施肥的基本原则.docx
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施肥的基本原则
施肥的基本原则
现代农业可以利用化肥来补充已知的植物营养不足。
提供高水平的养分可以帮助植物耐受不良环境，维持最佳土壤肥力状况，改善作物品质。
正确的施肥方案提供了维持最大净利润所需的植物养分的数量。
这实质上是利用肥料来保证土壤肥力不成为作物生产的限制因子。
影响施肥量和施肥位置的主要因素有：
作物特性；土壤性质；气候，尤其是供水；产量目标；相对于作物售价的肥料成本。
第一节作物特性
一、养分利用
氮、磷、钾、镁和硫在一些作物中的大致含量如表13-1所示，其中的数值未包括作物根中所含的养分数量。
（表：
表13-1一些作物养分含量（近似值））
植物
产量
N
P2O5
K2O
Mg
S
公斤/亩
紫花苜蓿
1647
45
9
45
3.975
3.825
鸭茅
988
22.5
7.5
28.125
1.875
2.625
岸杂狗牙根
1647
37.5
10.5
31.5
3.75
3.75
三叶草
988
22.5
6.75
27
2.25
2.25
玉米
籽粒
836
11.25
6.525
4.275
1.35
1.125
秸秆
600
8.7
2.025
15.675
3.525
1.35
高梁
谷粒
600
9
4.5
2.25
.05
1.65
茎秆
600
9.75
2.25
12.75
2.25
1.2
青贮玉米
5272
19.95
8.55
19.95
4.875
2.475
棉花
皮棉
112.5*
7.05
2.85
3.3
0.825
0.525
主茎，叶和铃壳
6.45
1.875
6.15
1.8
1.725
燕麦
谷粒
239
6
1.875
1.5
0.375
0.6
秸秆
2.625
1.125
9.375
1.125
0.825
花生
仁果
300
10.5
1.65
2.625
0.375
0.75
藤蔓
375
7.5
1.275
11.25
1.5
0.825
马铃薯
块茎
4185
12.975
5.475
21
1.05
1.125
藤蔓
2511
7.2
1.275
19.875
2.7
0.525
甘薯
块根
2511
5.475
2.55
12.675
0.6
-
藤蔓
6.225
2.25
10.8
0.75
-
水稻
稻谷
525
5.775
3.45
2.1
0.6
0.375
秸秆
525
2.625
1.05
9
0.45
0.525
大豆
籽粒
269
18
3.375
6.3
1.275
0.9
豆秸
525
6.3
1.2
4.35
0.75
0.975
烟草
烟叶
225
6.375
1.125
11.625
1.125
0.9
主茎
270
3.075
0.825
7.65
0.675
0.525
黄花烟草
烟叶
300
12.975
1.275
14.175
1.575
1.8
主茎
270
8.625
1.425
9.825
0.825
1.575
番茄
果实
4942
7.5
1.725
16.2
0.6
1.575
茎
330
6
1.875
9
1.5
1.5
小麦
籽粒
358
6.9
3.3
2.025
0.9
0.375
秸秆
450
3.15
0.75
10.125
0.9
1.125
大麦
籽粒
359
8.25
3
2.625
0.6
0.75
秸秆
3
1.125
8.625
0.675
0.75
糖用甜菜
块根
4942
9.375
1.125
18.75
2.025
0.75
地上部
2636
9.75
1.875
22.5
3.975
2.625
甘蔗
主茎
16474
12
6.75
25.125
3
4.05
顶部和桔叶
15
4.95
20.625
4.5
2.4
注释：
*折合168.75公斤籽棉。
资料来源：
BetterCropsPlantFood,63:
4（Spring1979）.
虽然作物吸收的养分量受多种因素影响而变化极大，但这些数值仍可表明不同作物养分的相对吸收。
影响养分吸收的因素有：
①作物品种或杂交种；②有效水分；③温度；④土壤类型；⑤土壤中的养分含量及其平衡状况；⑥最终的作物种植密度；⑦耕作措施；⑧病虫防治。
当然，作物的收获方式决定实际从大田移走的养分数量。
收获整株作物所移走的养分最多。
但就氮和磷来说，仅收获的籽粒中就占作物吸收氮磷总量的65%~75%，而籽粒移走的钾和镁只占作物吸收总量的很小比例。
（表：
表13-2玉米、大豆、高梁不同生育期吸收养分占总需要量的百分数（%））
玉米生育期（天）
0-25
26-50
51-75
76-100
101-115
养分
养分吸收量百分比（%）
N
8
35
31
20
6
P
4
27
36
25
8
K
9
44
31
14
2
大豆生育期（天）
0-40
41-80
81-100
101-120
121-140
养分
养分吸收量百分比（%）
N
3
46
3
24
24
P
2
41
7
25
24
K
3
53
3
21
20
高粱生育期（天）
0-20
21-40
41-60
61-85
86-95
养分
养分吸收量百分比（%）
N
5
33
32
15
15
P
3
23
34
26
14
K
7
40
33
15
5
注释：
资料来源：
大豆和高粱的基本数据分别来自北卡罗莱纳州和堪萨斯州。
玉米、大豆和高粱的数据发表于BetterCropsPlantFood,57:
（4）（1973）.
