植物營養(yǎng)與施肥基礎(chǔ)知識

植物營養(yǎng)與施肥基礎(chǔ)知識在1640年（明朝萬歷年間）一個叫萬海爾蒙特的人，為了探索植物生長需要什么養(yǎng)料，做了一個實(shí)驗(yàn).他在一個陶瓷缸里裝了200磅烘干的土壤，然后用雨水澆濕，并插上一根據(jù)需要和可能磅重的柳樹枝條，插條后,除了必要時澆雨水或蒸餾水外，沒有在陶瓷缸中加過任何東西.為了避免塵土從外落入，還在陶瓷缸上蓋上一塊有有小空的鍍錫鐵皮.經(jīng)過五年的時間,柳樹長大了,重量為169磅，而土壤重量只減少了2盎司（即56.8克）.根據(jù)這個實(shí)驗(yàn)萬海爾蒙特特認(rèn)為柳樹增加的重量都是由水單獨(dú)單獨(dú)供養(yǎng)起來的.因此他得出一個結(jié)論認(rèn)為水是植物的唯一養(yǎng)料.在在今天來萬海爾蒙特忽視了兩個重要因素，也就是空氣和土壤中的礦質(zhì)養(yǎng)分（即減少了2盎司的真正原因）很多科學(xué)實(shí)驗(yàn)，常有這種由于忽略了某一個不易被人發(fā)覺的因素，而得出一個看起來很正確，但實(shí)際是完全錯誤的結(jié)論.幾年后，還有研究者在水中加硝土來培養(yǎng)植物，發(fā)現(xiàn)硝能使植物產(chǎn)量大為增加.因此，提出硝酸鹽是植物生長根本要素的假說，并認(rèn)為土壤肥力和肥料的作用都應(yīng)完全歸功于硝酸鹽.一直到十八世紀(jì)后期，當(dāng)時研究植物營養(yǎng)的科學(xué)家一致認(rèn)為，硝、水、氣、火、土都在一定程度上有助于植物生長，但哪一個作用最大，則有爭論。究竟植物養(yǎng)分的主要來源是什么？是什么東西對植物起營養(yǎng)作用？索秀爾提出二氧化碳、礦物質(zhì)元素、空氣和水是植物生長的必需元素。泰伊爾德國腐殖質(zhì)營養(yǎng)學(xué)說的代表人物。他認(rèn)為腐殖質(zhì)是決定土壤肥力的主要因素。是土壤中唯一可作為植物營養(yǎng)的物質(zhì)，而礦物質(zhì)只不過起著間接的作用。他認(rèn)為礦物質(zhì)有加速腐殖質(zhì)轉(zhuǎn)變?yōu)橹参镂盏酿B(yǎng)分的作用。布森高1843年他在阿爾薩斯省伯舍布隆地方創(chuàng)建了世界上第一個農(nóng)業(yè)試驗(yàn)站。并采用索秀爾的實(shí)驗(yàn)方法，完成了許多關(guān)于植物營養(yǎng)的研究工作。他極力推行氮素營養(yǎng)學(xué)說，并發(fā)現(xiàn)豆科植物有利用空氣中的氮素的本領(lǐng)，能使土壤的含氮量增加，而谷物作物只能吸收土壤中的化合態(tài)氮素，不能增加土壤的氮含量，甚至還會使土壤的含氮量明顯減少。布森高的氮營養(yǎng)學(xué)說，對于氮素肥料在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的作用以及栽培豆科綠肥以提高產(chǎn)量，都起了很大的促進(jìn)作用。李比希德國農(nóng)業(yè)化學(xué)家提出礦物質(zhì)學(xué)說、養(yǎng)分歸還學(xué)說。是農(nóng)業(yè)化學(xué)發(fā)展史上一個里程碑式的人物。他的學(xué)說至今還指導(dǎo)著農(nóng)業(yè)生產(chǎn)。普良尼施尼可夫蘇聯(lián)農(nóng)業(yè)化學(xué)家提出了生物與環(huán)境統(tǒng)一的觀點(diǎn)，他把植物、土壤、肥料三者聯(lián)系起來，研究它們的相互關(guān)系，并進(jìn)一步用施肥的方法來調(diào)節(jié)，以提高作物產(chǎn)量和改善產(chǎn)品品質(zhì)。