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1、土壤肥料学土壤肥料学云南农业大学资源与环境学院云南农业大学资源与环境学院第一章第一章 绪论绪论一、土壤、土壤肥力、肥料的概念一、土壤、土壤肥力、肥料的概念二、土壤、肥料发展过程中的一些重要二、土壤、肥料发展过程中的一些重要的观点的观点 一、土壤、土壤肥力、肥料的概念一、土壤、土壤肥力、肥料的概念（一）土壤（一）土壤 土壤对我们每个人都并不陌生，但是要给土壤下一土壤对我们每个人都并不陌生，但是要给土壤下一个科学的定义却并不容易；不同的时期，人们对土个科学的定义却并不容易；不同的时期，人们对土壤的认识不同，对土壤下的定义也不同。壤的认识不同，对土壤下的定义也不同。 北京有一个社稷坛，里面庄重地盛放
2、着五色北京有一个社稷坛，里面庄重地盛放着五色土，这是统治者最珍惜的财富。土，这是统治者最珍惜的财富。“有土斯有有土斯有民民”，他们每年都要举行隆重的仪式，向象，他们每年都要举行隆重的仪式，向象征全国领土的五色土顶礼膜拜。征全国领土的五色土顶礼膜拜。柴春芽摄柴春芽摄 工程师：建筑物的地基工程师：建筑物的地基农民：可以生产粮食的物质农民：可以生产粮食的物质小孩，小孩，早在三、四千年以前，我国的早在三、四千年以前，我国的周礼当中就有了土壤含义周礼当中就有了土壤含义的记载。的记载。“万物自生焉则曰土万物自生焉则曰土”，“以人所耕而树艺焉则曰以人所耕而树艺焉则曰壤壤”，也就是说凡是自然生长，也就是说凡是
3、自然生长植被的土地叫植被的土地叫“土土”，经过开，经过开垦而种植植物的土地叫作垦而种植植物的土地叫作“壤壤”，这可能是对土壤下的最早，这可能是对土壤下的最早的定义。的定义。 犁地，铜器时代中央印度红色崖壁画犁地，铜器时代中央印度红色崖壁画距今6600年至距今4600年土土者，吐也。壤者，从土，土者，吐也。壤者，从土，从襄；襄者，助也。从襄；襄者，助也。壤2020世纪世纪3030年代，前苏联土壤学年代，前苏联土壤学家威廉斯根据近代土壤学知识家威廉斯根据近代土壤学知识给土壤所下的定义是：给土壤所下的定义是：土壤是土壤是地球陆地表面能生长植物收获地球陆地表面能生长植物收获物的疏松表层。物的疏松表层。
4、陆地表层陆地表层土壤的位置、疏松土壤的位置、疏松土壤的物理状态，具有通气、土壤的物理状态，具有通气、透水性，以区别坚硬、不透气、透水性，以区别坚硬、不透气、不透水的岩石，能生长植物收不透水的岩石，能生长植物收获物获物土壤的本质，具有肥力，土壤的本质，具有肥力，光秃秃的岩石，没有肥力，不光秃秃的岩石，没有肥力，不能生长植物。能生长植物。 什什么么是是土土壤壤肥肥力力？长长期期以以来来，国国内内外外的的学学者者有有着着不不同同的的见见解解： 美美国国土土壤壤学学会会19891989年年出出版版的的土土壤壤科科学学名名词词汇汇编编把把土土壤壤肥肥力力定定义义为为土土壤壤供供应应给给植植物物生生长长所
5、所必必需需的的养养分分的的能能力力，从从植植物物营营养养的的角角度度讲讲，这这种种认认识识显显然然不不全全面面，养养分分只只是是肥肥力力的的一一个个因因素素，它它不不能能代代表表土土壤壤肥肥力力的的全全部部含义。含义。（二）土壤肥力（二）土壤肥力威廉斯认为威廉斯认为“土壤肥力是土壤土壤肥力是土壤在植物生活的全部活动过程中，在植物生活的全部活动过程中，同时不断地供给植物以最大限同时不断地供给植物以最大限度的有效养分和水分的能力。度的有效养分和水分的能力。” ” 这种观点，当时被大多数的这种观点，当时被大多数的土壤学家所接受，但是随着科土壤学家所接受，但是随着科学的发展，人们认识到影响植学的发展，
