土壤肥料与未来的林业发展

陈婷敬+刘俊辉+兰杨胜+何永升+袁政

摘要：指出了土壤是植物生长的基地，肥料是植物的粮食，合理利用土壤肥料，是保证作物高产、稳产、优质的重要环节。概述了土壤肥力、土壤肥料的种类，总结了在生产实践中，土壤肥料合理与不合理地施用对土壤的理化性质及生物环境影响，对今后土壤肥料在林业发展前景进行了合理的探讨。

关键词：土壤；植物；土壤肥料；林业

中图分类号：S7

文献标识码：A 文章编号：1674-9944（2016）21-0085-03

1 引言

土壤是农业生产的基地，也是农业生产的基本资料[1]。其对林业的研究相对农业较少，但土壤肥料对林业的可持续发展起到了至关重要的作用，科学合理地使用土壤肥料可提高森林的经济、社会、生态三大效率，造福于人类。近几十年来，随着人口的增加、耕地的减少和生活质量的提高，人们对农产品的产量和品质的要求也越来越高，许多人把化肥、农药、农膜等农药化学药品作为提高作物的产量和品质的重要措施，有机肥的使用率逐渐减少；Pedrol等人的相关研究表明，化肥在粮食生产中具有不可替代的作用，使得作物的产量得到提高[2～4]。但不合理地施用化肥，将导致土壤生产力下降、土壤恶化、土壤利用率降低，甚至遭到重金属、放射性物质污染。例如过量的施用氮肥、磷肥会直接使地表水出现富营养化；进而出现一系列环境问题，最终危害植物的生长和人类的健康[5～10]。因此在农业和林业生产过程中，要做好“肥料—土壤—植物—环境”的协调作用，使土壤肥料合理、科学的应用到我们农、林业生产实践活动。

2 土壤肥力与土壤肥料的种类

土壤是植物生长的载体，提供了植物生长的必需元素。土壤肥力是指土壤为植物生长供应和协调养分、水分、空气和热量的能力，是土壤物理、化学和生物学性质的综合反映，一般分为自然肥力、人为肥力、潜在肥力、有效肥力。自然肥力是由自然因素形成的土壤所具有的肥力；人为肥力是在自然土壤经过开垦耕作以后，在人类生产活动影响下创造出来的；在一定农业技术措施下反映土壤生产能力的那部分肥力称为有效肥力；受环境条件和科技水平的限制暂不能被植物利用的那部分肥力称为潜在肥力；因此在实践生产活动中，应尽可能发挥土壤的潜在肥力[11]。土壤肥力仅是土壤生产力的基础之一，还应重视土壤肥料的研究，凡能够直接提供作物生产的营养元素的物料，称为肥料，一般分为有机肥、化学肥料（氮、磷、钾肥；氮磷钾复合肥；微量元素肥料）、微生物制剂、养分缓效肥料等[12，13]。有机肥的养分释放速度较慢，能够改良土壤结构，肥效长且兼有提高土壤肥力的作用，有人称它为医学上的“中药”；化肥养分释放速度快，但肥效时间较短，容易被植物吸收，使得作物高产，被称为医学上的“西药”[1，11]；微生物肥能补充土壤中益菌，从而抑制土壤中的有害菌，在很大程度上提高了土壤的有机质含量，并有效地改善土壤的物理环境，让养分被植物吸收利用[1]。

3 合理地施肥在土壤中的作用

有效地施用土壤肥料，可以改善土壤的物理环境、化学环境、生物环境。目前有关土壤肥料在国外的报道也较多，主要是根据植物所需养分进行合理的施肥[14～17]，使得植物在适宜的温度环境下，有效地吸收其生命活动中所需的养分、水分，提高光合作用，实现作物的高产量和高品质，所处环境不但没有受到污染，而且还起到改善环境的作用，同时提高经济、社会、生态三大效益。

3.1 物理环境

有机肥和化肥配合施用，能够提高其利用率，达到种地养地的目地。有机肥中含有大量的有机质，经过微生物作用，形成腐殖质，能改良土壤结构，使土壤疏松绵软，保水透气性均良好，有利于植物根系的生长、伸展及有效的吸收水分、营养成分；腐殖质是亲水胶体，能吸收大量水分，提高土壤的保水能力，因此合理施肥有助于改善土壤的物理环境[18～20]。

