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配方施肥与平衡施肥索全义生态环境学院土壤与植物营养教研室Email：paul98@sina.com课程性质教学安排考试方式主要参考文献课程名称的说明•原名：配方施肥与平衡施肥•更换名:施肥原理与技术绪论主要内容一、施肥的基本概念二、施肥科学的发展历史三、施肥效应四、目前我国施肥面临的问题与挑战五、施肥科学的研究内容与方法1施肥基本概念1.1施肥将肥料施于土壤或作物以调节作物营养平衡的一项农业技术措施。1.2肥料为作物提供养分兼有改良土壤的一类物质。包括化肥、有机肥、生物肥料等。1.3合理施肥合理施肥(sciencefertilization)是在综合考虑土壤供肥能力、作物需肥特点、肥料特性、气候条件和栽培措施等因素的基础上，以实现培肥地力、增加产量、改善品质、提高效益与保护环境相统一为目的。2施肥科学的发展概况2.1中国古代肥料和施肥（fertilizersandfertilizationinancientChina）施肥的历史最早要数中国了，但肥料二字起源于近代。在中国古代文献中称肥料为粪，如土粪、皮毛粪等。甚至以植物作肥料也称粪，野生称草粪，栽培绿肥称苗粪。施肥称为粪田。周至先秦《诗经·周颂》中有“以薅荼蓼，荼蓼朽止，黍稷茂止”的诗句，说明西周时已认识到杂草腐烂后的肥田作用。《礼记·月令》说利用夏季高温和降雨沤腐杂草，“可以粪田畴，可以美疆土”，《孟子》说“百亩之田，百亩之粪”，《荀子》说“多粪肥田”等，秦、汉以前肥料已受重视。汉代农家肥源迅速扩大。据《氾胜之书》记载，当时溷（hun）肥（厕所人粪尿）、厩肥(牲畜粪肥)、蚕矢(蚕粪)及其他排泄物、碎骨等肥料种类大大增加。在施肥方法方面，基肥、种肥和追肥的施用已分别进行。基肥有的是大田漫撒，有的是在区田中集中施用。播种时采取带肥下种的溲种法；还用蚕矢和人粪尿腐熟作追肥施于麻田等。对于各种施肥方法的作用当时文献中也有论述。魏、晋、南北朝时期突出成就是从过去简单地利用野生绿肥发展到栽培绿肥。西晋《广志》称“苕草，色青黄,紫华，十二月稻下种之,蔓延殷盛,可以美田”，这是人工栽培绿肥的最早记载。北魏《齐民要术》进一步肯定了绿肥的增产效果和它在轮作中的地位。指出“凡美田之法，绿豆为上，小豆、胡麻次之，……其美与蚕矢、熟粪同”。当时绿肥的栽培利用遍及南北各地，从大田种谷到种瓜、葵和葱等都用绿肥作基肥，并知桑田间作绿肥作物如绿豆、小豆和芜箐之类，可改良土壤和使桑树生长良好。施肥技术的进步，反映在蔬菜生产上，是《齐民要术》总结的“粪大水勤”；在果树生产上也已知桃树增施熟粪，可提高桃子品质。还首次出现了利用牛粪制造堆肥的“踏粪法”的记载。宋、元时期这一时期的重大进步是对合理施肥重要性的认识。南宋农学家陈敷提出：“若能时加新沃之土壤，以粪治之，则益精熟肥美，其力常新壮矣”，他还阐述了“用粪得理”和用粪如用药的道理。到了元代，王祯又用“粪壤”概括了施肥改土的作用，说：“粪壤者，所以变薄田为良田，化硗土为肥土也。”这一时期的肥料种类也显著增加，新出现的肥料有河泥、麻枯（即芝麻饼）以及无机肥料石灰、石膏、食盐和硫磺等。为了做到合理施用，当时提出：低田水冷，施用石灰，可使土变暖，有益发苗；作肥料，秧田施用麻枯和火粪最佳，但不可用大粪，尤忌生粪浇灌；种苎麻，用驴马生粪可生热御寒；种百合和韭用马粪尤为适宜；种山药，忌人粪尿，宜牛粪、麻枯等。多次追肥方法也首倡于这时。在果树施肥方面，南宋时柑橘已实行冬、夏各施一次肥料。在肥料积制和加工方面，宋、元以来出现了河泥积制、饼肥发酵、烧土粪和沤肥等新的方法。为了保存肥效，还创建了设在农舍附近的粪屋和设在田头的砖窖等积肥、保肥设施。