6、人们认识到影响植物生长的不仅仅有水分和养分，物生长的不仅仅有水分和养分，其它因素比如：温度、通气其它因素比如：温度、通气等、也会影响到植物的生等、也会影响到植物的生长和产量的提高。长和产量的提高。 H2ON、P、K因此目前一般认为因此目前一般认为“土壤肥力就是土壤在植物生长发育土壤肥力就是土壤在植物生长发育过程中，同时不断地供应和协调植物需要的水分、养分、过程中，同时不断地供应和协调植物需要的水分、养分、空气、热量及其它生活条件的能力。空气、热量及其它生活条件的能力。”所以把水、肥、所以把水、肥、气、热称为四大肥力要素。气、热称为四大肥力要素。 N Nlight heat aeration s
7、paceP PK KFeFeMnMnFeFeFeFeN NN NN NN NP PP PP PP PN NK KK KK KK K土壤肥力按形成原因可分为：土壤肥力按形成原因可分为：自然肥力：自然肥力： 人为肥力：人为肥力：自然成土过程中形成的肥力、自然成土过程中形成的肥力、未开垦的土壤就只有自然肥力。未开垦的土壤就只有自然肥力。人工耕作熟化过程中发展起来的肥力，人工耕作熟化过程中发展起来的肥力，耕作土壤既有自然肥力也有人为肥力。耕作土壤既有自然肥力也有人为肥力。 土土壤壤肥肥力力受受环环境境条条件件、土土壤壤耕耕作作、施施肥肥管管理理等等因因素素的的影影响响，一一部部分分在在生生产产上上表表
8、现现出出来来，而而另另一一部部分分未未表表现现出来，从土壤肥力是否在生产上表现出来可分为：出来，从土壤肥力是否在生产上表现出来可分为：有效肥力：（又称经济肥力）在生产上表现出来有效肥力：（又称经济肥力）在生产上表现出来 的土壤肥力部分。的土壤肥力部分。潜在肥力：未在生产中反映出来的土壤肥力部分。潜在肥力：未在生产中反映出来的土壤肥力部分。凡是施入土壤或喷洒在作物体上，能直接或间接提供凡是施入土壤或喷洒在作物体上，能直接或间接提供给作物养分、从而获得高产优质的农产品；或能改善给作物养分、从而获得高产优质的农产品；或能改善土壤的理化生物性质，逐步提高土壤肥力、而不会对土壤的理化生物性质，逐步提高土
9、壤肥力、而不会对环境产生有害影响的物质统称为肥料。环境产生有害影响的物质统称为肥料。 （三）肥料（三）肥料有机肥料：人粪尿、家畜粪尿、堆肥、沤肥、绿有机肥料：人粪尿、家畜粪尿、堆肥、沤肥、绿 肥、饼肥等。肥、饼肥等。 化学肥料：氯化铵、硫酸钾、普钙等。化学肥料：氯化铵、硫酸钾、普钙等。 生物肥料：根瘤菌、各种生物制剂等。生物肥料：根瘤菌、各种生物制剂等。 直接肥料：施入土壤后能直接供给植物养分的肥料。直接肥料：施入土壤后能直接供给植物养分的肥料。 N N、P P、K K肥复合肥、微量元素肥料等。肥复合肥、微量元素肥料等。 绝大部分的化学肥料都属于直接肥料。绝大部分的化学肥料都属于直接肥料。 间
10、接肥料：有些肥料虽然不能直接供给植物养分，但间接肥料：有些肥料虽然不能直接供给植物养分，但 是它们能改善土壤的理化生物性质，逐步是它们能改善土壤的理化生物性质，逐步 提高土壤肥力，改善植物的营养条件。如：提高土壤肥力，改善植物的营养条件。如： 酸性土壤上施用的石灰、碱性土壤上施用酸性土壤上施用的石灰、碱性土壤上施用 的石膏、生物制剂等。的石膏、生物制剂等。 我我们们把把肥肥料料分分为为直直接接肥肥料料和和间间接接肥肥料料，只只是是一一种种相相对对的的划划分分，两两者者之之间间没没有有截截然然的的界界线线。比比如如有有机机肥肥料料既既是是直直接接肥肥料料，也也是是间间接接肥肥料料。因因为为有有机
11、机肥肥料料中中含含有有植植物物生生长长发发育育所所需需的的各各种种营营养养元元素素，施施入入土土壤壤后后经经过过矿矿化化作作用用能能分分解解释释放放出出来来供供植植物物利利用用，从从这这个个方方面面讲讲它它是是直直接接肥肥料料。另另外外，有有机机肥肥料料还还能能改改良良土土壤壤、改改善善植植物的营养条件，从这个方面讲有机肥料又是间接肥料。物的营养条件，从这个方面讲有机肥料又是间接肥料。又又比比如如酸酸性性土土壤壤上上施施用用的的石石灰灰，同同样样既既是是直直接接肥肥料料又又是是间间接接肥肥料料。石石灰灰能能提提供供植植物物CaCa素素营营养养，从从这这个个角角度度讲讲它它是是直直接接肥肥料料，
