1、- 1 -第一章 概 述第一节 肥料的概念、分类和作用一、概念从定义上讲，凡以提供给植物生长所需养分为主要功效的物料都称为肥料。因此广义上讲，肥料是指用于提供、保持或改善植物营养和土壤物理、化学性能以及生物活性，能提高农产品产量，或改善农产品品质，或增强植物抗逆性的有机、无机、微生物及其混合物料。肥料分化学肥料、有机肥料和微生肥料三大类。化学肥料是指那些含有植物必需营养元素的无机化合物，它们大多是在工厂里用化学方法合成的，或采用天然矿物生产的，一般也叫做矿质肥料。有机肥料是指含有大量有机质和多种植物所需养分物质的改土肥田物质，它们大多是利用各种动物排泄物、植物残体或农业生产中的废弃物、天然杂草
2、以及城乡生活垃圾等有机物经过简单的处理而成的，因原料绝大部分来自农村，有时也叫农家肥料。微生物肥料简称生物肥，是指含大量微生物菌剂的微生物制剂，将它们施到土壤中，在适当的条件下进一步生长、繁殖，通过微生物的一系列生命活动，直接给作物提供某些营养元素、激素类物质和各种酶等。目前，肥料的发展趋势是由低浓度向高浓度、由单一成分向多成分的复合肥或复混肥、从粉壮到粒状发展。市场上已经出现了很多诸如复合肥料、混合肥料、混配肥料、液体肥料、叶面肥料、有机无机复混肥料等新型肥料名称。二、肥料的作用土壤养分是土壤肥力最重要的物质基础，肥料则是土壤养分的主要来源，因而也是农业可持续发展的重要物质基础之一。联合国粮
3、农组织的统计表明，在提高单产方面，肥料对增产的贡献额为 40%-60%。我国农业部门认为中国的这一比例在 40%左右，从现代科学储备和生产条件出发可以预见，未来农业中，肥料在提高产量与品质方面仍继续会发挥积极作用。肥料及其科学施用技术是农业生产发展的重要技术支撑。化肥工业的发展和施肥技术的应用，对加快农业生产发展、确保农产品供给、促进农民增收发挥了重要的作用。推广应用科学施肥技术，不但有利于在耕地面积减少、水资源约束趋紧、化肥价格居高不下、粮价上涨空间有限的条件下，促进增粮增收目标的实现，而且有利于加强以耕地产出能力为核心的农业综合生产能力的建设。提高科学施肥水平，用好肥料，不仅是促- 2 -
4、进粮食稳定增产、农民持续增收的重大举措，也是节本增效、提高农产品质量的有力支撑，更是加强生态环境保护、促进农业持续发展的重要条件。施肥对产量及品质形成具有重要作用，同时施肥不当造成的负面效应也不可忽视。尤其是氮肥的过量施用，不仅会导致水体的富营养化，而且对大气也产生污染。矿质营养的丰缺状况及比例对植物生长及其产量和品质的形成具有重要作用。施肥通过改变植物产品中碳水化合物、脂肪、蛋白质、核酸、有机酸、维生素及无机盐组成结构比例等营养品质，间接影响动物及人体营养状况。施肥措施的确定，不仅要根据土壤养分状况和植物营养特性，而且要考虑到整个食物链的物质和能量循环。第二节 肥料的应用状况我国的农业历史悠
5、久，我们的祖先给我们留下了极其丰富和宝贵的农业遗产，其中积造、施用农家肥、土杂肥，改良土壤、培肥地力是我国传统农业的精华。长期以来，我国劳动人民在农业生产活动中，积累了相当丰富的肥料积造与施用的经验。从肥料结构上来看，20 世纪 50 年代前我国农业发展靠的是有机肥；60 年代有机肥的比重占 80%，化肥的比重占 20%左右；7080 年代有机肥的比重占 60%-70%，化肥比重占 30%-40%；进入 90 年代，有机肥料的比重只占 40%，化肥的比重达到了 60%以上；2003 年有机肥料的比重仅占 25%，化肥的比重高达 75%。近年来我国化肥生产形势较好，2003 年总产量（纯养分）为