3.2 化学环境

科学合理地施用土壤肥料，能提高土壤中的相应速效养分，如速效钾、速效磷、速效氮等营养，供植物正常生长所需，同时有机肥和土壤中的微生物共同作用可以提高土壤中腐殖质含量，而腐殖质带有正负两种电荷，可吸附阴、阳离子，其所带电性以负电荷为主，主要吸附阳离子，如K、Ca、Mg等，增强土壤保肥能力[19]。另外，施肥方式、肥料种类及数量[20]都对土壤酶活性有显著影响，如施用有机肥、化肥以及长期施用肥料均能提高土壤酶活性和土壤生物活性[21，22]；周玮等[23]指出适当施磷肥或氮磷钾肥可以使土壤的磷酸酶、过氧化氢酶活性提高，利于马尾松苗木对氮素、磷素的吸收利用，而钾肥能够促进相应元素的吸收，但对土壤酶活性无明显的促进作用。

3.3 生物环境

一般在有机肥中含有大量的有机质，而有机质是土壤微生物生活的主要来源[24]。化肥也可以作为微生物活动的速效养分，可加速微生物繁殖活动，促进有机肥料分解而释放出大量的二氧化碳和有机酸，有利于土壤中难溶养分的溶解。一些研究报道指出微生物肥料会使土壤中有益微生物大量繁殖，能迅速在植物根际周围建立有益优势菌群，起到预防根部病害的作用；同时有益菌能促进土壤有机质的分解和提高化肥肥效，又能产生次生代谢物刺激根系的生长[8]。此外，土壤中的一些动物能够分解农家肥，如蚯蚓经常在土壤中钻洞，使土壤疏松多孔，改良土壤结构，起到提高土壤肥力，有利于植物的生长[25]。因此有效的施肥能够改善土壤中的生物活动，直接或间接地影响到土壤的物理、化学、生物环境，并促进植物快速地生长。

4 盲目地施肥对土壤的危害

人们为追求作物的高产量、高品质，盲目地施土壤肥料，常忽略肥料种类、施肥时间、施肥次数、施肥量、施肥的合理搭配等，导致土壤地力下降、土壤环境恶化、生产力降低、土壤重金属污染、水体富营养化、作物感病及资源浪费等一系列恶果。

4.1 破坏土壤的理化性质

长期大量的施化肥会改变土壤的理化性质，导致高投入未必高产出，反而给土壤带来负担，引起土壤恶化。如常用肥料中的尿素、硫酸铵、氯化铵等生理酸性肥料，其中尿素在生产中可快速地提高作物的产量。目前国内外对氮肥的研究报道有很多[26，27]，但不合理地施用氮肥会使土壤变成强酸性土壤[28]。谭宏伟[29]指出长期的单一施氮、磷、钾肥会导致红壤交换性酸和交换性铝的持续增加，不利于甘蔗生长；而长期施复合肥可降低交换性酸和交换性铝的含量，且促进甘蔗生长。Fohse D等[17]指出一般施用单一化肥，会使土壤盐类聚集，土壤溶液浓度过高，将会损伤植物的根系；还妨碍根部对养分的吸收，使根部周围的渗透压增大，造成水分从根的内部向根外移动的反常现象，形成盐类聚集的生理障碍[29]。

4.2 对植物的危害

化肥的大量施用，破环土壤的环境，还会导致作物根部病害如根腐病、茎基腐病、枯萎病等发病率呈逐年上升趋势，出现很难预防的现象；同时对于一些作物对钾肥的需要量不同，过多的施用钾肥不仅造成资源的浪费，还会引起黄叶、干烧心等生理病害，甚至影响作物的产量和品质[30]；唐孟美[31]指出施肥次数和施肥量适中会使桉树林的生长效果达到最佳；为使作物得到高产、稳产、优质，必须科学合理的施肥。