表13-2表明了玉米、大豆和高粱各生育阶段养分吸收占总吸收量的百分数。
在头两个生育阶段，所有三种作物的吸钾量占其各自吸钾总量的百分数比氮或磷的高。
这说明在植物生长早期供钾充足是何等重要。
后两个生育阶段中，氮和磷的吸收百分数大于钾。
关键是土壤中要有足够比例的养分供应，以满足整个作物生育期的需要。
二、根系特点
因环境条件不同，作物种间和种内的植株地上部生长和外形差异极大。
可以预见，根系生长的速度和范围也极为不同。
因为根是植物吸收养分的主要器官，了解其生长习性及其相对活力有助于完善施肥措施。
根系有须根和直根，作物有一年生、两年生或多年生，了解这一点也很重要。
作物利用土壤养分和水分的能力视根的形态和生理特征而定。
根系半径、根长、根表面积/地上部质量比以及根毛密度是根的主要形态特征。
菌根的存在是常被忽视的另一重要特征。
根半径、地上部单位质量的根表面积和根在土壤剖面中的分布等根形态学特性对玉米吸收磷和钾极为重要。
业已发现，磷、钾的吸收依赖于根的生理特征。
（一）种间差异
了解各种作物早期根系生长习性，有利于决定最理想的施肥位置。
如果早早形成了一条健壮的直根，最好把肥料施在种子正下方。
假如早期形成许多侧根，侧施也许最好。
如果明确了快速生长期根的生长习性，就可能确定该生长期内植物最有效利用肥料的施肥位置。
研究根的习性相当困难，因而这方面资料有限。
一项技术可被应用：
在植物附近不同土壤部位注射少量放射性磷（32P），分析植株中的32P，就能研究某一土体内的根发育速率及活性。
几种作物种植14~21天后根的发育范围如图13-1所示。
14天时玉米较烟草和棉花的根系范围更广。
从烟草和棉花根系发育看，植株下面的养分起码对早期的养分吸收是重要的。
21天时，玉米根系范围最大，而棉花最小。
这些差异可保持到播种后3个月。
（图：
图13-1两周和3周时玉米、烟草、花生和棉花的根系发育）
（图：
图13-2胡萝卜在Blount粉砂粘壤土和Carlisle泥炭土上的根系活力）
在84厘米深处胡萝卜根的活性相当大（图13-2），比洋葱、胡椒、四季豆大得多。
在Blount土壤的33厘米处活性下降，标志着往下便是斑纹紧实底土。
土壤的影响很显著，在泥炭土84厘米深处的根活性要小得多。
许多观察表明，玉米生长早期对根附近的磷依赖性很强。
但当长到齐膝高后，根系范围已很大，对较大土体的养分利用能力加强。
玉米及大豆比马铃薯根系更能充分利用土壤中遍布的磷（图13-3）。
与马铃薯相比，玉米和大豆在后期只利用少量磷肥。
马铃薯根系不多，常被局限在垄上，只穿入较小的土体。
按传统观点，薯类植物的有效扎根深度是50~60厘米，但美国爱达荷州的研究认为，其有效深度可能只有距地表的28~38厘米。
（图：
图13-3玉米、大豆、马铃薯中磷来自肥料的百分数）
在一些地区，在比玉米低的气温下种马铃薯，其生育期也较短。
这些因素加上根习性的不同解释了为什么马铃薯对磷肥比对土壤磷的依赖性更强。
早期玉米根系绝大部分分布在表土，大多数作物都是如此（图13-4）。
然而，随着株龄增加，底土中每株根表面和根密度不断增加，最终收获时等于甚至高于表土中的值。
（图：
图13-43种玉米基因型在3个收获日期时表土和底土中每株植物的根表面积（a）和根系密度（b））
（表：
表13-3耕作方法对玉米根质量随深度分布的影响）
深度（厘米）
土壤中的根重（mg/100cm3土）
传统耕法
传统耕法,取走残茬
深松
旋耕
免耕
0-5
29
49
26
69
137
5-10
38
52
104
136
100
10-15
96
218
110
137
74
15-30
85
111
68
88
73
30-45
73
61
47
52
28
45-60
61
59
35
52
37
注释：
资料来源：
Barber,Agron.J.63:
724（1971）.
