1、 一一.植物营养理论的建立植物营养理论的建立（一）植物营养的早期探索（一）植物营养的早期探索1.尼古拉斯（尼古拉斯（1401-1446）是第一个从事）是第一个从事植物营养研究的人，认为植物从土壤中植物营养研究的人，认为植物从土壤中吸收养分与吸收水分的某些过程有关。吸收养分与吸收水分的某些过程有关。2.海尔蒙特海尔蒙特1640年著名的柳条实验，提出年著名的柳条实验，提出柳条增重来自水的错误结论。柳条增重来自水的错误结论。3.索秀尔索秀尔1840年实验证明植物碳素来源于年实验证明植物碳素来源于大气，灰分元素来自土壤。大气，灰分元素来自土壤。4.19世纪初，欧洲流行德国学者泰伊尔的世纪初，欧洲流行德
2、国学者泰伊尔的腐殖质营养学说。腐殖质营养学说。5.法国农业化学家布森高（法国农业化学家布森高（1802-1887）是采用田间实验方法研究植物营养的创是采用田间实验方法研究植物营养的创始人。深入研究了氮素营养。始人。深入研究了氮素营养。（二）（二）.植物营养理论的建立植物营养理论的建立1.德国化学家李比希是植物营养科学的创德国化学家李比希是植物营养科学的创始人。始人。1840年发表的论文化学在农业年发表的论文化学在农业和生理学上的应用提出植物矿质营养和生理学上的应用提出植物矿质营养学说，否定腐殖质营养学说，是植物营学说，否定腐殖质营养学说，是植物营养学新旧时代的分界线和转折点。又提养学新旧时代的
3、分界线和转折点。又提出养分归还学说和最小养分律。提出出养分归还学说和最小养分律。提出“通过研究来教育通过研究来教育”的观点。的观点。2.1842年英国洛桑实验站创始人鲁茨取得年英国洛桑实验站创始人鲁茨取得制造普钙的专利。鲁茨是李比希的学生。制造普钙的专利。鲁茨是李比希的学生。1904-1908年，德国化学家哈伯提出合成年，德国化学家哈伯提出合成氨工艺。李比希的矿质营养学说促进化氨工艺。李比希的矿质营养学说促进化肥工业的发展，推动农业的发展，具有肥工业的发展，推动农业的发展，具有划时代的意义。划时代的意义。二二.植物营养理论植物营养理论（一）养分归还学说（一）养分归还学说 李比希提出了养分归还学
4、说，其中心内容李比希提出了养分归还学说，其中心内容是，人们在土地上种植作物并把这些产是，人们在土地上种植作物并把这些产物取走，这就必然会带走作物从土壤吸物取走，这就必然会带走作物从土壤吸收的养分，从而使土壤养分愈来愈少，收的养分，从而使土壤养分愈来愈少，地力逐渐下降。要恢复地力就必须归还地力逐渐下降。要恢复地力就必须归还作物从土壤带走的全部养分。为了提高作物从土壤带走的全部养分。为了提高作物产量，必须对土壤施肥。作物产量，必须对土壤施肥。（二）、最小养分律（二）、最小养分律最小养分律是李比希在最小养分律是李比希在1843年提出。年提出。在作物所需的养分中，相对含量最缺少的在作物所需的养分中，相
5、对含量最缺少的那种（土壤供应能力）称为最小养分，那种（土壤供应能力）称为最小养分，它决定作物产量的高低。它决定作物产量的高低。作物的产量受土壤中相对数量最少的养分作物的产量受土壤中相对数量最少的养分控制，产量随这种养分的多少而变化，控制，产量随这种养分的多少而变化，这个定律称为最小养分律。这个定律称为最小养分律。三、限制因子律三、限制因子律 限制因子律是由最小养分律引伸和发展的。限制因子律是由最小养分律引伸和发展的。1905年美国布克莱曼（年美国布克莱曼（Blackman）把最小把最小养分律引伸扩大到养分以外的生态因子、如光养分律引伸扩大到养分以外的生态因子、如光照、温度、水分、空气、养分和机