明、清时期这一时期肥源进一步扩大。肥料种类由宋、元时代的大约60多种发展到100多种，《知本提纲》将它们归纳为：人粪、畜粪、草粪、火粪、泥粪、蛤灰粪、苗粪、油粕粪、黑豆粪、皮毛粪等十类。2.2中国近代施肥科学的发展2.2.1解放前化肥施用我国于1901年开始施用化肥，迄今已有近百年历史，解放前施肥历史大致可分为3个阶段。引进阶段：1901-1910年1901年，台湾省首先由日本进口化肥，施于甘蔗上；1905年我国大陆开始从西欧进口化肥，主要应用于沿海诸省的水稻、蔬菜和柑橘上；1910年，保定直隶农事试验场开始了肥效试验，其结论是氮肥有效，而磷、钾肥无效。肥效探索阶段：1909-1936年北京农事试验场曾设计了8个施肥处理(无肥、无氮、无磷、无钾、施氮、施磷、施钾和施氮磷钾)的肥效试验，同时吉林公主岭农事试验场，广东、上海、苏州、杭州等地也都在多种作物上开展了肥效、施用量和对土壤影响试验。肥效及技术研究阶段：1936-1949年张乃凤在1936-1940年进行了第一次全国性化肥肥效试验；1940-1949年，我国进行了第一个氯化铵长期定位试验，最后由陈尚谨和乔生辉完成，提出了有效的土壤、作物及相应的施肥方法与技术。2.2.2解放后施肥科学发展2.2.2.1投肥结构的变化有机肥与氮肥配合施用阶段：20世纪60年代以前有机肥与氮、磷肥配合施用阶段：20世纪70～80年代有机肥与氮、磷、钾、微量元素肥料配合施用阶段：20世纪80年代后问题？有机肥投入数量越来越少！20世纪50～90年代，每隔10年化肥用量分别占肥料投入量的10%，20%，30%，40%，60%，也就是说20世纪80年代后，化肥作为当家肥的局面基本形成，相应地，有机肥料的施用量基本上每隔10年约下降10%。2.2.2.2施肥技术与方法的发展（1）氮肥有效施用方法与技术的研究：20世纪50年代。提出了不同氮肥品种的适宜土壤条件，主要农作物的需氮规律、适宜的施肥时期和施肥量。尤其是结合当时生产中使用较多的易挥发性碳酸氢铵、氨水等提出的氮肥深施覆土、球肥深施、压粒施肥技术，有效地减少了氨的挥发损失，提高肥效达20%～30%。此后，又进一步提出尿素深施技术，并在实践中迅速得到推广和应用。（2）磷肥有效施用方法与技术的研究：20世纪60年代。明确了磷肥有效施用条件及土壤缺磷的诊断方法与指标，为施磷改良低产田，促进生物固氮等提供了科学依据与应用前景。同时，还针对不同作物需磷特点，不同磷肥品种的性质及不同土壤类型对磷肥的反应特点，提出了豆科绿肥“以磷增氮”、磷肥集中施用等一套合理施用磷肥的技术措施。（3）钾肥有效施用方法与技术的研究：20世纪70年代初。开始了钾肥肥效试验，指出了钾肥有效的施用条件，为明确钾肥在增产、提高品质、增强作物抗病、抗逆能力等方面的作用提供了有力试验依据。此外，有关微量元素肥料的肥效与有效施用条件等方面的研究也都先后得到可靠的试验数据。（4）配方施肥研究与推广：20世纪80年代后。针对20世纪70年代末施肥中出现的“三重三轻”(即重化肥，轻有机肥；重氮肥，轻磷、钾、微肥；重追肥，轻基肥)现象，以及由此带来的氮肥生产效率(单位面积施氮量而获得的增产量)下降，农作物生理病害日益严重等问题，根据斯坦福(Stanford)定肥公式，结合国内情况，提出了“测报施肥”、“诊断施肥”、“氮、磷、钾合理配比”等技术，1983年农业部将各地采用的平衡施肥方法统一定名为“配方施肥”(prescriptionfertilization)，该项技术已被国家列为“九五”农业增产的十大措施之一，也为我国复混肥的生产与推广提供了科学依据。