在美国内布拉斯加州的一种砂土地上，玉米根深达2.4米多并且吸尽了深达1.8米的土壤速效水。
曾经发现过225公斤/亩以上的玉米根质量，根系生长的变异和地上部差不多。
小麦等小粒谷物有比玉米分布更广、更占优势的根系（图13-5）。
即使在供磷良好的土壤上，小粒谷物生育早期也对侧施在种子旁的磷肥有明显的反应。
对拉迪诺三叶草等作物的根习性了解甚少，但通常认为其根系较浅。
这同紫花苜蓿刚好相反。
如果土壤条件有利，苜蓿根可下扎到7.6米深，即使土壤很紧实，根系也普遍扎到2.4~3米深。
紫花苜蓿和草木樨之类的深直根作物的优点之一，是它们能通过根系穿插而使紧实底土变松。
此外，牧场中这种深根豆科作物在夏季缺水期比浅根禾本科牧草提供更多的饲料。
（图：
图13-5在高含水量和低含水量下不同小麦栽培品种的根质量）
同一种植物的根系趋于不相互穿插（图13-6）。
这反映了一种拮抗作用或毒性效应。
随着行距逐步变窄及作物种植密度加大，改变了典型的根系形状。
如果土壤条件容许，根系有加深的倾向。
（图：
图13-6大豆单株小区和行播小区根系生长形状比较）
耕作方式也会影响不同深度的根质量分布（表13-3）。
当土壤年年耕翻（传统方式）时，玉米根系比免耕的分布更广。
旋耕和深松介于这两者之间。
另外，当取走植物残茬时，15厘米表土内的根系生长更多。
因此，植物残茬的分解物可能抑制根系生长。
（二）品种间差异
图13-4和图13-5分别示出玉米和小麦品种间根系分布范围的明显差异，包括大豆和甘薯在内的许多其他作物根的生长差异主要是根系深扎程度明显不同。
（三）吸收能力
如第四章所述，各种植物根的阳离子交换量是不同的。
双子叶植物比单子叶植物根的阳离子交换能力高得多。
非豆科作物需吸收较少的二价阳离子，而需吸收较多的一价阳离子。
根对阳离子和阴离子的相对吸收量与根释放的H+或HCO3-有关。
第五、六章已提到因根系吸收NH4+而释放H+，造成土壤局部酸化；前面也提过植物吸收NO3-后释放HCO3-或OH-对土壤反应有相反的影响。
根际pH值的这种变化影响许多植物养分的溶解度，包括磷、硼、铜、铁、锰和锌。
磷酸钙可能积累在根表面。
不同土壤中的pH值变化对养分有效性和根周围盐分积累的影响差异很大。
不同植物的根系范围不同。
若吸收养分的根距土壤表面近，则可增加养分的吸收。
即使如此，估计根只占据表层土体的0.5%，底土中占得更少。
低肥力土壤中，菌根真菌常和植物共生，它增加了植物吸收磷、钾、铜和锌等养分的能力。
在田间条件下，施氮、磷和完全肥料会减少菌根的数量和活性。
（四）土壤的影响
土壤特性对根系穿插深度有显著影响，具有紧实B层的土壤高度限制穿插。
美国伊利诺斯州不同土系对玉米根生长的影响如表13-4所示。
容重、有机质含量、酸度、养分含量、旧根孔道和供氧等许多因素对根系生长都有作用。
（表：
表13-4不同土系对玉米根生长的影响）
土系
玉米根重（公斤/亩）
穿插深度（厘米）
生根深度内的持水量（厘米）
Flanagan
139.8
152.4
32.5
Muscatine
150.6
167.6
44.2
Clarence
131.9
96.5
16.3
Wartrace
235.2
121.9
43.4
Cisne
198.5
152.4
43.9
作物产量常和土壤蓄存水的有效性直接相关，蓄水量与土壤特性有关（表13-5）。
简单地说，土壤是生根介质和养分、水分的储存库。
为了使植物获得养料，也为了使根系下扎得足够深以获得水分来保证植物更好地经受住缺水压力，根系必须充分地开发利用土壤。
（表：
表13-5土壤持水量对产量的影响）
剖面中有效水（厘米）
玉米产量（公斤/亩）
印地安纳州拉斐特
伊利诺斯州厄巴纳
衣阿华州埃姆斯
10
330
355
368