6、械技持等，照、温度、水分、空气、养分和机械技持等，提出了限制因子律。提出了限制因子律。其内容是：增加一个因子的供应，可以使作物其内容是：增加一个因子的供应，可以使作物产量增加，但遇到另一因子不足时，即使增加产量增加，但遇到另一因子不足时，即使增加前一因子也不能使作物产量增加，直到缺乏的前一因子也不能使作物产量增加，直到缺乏的因子得到补充，作物才能继续增长。因子得到补充，作物才能继续增长。限制子律可用木桶形象地示意说明限制子律可用木桶形象地示意说明 （四）、报酬递减律与米采利希学说（四）、报酬递减律与米采利希学说报酬递减律是在报酬递减律是在18世纪后期，首先由欧洲世纪后期，首先由欧洲的经济学家提
7、出的。的经济学家提出的。主要内容是，投人到一定土地的劳力和资主要内容是，投人到一定土地的劳力和资金所得到的报酬，随劳力和投资量的增金所得到的报酬，随劳力和投资量的增加而减少。即最初的劳力和投资所得到加而减少。即最初的劳力和投资所得到的报酬最高，以后递增单位投资和劳力的报酬最高，以后递增单位投资和劳力所得到的报酬是渐次递减的。所得到的报酬是渐次递减的。燕麦施用磷肥的报酬递减趋势燕麦施用磷肥的报酬递减趋势磷肥施用量燕麦干物质重米采利希的试验证明：米采利希的试验证明：（1）在其他技术相稳定的前提下，随着）在其他技术相稳定的前提下，随着施磷量的渐次增加，燕麦的干物质量也施磷量的渐次增加，燕麦的干物质量
8、也随之增加，但干物质的增产量却随施磷随之增加，但干物质的增产量却随施磷量的增加而呈递减趋势，与报酬递减律量的增加而呈递减趋势，与报酬递减律相一致；相一致；（2）如果一切条件都是理想的，作物就）如果一切条件都是理想的，作物就会出现某一最高产量；相反，只要某一会出现某一最高产量；相反，只要某一主要因素缺乏时，产量便相应减少。主要因素缺乏时，产量便相应减少。三三.肥料的合理分配与施用肥料的合理分配与施用（一）、按作物和轮作特点施肥一）、按作物和轮作特点施肥（二）、按土壤条件施肥（二）、按土壤条件施肥 （三）、按肥料的特性施肥（三）、按肥料的特性施肥（四）、按气候条件施肥（四）、按气候条件施肥（五）、
9、按农业技术水平施肥（五）、按农业技术水平施肥（六）、按经济条件施肥（六）、按经济条件施肥 四四.平衡施肥平衡施肥（一）定义（一）定义(发达国家）发达国家）指按照植物的生理需求补充养分，以指按照植物的生理需求补充养分，以达到最佳生长的养分比例。达到最佳生长的养分比例。在某些情况下，这一平衡施肥的概念在某些情况下，这一平衡施肥的概念被引深为确定合适的养分比例和施用被引深为确定合适的养分比例和施用正好能获得目标产量那么多的肥料。正好能获得目标产量那么多的肥料。英国把平衡施肥叫养分管理和推荐施肥英国把平衡施肥叫养分管理和推荐施肥：The essence of good nutrient managem
10、ent and fertilizer use is to ensure that the necessary quantities of the essential crop nutrients are available when required for uptake by the crop,and that losses of nutrients to the environment are minimised.中国的平衡施肥概念：平衡施肥在我国的叫法很多，主要有以下几种称谓：平衡施肥在我国的叫法很多，主要有以下几种称谓：1）矫正施肥 2）合理施肥 3）配方施肥 4）推荐施肥 5）平衡施
