植物营养与肥料发展研究
作者： 曾佐伟
一植物营养发展现状(一)定量化的研究方向一百多年来，植物生理学家、植物营养学家和肥料学家通过大量工作，确定了植物需要哪些营养元素，各个营养元素的生理功能和代谢过程，不足和过剩所导致的生理失调现象；营养元素在土壤中的行为和归宿，各个土壤供应不同营养元素的状况， 确定了因土因作物施用肥料的依据和指标。但这些工作大多属于定性方面的研究， 涉及到定量方面尚少。现在，植物营养与肥料学科已经在过去工作的基础上，集中于定量方面的研究，即根据植物的营养特点，根据土壤供应养分的情况，通过施肥定量地投入营养物质，调节植物生长和发育。国内外发展起来的平衡施肥，测土施肥，植株诊断施肥，反映了定量投入营养物质研究方面的一些进展。
(二)同时考察宏观效应和微观机理科学的发展大致遵循着从效应到机理的研究过程，植物营养和肥料学科也不例外。早期和中期的工作大都集中在查明各个营养元素的宏观效应,确定有效施用条件。现在的研究工作已在此基础上深入了一步，在重视宏观效果的同时也重视微观机理。从土壤来说，重点是考虑营养物质在其中的变化、吸收、迁移和流向；从作物来说，主要考虑对养分的吸收、转运，在不同器官、部位的分布和累积，以及同化和代谢过程，这些过程所导致的生理效应。
(三)各营养元素之间的交互作用已成为关注热点近几十年的研究工作表明，营养元素之间、营养元素与作物之间、营养元素与土壤之间的作用是复杂的，是相互联系的。不从联系的观点出发，孤立地研究某一元素的作用则难以从本质上全面揭示这一元素的行为。例如，磷肥有无效果，除受作物需要、土壤供应等因子限制外，还受到供氮多少的限制；磷对氮有促进作用，而对锌则有颉抗作用。有一位科学家预言，今后科学的研究重点将不再是各个事物的本身效应，而是它们之间的交互作用。这一说法是正确的，只有查明交互作用不同方向(正交互还是负交互)及大小，才能避短而扬长，充分发挥营养元素的作用。正因为如此，植物营养与肥料学科正转向研究各营养元素之间颉抗、抑制、协同和激励等方面的交互作用。
二肥料地位和使用误区
(一)肥料的地位肥料投入占农业全部物资投入的一半。纵观国内外研究结果，20 世纪粮食单产的1/2、总产的1/3 来自化肥的贡献。如果停止施用化肥，全球作物产量将减产50%。所以，肥料是保障粮食安全的战略物资，保持和提高地力，实现农业可持续发展的物质基础。
(二)肥料使用的误区
1.化肥的不合理施用带来对环境的污染化肥自身存在的某些缺陷以及不合理施用化肥，给环境带来不同程度的污染。世界和中国每年氮肥消费量分别约为9000 和2000 万吨，通过气态、淋洗和径流等各种途径离开农田损失的数量分别达3500 和900 万吨。20 世纪90 年代调查， 西欧国家中22%的耕地的地下水NO3-超过50 毫克/升；我国南方和北方调查结果亦表明，调查区域内约有50%的地下水和饮用水硝酸盐超标。江河湖泊富营养化，温室气体的增加，农产品硝酸盐污染等，都与施用化肥不当有关。2.把农产品质量的降低归置于化肥的施用当前，一些农产品品质下降，例如西瓜甜味不浓，水果风味不佳。不少人不分青红皂白把这一概归之于施用化肥的过错。造成农产品品质下降有好多原因：一是品种，有些作物品种追求了产量，而忽略了质量，采用这些品种，施用任何肥料，产品的品质依然不佳。二是灌水，过量的灌水往往可使作物生长过快，内部贮存的物质不多，品质必然下降。三是施肥，突出的是氮肥用量过高，磷钾用量偏少，养分供应不协调。后两方面所导致的结果都是作物生长过快，形成的同化产物过多地与氮素结合形成蛋白质，构成了植物体，而需要累积的物质不充分，达不到一定标准。所有这些问题均和肥料施用不合理有关，而与化肥本身无关。从植物营养的角度来看，有机肥料之所以能成为肥料，就在于它含有植物所需要的营养元素。有机质在改良土壤方面有着巨大作用，但有机质本身不能视作营养物质。