一、肥料发展史

人类给作物供应养分经过了撂荒轮垦——施用有机肥——施用化学肥料的发展历程。十九世纪中叶，德国化学家李比希提出“植物矿质营养学说”为化学肥料的施用奠定了理论基础。1842年，英国的劳伦斯申请了用硫酸处理磷矿石加工磷肥(普通过磷酸钙)方法的专利，1843年开始在英国生产这种肥料。从此拉开了化学肥料工业的序幕。1861年德国建立了世界上第一座生产氯化钾的工厂，1903年在挪威用电弧法生产出第一种矿质氮肥- 硝酸钙。1909年德国化学家Fritz Haber发明了合成氨工艺，BASF公司的Carl Bosch实现这一过程的工业化生产，1913年9月9日生产出了商品(Haber- Bosch 合成氨法)。这一工艺养活了世界近一半的人口，被认为是二十世纪人类最重要的发明。化学肥料的施用虽仅有170余年的历史，但其对农业生产的发展起了不可忽视的作用（表1）。

表1 不同农业体系生产食物、肥料施用及维持人口的能力

二、植物生长发育必需的营养元素

植物必需的营养元素确定有三个标准：一是完成所有高等植物生活周期所不可缺少的，即必要性；二是如果缺少时会呈现特有的缺素症,其它化学元素不能代替其作用,只有补充它后才恢复或预防，即专一性，三是其在植物营养上具有直接的作用,并非由于它改善了植物生活条件所产生的间接效果，即直接性。

目前已确认的高等植物必需的营养元素有16种，包括大量营养元素C、H、O、N、P、K、Ca、Mg、S，微量元素Cu、Zn、Mn、Fe、B、Mo、CI；还有一些元素为某些植物正常生长发育所必需，或对某些植物生长有促进作用，这类元素被称之为有益元素，包括Na、Si、Co、Ni、Se。植物营养元素来源于大气和土壤，植物需要的C主要来自于同化大气中CO2，H、O元素来自植物吸收的水分，其他养分元素均主要来自土壤供给。

图1 植物必需营养元素来源

由于植物必需的营养元素大多主要来自土壤，植物必需的营养元素各自具有不同的生理作用，不同的营养元素其吸收及在植物体内的运输亦存在差异性，因此，某种营养元素的缺乏症有其典型的症状，此外，营养元素缺乏症与病理症状也具有差异（表2）

表2 营养元素缺乏与侵染性病害的比较

三、施肥基本原理（庄稼要好，施肥要巧）

作物施肥并不是越多越好，要遵循施肥的原理，巧施肥，才能达到高产高效。作物施肥的基本原理包括养分归还学说、最小养分律、报酬递减律及因子综合作用律。

养分归还学说：为恢复地力和提高作物单产，通过施肥把作物从土壤中摄取并随收获物而移走的那些养分归还给土壤的学说。这一理论对恢复和维持土壤肥力有积极作用。

最小养分律（木桶理论）：植物产量受土壤中某一相对含量最小的有效性因子制约的规律。最小养分会随条件变化而变化，施肥要有针对性，因缺补缺，应合理施肥。

图2 木桶理论及最小养分的变化性

图2 木桶理论及最小养分的变化性

报酬递减律：在其它生产条件相对稳定的前提下，随施肥量的增加而单位肥料的作物增产量却呈递减的趋势（图3）。

图3 增产效应抛物线图

图3 增产效应抛物线图

因子综合作用律：作物丰产是光照、温、水、养分、空气等综合作用的结果。利用因子间的交互效应提高肥效是因子综合作用律的特点，施肥只是综合因子中起重要作用的一项技术措施，把任一因子孤立起来是不对的，施肥与灌溉结合、施肥与良种结合以及营养元素的配合等已成为不增加施肥量也能增产的有效途径。

四、肥料的种类及性质

根据肥料生产工艺和原料，肥料可以分为化肥和有机肥（图3）。

图3 肥料种类

五、如何选择适宜的肥料种类

1. 肥料养分含量

选择肥料首先要注意不同肥料养分含量（氮肥用纯氮表示，磷肥用五氧化二磷表示，钾肥用氧化钾表示），如碳铵含N 17%、尿素含N 46%、过磷酸钙含P2O5 12-16%等。

复合肥养分含量的表示方法（GB18382-2001)（1）应标明N、P2O5、K2O总养分的百分含量，以N—P2O5—K2O的百分含量表示；（2）二元复合肥料，以“0”表示所缺的一种养分元素，例如：18－46－0，是氮磷二元复混肥料（3）若加入中量元素或微量元素，在K2O后面的位置上标明，例如：12－12－12 -2（ Zn），是含有锌的三元复混肥料。

如图4.

图4 肥料养分含量及标注

2. 选择“复合肥”还是一般“单质化肥”？

在养分含量和养分形态相同时，按各自正确施用方法施用二者肥效无差别。与单质化肥相比，复合肥具有以下优点：（1）养分全面，含量高（2）物理性状好，便于施用（3）副成分少，对土壤无不良影响（4）降低成本，节约开支（包装、贮藏、运输、施用）；缺点：化成（化学合成）和混合肥料（混合造粒）养分比例固定，难于满足不同土壤和作物对养分的需要。许多作物在各生育阶段对养分的要求有不同的特点，各地区土壤肥力状况也有很大差异，因此养分比例相对固定的复合肥料难以同时满足各类土壤和各种作物的要求；各种养分在土壤中运移规律各不相同，因此，同时施用很难完全符合其营养的特殊性。一般多数作物需要氮磷钾比例为N:P2O5:K2O =1:0.5:1，施用肥料的比例除考虑作物养分需求比例外还应考虑土壤供应养分的比例。不同肥料施肥时期不同，基肥施磷肥为主，追肥以氮、钾肥为主。

3. 选择“有机肥”还是 “化肥”？

施用有机肥料对资源循环利用、农业生产和环境等具有多方面的作用，作为提供作物营养物质与化肥相比，其各自的优缺点见表3.

表3 有机肥和化肥的特点

生产中提倡化肥与有机肥配合施用，取长补短，缓急相继，培肥土壤。当前在化肥减施背景下，大生产条件的大众农业有机肥完全替代化肥或提出化肥零施用是不科学的。此外，现在集约养殖场大多均饲喂配合饲料，而配合饲料中配制有抗菌素及铜、砷等化合物，长期大量施用这种有机肥，也可能对土壤造成污染。

作者：陈竹君、张赛峰（西北农林科技大学）