养元素以保障作物所需养分，是建立在作物营养诊
在风化和成土过程中，按地球化学原理，元素的
断基础之上的。作物营养诊断是通过研究作物的形 迁移集散主要影响因素是岩石矿物本身的耐风化
态、生理、生化等的变化，用以判断作物的营养状态。 性、气候及地形条件，再就是生命活动。对以农业为
作物的营养状况可以分为缺乏、适宜和毒害三个范 目的的地球化学研究，必须强调生命活动对元素迁
土壤对植物养分的供应潜力，而不是实际的供应水 壳岩石在风化过程中，活动组分被淋溶迁出后残留
平。实际供应水平决定于矿质元素的形态，其形态可 在原处的且被逐渐富集起来的稳定组分。土壤是风
分四类：第一类为自由态，是可以溶解在土壤水溶液 化带经过成土作用逐渐发育起来的产物。一般将风
中的离子，称水溶态养分；第二类是弱结合态，是吸 化带称成土母质，而紧靠其下未风化的基岩称成土
与省（市）合作的形式正在进行。因为农业地质工作
农业化学目前强调对植物营养遗传学的研究并 离不开地球化学工作甚至以其为主要，故有的省
作为该学科研究发展方向，就是通过植物对营养元 （市）开展的农业地质工作就称农业地球化学调查或
素的选择性吸收来了解其“吸取养分的显著基因型 生态地球化学调查。根据本文前面对农业化学和以
分子生物学水平，为耐营养胁迫和耐逆境土壤的植 螯合物。胶体的吸附和螯合物能使金属离子固定在
物种类的栽培，即充分利用土壤的宜种性提供依据。 土壤中，从而降低了金属离子的活性。
（二）地球化学 地球化学是研究地壳的化学成分和元素在其
二、农业化学与地球化学的关系
中 的 分 布 、分 配 、集 中 、分 散 、共 生 组 合 、迁 移 规 律 和
（一）农业化学的实质— ——地球化学过程
演 化 历 史 的 科 学 ，特 别 强 调 元 素 的 迁 移 集 散 。 以 农
农业化学作为一门学科的诞生就是植物矿质营
业（植 物 为 主 体 ）为 目 的 的 地 球 化 学 主 要 是 表 生 作 养说的提出，植物的矿质营养就是指植物所需要的
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当吸取地球化学学科的经验，结合地球化学特别是 余个。52 个被分析的元素中这些元素应是农业地质
表生作用地球化学进行研究，从而使农业化学研究 评价的主要内容。
更加深入，上升到一个新的高度。
（2）以找矿为目的地球化学对土壤的元素含量
（二）以农业为目的地球化学研究的理论基础是 测试只是全量，按农业化学对植物养分的要求，全量
围。缺乏范围是指营养元素含量达到临界浓度之前， 移集散的作用，它主要表现在三个方面：一是生命体
作物产量随元素补给而上升的范围；适宜范围是指 （植物）对元素的吸收，早在 20 世纪初，B.N.维尔纳
作物产量不随营养元素含量提高而上升；毒害范围 茨基就发现 50~60 种元素被植物吸收存在于生命物
是营养元素过剩，使作物生长受阻，产量下降，甚至 质中，到现在，通过研究，组成生命物质的元素已达
文 献 标 识 码 ：A
一、农业化学和地球化学的 基本概念
（一）农业化学 农业化学诞生于 19 世纪 40 年代，是研究植物 营养、土壤养分、肥料性质及其合理施用的理论和技 术的科学。 “植物营养”是指植物在生长发育和形成产量的 过程中，必须从环境中吸取的矿质元素。矿质元素分 为常 量 元 素（C、H、0、N、P、K、Ca、Mg、$）和 微 量 元 素 （Fe、B、Mn、Zn、MO、Cu、Cl 等），它们对植物的营养作
用主要在三个方面：一是在代谢过程中转化为植物 体内结构并构成其重要化合物的组分；二是参与生 化反应和能量代谢；三是在生化过程中起缓冲和调 节作用。以上对植物营养的观点称之为“植物矿质营 养说”，这之前一种广为流传的观点是腐殖质为植物 唯一营养给源；另一种观点认为水是植物唯一的营 养要素；还有一种观点则认为盐分是一切作物生活 和生长的基础。这些观点是在当时化学分析方法很 不完善，测试技术精度很不高的情况下得出的，是片 面的甚至是荒谬的。“植物矿质营养说”的创立者是 德国化学家、农业化学家、当代农业化学奠基人李比 希（Justus VOn Liebig，1803-1873），他 通 过 大 量 的 化 学分析，指出能为植物吸收的养分是矿物质，在当时 即 称 为“ 植 物 矿 物 质 营 养 学 说 ”；进 一 步 的 研 究 得 出 不断栽培作物，土壤中矿物质养分势必被消耗，如不 把作物从土壤中摄取的那些养分归还给土壤，则土 壤会变得贫瘠，这一论点被称之为“养分归还说”；李 比希继矿物质营养说和养分归还说之后还创立了 “最小养分律”。他指出，在作物生长所需各种矿质养 分中，如有一个矿质养分含量最少，即使其它矿质养 分虽然很丰富，也难以提高作物的产量，亦即作物产 量受最小养分的限制。
点仍然是以土壤矿质营养元素为主，故其实质也仍 石）分析和研究的元素是 52 个，根据植物矿质营养