4.3 土壤重金属污染及环境污染

近年来推行的垃圾肥、污泥肥、磷肥等都携带有重金属，若不合理施用土壤肥料，重金属进入土壤后会对土壤微生物、酶活性、生化过程及物理特性产生影响，从而影响整个生态环境系统，并且可以通过食物链危害人类健康，肥料中含有一些重金属，其对土壤中的酶的转化起到抑制作用，扰乱土壤中的微生物的生命活动，进而影响土壤有机质的组成，导致土壤肥力下降。此外化肥原料矿物中伴有大量的复杂元素，如施用磷肥会增加土壤中的氟含量，对本底值较高的土壤易引发氟污染，同时磷矿石中还含有铀、镭等发射性元素，可能会造成土壤发射性污染[8]。

因此，盲目地、不科学地施肥，不仅浪费肥料，还将导致对大气臭氧层的破坏，水体富营养化，土壤重金属污染，放射性污染，使得土壤的利用率下降，进而危害作物生长和人类健康。

5 土壤肥料在林业的发展前景

现今已有很多研究报道阐述在对土壤进行施肥前，应实施测土壤的化学元素及相关物理性质，可全面掌握土壤中元素的含量与种类[11～13，19，32]；在根据不同植物所需的养分种类和含量[33～36]，然后对症下药，实行大量、中及微量元素的合理配比施用，应将有机肥、无机肥及微生物肥合理搭配，才能充分发挥各种营养元素的作用，此外作物生产中废弃物实现资源化利用，缓解土壤压力，如麦秸还田、畜禽粪转化为有机肥料、种植压青作物[37]，提高土壤肥力。

现今肥料在林业生产上运用得较少，相对于农作物的生长条件而言，林木生长环境较差，且生长周期较长，短时间内经济效益不明显（商品林除外）；而生态公益林在改善、保护环境中发挥的巨大作用，为优化土壤结构，保证林木经济效益和生态效益的快速发展，土壤肥料应在林业上进行更深入的研究。土壤肥料在今后林业的发展作用有以下4点：①通过长期的土壤肥力监测和田间肥料试验基地，定期地测量林业土壤的营养元素的种类和含量，不断完善施肥的各种参数。使得林木健康的生长，产量得到提升；②在生产过程中，要把理论和实践结合，成功的试验可在生产中进行推广，运用现代技术手段，完善土壤肥料的科学、合理及实用性；③林业工作者要定期的学习不同树种的生长习性、不同阶段所需的营养及怎样保证林木快速有效的吸收营养等知识，掌握并应用土壤肥料的最新技术；④林业是一个庞大的领域，其生产过程中会受到很多的干扰因子，因此各技术措施的相互关系，把施肥与高产栽培综合技术结合起来，推动林业生产技术水平全面革新。

参考文献：

[1]周开来.分析农业可持续发展中的土壤肥料问题与对策[J].大科技，2013（25）：311～312.

[2]Pedrol，Nuria，Puig，Carolina G.，Soil fertility and spontaneous revegetation in lignite spoil banks under different amendments[J].Soil & Tillage Research，2010，110（1）：112～116.

[3]Bundy，Larry G.，Andraski，et al.Long-Term Continuous Corn and Nitrogen Fertilizer Effects on Productivity and Soil Properties[J].Agronomy Journal，2011，103（5）：89～95.

[4]Lou Y，Xu M，Wang W，et al.Soil organic carbon fractions and management index after 20 yr of manure and fertilizer application for greenhouse vegetables[J].Soil Use and Management，2011，27（2）：69～75.

[5]赵华富.茶园土壤耕作与施肥管理[J].贵州茶叶，2013，41（6）：33～36.

[6]白 茹，何文寿，马仁彪，等.宁夏马铃薯种植基地上土壤养分状况及施肥建议[J].湖北农业科学，2014，53（6）：1294～1297.

[7]龙光桥.沙性土壤高效施肥法[J].湖南农业科学，2014（6）：27～28.

[8]郎家庆，王 毅，刘顺国.施肥对土壤重金属污染的影响[J].农业科技与装备，2014，242（8）：3～4.

[9]阿不来提.克依木.吐鲁番地区土壤施肥与养分含量的变化分析[J].现代农业科技，2014（15）：256～257.