11、肥 中国的平衡施肥概念（1）：20 世纪世纪5060 年代年代,我国根据土壤养分状况和单我国根据土壤养分状况和单产水平的要求产水平的要求,采用采用“缺啥补啥缺啥补啥”、“缺多少补缺多少补多少多少”的办法进行施肥。的办法进行施肥。当时称为当时称为“矫正施肥矫正施肥”,应当说这是平衡施肥的应当说这是平衡施肥的初初级阶段。级阶段。n冯元琦（2003）中国的平衡施肥概念（2）：科学合理的施肥应该是科学合理的施肥应该是:既能供应作物对各种既能供应作物对各种必须养分的充分需要必须养分的充分需要,又有适宜的肥料比例又有适宜的肥料比例,做做到均衡地或平衡地供应作物各种必须的营养元到均衡地或平衡地供应作物各种必
12、须的营养元素素,达到增产增收的目的。达到增产增收的目的。n王仁如，王海连（2000）中国的平衡施肥概念（3）：随着作物产量的不断提高,肥料用量逐步增加,施肥技术要求提高到根据作物需肥的特点、土壤供肥特性和肥料增产效应等因素来决定养分比例和施肥数量。这样才能避免由于养分供应不平衡而出现诸多如养分利用率不高,肥料资源浪费,产量不稳定,产品品质下降,农业成本增加以及引起环境污染等问题。冯元琦（2003）以上平衡施肥概念的共同特点如下：1）作物的营养特性（需肥规律）作物的营养特性（需肥规律）2）土壤肥力状况（土壤供肥保肥性能）土壤肥力状况（土壤供肥保肥性能）3）肥料性质或肥料效应）肥料性质或肥料效应
13、4）以效益、利用率和环境效应为目标。）以效益、利用率和环境效应为目标。平衡施肥的概念：所谓平衡施肥就是在一定的气候条件下，以耕所谓平衡施肥就是在一定的气候条件下，以耕作制为中心，根据作物营养特性、土壤肥力状作制为中心，根据作物营养特性、土壤肥力状况、肥料性质，为达到最大产量、最佳肥料经况、肥料性质，为达到最大产量、最佳肥料经济效益、最大肥料利用率和环境友好应而采取济效益、最大肥料利用率和环境友好应而采取的适时、适量的施肥方法和技术。的适时、适量的施肥方法和技术。n发达国家肥料与平衡施肥研究已经从单发达国家肥料与平衡施肥研究已经从单一的产量效应，发展到肥料对产量、品一的产量效应，发展到肥料对产量
14、、品质和环境影响等多方位；已经由定性发质和环境影响等多方位；已经由定性发展到定量推荐施肥阶段（展到定量推荐施肥阶段（MAFF,2000）。）。n我国的现状如何？我国的现状如何？目前在农业生产中尚缺乏n1.有效的推广和应用平衡施肥成果的应用基础理论体系。n2.快速准确评价土壤、植物营养状况的测试技术。n3.可供复合肥企业采用的生产高质量的既包容平衡施肥原理与技术，又便于农民使用的复合肥料生产技术。当前肥料和平衡施肥的现状和亟待解决的问题：1.1.理论与实际脱节理论与实际脱节 2.2.生产与需要脱节生产与需要脱节 3.3.肥料利用率在全国范围内没有明显提高肥料利用率在全国范围内没有明显提高 4.4
15、.专用肥因其专而产生一系列问题专用肥因其专而产生一系列问题 肥料与平衡施肥方面仍然存在许多值得深肥料与平衡施肥方面仍然存在许多值得深入研究和探讨的问题。例如：入研究和探讨的问题。例如：1.肥料利用率仍然较低，特别是氮肥的平肥料利用率仍然较低，特别是氮肥的平均利用率远低于发达国家。均利用率远低于发达国家。2.平衡施肥理论和技术研究与推广应用平衡施肥理论和技术研究与推广应用脱节，或平衡施肥原理和技术在农业生脱节，或平衡施肥原理和技术在农业生产中的到位率不够。产中的到位率不够。3.农业生产高投入、低产出；生产中普农业生产高投入、低产出；生产中普遍存在偏施氮肥，而磷钾施用不足等不遍存在偏施氮肥，而磷钾