1860年德國植物生理學(xué)家尤馮薩克斯第一次用水培的方法培養(yǎng)出完全正常的植物。所謂水培法就是把已知的營養(yǎng)元素的化學(xué)試劑溶解在水中，然后把植物根浸在營養(yǎng)物質(zhì)的水溶液中進(jìn)行培養(yǎng)。用這種方法來培養(yǎng)植物，常常稱為溶液培養(yǎng)或水培，而培養(yǎng)植物的水溶液稱為營養(yǎng)液。水培試驗(yàn)的成功，使得研究植物所需營養(yǎng)物質(zhì)的種類和數(shù)量有了可能?？茖W(xué)家在研究植物營養(yǎng)時，可對營養(yǎng)液中的化學(xué)成分加以控制。他們能有意識地不供給某一種化學(xué)元素，并觀察植物生長是否正常。這樣可以確定哪些元素是植物生長不可缺少的。1939年美國兩個植物生理學(xué)家提出了鑒定必需營養(yǎng)元素的三個標(biāo)準(zhǔn)：一、對植物植物不供給這種元素，便完不成其生活周期（或稱為生命循環(huán)）二、這各元素在植物生長中的作用，沒有別的元素可以代替。三、這種營養(yǎng)元素對植物起直接營養(yǎng)作用，而不是間接改善環(huán)境的作用。除了必需營養(yǎng)元素以外，植物體內(nèi)所含的其它元素，一般認(rèn)為是非必需營養(yǎng)元素。但鋇、鈉、鉆、硅、竦等元素對植物生長有良好的影響。但是可以預(yù)計(jì)，隨著今后實(shí)驗(yàn)方法改進(jìn)試劑純化，以及測試技術(shù)的現(xiàn)代化，一定還會發(fā)現(xiàn)有更多的化學(xué)元素為植物的必須元素。在16種必須元素之中，由于植物對它們的需求量不同，又可分為大量元素和微量元素。大量元素一般占植物干質(zhì)重量的百分之幾十到千分之幾，它們是碳、氫、氧、氮、磷、鉀、鈣、鎂、硫九種。微量元素的含量則只占十質(zhì)重量的千分之幾以下到十萬之幾。它們是鐵、硼、錳、銅、鋅、鉬、氯七種。其中碳、氫、氧來自水和空氣，而其它元素都來自土壤。只有豆科植物還可以從空氣中得到一部分氮素。這就是說，土壤不僅是植物立足的場所，而且還是植物所需養(yǎng)分的供給者，養(yǎng)分供應(yīng)狀況往往是直接影響作物產(chǎn)量的重要因素，因此，提高土壤保肥和供肥能力是十分重要的。在各種營養(yǎng)元素之中，氮、磷、鉀三種是植物需要量和收獲時帶走較多的營養(yǎng)元素，而它們通過殛茬和根的形式歸還給土壤的數(shù)量卻不多，往往表現(xiàn)為土壤中有效含量較少，因此在養(yǎng)分供求之間不能協(xié)調(diào)，并明顯地影響著作物產(chǎn)量的提高。為了改變這種養(yǎng)分不足的狀況，逐步地提高作物的生產(chǎn)水平往往需要通過施肥加以調(diào)節(jié)，因此氮、磷、鉀被稱為“肥料三要素”。碳、氫、氧在植物體中含量最多，總和約占植物干重的90%以上。它們含在各種重要的有機(jī)化合物中，如碳水化合物、蛋白質(zhì)、脂肪、有機(jī)酸等。光合作用的最初產(chǎn)物是由它們構(gòu)成的。光合作用的產(chǎn)物——糖，是植物呼吸作用及植物體內(nèi)一系列代謝作用所需能量的來源。同時也是合成其它有機(jī)有化合物的原料。氧和氮在植物體內(nèi)生物生物氧化過程中也起著很重要的作用.氮是植物生長不可缺少的必須營養(yǎng)元素之一.它在很多方面直接或間接地影響著植物生長發(fā)育和代謝，因?yàn)樗侵参矬w內(nèi)許多重要的有機(jī)化合物的成分.它是蛋白質(zhì)、核酸、葉綠素、植物酶、維生素、生物堿、的主要成分.