1、韶关学院 林昌华 TEL:616556,土壤肥料学,主要参考书：,土壤学 黄昌勇 中国农业出版社 土壤肥料学 陆欣 中国农业大学出版社,第一节 土壤肥料在农业生产及生态系统重要性 第二节 土壤和肥料的基本概念 第三节 近代土壤肥料科学发展概况,绪 论,土壤、肥料广泛存在于自然中。但人们从不同利用角度、用不同的方法来研究它，就会产生不同的认识。对于生态系统中能量与物质循环的起始点、农业生产链环中的基础环节种植业来说，只有全面理解土壤肥料在农业生产和生态系统重要性，才能正确认识土壤肥料并掌握其变化规律，使之更好地服务于种植业。,第一节 土壤肥料在农业生产及生态系统中的地位和作用,一、土壤是农业生产
2、的基本生产资料和农业生产链环中物质与能量循环的枢纽,饲养业,种植业,绿色植物所必需生活条件:光、热、空气、水分和养分，除日光外，其余大部分来自土壤。此外，土壤还为植物提供了根系伸展的空间和机械支撑作用。,动物生产以植物生产资料为食料,农业生产,农业生产,(一)土壤是农业生产的基本资料,（二）土壤是农业生产链环中物质和能量循环枢纽,植物生产,动物生产,土壤管理,农业生产三环节,二、土壤是自然界中具有再生作用的自然资源,土壤做为一种自然资源和永恒的生产资料，是人类从事农业生产以达到自身生存、繁衍和社会发展的重要物质基础。只要“治之得宜”，就可以世代相传永续利用而不受时间的限制，所以说土壤是具有再生
3、作用，可以重复利用的自然资源（不同于其他资源）。但土壤又是相对不可再生的自然资源，也是不可代替的自然资源。,1、土壤资源数量的有限性,土壤资源与光、热、水、气资源一样为可再生资源。但从土壤的数量来看又是不可再生的，只有一个地球。在地球表面形成1cm厚的土壤，需要300年甚至更长的时间。,我国土壤资源简况我国土壤资源丰富，国土面积960万km2，但是我国是个多山的国家，各种山地丘陵地面积占全部土地面积的65，平原区土地仅占35。 我国人均土地面积情况我国人均耕地面积为0.13hm2 , 不到世界人均耕地的l3。人均林地面积0.11hm2 , 占世界人均林地面积的19。人均草地面0.28hm2 ,
4、 不到世界人均草地面积的12。,2、土壤资源质量的可变性,土壤的本质特征是土壤肥力。土壤由母质发育而来，在成土因素的作用下，在周而复始的物质能量的循环和平衡中，土壤肥力不断发育和演变。合理的开发利用的话，就不会像矿产资源，越用越小，以至耗尽，而与大气、水、生物一样为可再生资源。过度开发利用，违背自然规律则会使土壤质量不断退化。因此不仅土壤的数量有限，质量同样是有限的。,据统计，目前全球土壤退化面积已达190000万km2。全世界每年因土壤侵蚀所损失的土壤养分几乎等于世界商品肥料的生产量，每年土壤流失达750亿t，相当于4000亿美元的损失。在土壤退化总面积中约有7600万hm2受盐碱土的影响，
5、占退化土壤总面积的4。受各种有毒化合物污染影响的面积2200万hm2 ,占退化总面积的1.l。据统计，我国目前水土流失面积达367万km2，占国土总面积的38.2%。其中水蚀面积已发展至179.4万km2,占国土面积的18.6，每年流失表土约60亿t。耕地中有667万800万hm2，已发生次生盐化，有1.0亿hm2草地退化。我国现已有重金属污染耕地2000万hm2，农药污染耕地1300万1600万hm2，受酸雨危害的耕地达267万hm2。,3、土壤资源空间分布的固定性,道库恰耶夫提出的土壤形成学说认为土壤是由母质、生物、气候、地形和时间等因素综合作用的结果。由于气候、生物（植被）具有一定的规律
