土壤肥力特性与施肥
出处：按学科分类—工业技术 中国农业出版社《肥料实用手册》第34页（5253字）
【参考文献】：
[1]何念祖，孟赐福．植物营养原理．上海：上海科学技术出版社，1987
[2]张道勇，王鹤平．中国实用肥料学．上海：上海科学技术出版社，1997
[3]浙江农业大学．作物营养与施肥北京：农业出版社，1990
[4]谭金芳，介晓磊等．钾肥施用原理与实践．北京：中国农业科技出版社，1996
[5]林葆．我国化肥的肥效及其提高的途径．土壤学报．1989
[6]沈其荣，谭金芳，钱晓青．土壤肥料学通论．北京：高等教育出版社，2001
[7]陈伦寿，李仁岗．农田施肥原理与实践．北京：农业出版社，1984
[8]浙江农业大学．植物营养与肥料．北京：农业出版社，1988
土壤肥力是指土壤满足植物所需水分、养分、空气和热量的能力。是土壤本身的一种属性，其中水分、养分和空气是物质基础，热量是能量条件，它们是同等重要和不可替代的。农业土壤肥力的高低，一方面受自然因素的影响；另一方面受人类生产活动的影响，在这些因素影响下，土壤肥力可以不断提高，也可能会降低。土壤肥力是土壤生产力的基础，为了提高土壤的生产力(即提高植物产量)，应重视土壤肥力的研究和施肥。
(一)养分状况
我国土壤养分的一般含量，各地差异很大。氮素一般为0．04%～0．26%，磷素一般为0．02%～0．3%，钾素一般为0．1%～3．0%。从微量元素看，随着生产水平的提高，越来越引起人们的重视。各地实践证明，某种土壤中若缺乏微量元素，即使在大量元素充足的情况下，也会明显地影响作物生长，甚至造成严重减产。
根据大量分析资料，我国耕地土壤中有机质和氮素含量以东北黑土最高，华南、长江流域的水稻土次之，而以华北平原、黄土平原土壤和黄淮海地区土壤为最低。凡是有机质含量较多的土壤，含氮量也高。
我国耕地土壤有机质和全氮量均较低，所以各地施用氮肥都有增产效果。根据全国化肥试验网于1981—1983年试验资料，在施用磷肥的基础上，每667m2施氮肥(N)4～12kg，一般为8kg，每千克氮素平均增产稻谷9．1kg、小麦10．0kg、玉米13．4kg、高粱8．4kg、谷子5．7kg、青稞9．4kg、皮棉1．2kg、大豆4．3kg、油菜籽4．0kg、甜菜(块根)41．5kg。
我国土壤含磷量很不一致。华南砖红壤因风化程度强烈，土壤多呈弱酸性反应，是我国土壤平均含磷量最低的地区。华北黑土和白浆土含磷量一般较高。但白浆土往往在10cm以下，全磷量剧烈下降，所以在东北某地区施磷肥也有增产效果。大体上来说，我国土壤含磷量从南到北有逐渐增加趋势，从东到西也有一些增高。
根据我国耕地土壤的大量分析，估计约有1／3耕地土壤缺磷。南方土壤普遍缺磷，北方也有很多地区施磷肥有明显的增产效果。据全国化肥试验网的资料，在施用氮肥或钾肥的基础上，每667m2增施磷肥(P2O5)3～9kg，平均6kg，每千克磷肥增产稻谷2．35kg、小麦4．05kg、玉米4．85kg、高粱3．2kg、谷子2．15kg、青稞2．35kg、皮棉0．34kg、大豆1．35kg、油菜籽3．15kg、甜菜(块根)23．85kg。与20世纪50、60年代相比，水稻磷肥增产效果远不及过去。这是由于南方那时施磷较多，产生后效的缘故。北方过去施用磷肥较少，目前氮肥用量较高，所以磷肥肥效较过去显着。