6、 3.9107吨，成为世界上最大的化肥生产国。同时我国也是世界化肥消费量最大的国家之一，化肥消费量占世界总量的 30%左右，其中 2003 年全国氮肥消费量为 2.15107吨，磷肥为 7.14106吨，钾肥为 4.38106吨，复合肥 1.11107吨，年消费量(N+P 2O5+K2O)平均在 4.41107吨以上。从肥料中养分元素含量结构变化看，20 世纪 50 年代使用的化肥几乎是单一的氮肥，60 年代开始使用磷肥，70 年代末才开始使用钾肥。近几年我国在化肥产量增长的同时，化肥产品结构也得到了进一步的调整和优化，养分资源向着多元化和高效化方向发展，高浓度化肥产量增幅高于低浓度化肥，复混
7、肥产量增幅高于单质肥。在积极增加化肥投入并取得显成效的同时，我们也要看到我国肥料的投入存在不合理性，科学施肥发展的空间还很大。近年来，随着农业种植结构调整，农业复种指数不断提高，农作物产出量的增加，我国农业基础设施条件、作物布局、种植制度、施肥结- 3 -构、耕作等发生了较大改变，土壤养分和耕地质量亦发生了较大改变。由于土壤底子不清，盲目施肥导致农作物产量和品质降低，施肥效益下降，耕地质量退化，农作物病虫害普遍发生 ，大量氮、磷流失造成农业面临污染加剧，部分地区水体富营养化进程加快，生态环境恶化，农业综合生产能力降低，严重制约着农业生产的持续发展和提高。我国肥料施用仍然面临许多突出的问题，主要
8、表现在：平均数量不足。2002 年全国耕地化肥亩施用量平均为 22.2 千克，计算复种指数平均为 18.5 千克/亩，在世界居中等水平；分配不当。沿海和城郊发达地区化肥尤其是氮肥超量施用；蔬菜地等经济作物施肥量过大；氮、磷、钾比例不合理。化肥氮、磷、钾比例为 1：0.39：0.22，氮、磷比例趋于合理，但钾肥比例过低；品种结构不合理。化肥使用量增加，而有机肥施用量减少；化肥中单质肥料和低浓度复合肥比例大，而高浓度复肥比例只有 15%左右；普广性肥料多而专用性肥料少；施肥技术不当。肥料表施和撒施现象较为普遍，浪费较为严重；肥料利用率低。我国化肥当季利用率氮 15%-35%、磷 10%-20%、钾
9、 35%-50%，其中氮的损失严重；农田钾素亏损严重。耕地缺钾面积不断扩大，部分地区农田仍然缺氮缺磷；中、微量元素养分缺乏。我国耕地缺镁、硫面积在扩大，锌、硼、锰、钼缺乏面积较大。中、微量养分肥料施用不足；环境问题。部分地区施肥不当已引起环境污染，出现地表水富营养化、地下水和蔬菜中硝酸盐含量超标、农田氧化亚氮排放量增加等问题。肥料生产、销售、供应存在不稳定性，肥料的销售与指导部门配合不佳，配方施肥、平衡施肥还有很大潜力可挖。- 4 -第二章 培育与维持土壤的肥力第一节 土壤的培肥土壤的自然肥力在数量和质量上往往不能满足作物生长的需要，而且土壤经作物年复一年地种植以后，肥力也会不断消耗，为了获得
10、作物的高产稳产，必须使作物生长在高肥力的土壤上，这就需要通过人类的生产活动对土壤进行人工培肥，创造人为肥力，以弥补自然肥力的不足和不协调。一、作物对土壤的共同要求作物对土壤主要特征的要求是一致的。主要包括以下几方面。1作物根系能很好地被固定并能得到充分伸展既要求土壤有一定的层次厚度，又要求有合适的结构和松紧度。土层浅薄、土壤过松、过紧对根系的固定和伸展都不利。2能全面地、适时、适量地提供作物丰 产所需的养分要求土壤既有较多养分，又具有良好的保肥、供肥性能，使作物表现为少施肥料能生长良好，多施肥料也不会疯长。3能满足作物对水、气、热条件的要求土壤中的水分、空气和热量同为重要的肥力因素，它们都是作