12、另另外外，石石灰灰能能中中和和土土壤壤酸酸度度，改改善善植植物物的的营营养养条条件件。从从这这个个角角度度讲讲它它又又是是间间接接肥肥料。料。早早期期人人们们对对土土壤壤、土土壤壤肥肥力力、植植物物营营养养基基本本机机制制的的认认识识只只是是一一些些朴朴素素而而又又简简单单的的经经验验总总结结，土土壤壤学学、植植物物营营养养学学作作为为独独立立的的学学科科形形成成和和发发展展比比较较晚晚，1818世世纪纪后后，逐渐形成了几个比较有代表性的学派和观点。逐渐形成了几个比较有代表性的学派和观点。 二、土壤肥和料学发展中的主要的观点二、土壤肥和料学发展中的主要的观点 以以德德国国化化学学家家李李比比希
13、希为为创创始始人人，18401840年年出出版版了了名名为为化化学学在在农农业业和和生生理理学学上上的的应应用用一一书书，指指出出了了大大田田产产量量随随施施入入土土壤壤的的矿矿质质养养分分的的多多少少而而相相应应变变化化，土土壤壤是是植植物物养养分分的的贮贮存存库库，植植物物靠靠吸吸收收土土壤壤和和肥肥料料中中的的矿矿质质养养分分而而滋滋养养，植植物物长长期期吸吸收收消消耗耗土土壤壤中中的的矿矿质质养养分分，会会使使土土壤壤库库中中的的矿矿质质养养分分越越来来越越少少，为为了了弥弥补补土土壤壤库库养养分分储储量量的的减减少少，可可以以通通过过施施用用化化学学肥肥料料和和轮轮栽栽等等方方式式如
14、如数数归归还还给给土土壤壤，以以保保持持土土壤壤肥肥力力的的永永续续不衰。这就是农业化学土壤学派的主要观点。不衰。这就是农业化学土壤学派的主要观点。（一）农业化学土壤学派（一）农业化学土壤学派农业化学土壤学派的主要观点，开辟农业化学土壤学派的主要观点，开辟了用化学理论和化学方法来研究土壤了用化学理论和化学方法来研究土壤及植物营养的新领域，并进一步发展及植物营养的新领域，并进一步发展了土壤分析化学、土壤化学、植物营了土壤分析化学、土壤化学、植物营养学等学科，李比希的矿质营养学说、养学等学科，李比希的矿质营养学说、养分归还学说、最小养分率等理论为养分归还学说、最小养分率等理论为研究植物营养、指导合
15、理施肥、化肥研究植物营养、指导合理施肥、化肥工业产生和发展奠定了理论基础。工业产生和发展奠定了理论基础。 Justus von Liebig 18031873 (德国人德国人)由由于于时时代代的的局局限限，农农业业化化学学土土壤壤学学派派的的观观点点，难难免免也也有有一一些些缺缺点点和和不不足足之之处处。该该观观点点过过分分强强调调用用纯纯化化学学理理论论来来看看待待复复杂杂的的土土壤壤问问题题，过过分分强强调调了了矿矿质质养养分分在在土土壤壤肥肥力力上上的的作作用用。简简单单、机机械械地地把把土土壤壤看看作作植植物物的的“养养分分库库”，忽忽视视了了土土壤壤中中的的有有机机质质、微微生生物物
16、、动动物物在在改改良良土土壤壤、改改善善植植物物营营养养环环境境上上所所起起的的综综合合作作用用。把把土土壤壤与与植植物物之之间间的的复复杂杂关关系系简简单单地地看看成成植植物物从从土土壤壤中中吸吸收收、消消耗耗矿矿质质养养分分的的过过程程，忽忽视视了了它它们们之之间间复复杂杂的的物物质质和和能能量量转转化化关关系。系。1919世世纪纪后后半半叶叶，德德国国地地质质学学家家法法鲁鲁、李李希希霍霍芬芬、拉拉曼曼等等用用地地质质学学观观点点来来研研究究土土壤壤，提提出出了了农农业业地地质质土土壤壤学学观观点点，他他们们把把土土壤壤的的形形成成过过程程看看作作岩岩石石的的风风化化过过程程，认认为为土
17、土壤壤是是岩岩石石经经过过风风化化而而形形成成的的地地表表疏疏松松层层，是是岩岩石石风风化化的的产产物物，是是变变化化、破破碎碎中中的的岩岩石石，土土壤壤的的类类型型取取决决于于岩岩石石的的风风化化类类型型。这这就就是是农农业业地地质质土土壤壤学学派派的的主要观点。主要观点。（二）农业地质土壤学观点（二）农业地质土壤学观点农业地质土壤学观点，开辟了从矿物学研究土壤的新农业地质土壤学观点，开辟了从矿物学研究土壤的新领域，加深了对土壤的基本领域，加深了对土壤的基本 “ “骨架骨架”矿物质的认识，矿物质的认识，揭示了风化作用在土壤形成中的作用。揭示了风化作用在土壤形成中的作用。但是该观点只强调了土壤
