或厩 肥。 厩肥是一种非常好的有机肥料,植物所需要的营养 元素几乎部有,无机矿物质成份含量也很均匀,有机质 含量多,是一种完全肥料,对改善和提高土壤团粒结 构,促进土壤微生物活动,加强土壤腐殖化作用,增加 土壤有效养料,提高土壤的渗水通风保肥性能都起了极 好的作用,大大有利于农作物产量和产品质量的提高, 因此是最重要的农家肥之一。 4142厩肥的肥效因家畜不同及垫圈的褥草或土质不同而 异。经分析,羊粪尿的质量最好、猪次之,牛粪尿最差 。各种厩肥有效养分比较如下: 4243厩肥的肥源充裕,肥效又好,因此在农业用肥中占 据重要地位、据统计,一般一头猪排的粪尿年均2000多 千克,可肥23亩农田