16、施用不足等不合理施肥现象。合理施肥现象。我国平衡施肥研究发展：配方施肥我国平衡施肥研究发展：配方施肥 1、施肥技术从单一养分向多种养分配合、施肥技术从单一养分向多种养分配合 2、施肥技术由定性或矫正施肥（需要什么）向、施肥技术由定性或矫正施肥（需要什么）向定量（施用多少）定量（施用多少）依据：作物需肥规律、土壤供肥能力和肥料效应依据：作物需肥规律、土壤供肥能力和肥料效应技术：有机肥基础上的氮磷钾及微量元素的配合技术：有机肥基础上的氮磷钾及微量元素的配合和施肥技术和施肥技术 目的：最大的经济效益、培肥地力、保护生态环目的：最大的经济效益、培肥地力、保护生态环境。境。配方施肥的内容配方施肥的内容
17、1、配方（确定肥料种类和数量）、配方（确定肥料种类和数量）2、施肥（合理安排基肥、追肥的比例和施、施肥（合理安排基肥、追肥的比例和施肥的时间）肥的时间）配方施肥的分类 地力分区（级）法 1)地力分区（级）法 目标产量法：1）养分平衡法 2）地力差减法 田间试验法：1）肥料效应函数法 2）养分丰缺指标法 3）氮磷钾比例（一）地力分区（级）配方法（一）地力分区（级）配方法 地力分区（级）配方法是根据土壤肥力高地力分区（级）配方法是根据土壤肥力高低分成若干等级，或划出一个肥力均等的低分成若干等级，或划出一个肥力均等的田片，作为一个配方区，利用土壤普查的田片，作为一个配方区，利用土壤普查的资料和过去田
18、间试验的成果，结合群众的资料和过去田间试验的成果，结合群众的实践经验，估算出各配方区比较适宜的肥实践经验，估算出各配方区比较适宜的肥料种类及其施用量。料种类及其施用量。优点：有一定的针对性，提出的肥料种类优点：有一定的针对性，提出的肥料种类及其施用量和措施接近当地的经验，群及其施用量和措施接近当地的经验，群众比较熟悉，容易接受，推广时的阻力众比较熟悉，容易接受，推广时的阻力较小。较小。缺点：地区局限性，依赖于经验较多，只缺点：地区局限性，依赖于经验较多，只适用于生产水平差异小，基础较差的地适用于生产水平差异小，基础较差的地区。区。二、目标产量配方法根据土壤供肥能力确定方法的不同分为两种方法：养
19、分平衡法和地力差减法。养分平衡法和地力差减法。1、养分平衡法、养分平衡法 养分平衡法是以土壤养分测定值来计算养分平衡法是以土壤养分测定值来计算土壤供肥量。土壤供肥量。2、地力差减法、地力差减法 地力就是土壤肥力。此法是用空白（不地力就是土壤肥力。此法是用空白（不施肥）地的产量作为土壤供肥能力。施肥）地的产量作为土壤供肥能力。三三.肥料效应函数法肥料效应函数法n1、多因子、多水平田间试肥法；、多因子、多水平田间试肥法；2、养分丰缺指标法；、养分丰缺指标法；3、氮、磷、钾比例法。、氮、磷、钾比例法。目标产量配方法目标产量配方法（一）养分平衡法（一）养分平衡法核心是土壤养分测定。其方法是以每块地核心
20、是土壤养分测定。其方法是以每块地的土壤养分测定值为基础，作为计算土的土壤养分测定值为基础，作为计算土壤供肥量，再按作物目标产量的要求，壤供肥量，再按作物目标产量的要求，估算出各种肥料的施用量。其计算公式估算出各种肥料的施用量。其计算公式如下：如下：n 目标产量目标产量 单位产量需要养分量单位产量需要养分量土测值土测值0.15 土壤养分利用率土壤养分利用率施肥量施肥量=肥料养分含量肥料养分含量肥料利用率肥料利用率 目标产量：前三年作物平均产量再增加目标产量：前三年作物平均产量再增加10%-15%。土壤养分利用率土壤养分利用率=（无肥区作物吸收养分数量）（无肥区作物吸收养分数量）/（土（土壤养分有