20
506
535
539
30
543
568
564
在易受旱的美国密西西比三角洲地区（土壤pH值在5.5以下），提倡每年为大豆深松至46厘米并施石灰。
大豆之类的作物，即使穿插中度紧实的土层能力也有限。
在美国南方，大豆和玉米对行间深松都有反应。
底土中另一种障碍也许是酸度和随之而来的高铝饱和度。
铝对根系及其吸收水分、养分的危害已在第七章和第十一章讨论过。
在一些土壤上没有其他限制因子而追求高产并使用重型机具时，土壤压实便成为一个日益严重的问题。
过去许多试图打破犁底层或疏松粘重底土的努力并未完全见效。
干燥底土易破碎，因而耕翻最有效。
然而，在大多数情况下底土会重新迅速合拢。
用圆盘耙或其他此类农具耕作一次几乎可以抵消底土深松的全部效果。
一种叫垂直覆盖的措施已引起人们的注意。
切碎的植物残体被吹入深松器后面的切口内，以便保持通道畅通并增强水分吸收。
苏打粘磐土或碱土是地表或近地表处含钠盐高的结果。
在美国大平原北部有1~1.2亿亩这类土壤。
加拿大草原省份有1.2亿亩以上这类难以利用的不透水的土壤。
这类土壤上的作物生产大约只有相同地区不含钠土壤上作物产量的1/3。
对一些碱土，深耕至40~50厘米，然后把表土、硬磐层和石灰-盐层以大致相等的比例混合，是一种令人满意的改良措施。
（五）植物养分的效应
对表土施足肥以及管理得当对促进根系深扎是重要的。
适宜的养分不仅促进地上部生长，也使根系茁壮繁茂。
众所周知，作物根在施肥区生长多。
图13-7说明了在瘠薄土壤上由于土壤局部养分浓度高导致根系增生。
根系生长的这种刺激与细胞中用于促进分裂和伸长的高浓度氮和磷的积累有关，这不仅有利于根系分枝，植物生长调节剂生长素的含量也相应增加。
（图：
图13-7通过氮磷施肥区的---大豆根系的生长情况）
磷酸盐、硝酸盐、铵和钾的局部供给对大麦根系形状具有明显的影响（参见第3章图3-3）。
磷酸盐、硝酸盐或铵的供给极少影响主胚根（轴）的伸展，但大大促进了初级和次级侧根的产生和扩展。
当根系局部富集氮、磷、钾时，受影响的植株会补偿低植物养分区其他根系吸收量极少的不足。
刺激根系任何部位增生所需的氮源和磷源必须在外部土壤溶液中，而不是在植株内部。
植物仅从根系活跃的土壤区域吸收养分。
现已知道，植物不能从干燥处吸收养分。
所以，因浅施肥而形成的根系遇到干旱就不利于生长。
移动性较差的营养元素应施到全耕层。
总之，应该把肥料施在渴望促进根生长的那部分根区。
另一方面，由于吸收肥料时耗氧，施肥区内吸肥强烈会导致暂时性缺氧。
当然，在雨季和排水差的土壤上，缺氧或嫌气条件也占主导地位。
显然，施肥区内土壤化学、肥料化学和植物生理学都很重要。
NO3-、H2PO4-和Cl-等阴离子及Ca2+、Mg2+、NH4+和K+等阳离子相互之间为进入植株而竞争，形成了一些新化合物，实际上其中有些对植物根可能有毒。
这些交互作用有待进一步了解。
正确的管理对于Cisne粘壤土上的玉米根生长的影响如图13-8所示。
该土壤有粘磐，自然肥力差。
施足植物养分，配合合理的含豆科植物的种植制度有利于形成更深的根系，加上包括灌溉在内的地上管理，该地取得了836公斤/亩以上的产量。
（图：
图13-8土壤处理对根系生长的影响）
施氮120公斤/亩后，岸杂狗牙根的根质量从不施氮的507公斤/亩增加607公斤/亩。
在细砂壤土上，85%~90%的根分布在表层60厘米。
植物养分对抗冻性的影响很重要。
通过给土壤施足量的植物养分，紫花苜蓿现已种在以前认为它不可能生长的许多土壤上。
有人已观察到植物养分对于促进小麦根系生长的类似效应（图13-9）。
（图：
图13-9平衡肥力有助于小麦越冬的作用）
冬季冻害大体上是由于以下几种情况引起的：
（a）抬升拉断：
植株被隆起的土壤抬起，根系因冻融交替而拉断；
