施肥时也必须考虑到作物的消耗者动物和人对养分的需求
施肥的必要性
• 因为任何土壤几乎都不可能充分 供应所有养分以满足高产的需求， 不足部分必须通过施用矿质肥料 和（或）厩肥来进行补偿。
世界是如此复杂
2 肥料学的基本学说
植物矿质营养学说 养分归还学说 最小养分律 因子综合律 报酬递减律 同等重要律与不可代替律
(%)
限量灌溉 300 9.7
15 38.2
传统灌溉 300 20.8
86 45.3
优化灌溉 300 18.8
60 62.5
2）作物品种与施肥效果
产量
35 30 25 20 15 10
5 0
0
矮秆小麦 高秆小麦
5
10
15
20
氮肥用量
不同小麦品种对氮的效应
3）养分之间的相互作用效应
养分之间的相互作用效应可以分为三种情况： 1、正的相互作用效应 （A十B ）>(A)+(B) 2、没有相互作用效应 （A十B ）=(A)+(B) 3、负的相互作用效应 （A十B ）<(A)+(B)
2.3 最小养分律
李比希根据自己创立的矿质营养 学说，成功地制造了一些化学肥 料以后，为了保证最有效地利用 这些肥料，他在实验的基础上， 又进一步提出了最小养分律。
1）定义
植物为了生长发育需要吸收各种养分，但
是决定植物产量的，却是土壤中那个相对含 量最小的有效植物生长因素，产量也在一定
限度内随着这个因素的增减而相对地变化，因 而无视这个限制因素的存在，即使继续增加其 他营养成分也难以再提高植物的产量。
（2）最小养分不是固定不变的，而是随条件变化 而变化的。
（3）继续增加最小养分以外的其它养分，不但难 以提高产量而且还会降低施肥的经济效益。
５０年代，我国农田土壤普遍缺氮。
６０年代，磷成为限制作物产量提高最小养分。
７０年代，土壤中钾的耗竭加剧， 我国长江以南，钾转化为最小养分。
８０年代以后，土壤中微量元素的缺乏严重阻碍 作物产量的提高，微量元素成为最小养分，其中 缺乏面积较大的微量元素主要是是锌、硼、钼。
最 小 养 分 律 之 木 桶 图 解
以木板表示作物生长所需要的多种养分，木板的长短表示某种养分的 相对供应量，最大盛水量表示产量，很显然，盛水量决定于最短木板 的高度。要增加盛水量，必须首先增加最短木板的高度。
2）要点
（1）决定作物产量的是土壤中某种对作物需要来 说相对含量最小而非绝对含量最少的养分。
一方面要正视它，承认它的存在，避免施肥的盲目性， 提高施肥的经济效益，通过合理施肥达到增产增收的目 的。
另一方面，不能消极对待它，片面地以减少化肥用量来 降低生产成本。相反，应研究新措施，促进生产条件的 改变，在逐步提高施肥水平前提下，力争提高肥料的经 济效益，促进农业生产的持续发展。
2.6 同等重要律和不可代替律
70
60
干物质(g/pot)
50
40 30
20 10
0
0
0.5
1
1.5
2
2.5
磷肥用量(P2O5,g/pot)
在其它技术条件相对稳定前提下，随着施肥量的渐次增加，作物产量 也随之增加，但作物的增产量却随施肥量的增加而呈递减趋势，因而 与报酬递减律相吻合。
如果一切条件都符合理想的话，作物将会产生出某种最高产量，相反， 只要任何某种主要因素缺乏时，产量便会相应地减少。
• 推翻泰伊尔提出 的植物靠吸收腐 殖质生长的“腐 殖质学说”，提 出 “植物矿质营 养学说” 。
“矿质营养学说”
认为矿质元素（无机盐类） 是植物的主要营养物质，而土壤 则是这些营养物质的主要给源。 这是农业化学派的开端。
• 土壤中矿物质是一切绿色植物的 养料，厩肥及其它有机肥料对植 物生长所起的作用，并不是其中 所含的有机质，而是这些有机质 分解后所形成的矿物质。
矿质营养学说的功过
基本上是正确的，驳斥了过去占统治地位
的腐殖质营养学说。
植物矿质营养学说的确立，建立了植物营
养学科，从而促进了化肥工业的兴起。
• 过于强调矿质养分作用，对腐殖质作用认 识不够。
2.2 养分归还学说
李比希（Liebig J.V. ）提出。
1）定义
由于人类在土壤上种植作 物并把这些产物拿走，这就必 然会使地力逐渐下降，从而土 壤所含的养分将会愈来愈少。 因此，要恢复地力就必须归还 从土壤中拿走的东西，不然就 难以指望再获得过去那样高的 产量，为了增加产量就应该向 土壤施加灰分。
“有收无收在于水，收多收少在于肥”
1）水分与施肥的效果
土壤水分状况决
定着作物从土壤 产
中吸收养分的能
量
力，施肥效果一
般随土壤含水量
的提高而增加。
大量施肥 少量施肥
不施肥
土壤含水量
灌溉和施肥对氮肥利用率的影响