促進(jìn)細(xì)胞分裂與生長，使作物葉面積大濃綠色。缺氮時生長緩慢，植株矮小，葉片薄小，發(fā)黃；禾本科植物表現(xiàn)為分枝少，易早衰。過量的氮素會使細(xì)胞壁變薄且肥大，柔軟多汁，易受病蟲侵襲，對惡劣天氣失去抗性，導(dǎo)致生育期延長延長貪青晚熟；對一些塊莖、塊根作物，只長葉子，不易結(jié)果。磷：促進(jìn)根系發(fā)育及新生器官的形成，有利于作物體內(nèi)十質(zhì)的積累，谷物籽粒飽滿，塊莖、塊根作物淀粉含量高，瓜果、疏菜糖分提高。使作物具有抗旱、抗寒特性。缺磷時，植物生長緩慢，根系發(fā)育不良，葉色紫紅，上部葉片深綠發(fā)暗，分蘗少分蘗遲，生育期推遲，出現(xiàn)穗小、粒少、籽秕；玉米禿頂，油菜脫莢，棉花落花落蕾，成桃少，吐絮晚。過磷作物呼吸作用強(qiáng)烈，消耗大量糖份和能量，無效分蘗增多，葉色濃綠，葉片密厚，節(jié)間過短，植株矮小，生長受阻。因早熟而產(chǎn)量降低；蔬菜纖維含量高，煙草燃燒性差；能引起鋅、鐵、鎂等元素的缺乏，加重了對作物的不利影響。鉀：促進(jìn)光合作用，適量的鉀的光合速率是低鉀量的2倍以上。促進(jìn)植物對氮的吸收利用。增強(qiáng)植物的抗性如干旱、低溫、含鹽量、病病蟲危害、倒伏等。能減輕水稻的胡麻葉斑病、稻瘟病、赤枯病、玉米的莖腐病、棉花的紅葉莖枯病、煙草花葉病等危害。缺鉀：葉邊緣呈焦枯狀。葉卷曲，褐黃色斑點(diǎn)、或壞死。鈣：形成細(xì)胞壁，促進(jìn)細(xì)胞分裂、根系發(fā)育、增強(qiáng)植物的吸收能力，并能消除某些離子的毒害作用。缺鈣：幼葉卷曲，粘化爛空，根尖細(xì)胞腐爛死亡。鎂：它是葉綠素的組成成分，許多酶的的活化劑。能促進(jìn)磷的吸收。合成維生素A、C，和鈣、鉀、銨、氫等離子有拮抗作用。硫：能促進(jìn)氮的吸收，對呼吸有重要作用。硫還是某些植物油的成分。缺硫時葉綠素含量低，根瘤形成少。鐵：是葉綠素成分，對呼吸和代謝有重要作用，缺鐵時上部葉子出現(xiàn)失綠癥。硼：能促進(jìn)碳水化合物及生長素的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。促進(jìn)生殖器官的正常發(fā)育，還能調(diào)節(jié)水分吸收和氧化還原過程。缺硼：生長點(diǎn)和維管束受損。過硼：葉形發(fā)皺葉色發(fā)白。錳：是多種生酶的成分和活化器劑。參與呼吸、光合、硝酸還原作用。能提高作物的含糖率和塊根產(chǎn)量。銅：參與呼吸作用，提高葉綠素的穩(wěn)定性。缺銅：生殖器官發(fā)育受阻。鋅：對植物體內(nèi)物質(zhì)的水解、氧化還原及蛋白質(zhì)的合成有重要作用。能提高籽粒重量，改變子實(shí)和莖桿的比率。水稻的縮苗癥、玉米的白葉癥都是由缺鋅引起的。鋁：促進(jìn)豆科作物固氮，促進(jìn)光合作用的強(qiáng)度，消除酸土壤中活性鋁的毒害作用。缺鉬時植株矮小生長受阻，葉片失綠、枯萎以致壞死。氯：參與光合作用，對許多植物有著相反的作用。各種營養(yǎng)元素的作用是同等重要不可代替的，缺一不可，否則整個生命周期不能完成。人們往往強(qiáng)調(diào)氮、磷、鉀三要素，這僅僅是由于植物與土壤之間在供求數(shù)量上不協(xié)調(diào)，需要通過施肥措施來調(diào)節(jié)。而未被強(qiáng)調(diào)的那些營養(yǎng)元素并非不重要，不施用，現(xiàn)以達(dá)到必需采用施肥來調(diào)節(jié)的程度。微生物肥料正好滿足作物對中微量元素的需求，使土壤達(dá)到最佳的供給水平。