21、效含量）壤养分有效含量）*100%天山北麓灰漠土养分利用率：氮素：天山北麓灰漠土养分利用率：氮素：45%-50%。肥料利用率肥料利用率=（施肥区作物吸收养分数量（施肥区作物吸收养分数量-无肥区作物无肥区作物吸收养分数量）吸收养分数量）/（肥料施用量（肥料施用量*肥料养分含量）肥料养分含量）（二）地力差减法（二）地力差减法 在不施肥的情况下，作物获得的产量称为地力产量。地力产量所需的养分全部来自于土壤。作物目标产量与地力产量之差，就是靠施肥才能获得的产量。单位产量所需养分量单位产量所需养分量*（目标产量（目标产量-地力产量）地力产量）作物施肥量=肥料养分含量肥料养分含量*肥料利用率肥料利用率例题
22、：养分平衡法例题：养分平衡法1、作物目标产量的确定某生产单位，小麦前3年平均单产为252kg，若在此基础上再增加10，目标产量即为252（110）277kg。2、计算作物目标产量所需的养分量根据当地试验，每生产1kg小麦籽粒所需的N为0.0 3 k g，则 达 到 目 标 产 量 所 需 的 N 为277003831kg。3、据土壤测定值计算土壤供肥量 若土壤碱解氮为65mgkg-1，土壤氮素利用率为50，则土壤供肥量为6501550=488（kg）。4、按差减法计算施肥量n 若用尿素补充氮素尿素的含N量为46，其利用率为50。n尿素施用量=（8.31-4.88）/（46%*50%）=15（k
23、g/亩）肥料效应函数法肥料效应函数法n肥料的增产效应反映施肥量与产量间的关系。肥料的增产效应反映施肥量与产量间的关系。这种数量关系可以用数学函数来表示，此函数这种数量关系可以用数学函数来表示，此函数即肥料效应函数。即肥料效应函数。n肥料效应函数估算法是建立在田间试验一生物统计基础上的计量施肥方法，借助于大量田间试验，通过施肥量与产量之间的数学关系，配置出一元、二元或多元肥料肥量效应回归方程式，所得的肥料效回归方程式可计算出代表性地块的最高产量施肥量、最佳施肥量和最大利润率施肥量等配方施肥参数。（一）施肥量与产量之间的关系（一）施肥量与产量之间的关系n1、施肥量与产量之间的直线相关。施肥量与产量
24、呈直线关系在一定范围内是符合的，尤其是在生产条件差，土壤肥力低，养分供应不足和施肥量较低时多呈直线相关。2、施肥量与产量之间的曲线相关、施肥量与产量之间的曲线相关 米采利希、包尔（B.Baule,1918）、斯皮尔曼（W.J.Spillman,1923）等人相继对施肥量与产量的关系加以研究，得出施肥量与产量的关系呈指数模式，即即Y=A（1-10-cx）。）。n国内外大量的氮肥试验表明，肥料的增国内外大量的氮肥试验表明，肥料的增产效应符合二次抛物线形式产效应符合二次抛物线形式。即即Y=b0+b1X+b2 X2,式中的式中的b0为不施肥的为不施肥的产量水平或称地力水平，产量水平或称地力水平，b1表
25、示起始时表示起始时肥料增产效应的趋势，肥料增产效应的趋势，b2表示边际效应表示边际效应的增减量，的增减量，X为施肥量。为施肥量。IIIIII最高产量施肥量的计算最高产量施肥量的计算nY=b0+b1X+b2 X2nX=-（b1）/（2b2）nX：最高产量施肥量最高产量施肥量最大利润施肥量最大利润施肥量nX=（b1-px/py）/（2*b2）nPx：肥料价格肥料价格nPy：产品价格产品价格植物营养及施肥与人类健康一.施肥与环境 （一）施肥与全球变暖 （二）氮肥施用与环境 （三）磷肥施用与环境二.矿质营养与植物品质（一）矿质营养与动植物体组成（二）矿质营养与植物矿质养分含量（三）矿质营养与植物体有机物品质n三三.营养元素在土壤营养元素在土壤植物植物人体系统中人体系统中的循环利用。的循环利用。n四四.植物营养与人体健康。植物营养与人体健康。