6、性，所以土壤资源在地面空间分布上表现出相应的规律性。因此，可以把相似的土壤划分在一起和其他不同的土壤分开，并根据划分出来的土壤特性，因地制宜的合理配置农、林、牧业。,三、土壤是农业生态系统的重要组成部分,地壳表层的岩石受到太阳辐射（热量）以及大气圈、水圈、生物圈中水、氧、二氧化碳和生物的共同作用，逐渐风化破碎，形成了一个疏松的外壳，叫做风化壳。风化壳的表层生物活动强烈，生物（包括植物、动物、微生物）比较集中，积累了较多的有机质。这个风化壳的表层就是土壤。从土壤在地球上的位置可见，它在自然界不是孤立存在的。土壤和岩石、大气、水、生物处在永恒的相互作用中，这种相互作用表现在它们之间不断地进行着物质
7、与能量的循环和转化。,从上到下可以分为三层：第一层是来自宇宙的能流（光、热）和来自大气的物质流（H2O、CO2、O2、N2等），其中部分为生物固定，形成生物物质，部分又经生物呼吸、蒸发蒸腾和吹扬又进入大气；第二层是生物与土壤间以及同大气、水圈之间的物质、能量的交换。绿色植物利用光能与来自土壤的水分和养分制造有机物质，这些物质在土壤中经微生物的分解，部分归还大气，部分进入岩层，部分残留于土壤中进行再循环；第三层是土壤与岩石或岩石风化体之间的物质与能量交换，例如水分、热量进入岩石圈，促进岩石风化，而岩石的风化又为土壤和生物提供了营养元素。,因此，土壤圈处于大气圈、水圈、岩石圈和生物圈其它圈层相互紧
8、密交接的的地带，构成了结合无机界和有机界的中心环节。,四、土壤肥料是农业生产各项技术措施的基础,要实行“科学种田”，就必须在全面了解土壤基本性状，在切实掌握科学施肥的基础上，才能充分发挥其他各项农业栽培技术措施的增产潜力。各项农业栽培技术措施的开展至少要考虑“土、肥、水、种、密、保和工等”，其中土（壤）、肥（料）是推行各项先进农业栽培技术措施实施的基本保证。,五、肥料是农业优质高产的保证,在其他条件一致的条件下，施用肥料是决定产量高低的关键因子。此外，大量实验表明，正确合理的施肥，还能提高谷物中蛋白质质量分数；改善作物的性状；充分发挥良种的增产潜力；维持和提高土壤质量，保证可永续利用的关键措施
9、之一，亦是发展经济作物、森林草原的物质基础。,第二节 土壤和肥料的基本概念,一、土壤的概念及其基本组成（一）土壤的形成,1、自然土壤的形成发育过程土壤形成学说的主要内容为： (1)土壤的本质是土壤肥力，土壤的形成发育过程也就是土壤肥力的形成变化过程，土壤的形成和发展变化是地质大循环和生物小循环的统一。 (2)土壤肥力的变化决定于大小循环的强弱对比，这种对比关系决定于以生物为主导，包括母质、气候、地形、时间五大自然成土因素的影响。,1）地质大循环 地壳表层的岩石矿物经过物理、化学风化，形成细小的颗粒，同时有一部分元素溶于水，这些岩石矿物的风化物随流水进人海洋，在海洋中经过长期的地质作用重新形成各
10、种沉积岩，这一过程我们称之为地质大循环。 2）地质（生物）小循环 土壤中的生物，特别是绿色植物选择吸收各种矿质养分，通过光合作用合成有机物，当生物体死去之后，生物残体通过微生物的分解作用，各种养分又重新释放出来，供给土壤生物循环利用，这一周而复始的过程称之为生物小循环。在生物小循环过程中土壤养分得到固持富积。,3）地质大、小循环的关系二者共同构成土壤发生的基础，没有地质大循环，生物小循环不能进行；没有生物小循环，土壤难以形成。两种循环过程相互渗透，不可分割，同时同地进行，通过土壤相互连接在一起。,2、土壤剖面的发育（1）土壤剖面是指从地面向下挖掘而暴露出来的垂直切面。 （2）土壤有着统一的形成
11、过程，其土体构型也有共同的规律性。自然土壤土体构型一般模式如下页图：,农业土壤的土体构型,自然土壤的土体构型,3、影响土壤形成的因素自然土壤是在母质、气候、生物、地形、时间及人为因素的综合作用下逐渐发育形成的。,（二）土壤的概念 人们从不同的出发点来研究土壤，概括土壤概念的角度不同，产生了不同的土壤概念。,地质学家从岩石风化的地质学观点来认识土壤，认为土壤就是破碎了的陈旧岩石。或认为土壤是坚实地壳最表面的风化层。将土壤仅作为岩石的变态来认识。植物营养学家认为土壤是植物养料的贮存库。认为土壤是能生长植物的那一部分地壳。或认为土壤仅是陆地植物生长的自然介质。19世纪7080年代俄罗斯学者，土壤发生