11、物生长发育所必需的，三者之间又相互影响、相互联系和相互制约，它们的组合应该是协调的，都应能满足作物生长发育的需要。4具有较强的自调能力良好的土壤应具有对外来酸碱物质的缓冲能力，对污染物质的自净能力以及对不良环境条件的抗逆能力。例如，当遇到旱涝等不良条件时，能表现出既经干又爽水。当自控能力受到限制时，易于通过人为措施加以调节。5良好的耕作性能耕性是指土壤在耕作时所表现的一系列性质，特别是耕后要求松散，容易耙碎，不成坷垃，土壤松紧度及孔隙状况适中，这对作物的种子发芽、幼苗出土及以后作物的生长都是有利的。二、肥沃土壤的标志作物对土壤的要求是判断土壤是否肥沃的基本依据，欲使土壤能够满足作物的上述要求，
12、从而获得高产稳产，应表现出以下几点明显标志。- 5 -1深厚的耕作层耕作层又称熟化层或活土层，是作物赖以生存的最基本的土层，它有利于根系的伸展，是作物根系分布和活动最多的层次，耕作层中含根量占总根量的 80%以上。深厚的耕作层，既扩大了根系吸收养分的范围，也增强了抗旱抗涝的能力。肥力较高的高产稳产田，其耕作层的厚度多达 30 厘米，富含腐殖质，颜色深暗，沙黏适中，结构性好，孔隙度较大，容重较小，通气透水性强，耕性好、微生物活动强烈，有机质分解合成活跃，有效养分含量较高，各肥力因素都比较协调。2良好的土体构造土体构造即各土层的特性和相互配合协调的程度，也是肥沃土壤的基本特征。高产土壤能高产原因之
13、一是具有良好的土体构造，一般肥沃的土壤除有深厚肥沃的耕作层外，其下有助于保水、保肥而又不妨碍作物根系发育的犁底层，心土层仍然保持多孔，既利于根系伸展也利于保水、保肥、底土层较心土层稍紧实，仍具有托水托肥和供水供肥的作用。这样，上下土层相互配合，使整个土体成为一个上虚下实的层次构造状态。这样的土体构造，渗水又保水，通气又抗旱，能供肥又能保肥，水、肥、气、热在上下土层处于协调状态，从而能满足作物生长的需要，这就是稳产高产的土壤基础。3保肥、供肥性能好影响土壤保肥强弱的因素主要有土壤质地、胶体类型和含量、土壤 PH 值等。凡是质地黏重、富含有机质、酸碱适中的土壤常具有较强的保肥能力。土壤供肥性能表现
14、在供肥的时间和强度上，主要影响因素有土壤有机质的数量、养分含量、土壤透气性、土壤温度和土壤酸碱度等。一般土壤有机质含量高、有效养分多、透气适中、温度适宜、酸碱适中、不含有害物质和过多可溶性盐分的土壤，保肥供肥都较好。4协调的水、气、热状况土壤中水分、空气和热量存在的形式、数量和相互关系是除养分以外影响作物生长发育最为关键的条件。土壤中水分和空气是相互消长的，温度则随着水分的运动、空气与水分比例以及空气的流动而变化，因此它们的关系是相互影响，相互制约的。它们在数量上构成了极为复杂的组合，组合的是否合适直接影响作物的生长发育。影响水、气、热状况的土壤内部因素决定于土壤的某些属性，例如，水分的保蓄和
15、渗漏是否牌协调状态，这和土壤孔隙、松紧状况、质地、质地层次、有机质含量、胶体性状及结构等有关，因此可以用容重、孔隙度、质地、结构、有机质及胶体类型、品质- 6 -来表示。高肥力土壤保水性强，主要是孔隙、松紧状况适宜，三相比适中，0-35 厘米土层总孔隙度一般在 55%以上，土壤容重在生长期中常保持在 1.1 克/ 立方厘米左右，非毛管和毛管孔隙之比一般为 1（2-4） ，大于 0.25 毫米水稳性团粒百分率也显著提高，这种土壤可保水，又能通气、水、气处于协调状态，土壤的热状况也较适宜。5耕作性能好耕性包括耕作过程中对机械阻力的大小、耕作质量好坏和适耕期长短。常用来判断耕性好坏的指标有土壤质地、