合理施肥的基本原理和依據(jù)：1、最小養(yǎng)分律，作物的生長和產(chǎn)量受最小因子的供給水平限制，產(chǎn)量常因該因子的供給水平的增減而出現(xiàn)出現(xiàn)浮動。2、限制因子律，在植物生長過程中影響作物生長的因子很多，不僅限于養(yǎng)分，把養(yǎng)分條件擴(kuò)大為整個生態(tài)因子（光照、溫度、水份、空氣、養(yǎng)分和機(jī)械支持），作物和產(chǎn)量決定于這些因子，并要求它們之間有良好的配合。假如其中某一元素和其它元素的配合失去平衡，就會影響甚至完全阻礙作物生長，并最終必然會表現(xiàn)在產(chǎn)量上。3、最適因子律，植物本身適應(yīng)能力是有限的，只有當(dāng)各項(xiàng)條件處于最適狀態(tài)時植物產(chǎn)量才能達(dá)到最高水平。4、報酬遞減律，作物的經(jīng)濟(jì)回報不是隨施肥量的增加而無限增加，到一定程度后，出現(xiàn)回報率愈來愈少。在生產(chǎn)中我們一定要注意施肥量和回報的關(guān)系。環(huán)境對植物營養(yǎng)的影響看作是合理施肥的重要依據(jù)，影響肥效的因素有五個方面，即作物本身的營養(yǎng)特性、土壤性質(zhì)、氣候條件、肥料性質(zhì)和農(nóng)業(yè)措施。不同農(nóng)作物形成100斤經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量吸收氮、磷、鉀養(yǎng)分的數(shù)量比例如下表所列。作物氮磷鉀鈣玉米10.180.710.17小麥10.180.560.13水稻10.221.20.24大豆10.160.430.24番茄10.141.500.85棉花10.180.900.24蘋果10.141.200.64作物施肥的主要原理：根據(jù)氣候條件、作物營養(yǎng)特性、土壤肥力、輪作制度以及栽培技術(shù)等到方面，還要考慮經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。農(nóng)業(yè)的主要特點(diǎn)是綠色植物可以利用太陽光能，在葉綠體中將光能轉(zhuǎn)變?yōu)楹懈吣苕I的化合物，主要是腺三磷（ATP），供CO2.同化，最后形成碳水化合物以及其它物質(zhì).因此施肥施肥首先要考慮如何提高光能的利用.就是說,如何提高光合作用.光合作用需要C、H、O以及微量元素Fe、Zn、Cu，所形成的糖分還需要運(yùn)到其它組織中，因此K、B能促進(jìn)糖分的運(yùn)輸，有利于光合作用的繼續(xù)進(jìn)行。Ca能穩(wěn)定類囊體膜的結(jié)構(gòu)，鉬是硝酸還原酶的組成成分促進(jìn)氮的吸收，鉀、鎂有利于促進(jìn)光能的利用，加強(qiáng)二氧化碳的同化，有利于作物產(chǎn)量的提高。合理施肥必須從農(nóng)業(yè)生態(tài)的觀點(diǎn)，研究營養(yǎng)物質(zhì)在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程中的循環(huán)，特別在“食物鍵'中循環(huán)，創(chuàng)建良性循環(huán)的過程，避免惡性循環(huán)。這樣才能保證正常的農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)，并以施肥等措施促進(jìn)這一正常的循環(huán)。施肥與食物鍵氮肥有一多半未被作物吸收利用，硝態(tài)氮易于淋失，或由于反硝作用造成游離態(tài)氮和氧化氮揮發(fā)損失，硝酸鹽在地下水的富集，污染水質(zhì)，人、畜飲用，轉(zhuǎn)入體內(nèi)，可將血紅蛋白轉(zhuǎn)為高鐵血紅蛋白，降低血攜帶氧的功能，造成血紅蛋白變性癥。