12、学派创始人道库卡耶夫（BB）把土壤作为独立的自然体，认为土壤是五大成土因素生物、母质、气候、地形和时间综合作用的产物。这是从土壤发生学观点来认识土壤，在土壤学界得到广泛的认同。,近代美国和西欧对土壤下的定义反映在一些有代表性的著作中如美国学者NCBrady认为：“含有风化破碎的矿物和腐解的有机质的不同的混合物构成剖面形式的自然体的集合，它在陆地上呈薄层覆盖，并在含有适量空气和水分时能为植物提供机械支撑和营养。”美国土壤学名词解释对土壤的定义是：地球陆地表面，由矿物、有机质和生物所组成的能生长植物的一个动态自然体。占据部分地球表面的一些自然体的集合，它能支撑植物并具有由一定地形、气候和生物，通过
13、不同时间对母质所起的综合作用而发生的性状。,全国科学技术名词审定委员会1998年公布的土壤定义为：土壤是覆盖于地球陆地表面，具有肥力特征的，能生长绿色植物的疏松物质层。从土壤的形成过程来看，通常将未经人工开垦的土壤称为自然土壤。经过开垦、耕种以后，其原有性质发生了变化，称为农业土壤或耕作土壤。,（三）土壤的组成土壤由固体、液体和气体三相物质组成。固体部分包括矿物质土粒和土壤有机质以及生活在土壤中的微生物和动物。固体部分含有植物需要的各种养分并构成支持植物的骨架。土壤液体和气体共同存在于土壤孔隙中。土壤液体是土壤水分，因溶解着多种养分物质，实际上是稀薄的土壤溶液。气体是土壤空气。,土壤三相物质的
14、体积比因环境条件的差异有所不同。一般情况下土壤固体占50；液体和气体占50，气体和液体不稳定，其比例为气体占1535。,二、土壤肥力的概念及其发生发展（一）土壤肥力的概念 土壤最基本的特性是具有土壤肥力。20世纪30年代，苏联土壤学家威廉斯认为：“土壤肥力就是土壤在植物生活的全部过程中，同时而且不间断地供给植物以最大限度的有效养分及水分的能力”。,沈阳农业土壤学：土壤肥力是诸因素综合性状的具体表现。南京土壤所：土壤肥力是土壤为植物生长供应和协调营养条件和环境条件的能力。侯光炯先生：土壤肥力就是土壤的体质和生命。我国目前较公认的土壤肥力的概念为： 土壤在某种程度上能同时不断供应和协调植物正常生长
15、发育所需要的养分、水分、空气 和热的能力。,从土壤肥力的演变过程来看，土壤肥力可分为自然肥力和人为（工）肥力。从植物有效性来说，土壤肥力分为有效肥力和潜在肥力,（二）土壤肥力的发生发展,1、自然肥力是由自然因素形成的土壤具有的肥力，如森林土壤、草原土壤等,自然肥力的高低决定于成土过程中诸成土因素的相互作用,特别是生物的作用。 2、人为肥力是由耕作、施肥、灌溉、改土等人为因素形成的土壤所具有的肥力。人为肥力的高低，受多种因素的影响。,土壤肥力的演变过程：,耕作土壤、果园土壤等已开发的土壤既有自然肥力又有人为肥力，两者的关系是自然肥力为基础，人为肥力为主导。社会科学技术水平的高低，直接影响土壤肥力
16、的高低。,3、经济肥力 由于受环境条件和管理水平的限制，土壤肥力往往只有部分表现出来，这部分肥力称为“有效肥力”，又称“经济肥力”，即在一定农业技术措施下反映土壤生产能力的那部分肥力，包含自然肥力与人为肥力。 4、潜在肥力 另一部分肥力则没有直接表现出来称“潜在肥力”，指受环境条件和科技水平限制不能被植物利用，但在一定生产条件下可转化为有效肥力的那部分肥力。,植物有效性：,土壤肥力与土壤生产力的关系:这是两个范畴的概念,但又有一定的内在联系。土壤生产力是由土壤本身的肥力属性和发挥肥力作用的外部条件(包括自然环境条件、人为因素和社会因素影响）所共同决定的，肥力高低是土壤生产力的基础而不是其全部。