处理
传统施氮
优化施氮
施氮量 氮肥利用率 施氮量 氮肥利用率
(kg/ha)
(%)
(kg/ha)
（A＋B）：两种养分同时施用的增产效果 （A)、(B)：A、B养分单独施用时的增产效果
2.5 报酬递减律
• 从一定土地上所得到的报酬随着向 该土地投入的劳动和资本量的增大 而有所增加，但随着投入的单位劳 动和资本的增加，报酬的增加却在 减少。
20世纪初，米采利希（E.A. Mitscherlich）进行了著名的燕麦 磷肥砂培试验。他发现：
（PPI/PPIC，1993）
（2）如果不正确地归还养分于土壤，地 力必然会逐渐下降。
（3）要想恢复地力就必须归还从土壤中 取走的全部东西。
（4）为了增加产量就应该向土壤施加灰 分元素。
3）实质
为了增产必须以施肥方式补充植物从土 壤中取走的养分，这就突破了过去局限于生 物循环的范畴，通过施加肥料，扩大了这种 物质循环，从而为作物稳产高产和均衡增产 开辟了广阔前景。
耕地土壤钾素亏损严重（湖北）
年代 1950—1979 1980—1999 2000—2001
年K2O亏损量 （kg/hm2）
28—49 93—110 80—100
（3）改善不良的土壤 状况或保持良好的土 壤状况。
（4）养分施用是人及动 物需求。
为了有利于放牧牲畜，有必要增加某些元素的供应， 而这些元素不是植物必需的，如钠或者增加铯和钴作为预 防因缺乏而引起的养分失调。
产量
35 30 25 20 15 10 5 0
0
Y=bo+b1x+b2x2
5
10
15
20
施肥量
增产效应的抛物线图式
第五单元，10%报酬
第四单元，25%报酬
产
第三单元，50%报酬
量
价
第二单元，100%报酬
值
第一单元，200%
1234 5
投入价值一单元
报酬递减率说明图
总结
报酬递减律在施肥实践中是客观存在的，应正确对待。
• 作物吸收养分的规律是：生长初期吸收的 数量、强度都较低，随着时间的推移，对 营养物质的吸收逐渐增加，到成熟期，又 趋于减少。
关键时期
• 作物营养有两个关键时期：作物营养临 界期及作物营养最大效率期。
2）作物营养临界期
概念：是指某种养分缺少或过多，各种营养比例 失调时对作物生长发育影响最大的时期。
引伸1 限制因子律
增加一个因子的供应，可以使作物生长增加，但是遇 到另一生长因子不足时，即使增加前一因子也不能使 作物生长增加，直到缺少的因子得到补足，作物才能 继续生长。
限制因子律是最小养分律的扩大和引伸。
植物对限制因子的反应
(Blackman,1905)
引伸2
最适因子律
植物生长受许多条件的影响，生长条件变化的范围 很广，植物适应的能力有限。只有影响生产的因子 处于中间地位，最适于植物生长，产量才能达到最 高。因子处于最高或最低的时候，不适于植物生长， 产量可能等于零。
2.1 植物矿质营养学说
17世纪中叶，海耳蒙特根据长达五年的柳枝土培 试验结果，认为土壤除了供给植物水分以外，仅 仅起着支撑物的作用。
17世纪末，伍德沃德将植物分别置于雨水、河水、 污水、污水加腐殖土四种介质中生长，发现后两 种介质中的植物生长较好，因而他认为细土是植 物生长的“要素”，从而否定了海耳蒙特的观点。
动物
肥料 动物
土壤
植物 土壤
植物
4）局限
1、对养分消耗的估计只局限于磷、钾上； 2、反对豆种植物能丰富土壤氮素的说法； 3、归还是正确的，但绝对的全部归还是不必 要的，不经济的。
我国每年以大量化肥投入农田，主要是以 氮、磷两大营养元素为主，而钾素和微量养分 元素归还不足。
What is the limited factor?
2）要点
（1）随着作物的每次收获（包括籽 粒和茎杆）必然要从土壤中取走大 量养分。
土壤虽是个巨大的养分库，但并不是取之 不尽的，必须通过施肥的方式，把某些作 物带走的养分“归还”于土壤，才能保持 土壤有足够的养分供应容量和强度。
一些作物利用养分的近似值
作物
产量(t/ha)
移走的养分 (kg/ha)
释放无机养分的过程受温度、水分 状况、酸碱度、通气状况和微生物种 群数量等多种因素的影响，很难准确 预测何时、何种养分释放多少数量。
化肥的出现有助于解决这一问题。
（1）补充供应土壤自然肥力 以满足具有高产潜力作物的 需求。
Sacramento 美国加州首府萨克拉曼多
（2）补偿因作物产品 移走或淋溶而损失的 养分。
• 18世纪末，泰伊尔提出“植物腐殖 质营养”学说。认为除了水分以外， 腐殖质是土壤中唯一能作为植物营 养的物质。这一学说在西欧曾风行 一时。