科学施肥的基本原理

一、养分补偿学说

养分补偿学说是养分归还学说的发展，是施肥的基本原理之一。

德国化学家李比希1843年在所著的《化学在农业和生理学上的应用》一书中，系统地阐述了植物、土壤和肥料中营养物质变化及其相互关系，提出了养分归还学说。认为人类在土地上种植作物，并把产物拿走，作物从土壤中吸收矿质元素，就必然会使地力逐渐下降，从而土壤中所含养分将会越来越少，如果不把植物带走的营养元素归还给土壤，土壤最终会由于土壤肥力衰减而成为不毛之地。因此，要恢复和保持地力，就必须将从土壤中拿走的营养物质还给土壤，必须处理好用地与养地的矛盾。

需要指出的是，李比希所说的归还，是生物循环过程中通过人为的施肥手段对土壤养分亏损的积极补偿。在农业科学不断发展的今天，地力的恢复及更新还可采用轮作等生物技术措施，因此用养分补偿学说或养分更新学说来表达更能反映出植物、土壤和肥料三者之间关系的本质。

作物必需的营养元素可分为大量元素、中量元素和微量元素，它们在植物体内的含量差异显著，然而对于植物的生长发育而论，其重要性是相同的。每一种元素各自具有着特殊的营养功能，其他元素是不能替代的，缺乏任何一种元素，植物的生长发育就不正常，严重者甚至会死亡，只有补充该元素的供给才能恢复正常的生理代谢。因此，在实际施肥过程中，必须根据作物要求和土壤特性，考虑不同种类肥料的配合，达到营养元素的协调供应。

元素不能互相代替是主要方面，但有些元素在作物新陈代谢过程中起着相似的作用，某一元素缺少时，可部分地被另一种元素代替，例如钾、锰和铵可活化为醛脱氢酶，锌、锰和镁可活化为羧化酶，硼能部分地消除亚麻缺铁症，钠可部分地满足糖用甜菜对钾的要求。元素间的这种作用，一方面反映了某些作物营养要求的多样性，另一方面反映化学性质相似的一些元素在作物营养中有极其复杂的关系。值得指出的是，元素间的这种代替仅仅是部分的和次要的，绝大多数作物必需的营养元素是不能代替的。

二、最小养分律

最小养分律是人们在长期的农业生产实践中，在认识土壤养分与作物产量关系的基础上，归纳出来的作物营养学中的一条基本定律。这个定律所阐明的基本点是：作物的生长发育需要多种养分，但决定作物产量的却是土壤中有效含量最小的那种养分——养分限制因子。无视这种养分的短缺，即使其他养分非常充足，也难以提高作物产量。

需要提出的是，最小养分不是指土壤中绝对含量最少的养分，而是对作物的需要而言的，是指土壤中有效养分相对含量最少（即土壤的供给能力最低）的那种养分。最小养分不是不变的，它随作物种类、产量和施肥水平而变。一种最小养分得到满足后，另一种养分就可能成为新的最小养分。例如，解放初期，我国基本上没有化肥工业，土壤贫瘠，突出表现缺氮，施用氮肥都有明显的增产效果。到了20世纪60年代，随着生产的发展，化学氮肥的施用量有了一定增长，作物产量也在提高，但有些地区开始出现单施氮肥增产效果不明显的现象，于是土壤供磷不足就成了当时进一步提高产量的制约因素。在施氮肥基础上，增施磷肥，作物产量大幅度增加。到了70年代，随氮、磷用量的增长及复种指数的提高，作物产量提高到了一个新水平，对土壤养分有了更高的要求，南方的有些地区开始表现缺钾，北方一些高产地块也出现了土壤供钾不足或某种微量元素的缺乏。最小养分一般是指大量元素，但对某些土壤或某些作物来说，也可能是微量元素。例如我国南方的一些地区，由于土壤缺硼，出现油菜花而不实或棉花的蕾铃脱落；北方出现的水稻赤枯病和玉米白化苗病，只有在施用硼肥或锌肥后，病症才会消退。

最小养分率可用图79形象地表示出来。土壤好比一个盛水的木桶，构成木桶的每一块木板代表土壤中一种营养元素，如果土壤缺氮，氮素就是最小养分，代表氮素的木板就比其他木板低一些。木桶的盛水量代表作物的产量，盛水超过代表氮素的木板就会自然流出，要想提高木桶的盛水量，必须提高氮素木板的高度。

图79 木桶效应

根据最小养分律，在施肥实践上，应根据土壤有效养分含量和作物需肥特性，首先施用含最小养分的那种肥料，当发生最小养分转变、新的最小养分出现时，施肥的目的随之转变到解除新的最小养分限制作用上来，因而在实际施肥过程中，要进行各种肥料的配合施用，使各种养分因子在较高水平上满足作物需要，可用图80来说明。

图80 作物产量受最小养分律的限制示意图

图80中氮、钾、磷是土壤养分的相对含量，氮较少，磷居中，钾丰富。如A，不施氮肥，即使施用磷肥、钾肥，产量也只能达到氮所在的水平；如B，施用氮肥，磷成为新的最小养分因子，产量就能提高到磷所在的水平；如C，施用氮、磷肥，产量就能提高到钾所在的水平。

三、报酬递减律

报酬递减律是反映肥料投入与产出客观存在的规律，可概述为：在生产条件相对稳定的前提下，随着施肥量的增加，作物产量也随之增加，但增产率为递减趋势。可用图81来说明。从单位肥料量所形成的产量分析，经济学上叫“边际分析说”，即每一单位肥料量所获得的报酬，随着施肥量的递增而递减。

图81 报酬递减率示意图

如果生产条件改变，比如说品种改良、水利条件改善等，那么施肥量可相应地提高，在更高的产量水平上表现出肥料报酬递减律。

四、因子综合作用律

农业生产技术是一个完整的技术体系，施肥只是其中单一的技术措施，农作物高产则是综合因子共同作用的结果，只有把单一的施肥技术与综合的农业技术措施相结合，才能发挥肥料的增产效果。所谓综合因子，就是指那些与农作物生长发育直接有关的环境条件与生态因子，如土壤酸碱度、温度、水与光照、养分等。其中必有一个起主导作用的限制因子，产量也在一定程度上受该种限制因子的制约。合理施肥是这众多的因子中重要的因子之一，它决定着栽培模式，也是栽培模式的组成部分。为了充分发挥肥料的“联效应”和综合效益，施肥措施必须与其他农业技术措施密切配合，互相促进，形成一个与农业技术体系相适应的完整的施肥技术体系。