17、土壤生产力的高低反映了土壤肥力直接转化为社会经济效果的水平，它除了受土壤本身的影响外，还受制于随科学及社会生产力发展而进步的技术以及社会经济关系的影响。,三、肥料的概念、来源、分类及基本特性凡能直接供给植物生长发育所必需养分、改善土壤性状以提高植物产量和品质的物质，统称肥料。,肥料,有机肥料：农村中就地取材，利用各种农业废弃物就地积制而成的自然肥料的总称。,无机肥料：多由工厂经过化学工业加工而成的含有高量营养元素的无机化合物。,第三节 近代土壤肥料科学发展概况 一、我国近代土壤肥料科学发展概况 （一）新中国成立以前（1949年以前） （二）新中国成立以后（1949年以后）,二、世界近代土壤肥料
18、科学发展概况 （一）农业化学派：以德国农业化学家李比希为代表。建立了植物矿物质营养学说，为发展化学工业，施用化学肥料开辟了道路。但是农业化学派没有正确地阐述肥力的本质及其变化规律，认为土壤仅仅是一个单纯的养分贮存库，矿质养分的多少是肥力的唯一因素，只有施用矿质肥料把植物吸收的矿质养分归还土壤，就能保持土壤肥力，这就是“养分归还学说”。忽视了生物因素对于提高土壤肥力的积极作用。,（二）农业地质学派： 以德国地质学家法鲁为代表，运用地质学的观点研究土壤，认为土壤是单纯的矿物岩石风化的碎屑，岩石矿物的风化过程和地质淋溶过程，就是土壤形成的本质。农业地质学派虽然从地质学的角度积累了一些土壤形成的资料，
19、但没有认识到土壤本身有自己的发生发展规律，以及肥力是土壤质的特征，片面认为土壤肥力的变化是地质淋溶过程，因而不可避免地造成肥力下降，最后又变成岩石，完全忽视了生物对提高土壤肥力的作用。,（三）土壤发生学派 以俄国土壤学家道库恰耶夫为代表，运用综合发展的观点认识土壤，他们认为自然土壤的发生是以生物因素为主导的生物、母质、气候、地形和时间五种自然因素相互作用的产物，土壤是生物小循环和地质大循环相互对立统一的结果，由于生物气候带的不同，土壤在地球上的发生演变和分布具有一定的规律性，不同类型土壤有内在发生学上的联系。土壤发生学派揭示了土壤肥力发生演变的规律，为认识自然土壤的肥力状况和进行土攘分类奠定了
20、理论基础。,（四）现代土壤学发展的新观点,今天土壤利用既要充分地增加土壤生产力，达到“两高一优”的农业生产目标，又要最大限度地减少土壤污染，必须在经济效益、环境污染、持续农业的多种矛盾中作出抉择。土壤圈、土壤生态系统的新观点出现。与过去土壤学的观点什么是土壤相比，这些新观点更侧重于从宏观的角度去研究土壤与地球环境的关系、从而使土壤学真正介入地球系统科学，参与全球变化和生态环境建设。,土壤圈1938年英国土壤学家S.Matson根据物质循环的观点提出；1990年，Arnod对土壤圈的定义、结构、功能和地位作了阐述和发展。这一概念的提出拓展了土壤学研究的领域，过去土壤学侧重于土壤本身（固、液、气）
21、的组成与性质，而土壤圈的概念则从圈层角度来研究全球土壤的结构、成因和演化规律，从土体内自身的物质能量循环为主的研究，扩展到探索土壤与生物、大气、水、岩石圈之间的物质能量循环。,土壤生态系统19世纪7、80年代，道库恰耶夫的土壤发生学就包含了土壤生态系统的内涵；20世纪60年代，土壤生态系统的概念才被确立。土壤生态系统是以土壤为研究核心的生态系统，可分为研究土壤生物的生态系统和研究土壤性状与环境关系的土壤生态系统两类。,思考题,1. 如何理解土壤肥料在农业生产中的重要性？ 2. 如何理解土壤是农业生态系统中的重要组成部分？ 3. 如何理解土壤是最珍贵的自然资源？ 4. 如何理解土壤、土壤肥力、肥料的含义？ 5. 简述土壤肥力与土壤生产力的关系。 6. 简述土壤的基本物质组成。 7. 简述土壤肥料学的发展概况。,