然是一个地球化学过程。
说植物必需的营养元素是 l6 个，如果考虑近年来研
综上所述，在农业化学中的矿质营养元素的变 究 发 现 的 非 必 需 但 有 益 的 元 素 Se， 以 及 有 害 元 素
化过程，实质就是一个表生地球化学过程。因此，应 Pb、Cd、Hg、As 等，则对植物有重要作用的元素约 20
三类为中等有效性养分，第四类为土壤贮备养分。
成 土 母 质 ；第 四 纪 全 新 统 河 、湖 冲 积 物 是 第 四 纪 潮
“肥料”是用以调节植物与土壤间养分供需矛 土的成土母质。
盾，为植物生长提供良好营养环境的物料。肥料一般
按以上叙述，表生带是由土壤、风化带和基岩
分为直接肥料和间接肥料，直接肥料是含有植物所 （有或无）组成的，自上而下分为：
附于土壤颗粒表面，通过解吸可与自由态养分处于 母岩，但如果风化物经迁移在异地沉积或淤积，则
平衡状态，称可交换态养分；第三类为易活化的结合 其沉积物或淤积物也可经成土作用形成土壤，那么
态，称易活化态养分；第四类为难活化的结合态养 沉积物或淤积物就是成土母质，其下的基岩就不是
分。以上四类养分，第一类和第二类为有效养分，第 成土母岩。例如第四纪更新统红土是第四纪红壤的
三、农业地质中
质上就是元素迁移、集散的地球化学过程。 农业化学按土壤矿质营养元素含量对植物的缺
目前应注意的几个问题
乏、适宜和过剩以研究其肥料施用品种及其合理施
当前国土资源部开展的多目标地球化学调查，
用量，是一种人为作物对土壤矿质营养元素的迁移 农业地质是主要的工作内容之一，一些省（市）以部
集散，实质上也是一个地球化学过程。
2004·6 国土资源科技管理 文 章 编 号 ：1009-4210（2004）06-085-04
的几个问题
童潜明
（ 湖 南 省 地 质 研 究 所 ，湖 南 长 沙 410007 ）
摘 要 ：在 对 农 业 化 学 和 地 球 化 学 的 概 念 、关 系
进行了论述的基础上，提出了农业化学的实质是
土壤养分、肥料和作物营养诊断。在现阶段还提出了 值为 3 ~ 4 甚致更低的水溶液，致使许多金属元素在
对植物营养遗传学的研究，即是将植物营养生理、生 这种酸性介质中活化进入土壤水溶液中。又如腐殖
物技术与统计学紧密结合在一起，使植物营养遗传 质在地表常呈胶体状态且一般带负电荷，因而吸附
学水平，由不同基因型营养特性差异的比较提高到 金属阳离子；同时所有金属离子都能与腐殖质形成
学过程，因而农业化学应引进地球化学，主要又是表 研究，即分析其自由态、弱结合态、易活化的结合态
生地球化学。如此，按农业化学进行的地球化学研究 和难活化的结合态，并按其四态评价土壤养分的范
与以往的地球化学研究有什么不同呢？以往的地球 围，为保证作物所需养分对合理施肥和土壤生化性
化学，包括表生地球化学主要对各类地质体的元素 质改良提供科学依据。
一个表生地球化学过程，以农业为目的的表生地
球化学研究的理论基础是农业化学；指出了当前
开展农业地质工作从农业化学与地球化学的关系
出发必须注意的四个问题。
关 键 词 ：农 业 化 学 ；表 生 地 球 化 学 ；植 物 矿 质 营 养 ；
土壤养分 肥料；基因型差异；土壤肥力生态相对性
中 图 分 类 号 ：$13；P59
换过程中，对作物生长发育和形成产量和质量的意 评价土壤养分的缺乏、适宜和过剩则意义不大。以农
义，它的最终目的是落实在作物的产量和质量上。前 业为目的地球化学工作不能囿于以往地球化学工作
已述及矿质营养元素在成土母质（母岩）- 土壤 - 作 方法，必须从全量的研究中跳出来，主要是对植物有
物的转变过程实质上是元素迁移集散的表生地球化 重大影响的上述 20 余个元素在土壤中的形态进行
!""#·$ 国土资源科技管理
元素。农业化学对所需元素的研究，包括对它的来 要以其经典理论为基础来论述表生地球化学过程，
源、含量、分布和可给性等方面的研究。指出其来源 只有这样服务于农业才能有的放矢、具有实用价值，
主要是成土母岩和成土母质，并由此决定了在土壤 并能为农业部门所认同。
中的初始含量。经过风化和成土作用，对初始含量、 结合特性、在剖面中的分布会有所改变，这一改变实
是相对的；二是土壤供给植物的养分（元素）适量就 度内有可见的动态变化所引起的农业地质问题就不
死亡。因此，根据作物诊断结果对缺乏范围应适宜施 70 余种；二是植物吸取元素有强烈的选择性；三是
以直接肥料，对毒害范围应施以间接肥料降低元素 的毒害作用。
植物的生命活动产生 CO2、O2、NH3、H2O 和 腐 殖 质 影 响土壤环境的物理化学条件，进而影响元素的迁移
综上所述，农业化学研究内容主要是植物营养、 集散。例如腐殖质的胡敏酸和富里酸可以形成 pH
农业化学
只反应土壤养分的供应潜力，不能反应实际的供应
农业化学的经典理论“矿质营养说”、“养分归还 水平。因此，以往地球化学对样品的元素全量所进行