硝酸鹽經(jīng)過硝酸還原酶的作用，可轉(zhuǎn)為亞硝酸鹽，再與食物中所含的二級胺化合物化合，生成亞硝酸胺，亞硝酸胺是致癌物質(zhì)，為害更大。山西陽城一帶的食道癌高發(fā)區(qū)，證明是由于地下水硝酸鹽含量高引起的。因此提高氮肥利用率不僅可以減少氮肥的損失，而且還可避免水體的污染，保護(hù)人、畜的健康。氮肥深施到還原層，，則可減少硝化作用。既可提高化肥的利用率又可減少硝酸鹽的危害?；瘜W(xué)肥料與有機(jī)肥配合施用，既可促進(jìn)有機(jī)質(zhì)的礦，又可延長化肥的肥效，也能提高化肥的利用率減少氮肥污染。作物營養(yǎng)診斷所謂“營養(yǎng)診斷”就是通過種種方法進(jìn)行調(diào)查觀察來判斷作物的營養(yǎng)狀況是處于缺乏、適當(dāng)或過剩為合理施肥提供依據(jù)，以達(dá)到不斷提高作物產(chǎn)量和收進(jìn)品質(zhì)的目的。作物的生產(chǎn)效率是受作物種類的遺傳性質(zhì)和環(huán)境條件——?dú)夂?、土壤所支配。在一定的環(huán)境條件下，作物的生產(chǎn)效率主要受土壤營養(yǎng)元素供應(yīng)狀況所支配。為了獲得高產(chǎn)必須供應(yīng)數(shù)量足夠而比例協(xié)調(diào)的各種營養(yǎng)元素。某種營養(yǎng)元素缺乏、過?；蛟亻g比例失調(diào)都會的正常代謝受到干擾，生育就被阻抑，產(chǎn)量就會下降。適宜臨界值前面就是缺乏范圍，在這一范圍內(nèi)，如補(bǔ)給所缺乏營養(yǎng)元素，產(chǎn)量將急劇上升，但作物體內(nèi)該元素含量變化不大，在嚴(yán)重缺乏時，隨著生長量的增加其含量有所下降，這是由于生長量的增加而引起所謂養(yǎng)分濃度的“稀釋效應(yīng)”所致。當(dāng)含量達(dá)到臨界值時，作物產(chǎn)量最高水平。接著在一個較大的范圍內(nèi)產(chǎn)量維持最高水平而無變化，這就是所謂的適宜范圍。作物在個范圍內(nèi)吸收的養(yǎng)分繼續(xù)增加，但增加養(yǎng)分對產(chǎn)量并無貢獻(xiàn)，故稱這種吸收為“奢侈吸收”。如繼續(xù)吸收，養(yǎng)分含量超越適宜水平，就進(jìn)入毒害范圍。在這個范圍內(nèi)。營養(yǎng)元素含量增加，毒害加深，生長受害，產(chǎn)量急劇下降。從這里我們可以得到一個概念：即“營養(yǎng)診斷”所要解決的問題是：如何使作物營養(yǎng)元素的含量達(dá)到并保持適宜，矯正缺乏和防止過量。作物缺乏任何一種營養(yǎng)元素時，其生理代謝就會發(fā)生障礙，從而在外形上表現(xiàn)出一定的癥狀，這就是缺素癥。引起缺素癥原因很多，常見的有以下幾種。一、土壤營養(yǎng)元素的缺乏：土壤中營養(yǎng)元素不足，作物無法吸收到它必須的數(shù)量，這是引起缺素癥的主要原因。當(dāng)土壤中某種營養(yǎng)元素含量低到一定程度時引發(fā)作物缺素癥時數(shù)值就是養(yǎng)分的臨界值。如下表:元素類別元素臨界含量大N全氮〈1000mg量P全磷〈30mg元K交換鉀〈5mg素Ca交換鈣〈28mgMg交換鎂〈10mgS全硫〈20mg微FepH4°8醋酸鈉溶液〈10mg量Mn還原性錳〈8mg元B熱水浸出〈0.2mg~0。3mg素Zn0.1mol/L鹽酸浸〈0.05?0。09mgCu出〈0.09?0。16mgMo0.1mol/L鹽酸浸〈0.012?0。