18、与岩石、母质之间相互联系但是该观点只强调了土壤与岩石、母质之间相互联系的一面，忽视了土壤与岩石、母质之间的本质区别，的一面，忽视了土壤与岩石、母质之间的本质区别，混淆了风化过程和成土过程，把风化作用的产物看作混淆了风化过程和成土过程，把风化作用的产物看作土壤，按这样的观点必然得出风化作用释放出的矿物土壤，按这样的观点必然得出风化作用释放出的矿物质，不可避免地随淋溶作用而逐渐减少的片面理论。质，不可避免地随淋溶作用而逐渐减少的片面理论。 1919世世纪纪70807080年年代代，俄俄罗罗斯斯土土壤壤学学家家道道库库恰恰耶耶夫夫创创立立了了土土壤壤发发生生学学派派，该该观观点点认认为为土土壤壤的的
19、形形成成是是风风化化作作用用和和成成土土作作用用综综合合作作用用的的结结果果，土土壤壤有有它它自自己己的的发发生生、发发育育历历史史，是是独独立立的的历历史史自自然然体体，影影响响土土壤壤发发生生、发发育育的的因因素素是是母母质质、气气候候、地地形形、生生物物、时间等五大成土因素。时间等五大成土因素。（三）土壤发生学派（三）土壤发生学派道道库库恰恰耶耶夫夫的的继继任任者者威威廉廉斯斯在在其其学学说说的的基基础础上上创创立立了了土土壤壤统统一一形形成成学学说说，指指出出了了土土壤壤是是以以生生物物为为主主导导的的各各种种成成土土因因子子长长期期、综综合合作作用用的的产产物物。物物质质的的地地质质
20、大大循循环环和和生生物物小小循循环环的的矛矛盾盾统统一一是是土土壤壤形形成成的的实实质。该观点也称为生物发生学派。质。该观点也称为生物发生学派。地质大循环地质大循环生物小循环生物小循环上上世世纪纪4040年年代代，美美国国的的H H詹詹尼尼，用用函函数数关关系系定定量量对对土土壤壤与与环环境境因因子子之之间间的的联联系系进进行行相相关关分分析析，提提出出了了土土壤壤与与五五大大成成土土因因子子的的函函数数关关系系为为：s=f(cls=f(cl、o o、r r、p p、t)t)，s s：土土壤壤clcl：气气候候o o：生生物物r r：地地形形p p：母母质质t t：时时间间。函函数数中中每每一
21、一个个成成土土因因素素都都是是独独立立的的变变量量，在在任任何何一一个个地地区区，其其中中某某一一个个因因子子可可能能变变化化大大，而而其其它它的的因因子子可可能能变变化化小小，从从这这个个意意义义上上说说，可可以以定定量量的的对对土土壤壤与环境之间的发生学联系进行多相相关分析。与环境之间的发生学联系进行多相相关分析。总总体体上上说说，上上述述观观点点尽尽管管有有一一些些缺缺点点和和错错误误，但但是是其其基基本本观观点点是是正正确确的的，或或者者说说抓抓住住了了事事物物的的主主要要矛矛盾盾，为土壤学科的发展作出了重要的贡献。为土壤学科的发展作出了重要的贡献。解解放放后后，我我国国土土壤壤肥肥料
22、料学学的的发发展展迅迅速速，19571957年年中中国国农农科科院院土土壤壤肥肥料料研研究究所所开开展展了了第第一一次次全全国国肥肥料料试试验验网网的的工工作作，19581958年年开开展展了了全全国国第第一一次次土土壤壤普普查查，19841984年年开开展展了了全全国国第第二二次次土土壤壤普普查查，并并相相继继开开展展了了全国化肥试验网的工作。全国化肥试验网的工作。竺可竺可桢（右三）、李（右三）、李庆逵（左逵（左一）等一）等1957年在南方考察橡年在南方考察橡胶宜林地胶宜林地野外考察风餐露宿野外考察风餐露宿席承藩席承藩8080年代初指导全国第二次土壤普查年代初指导全国第二次土壤普查1.1.什么叫土壤、土壤肥力、肥料？什么叫土壤、土壤肥力、肥料？2.2.如何客观认识和评价土壤、肥料学发展过程中一主如何客观认识和评价土壤、肥料学发展过程中一主 要学派的观点？要学派的观点？思考题思考题