16、容重、结构、有机质含量、大小孔隙经、土壤的含水状况等。三、土壤培肥的基本途径(一)开展农田基本建 设就我国农业生产现状而论，农田基本建设要以治水改土为中心。但各地的气候、地形、土壤不同，即土壤培肥的限制因素不同。故要求农田基本建设的主攻方向和具体也不尽相同。例如，山丘地区应把春旱秋涝造成的干旱和水土流失作为治水改土主攻方向。而黄泛低洼盐碱地区，内涝和盐碱已成为培肥土壤的限制因素，故排水、排盐则应成为这类地区农田基本建设的主要目标。(二)利用生物改土生物改土主要指通过自然植被与栽培作物及其相应的微生物区系培肥土壤，提高土壤肥力的措施。1.植被造林森林在改土方面的作用，主要表现在它能保持水土，涵养
17、水源，调节雨量，减免水旱灾害。森林的树冠可以截留大量雨水，使雨滴不能直接打击地面，而减缓雨打击地面的强度。枯枝落叶层保护地面免受雨水冲击，拦蓄雨水，增加渗透。树木奶系发达，可以固结土壤，增加抗御水蚀和风蚀的能力。森林能减缓风力，从而起降低地表蒸发、防风固沙的作用；同时森林能阻留更多积雪，有利土壤蓄水保墒。森林的蒸腾作用，可增高林区的湿度，增加雨量，调节农田小气候。森林还可增加土壤腐殖质，调节土壤酸碱反应，改良结构，进一步增加土壤透水蓄水能力，起到调节土壤水、肥、气、热，提高土壤肥力的作用。2种植绿肥种植绿肥是改土养地、改良土壤理化性状的有效措施。翻压绿肥可稳定有机质在一定水平上，并显者产加土中
18、有效氮、磷、钾、钙等养分。绿肥作物的强大根系，穿插挤- 7 -压的力量较大，在土壤腐殖质的胶结作用下，有利于促进土壤结构的改善。结构的改善，土壤容量减少，有利于透水、蓄水和保水，增加土壤含水量，改善土壤通气条件，使土壤有效性养分增加。种植绿肥增加地表覆盖，减少低水土流失。(三)建立合理的 轮作制度建立与土壤、气候条件相适应的轮作制是用地养地结合的重要方法，也是培肥土壤的有产途径。由于作物的生物学特性不同，因而要求的耕作管理措施及对土壤营养和环境条件的要求也不相同。深根作物与浅根作物轮换种植，可以充分利用上下土层的养分和水分，增加上下土层的腐殖质；豆科作物与其他作物轮作可以发挥豆科作物增磷补氮作
19、用，给后茬作物提供较多的氮素和有效性磷；在生产实践中，应利用作物与土壤肥力之间的相互关系，充分用地，积极养地，用养结合，因地制宜地采用各种轮作、套作、间作，合理搭配各种作物，在提高复种指数的同时，不断提高土壤肥力。(四)增肥改土增施肥料是人工培肥熟化土壤的又一途径。肥料的种类应以有机肥料为主结合化肥和其他多种肥料施肥体系，实行农家肥、绿肥和化肥搭配，是培肥土壤提高农业生产的有产措施。有机肥料不仅养分全面、肥效长，还可以改善土壤的结构和孔隙性，从而带动土壤质地、物理机械性、养分有效性、酸碱缓冲性、氧化还原反应、土壤保肥、供肥以及水、气、热等一系列土性的改善；化肥养分含量高，供肥强度大，见效快，能