04mg出出草酸銨浸出二、土壤反應(yīng)不適：土壤反應(yīng)強(qiáng)烈影響營養(yǎng)元素的有效性。有些元素在酸性條件下有效性高，在中性或堿性條件下有效性低。另一些元素則相反。如鐵、銅、硼、鋅、錳隨著pH值的增高有效性則下降，鉬則相反。三、營養(yǎng)成分的不平衡：作物體內(nèi)的的正常代謝要求各營養(yǎng)元素含量保持相對的平衡，不平衡會導(dǎo)致代謝紊亂，出現(xiàn)生理障礙。一種元素的過量存在，常常抑制另一種元素的吸收利用。這就是是所謂的元素間頡頏現(xiàn)象。這種頡頏作用比較強(qiáng)烈時就會導(dǎo)致元素的缺乏癥。生產(chǎn)中常見的頡頏現(xiàn)象有：磷——鋅，磷——鐵，鉀——鎂，氮——鉀，氮——鋅，氮——硼，鐵——錳等。其原因較復(fù)雜，歸納起來，大致有以下幾方面。1、抑制吸收：如銨與鉀，存在竟?fàn)幬?，高濃度一方阻礙低濃度一方。2、阻礙運(yùn)輸：如磷鋅、磷鐵頡頏，高濃度磷的存在使鐵、鋅與之結(jié)合而沉積在根部。氮鋅頡頏是因?yàn)榈黾拥鞍踪|(zhì)合成量形成更多的含鋅蛋白，使鋅滯留于根部等。3、稀釋效應(yīng)：原來濃度低的元素，由于生長量的顯著增加而被稀釋。這就是單一施氮促進(jìn)其它元素缺乏的主要原因。如多種作物缺鉀就是過量施氮引起的。但與此相反，元素之間還存在協(xié)合作用，如磷對鎂，增施作物對鎂肥的吸收增加。鉀可促進(jìn)鐵運(yùn)轉(zhuǎn)等。四、土壤理化性質(zhì)不良土壤僵韌堅(jiān)實(shí)，底層有硬盤、漂白層、地下水位高等到都會限制根系的伸展，減少作物對養(yǎng)分的吸收，加劇或引發(fā)缺素癥。高地下水位的低地，在梅雨季節(jié)地下水位上升時期作物缺鉀癥比較多發(fā)生，而在鈣質(zhì)土壤中，高的地下水位還使土壤溶液中重碳酸離子增加而影響鐵的有效性從而引發(fā)或加劇缺鐵癥。癥不合理的平整土地使土壤性質(zhì)惡劣，養(yǎng)分貧瘠的底土上升，也常成為缺素原因。水稻的缺鉀和鋅漬水還原是重要原因。土壤陽離子交換量也與缺有關(guān)。五、不良的氣候條件：氣溫、濕度、光照是影響?zhàn)B分吸收的主要因子。營養(yǎng)元素診斷的一般方法：形態(tài)診斷、化學(xué)診斷、施肥診斷、酶學(xué)診斷及其它診斷。我們常用的是形態(tài)診斷。作物缺乏某種養(yǎng)分元素時，一般都在形態(tài)上表現(xiàn)出某些特有的癥狀，如失綠、現(xiàn)斑、畸形等。由于元素不同、生理功能不同、癥狀出現(xiàn)部位和形態(tài)有它的特點(diǎn)和規(guī)律。例如由于元素在植物體內(nèi)移動性的難易有別，一些容易移動的元素如氮、磷、鉀、鎂等，當(dāng)植物體內(nèi)呈現(xiàn)不足時，就會從老組織移向新生組織，因此缺素癥最初總是在老組織上出現(xiàn)；相反一些不易移動的元素如鐵、硼、鈣、鉬等其缺乏癥常出現(xiàn)在新組織上。又如由于生理功能不同，其形態(tài)癥狀也不同，鐵、鎂、錳、鋅等直接間接與葉綠素形或光合作用有關(guān)，缺乏時一般都會出現(xiàn)失綠癥。土壤學(xué)基礎(chǔ)土壤是在地球表面生物'氣候、母質(zhì)、地形、時間等因素綜合作用下所形成的能夠生長植物、具有生態(tài)環(huán)境調(diào)控功能、處于永恒變化中的礦物質(zhì)與有機(jī)質(zhì)的混合物。簡單地說，土壤就是地球表面能夠生長植物的疏松表層。