摘要:论文回顾了 1840 年以来植物营养与肥料科学的重大成就和有影响的事件,并针对目前有歧义的问题进行了详细论述。在植物营养生理与生物学方面对植物营养必需元素、营养元素的吸收与转运、营养元素的转移与再利用、菌根在植物营养中的作用、植物营养与植物抗病性,化学诊断中的植物有效养分提取、养分测定和目前进行的光谱诊断等进行了回顾。论述了施肥模型、精准施肥技术和灌溉施肥技术的发展。植物营养与肥料科学与人们的日常生活息息相关,对自然环境也有一定的影响,食品安全与植物营养有着密切的关系,而环境也受到肥料施用的影响。所以在植物营养与肥料科学的研究与发展的发展方向就是在使用肥料使植物可以更好的成长的前提下,减轻土地资源的负担。
关键词:植物营养;肥料科学;土地资源;发展
肥料是粮食的粮食,支撑着人类食物的生产和供给。虽然肥料的应用可追溯到几千年前,但是现代施肥理论体系的建立与化学肥料的应用还是 19 世纪 40 年代以后的事情。1840 年德国科学家李比希(Justus Von Liebig)提出的“矿物质营养学说”、“最小养分律”、“养分归还学说”等为现代施肥技术与化学肥料的发展奠定了理论基础。一百多年来,经过数代人的努力,人们在植物营养生理、营养诊断、施肥技术与肥料创制等方面取得了重大进展,为保障人类的粮食供应做出了卓越的贡献。目前,随着全球人口的增长,对粮食的需求越来越大,农业开发强度越来越高,施肥与环境的问题日益突出。因此,保证粮食充分供应、满足植物营养需求、保护生态环境、节约肥料资源成为了世界植物营养与肥料研究的主题。笔者结合国内外的研究文献,对植物营养生理、植物营养诊断、施肥技术、施肥与环境及肥料产品等方面里程碑事件及其容易产生歧义的问题进行了回顾,同时展望了植物营养与肥料科学未来发展方向,旨在为中国植物营养与肥料研究提供参考。
一、植物营养发展现状
1、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。
2、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。
3、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。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、肥料地位和施用误区
1、肥料的地位
肥料在农业中的应用是为了保障粮食的产量,据调查显示,在农业的投入中,肥料所用去的投入值就占据了全部物资的一半,肥料的应用是为了提高粮食的产出量,维持食品安全的重要基础。同样根据调查表明,肥料的施用提高了粮食的产量,若在农业中不再施用肥料,各种农作物的产量将下降近一半,这将影响人们日常生活的需求。
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2、肥料施用的误区
(1)肥料的不合理施用带来对环境的污染
肥料的不合理施用会给土壤造成一定的污染,如过量施用某一种肥料,施用劣质肥料,错误的施肥时间,可能给土壤造成诸如土壤盐渍化、土壤重金属超标、土壤板结、土壤酸化等问题。肥料的不合理施用不仅对土地资源造成污染,在自然环境的影响下,例如雨水、灌溉水等对土地的冲刷或是蒸发出的气体和地下径流等都会带走土壤中一定的肥料,这就会造成水资源的污染问题。经过调查显示,在我国许多的农业地区,土地盐碱化,地表水和地下水污染等情况都有发生,这都是在施用肥料的不当所引起的。
(2)把农产品质量的降低归置于肥料的施用
农作物的品质是受多方面影响的,化肥的使用只能对农产品的生长状态起到一定的作用,而许多外在的因素,例如气候、环境、土壤、品种等等都可能是影响农作物的因素,肥料的施用只是其中一部分。
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,研制资源节约型、环境友好型的肥料产品,在保障粮食安全生产的基础上,减少肥料对环境的污染。
1、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,大量元素、中量元素、微量元素之间不均衡,有机营养与无机营养不均衡。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,但更重要的是与不合理的养分投入有关。当前农业生产越来越注重效益,为了实现利益最大化,农民盲目的加大肥料施用量尤其是氮磷钾肥的施用,以为肥料施用越多产量就越高,殊不知随着肥料施用量的盲目加大会导致肥料利用率下降,农产品产量和品质下降甚至是绝产。不仅不能增加收益,还造成环境污染及资源浪费。
2、加强营养物质的循环和再利用
土壤是一个巨大的养料库,每年农作物从土壤中带走大量的养分含量,虽然通过施用化学肥料可以补充土壤中被植物带走的矿质营养,但我国是磷、钾资源贫乏的国家,磷钾肥有限,且植物不仅从土壤中带走矿质营养,还带走了大量的有机营养。土壤有机质是土壤的重要组成部分,是评价土壤肥力的重要指标。土壤有机质含量高,土壤调节水、肥、气、热的能力就高,进而施入土壤中的肥料利用效率就高。近年来由于劳动力缺乏,土壤有机肥的施用受到了忽视,不仅土壤中有机质含量显著降低,同时也导致了肥料的利用效率的显著下降。因此研究有机肥料的养分循环和效果,同时采用相应的鼓励农民返还有秸秆等有机物料的政策,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,提高营养物质的循环和再利用具有重要意义。
3、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。
4、大力推广测土配方施肥
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。
参考文献
[1]白由路.植物营养与肥料研究的回顾与展望[J].中国农业科学,2015,48(17);
[2] 张淑香,张文菊,沈仁芳,徐明岗.我国典型农田长期施肥土壤肥力变化与研究展望[J].植物营养与肥料学报,2015,21(6).
论文作者:简文华
论文发表刊物:《基层建设》2017年第13期
论文发表时间:2017/9/11
标签:肥料论文; 植物论文; 营养论文; 土壤论文; 营养元素论文; 养分论文; 粮食论文; 《基层建设》2017年第13期论文;