我国耕作土壤含钾量差异很大。雷州半岛、海南岛与广东、福建沿海平坦地分布的砖红壤含钾量很低；长江中、下游的低产田供钾水平低，钾肥有明显的增产效果。华北平原潮土和西北黄土含钾量均较高，但在砂质土壤中，钾肥对玉米、甘薯、棉花、甜菜均表现有一定的效果；东北黑土钾的含量一般较高，钾肥对春小麦、谷子的效果均不显着。
我国主要土类中，钾素分布总的趋势是：由北向南、由西向东，各种形态的钾素含量均趋向下降，说明我国东南部地区缺钾较严重，西北地区较轻。
根据1981—1983年多点试验结果，在施用氮、磷化肥的基础上，每667m2施钾肥(K2SO4)2．5～10kg，每千克钾肥平均增产稻谷2．45kg、小麦1．05kg、玉米0．8kg、高粱1．45kg、谷子0．5kg、皮棉0．48kg、大豆0．75kg、油菜籽0．32kg、甜菜(块根)8．95kg。
我国主要土类中微量元素含量变幅很大。微量元素供给不足便不能满足作物的需求，其主要原因是由于土壤本身含量低，或是植物难以吸收利用之缘故。如我国土壤全钼含量0．1～6mg／kg，平均1．7mg／kg。缺钼的临界浓度为0．15mg／kg。我国南方酸性土壤含钼全量并不低，但有效钼含量很低；北方石灰性土壤，其成土母质含钼量过低，有效钼含量必然不足。这两种缺钼土壤分布面积较广，是我国主要农作区缺钼很大的一部分。
钼是植物体内硝酸还原酶和固氮酶的组成成分，与植物的氮代谢密切相关。豆科植物的固氮作用需要钼，所以豆科植物是施用钼肥的主要对象。
(二)土壤反应
土壤反应直接影响了土壤微生物的活动。土壤有机质的转化，一般都在接近中性的环境中通过微生物的参与来完成。矿质养分的转化，大多受土壤酸碱反应的影响，例如磷在pH6．5～7．5时有效性最大，过酸过碱都会引起磷的固定，降低其有效性。在酸性土壤中磷酸可与铁、铝化合形成难溶性的磷酸铁和磷酸铝。在石灰性土壤中，与碳酸钙作用，形成难溶解的磷酸钙，均可降低磷酸的有效性，使作物难以得到必需的磷素营养。
土壤反应对土壤结构有很大影响。碱性土壤中，交换性钠增加，致使土粒分散，结构破坏。在酸性土壤中，导致黏土矿物分解，养分淋失，也使结构破坏。只有在中性土壤中，Ca2+和Mg2+较多，土壤的结构性好，通气性也好。
土壤反应对植物生长也有一定影响。不同种类的植物，适应酸碱的范围不同。有些作物对酸碱反应很敏感，如甜菜、红三叶等要求中性和微碱性的土壤条件，而芝麻、荞麦等则适应能力强，在很宽的pH范围内都能生长良好。
(三)土壤氧化还原(Eh)
土壤中存在着许多氧化和还原物质。因此，在土壤中进行的化学和生物学过程中，经常进行着氧化还原反应。在一个氧化还原体系中，氧化物质所产生的氧化电位和还原物质所产生的还原电位的平衡值即氧化还原电位，它是土壤通气状况的重要标志之一。氧化还原电位值高，则土壤通气良好；反之，则土壤通气不良。通常把氧化还原电位值300mV作为土壤氧化还原的界限，大于此值的土壤中氧化过程占优势，小于此值的土壤中还原过程占优势。比如，旱地土壤与水田的氧化还原电位差别很大。旱地土壤在良好的排水条件下，其Eh值一般在200mV以上，而多数则变化在300～400mV以至600～700mV之间。水田的Eh值往往低于200～300mV，长期淹水的水稻土则可以低至-100mV至-200mV。
Eh值过高、过低均对植物生长不利。当Eh值大于700mV时，土壤通气性太强，土壤处在完全好气的氧化状态，有机物质迅速分解，使大量养分被损失。同时有些养分如铁、锰等元素，完全以高价化合物状态存在，成为不溶性化合物沉淀于土壤中，作物不能吸收。当Eh值低于200mV时，铁、锰化合物呈还原态，土壤溶液中亚铁数量增多，甚至可以高到危害作物生长的程度。当Eh值由正值降到负值后，在某些土壤中可能出现硫化氢，对作物产生毒害。