（b）窒息：
冰层的形成造成好氧及厌氧呼吸所产生的有毒产物在内部积累；
（c）生理干旱：
冻结的土壤类似干燥的土壤；
（d）低温的直接影响：
随着植物组织受冻和成冰，细胞破裂变干；
（e）低温的间接影响：
喜低温的植物病原菌受积雪保护。
施肥处理对紫花苜蓿冬季冻害的影响见表13-6。
高用量的石灰、磷和钾增加了糖分、可溶性蛋白质和持水量，所有这些直接减轻了冬季冻害。
（表：
表13-6植物养分对紫花苜蓿组成和冻害的影响）
处理
淀粉+糖
可溶性蛋白
干燥植株含水量
石灰
磷
钾
冬季冻死
（11月26日）
公斤/亩
%
0
0
0
90
14.68
10.36
2.70
825
0
0
50
15.53
16.20
3.09
825
10
19
＞20
-
-
3.82
1650
10
19
＞20
19.74
15.37
4.18
825
20
0
50
17.90
16.55
3.85
825
0
38
＞20
18.32
14.99
3.46
825
20
4
＞20
19.74
17.10
4.45
注释：
资料来源：
Wang等,Agron.J.,45:
381（1954）.
第二节土壤特征及施肥位置
一、土壤特征对施肥位置的影响
确定肥料用量和施肥位置最重要的因素是种植的作物及其生育期内所需的土壤养分数量。
土壤测试和组织测定、管理史以及观察植物长势对评价土壤的养分供应能力很有帮助。
这已在第十二章做过讨论。
本章将探讨固定能力、某些影响水分在土壤中移动的物理性状以及气候因素对施肥位置的影响。
二、施肥的位置
（一）施肥位置的重要性
关于肥料的有效利用，重要的一点是与植物相对的施肥位置。
确定土壤中适宜的施肥区域与选择所需的植物养分数量同等重要。
至少有三个理由可以说明施肥位置的重要性。
1.从植物出苗到成熟阶段养分的有效利用
幼苗快速生长和供给养分对保持最大利润是必需的。
施肥本身并不保证它被植物吸收。
重要的是把部分肥料施在植物幼根能截获的地方，而把大部分施在一年中大多数时候保持湿润的土壤深处。
2.防止肥料伤害幼苗
靠近种子的可溶性氮、磷、钾或其他盐类也许有害。
一条重要的准则是应该在种子和肥料带之间有些无肥土壤，尤其是对小粒种子和亚麻、油菜籽、豌豆、向日葵等敏感作物更是如此。
对一些作物（如小粒谷物），可把少量肥料直接随种子施用则是重要的例外。
3.便利于种植者施用
为省工、快速、及时起见，施用位置显得更为重要了。
农民想把他们的肥料在播种前农闲时施用，播种时只在最有效的位置施用少得多的肥料。
为避免延误农时，有时播种时不施肥。
许多地区每推迟最佳播期1天，玉米产量便减少约4公斤/亩或更多。
有人认为：
农民在玉米播种季节每小时值200美元以上。
然而，也必须考虑利润问题，现在有播种时在种子旁条施肥的趋势，因为这样有时对增产有利。
人们已熟知足量植物养分的重要性。
可是，有时因施肥位置不合理，增施肥料并未取得全部收益，特别是从肥料造成盐害来考虑，盐害可以推迟种子萌发甚至造成缺苗。
当施肥量大时，如果大部分养分集中在种子附近，也许就得不到最大收益。
由图13-10可以看出，各种肥料物质在石灰性冲积土上对增加盐浓度或电导率有着不同影响。
电导率的增加与土壤粘粒含量成反比。
因而与肥料盐分有关的潜在问题在粗质地土壤上可能最大。
由于施用铵态氮肥所产生较高的NH4+-N起始浓度，因此这也会增加渗透吸力和促进NO2--N暂时富集，而NO2-的富集对植株有毒害作用。
（图：
图13-10钾肥、氮肥（a）和磷肥（b）对Norwood粉壤土饱和浸提液电导率的影响）
应当强调：
随着土壤肥力水平的提高，播种
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