這一概念重點(diǎn)闡述了土壤的主要功能是能生長綠色植物，具有生物多樣性；所處的位置在地球陸地的表層；土壤的物理狀態(tài)是由礦物質(zhì)、有機(jī)質(zhì)、水和空氣組成的，具有孔隙結(jié)構(gòu)的疏松表層，盡管土壤千差萬別，但都具有以下性質(zhì)；1、土壤是一個獨(dú)立的歷史自然體。土壤是生物、氣候、母質(zhì)、地形、時間等自然因素和人類活動綜合作用下的產(chǎn)物，具有獨(dú)立的發(fā)生、發(fā)育的過程和規(guī)律，有特特殊的形態(tài)、組成、結(jié)構(gòu)和層次構(gòu)造。2、土壤是多空多相系統(tǒng)。土壤中有空氣、水、礦物質(zhì)、有機(jī)質(zhì)和生物等，空氣和水主要存在于復(fù)雜的土壤孔隙中。3、土壤具有垂直分層性。土壤形成過程中往往形成不同的層次，使土壤具有垂直分層性。土壤在地球表面以不連續(xù)狀態(tài)分布于陸地表面，稱為土壤圈，土壤圈覆蓋于地球表面，處于其它圈層的接面上，成為其它圈層進(jìn)行物質(zhì)和能量交換的紐帶，又是各圈層相互作用的產(chǎn)物。在地球表層系統(tǒng)中，土壤圈具有特殊的地位和功能。它對各圈層的能量、物質(zhì)流動及信息傳遞起著維持和調(diào)節(jié)作用。在土壤圈內(nèi)各種土壤類型、特征和性質(zhì)都是現(xiàn)在和過去大氣圈、生物圈、巖石圈和水圈的反映。特的任何變化都會影響各圈層的演化和發(fā)展，乃至對全球變化產(chǎn)生沖擊作用。所以土壤圈被視為地球表層系統(tǒng)中最活躍、最富有生命力的圈層。土壤圈具有5個特點(diǎn)：1土壤圈是地球上永恒的物質(zhì)與能量交換的場所。2土壤全是最活躍的具有生命物質(zhì)的圈層。土壤圈與生物圈密不可分，本身就是一個豐富多彩的生物王國和基因資源庫。土壤圈具有記憶功能。土壤形成過程中的氣候、生物、巖石礦物組成、土壤發(fā)生過程與性質(zhì)都會在土體中留下“烙印”，如各種生物化石、沉積層、此生礦物以及新生體等。4土壤圈具有時空特征。土壤圈具有明顯的區(qū)域分布特征和長時間的演變特征。5土壤圈具有再生特征。利用土壤圈的概念，可以從整個地球的尺度和圈層的角度來研究全球土壤結(jié)構(gòu)、成因和演化規(guī)律，使我們可以了解土壤在地球系統(tǒng)中的作用、土壤變化對全球變化地影響以及對人類和自然環(huán)境的未來的影響，解決全球面臨的人口一資源一生態(tài)環(huán)境的重大問題和挑戰(zhàn)。對于地球生態(tài)系統(tǒng)與人類生產(chǎn)活動，土壤的重要性主要體現(xiàn)在以下幾個方面。土壤是地球上最寶貴的自然資源自然資源是自然界中對人類有利用價值的物質(zhì)和能力。土壤資源和水資源、大氣資源一樣，是維持人類生存與發(fā)展的必要條件，是社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展最基本的物質(zhì)基礎(chǔ)。土壤資源具有以下幾個特點(diǎn)：土壤資源是再生資源土壤資源作為農(nóng)業(yè)的生產(chǎn)資料，只要科學(xué)的用養(yǎng)土壤，不斷補(bǔ)償和投入，完全有可能保持土壤肥力的永續(xù)利用。所以，土壤資源與煤炭、石油、礦石等非再生自然資源有顯著區(qū)別的自然資源，可以永續(xù)利用。土壤資源數(shù)量的有限性土壤是陸地的表層物質(zhì)，而陸地的面積是有限的。我國的土壤資源十分短缺，耕地總量僅占世界耕地面積的7.8%，卻要養(yǎng)活占世界22%的人口，而且適宜開墾的土壤后備資源十分有限，在我國尚未利用的2.71*108的土地中，適宜開墾的荒地只有1.3*107，即使全部開墾也只能增加7*106的耕地，且主要分布在三北邊遠(yuǎn)地區(qū)，開墾難度大。