(四)土壤水分
水分对植物养分有两方面作用：一方面可加速肥料的溶解和有机肥料的矿化，促进养分的释放；另一方面稀释土壤中养分浓度，并加速养分的流失，所以雨天不宜施肥。反之，如雨水不足，必然影响植物生长，对禾谷类作物还会影响分蘖，从而影响产量。
图1-7玉米试验表明，随着含水量的增加与施氮量的增加，玉米产量在增加，不同的含水量最高产量不同。当土壤水势为2．0Pa时，每公顷施氮100kg，玉米产量稍有增加，再施氮肥，微有增加，以后反而减产。当土壤水势为1．6Pa时，施氮200kg就不再增产。当水势为1．0Pa时，施氮量至300kg后就不再增产。当水势为0．5Pa或0．2Pa时，在同样氮量施用下，玉米增产不断增加，但增产幅度是不断减少的。土壤含水量在0．2～ 0．5Pa范围内，氮肥的增产效果比较显着。
图1-7 玉米在不同含水量的土壤中施用氮肥的产量
(Shim shi，1969)
(五)土壤温度
在一定范围内，植物根系吸收养分的能力随土温升高而不断增加，但温度过高或过低都会大大地降低养分的吸收量。土温低，根系生长缓慢，减少了根的吸收面积；同时降低了根的呼吸作用，影响主动吸收。此外，低温使根细胞原生质黏性增大，加大了对离子进入的阻力。土温过高时，对根的吸收也不利。这是由于高温能使原生质的结构受到破坏，因而丧失半透性膜的性质，引起物质外漏。另外，高温也会使酶逐渐钝化，影响根的正常代谢，大大降低根的吸收作用。例如：栽培早稻常用尼龙育秧保温，晚稻生育后如遇低温，常灌深水保温。在夏季高温时，常采用日灌夜排来降低土温。目的都是为了调节土温，以适应植物的生长和对养分的吸收。
各种作物所需要的适宜土温不同。棉花为28～30℃，烟草为22℃，玉米为25～30℃，水稻为30～32℃。如温度过低或过高，均会影响对养分的吸收。对水稻来说，影响较显着的有Si、K、P和NH
—N，而Ca、Mg则影响较少。
在我国华北、东北等寒冷地区以及山坡北面，除增施磷、钾肥和腐熟的有机肥外，还须使用热性肥料，如驴粪、马粪、羊粪和禽粪、兔粪，以提高土温。此外，有机肥料能促进土壤团粒结构的形成，由于团粒的增加，团粒与团粒之间的水分就不会积累，水分结冰时对根群引起的机械损伤就不致于发生。到来年春暖雪融，雪水就很容易透入土中，不致积累在表土，浸渍植物根部，影响植物生长。所以在有团粒结构的土壤里，不仅水、肥、气、热得到调节，而且还间接减少冻害，有利于植物的生长。
(六)土壤质地
不同土壤质地，保肥供肥能力不同，对施肥影响较大。土壤按质地分为三类：砂土类、黏土类、壤土类。
砂性大的土壤，水分向下渗漏快，表面干性，通气性好，温度变化大，土壤保持化肥肥分能力较差，易引起漏肥现象。如一次施肥太多，施肥后碰到大雨或大量灌水，易引起肥分流失。砂石性土壤，盐碱代换量低，大部分肥分不能即时完全被土壤胶体吸附，易流失，引起“烧苗”，所以应适时适量分次施肥浇水。
黏土类土壤，养分含量高，温度低而稳定，通气性差，保肥保水性好，肥力缓而长，因此，一次用量多些，也不致引起“烧苗”和肥分流失。但后期施氮肥量太多，会引起作物贪青晚熟。
壤土类土壤，有机质分解快，保肥供肥性能好，水、肥、气、热协调好，可底肥与追肥并重，但在产量不高地区可一次性施足底肥。