20、及时满足作物需要。(五)耕作改土深耕并结合适当的耙磨、镇压等耕作措施，是加速土壤熟化、定向培肥土壤的重要措施。深耕可以改变土壤的垒结状况和孔性，加厚熟土层，促使有机无机胶体结合，创造良好的土体构型。通过深耕破除了紧实的犁底层，有利于根系伸展和水、气运行，不可通过深耕进行翻淤压沙或翻沙压淤，改善土壤质地。凡进行深耕的土壤，孔隙度都能增加，寄人容重减小，可使黏土总孔隙增加 89%，容重降低约 0.2 克/ 立方厘米左右，壤土总孔隙增加 5%，容重降低约 0.1%克/立方厘米；沙土总孔隙增加 3%，容重降低近 0.1 克/立方厘米。深耕可使大小孔隙比接近 1（2-4）的范围。深耕一次，后效约可延续
21、3 年。（六）客土换土对于过黏或土体构造中含有严重障碍层次的土壤，单纯用耕作、增施有机肥等措施- 8 -改土增盈，往往在短期内难以奏效，这里就须因地制宜地采用客土换土的措施。客土时一般掌握三泥七沙或四泥六沙的土质比例和上粗下细的质地构造为好。换土则是排除土体中影响作物生长的障碍层次，换以好土，从而获得良好的土体构造。第二节 土壤的污染及其防治一、重金属对土壤的污染土壤重金属是指由于人类活动将金属加入到土壤中，致使土壤中重金属明显高于原生含量，并造成生态环境质量恶化的现象。重金属是指比重等于或大于 5.0 的金属，如Fe、Mn 、Zn 等；As 是一种准金属，但由于其化学性质和环境行为与重金属多
22、有相似之处，故在讨论重金属时往往包括 As，有的则直接将其包括在重金属范围内。由于土壤中铁和锰含量较高，因而一般认为它们不是土壤污染元素，但在强还原条件下，对铁和锰所引起的毒害亦引起足够的重视。(一)重金属的 污染特点1隐蔽性和潜伏性 很难被肉眼看到，当看到时已经晚了。2不可逆性和长期性 一旦污染很难恢复，即使用清水多年长期灌溉，作物还会受到影响。3后果严重 食用了污染农产品，人、畜会受到严重影响。镉污染使人易患骨痛病。（二）重金属分类有用元素：Cu、Zn、Mn、Co；有害元素：Cd、Pb、Ni、Hg、As。两种元素含量低时对作物都没害，含量高时都有害。（三）重金属在土壤中的分布特点浇水、施肥
23、加入的重金属 90%分布在 0-20 厘米，少量的可达 40-60 厘米。重金属在土壤中的半衰期长，残留率高，加入到土壤中的重金属一年后残留率为 90%左右。（四）重金属对人体的危害砷中毒是我国常见的一种重金属中毒恶性事件。砷主要作用于人的皮肤和肺部，导致硬皮病、皮肤癌和肺癌。天然水中含微量的砷，水中含砷量高，除地质因素外，主要是工业废水和农药所致。砷化物是主要的有毒物质，可从呼吸道、食物或皮肤接触进入人体。砷化物能抵制的活性，干扰人体代谢过程，使中枢神经系统发生紊乱，导致毛细- 9 -血管扩张，并有致癌的可能，砷还会诱发畸胎。铅中毒是另一个潜在的威胁。从危害程度来说，铅首先危害到的是胎儿，其
24、次是幼儿，再次才是成人和老人。空气中 80%以上的铅尘在离地 1 米以下的区域流动，这一高度正好是儿童的呼吸带。目前，城市中铅毒的来源主要是使用含铅汽油的汽车尾气。而这些含铅尾气 95%最后会回到地面，进入土壤。汞中毒机理是汞使人某些酶失去活性引起中毒。汞摄入微量即出现头痛、头晕、关节痛、肌肉颤抖等症状；大量摄入会急性中毒，诱发肝炎和血尿。二、化肥农药对土壤的污染（一）化肥对土壤的污染目前在农业结构调整后的蔬菜、瓜果地里，单季作物化肥（折合纯养分）用量通常可达 569-2000 千克/公顷以上，如一些蔬果种植大县的化肥平均用量已达 1146 千克/公顷；滇池区蔬菜花卉基地，一季作物氮肥用量（纯