我國土壤資源的缺乏使土壤資源數(shù)量的有限性更為突出，土壤資源的有限性已成為制約經(jīng)濟(jì)、社會可持續(xù)發(fā)展的重要因素，未來有限的土壤資源供應(yīng)能力與人類對土壤【地】總需求之間的矛盾將日趨尖銳。土壤資源質(zhì)量的可變性在破壞性自然營力作用下，或在人類不合理開發(fā)利用過程中，土壤肥力將逐漸下降和破壞，這就是土壤質(zhì)量的退化。從全球范圍看，普遍存在著土壤資源非農(nóng)占用、破壞、土壤風(fēng)蝕、土壤水蝕、土壤污染、土壤肥力退化等現(xiàn)象。在我國，由于人口的壓力，不合理開發(fā)利用造成的土壤資源荒漠化、水土流失、土壤污染等問題非常嚴(yán)峻。土壤資源空間分布上的固定性在不同的氣候、植被、母質(zhì)和時間因素的影響下，土壤類型往往成地帶性分布。土壤資源在空間分布除地帶性分布外，還受地形、母質(zhì)、水文、地質(zhì)等條件的影響，例如在陰坡、陽坡不同空間位置上，就可能分布著不同的土壤類型地。自然土壤在空間上分布是人為無法改變的，故一般把土地稱為不動產(chǎn)。土壤是生態(tài)系統(tǒng)的重要組成部分生態(tài)系統(tǒng)由生物群體與其生存環(huán)境構(gòu)成。土壤在生態(tài)系統(tǒng)中具有重要地位，這與其重要作用是分不開的。土壤的作用作用簡單可以歸納如下幾點(diǎn)：①是具有生命力的多孔介質(zhì)，對動物、植物生長和糧食供應(yīng)供應(yīng)至關(guān)重要。①凈化與儲存水分。①是具有復(fù)雜的物理、化學(xué)、生物及生物化學(xué)過程的自然體直接影響?zhàn)B分的循環(huán)和有機(jī)廢棄物的處理。①土壤陸地與大氣界面上氣體與能量的調(diào)節(jié)器，如溫室氣體的排放與溫室效應(yīng)和土壤微生物化學(xué)過程密不可分。①是生物的棲地，是地球生物多樣性的基礎(chǔ)?！蚴黔h(huán)境中巨大的自然緩沖介質(zhì)。⑦是常用的工程建筑材料。土壤科學(xué)發(fā)展歷史考古資料表明，大約18000年以前，人類就開始種植農(nóng)作物。人類自有農(nóng)耕以來就開始認(rèn)識土壤、土壤利用土壤，幾千來積累了大量的土壤知識和經(jīng)驗(yàn)。我國有5000年精耕細(xì)作的歷史。具有燦爛的農(nóng)業(yè)文化。我國夏代《尚書》的《禹貢篇》距今有4100年的歷史，其中概述了九洲土壤分布及肥力等級等特征，是世界上最早的土壤專著。然而。土壤學(xué)作為一門獨(dú)立學(xué)科形成、發(fā)展，是最近150年的事情。19世紀(jì)以來，逐部形成幾個比較有影響的代表學(xué)派或觀點(diǎn)，對土壤學(xué)科的發(fā)展有重要的影響。農(nóng)業(yè)化學(xué)學(xué)派19世紀(jì)中葉，德國化學(xué)家李比希于是1840年出版了著名的《化學(xué)在農(nóng)業(yè)與植物生理上的應(yīng)用》，提出了土壤是養(yǎng)分的儲存庫，植物靠吸收土壤養(yǎng)分生長，生長會使土壤養(yǎng)分養(yǎng)分越來越少，必須如數(shù)歸還，才能保持土壤肥力常勝不衰，創(chuàng)立了“礦物質(zhì)營養(yǎng)學(xué)說”。這一學(xué)說開創(chuàng)了植物營養(yǎng)的新時代，揭示了植物從土壤中吸收礦物質(zhì)養(yǎng)分的自然規(guī)律，對整個農(nóng)業(yè)的發(fā)展產(chǎn)生了深遠(yuǎn)的影響，并推動了化肥工業(yè)的