值得提到目前开展的测土配方施肥工作2.2.2.3化肥肥效的研究从化肥肥效研究上，我国自施用化肥以来，曾进行过3次有组织的、全国规模的化肥肥效试验。第一次(1936-1940年)由前中央农业实验所组织，在14个省68个点上对7种土壤6种作物(水稻、小麦、油菜、棉花、玉米和谷子)进行了156个试验，1941年由张乃凤先生以《地力之测定》一文加以总结，基本查清了供试土壤需氮程度为80%、磷约为40%、钾仅为10%。张乃凤（1904.3—2007.2），著名土壤肥料学家张乃凤先生在百岁生日庆典上点燃生日蜡烛即席讲话第二次(1958-1962年)由中国农业科学院主持汇总，有25个省、市、自治区的有关农业单位参加，在157个试验点上完成351个田间试验，作物从粮食扩大到油料、烟草、果树、蔬菜，明确了农家肥的肥效及氮、磷、钾肥的增产效果与施用有效的地区。第三次(1981-1983年)由农业部作为化肥区划的研究任务下达，中国农业科学院土肥所主持，全国29个省、市、自治区的农业科学研究院土肥所参加，在18种作物上进行了5086个试验，1985年全面整理、汇编成《中国化肥区划》一书。试验再次证明氮肥肥效仍然大于磷肥，磷肥大于钾肥，这个总的趋势没有变。而单位养分的增产量有所变化，对于粮食作物，每千克养分增产量，氮肥降低，磷肥没变，钾肥增加。为了进一步弄清肥效，学习国外经验，从1980年开始，先后在全国23个省、市、自治区设置了101个肥料长期定位试验。研究内容包括：有机肥与无机肥配合，氮、磷、钾配合以及种植制度中磷、钾肥的分配与后效等，并研究了施肥与土壤肥力，产品品质和不同施肥制度与养分平衡、循环等问题。以上研究成果为分析我国化肥肥效的演变与发展，以及制定全国化肥的生产与分配，提供了极为有用的大量资料与科学依据。2.3施肥科学理论的形成与发展19世纪中叶，以德国化学家李比希(J.V.Liebig，1803-1873年)为代表。矿质营养学说养分归还学说最小养分律以上3个学说的建立，在发展植物营养与指导施肥中起到了十分积极的作用，奠定了施肥科学的理论基础。2.4施肥科学研究的发展方向提高肥料利用率、协调高产与优质、施肥与环境关系的研究成为未来施肥科学研究的中心内容。具体讲，今后需要加强以下几个方面研究：①经济作物、林木、草地及水产合理施肥的研究；②以提高主要农作物产品品质、降低环境污染为主要目的的化肥适宜用量及其配比的研究；③提高肥料利用率的方法与技术研究。如施肥与灌水等其他生态因子的耦合技术、3S(即RS、GIS、GPS)技术在施肥中的应用、机械化与智能化施肥技术、新型肥料的开发与应用技术研究等；④植物营养遗传特性与育种技术相结合的研究。如利用不同植物对土壤养分的吸收利用特性的差异，筛选耐养分胁迫的植物品种，通过遗传工程实现对土壤养分高效利用的品种选育，从而节省肥料和减少环境污染。3施肥的效应3.1合理施肥产生的良好效应施肥的增产效应施肥能改良土壤和提高土壤肥力施肥能改善农产品品质施肥能增强植物净化空气的作用施肥能有效地减轻农业灾害3.2不合理施肥引起的不良效应农产品产量、品质的下降肥料利用率降低造成资源的浪费施肥经济效益减小作物抗逆能力下降土壤质量降低引发环境问题4当前我国施肥面临的问题与挑战4.1高度集约化生产体系下如何进一步提高产量，保障国家粮食安全生产4.2高度集约化生产体系下如何进一步提高肥料利用率和施肥的经济效益4.3在高强度土地利用下如何维持和提高土壤肥力水平八十年代以来：4.4如何实现施肥过程的生态环境安全5施肥研究内容和方法5.1施肥研究内容5.1.1作物营养与施肥理论研究5.1.2施肥决策方法5.1.3施肥技术手段5.1.4不同作物及农业生产系统的施肥技术5.2施肥科学的研究方法调查研究试验研究测试分析方法数理统计方法其它研究方法