有机物分解以后可形成有机酸、氨基酸等小分子有机化合物。这些有机化合物固然可以被作物吸取，但不是作物吸收利用的主要成分，吸收的数量比起无机成分微不足道。作物吸收的主要营养成分是有机物质分解以后所形成的矿质营养元素，这些矿质营养元素与化学肥料完全一样。从矿质营养角度来看，不管是有机肥料或是化学肥料，均是以矿质元素营养作物的，本质上没有任何差别。施用有机肥料产品质量好的原因主要是养分比较协调，而不是有机质含量高。协调地供应化学肥料的养分，也能达到同样的效果。因此，说有机肥料效果好，能提高产品品质，化学肥料效果差，能降低产品品质，是没有任何根据的。
三、植物营养与肥料发展面临的任务和展望植物营养与肥料发展的主要方向仍然是提高植物营养元素的利用效率，减少营养元素或由于施肥而带入的某些非营养元素对环境的污染。
(一)加强营养物质的循环和再利用我国是磷、钾资源贫乏的国家，但随着氮、磷肥料的投入量增加，不少地方出现了土壤钾素耗竭严重的现象。只要把有机物料均匀地返还土壤，缺钾将不会成为严重问题。因此应研究有机肥料的养分循环和效果，采用相应的能鼓励农民返还有机物料的政策，发展以高效、节能、省资、易行为基础的保管、施用有机物料技术是解决这一问题的出路所在。这一工作搞好了，养分的良性循环将会形成，营养元素的利用
效率将会提高，营养元素的污染将会逐步得到控制。
(二) 提高营养物质的利用效率提高营养物质的利用效率是营养物质管理的核心。目前营养元素效率不高的一个主要原因是养分不均衡，氮磷钾不均衡，大量元素和微量元素不均衡，如此等等。养分不平衡往往导致肥料失灵，使投入的营养元素无增产效果，甚至减产。造成养分不平衡的原因，既与土壤原来的亏缺有关，也与不合理的养投入有关。一种养分的过量投入往往可导致多种元素的不协调。如氮素过量投入，既可引起磷、钾失衡，也可引起微量元素失衡。过去的工作多着重于根据最小养分律补充所匮缺的营养元素，而没有考虑到在补充这一元素时所带来的养分失衡问题。这一现象，在大量施用有机肥料的情况下尚不成为一个问题，但在大量施用化肥的情况下则显得突出而严重。研究这一问题是一个重点，也是一个难点，需要植物营养学家下大功夫。理想的氮肥投入量应以施用后能保证作物高产，作物收获后土壤基本无残留为原则。只有这样，肥料的效率才能提高，污染才能避免。我国大部分土壤仍然缺氮，施氮不可忽略，但一些地区施氮过量，远远超出了作物的需求，造成了土壤剖面中大量矿质氮的累积。因此根据土壤供应养分能力，确定合适的投入量，尤其是氮素投入量更为迫切。解决这一问题要从三方面着手： 一是查明作物能利用养分的土层深度， 不同作物在不同生育期由不同土层吸取的养分数量；二是查明不同土层在作物不同生育时期所能提供的养分数量，包括已有的养分和在作物生长过程中释放的可利用养分；三是根据这两方面的结果确定需要补充的养分数量。在这里重要的是发展一种准确的化学方法来测定土壤供应养分的能力。
(三)发展保肥增效的新型肥料世界各国都在针对化肥利用率低，使用过程中容易出现损失而污染环境等问题，纷纷研制养分控制释放肥料，要求肥料养分的释放节律与作物的养分吸收相吻合，既可以实现一次性施肥省工高效，又可大幅度提高肥料利用率。新型生物肥料、有机复合肥料，以及提高作物抗逆、改善资源利用效率的多功能肥料等都是顺应农业可持续发展需要而产生的新型肥料类型。
(四)大力推广测土配方施肥测土配方施肥技术是根据土壤测试结果、田间试验、作物需肥规律、农业生产要求等，在合理施用有机肥料的基础上，提出氮、磷、钾、微量元素等肥料数量与配比，并在适宜时间，采用适宜方法施用的科学施肥方法。因此，大力推广测土配方施肥是推进科学施肥，加强耕地质量建设，提高粮食综合生产能力的重要举措，是转变农业增长方式，实现农业节本增效的重要途径，是减少污染、促进生态环境保护、保证农产品质量的重要手段。