25、养分）达 687 千克/公顷，最高可达 3300千克/ 公顷；较之世界用化肥首户的荷兰还高出一倍多；每年农田施用化肥氮进入环境的氮素达 1000 万吨左右，有些地区饮用水及农产品中，硝态氮和亚硝态氮的含量均明显超标。2000 年下半年，华南地区有的城市监测到菜地土壤硝酸盐含量超标率为 33.1%；据中国农业科学院对某地 32 种主要蔬菜调查，蔬菜硝酸盐含量比 20 世纪 80 年代初增加了1-4 倍，其中有 17 种蔬菜硝酸盐含量超过欧盟提出的最低量标准；2001 年长江三角洲的个别省份农产品出口由于监测不合格而损失数亿美元。（二）农药对土壤的污染农药是进入土壤的主要污染物之一，其类型有拌种农
26、药、毒饵农药、土施除草剂和茎叶喷洒施农药。农药在土壤中会进行消解和残留，影响消解的因素有农药性质、温度、光照、土壤水分、酸碱度、重金属含量、有机质含量、质地、微生物区系等。农药施用后在土壤中的残留量为 50%-60%，已经长期停用的六六六、滴滴涕目前在土壤中的可检出率仍然很高。据调查，一些名特优农副产品中，有机磷检出率 100%，六六六检出率95%。另在 16 个省的检查，蔬菜、水果中农药总检出率为 20%-60%，总超标率为 20%-45%； 2000 年太湖流域农田土壤中，15 种多氯联苯同系物检出率为 100%，六六六、滴滴涕超标率分别为 28%和 24%。令人不安的是，许多低浓度有毒污
27、染物的影响是慢性的和长期的，可能长达数十年乃至数代人。各类农药在土壤中的残留期顺序为重金属农药有机氯农药取代脲类、均三氯苯类、磺酰脲类除草剂除虫菊脂农药、氨基甲酸酯农药有机磷农药。蔬菜对除草剂较其他- 10 -农药敏感，用量过大影响其发芽生长。一般内吸式、水溶性农药易被吸收；根菜、叶菜对农药的吸收强，茄果类吸收弱。三、土壤污染的防治土壤污染的防治应贯彻“预防为主的原则” ，彻底清除污染源。对已经污染的土壤，必须采取一切有效的措施加以改良，从而提高土壤环境质量，促进人类与动植物的健康。(一)土壤污染的 预防措施1依法预防制定和贯彻防止土壤污染的有关法律法规，是防止土壤污染的根本措施。严格执行国家
28、有关污染物排放标准，如农药安全使用标准、工业三废排放标准、农用灌溉水质标准、生活饮用水质标准等。2建立土壤污染监测、预报与评价系统在研究土壤背景值的基础上，应加强土壤环境质量的调查、监测与预控。在有代表性的地区定期采样或定点安置自动监测仪器，进行土壤环境质量的测定，以观察污染状况的动态变化规律。以区域背景值为评价标准，分析土壤污染程度，及时制定出土壤污染的有效措施。当前的主要工作是继续进行区域土壤背景值的研究，调查区域土壤污染状况和污染程度，对土壤环境质量进行评价和分级，确定区域污染物质的排放量、允许和各类、数量和浓度。3发展清洁生产，彻底消除污染源（1）控制“三废”的排放 在工业方面，应认真
29、研究和大力推广闭路循环，无毒工艺。生产中必须排放的“三废”应在工厂内进行回收处理，开展综合利用，变废为宝，化害为利；对于城市垃圾，一定要经过严格机械分选和高温堆腐后方可施用。（2）加强污灌管理 建立污水处理设施，污水必须经过处理后才能进行灌溉，要严格按照国家规定的“农田灌溉水质标准”执行，灌溉前进一步检测水质，加强监测。防止超标，以免污染土壤。（3）控制化肥农药的使用 为防止化学氮肥、磷肥的污染，应因土因植物施肥，研究确定出适宜用量和最佳施用方法，以减少在土壤中的累积量，防止注入地下水体和江河、湖泊，应尽快研究筛选高效、低毒、安全、无公害的农药，以取代剧毒有害化学农药。积极推广应用生物防治措施，大力发展生物高效农药。（4）植树造林，保护生态环境。