[10]Munksgaard N C，Lottermoser B G..Effects of Wood Bark and Fertilizer Amendment on Trace Element Mobility in Mine Soils，Broken Hill，Australia：Implications for Mined Land Reclamation[J].Journal of Environmental Quality，2010，39（6）：32～38.

[11]刘惠禹.关于土壤肥料在农业生产中的运用分析[J].农林畜牧，2013（12）： 451.

[12]李素梅，崔国平，杨焕霞.农作物长势与土壤中肥料的关系[J].现代园艺，2013，11（8）： 212.

[13]钟 波.浅谈土壤养分水平与施肥依据[J].农业开发与装备，2012（ 6）：145～146.

[14]Vitousek P M，Howarth R W.Nitrogen limitation on land and in the sea：How can it occur[J].Biogeochemistry，1991，13（2）：87～115.

[15]Gassman K G，Kropff M J，Gaunt J，et al.Nitrogen use efficiency of rice reconsidered： what are the key constraints[J].Plant and Soil，1993，155（1）：359～362.

[16]DinkelakerB，Rom held V，Marshner H.Citic acid excretion and precipitation of calcium citratr in the rhizosphere of white lup in Plant[J].Cell and Environment，1989（12）：258～292.

[17]Fohse D，Jungle A.Influence of phosphate and nitrate supply on root hair form ation of rape， spinach and tomato plants[J].Plant and Soil，1983（74）：359～368.

[18]Liu Xiaofen，Xiao Xiaoping，Yang Guangli. Water Retention Curves of Soil Aggregates as Affected by Long-Term Fertilizer Management[J].Soil Science，2011，176（10）：45～50.

[19]胡卫滨，童问仁.土壤养分和施肥对板栗产量的影响[J].浙江林业科技，2014，34（1）： 38～40.

[20]高会议，郭胜利，刘文兆，等.不同施肥土壤水分特征曲线空间变异响[J].农业机械学报，2014，45（6）：161～165.

[21]郭天财，宋 晓，马冬云，等.施氮量对冬小麦根际土壤酶活性的影响[J].应用生态学报，2008，19（1）：110～114.

[22]刘恩科，赵秉强，李秀英，等.长期施肥对土壤微生物量及土壤酶活性的影响[J].植物生态学报，2008，32（1）：176～182.

[23]KAULZ T，WIRTH S，ELLMER F.Microbial activity in a sandyarable soil is governed by the fertilization regime[J].European Journal of Soil Biology，2004（40）：87～94.

[24]周 玮，周运超.马尾松幼苗根际土壤对施肥的响应[J].浙江林业科技，2014，34（1）：34～36.

[25]杨忠来.农业可持续发展视角下的土壤肥料问题及对策[J].北京农业，2014，5（1）：30～31.

[26]张 宁，廖 燕，孙福来，等.不同土地利用方式蚯蚓种群特征及其与土壤生物肥力的关系[J].土壤学报， 2012，49（2）：364～370.

[27]Gagnon，Bernard，Ziadi，et al.Philippe Fertilizer Source Influenced Nitrous Oxide Emissions from a Clay Soil under Corn[J].Soil Science Society of America Journal，2011，75（2）：67～71.

[28]Nash，Patrick R，Motavalli，et al.Nitrous Oxide Emissions from Claypan Soils Due to Nitrogen Fertilizer Source and Tillage/Fertilizer Placement Practices[J].Soil Science Society of America Journal，2012，76 （3）：983～993.

[29]谭宏伟，周柳强，谢如林，等.红壤地区不同施肥处理对蔗区土壤酸化及甘蔗产量的影响[J].热带作物学报，2014，35（7）：1290～1295.

[30]贾 佳，葛应兰，孙福来.土壤环境与施肥不当对塑料大棚蔬菜大棚的生理障碍研究[J].河南农业科学，2013（12）：54～55.

[31]王振学，王庆广，党 伟.改善土壤环境的施肥技术措施[J].土壤肥料，2013（6）：35～36.

[32]唐孟美.广西桉树人工林土壤养分现状及施肥研究[J].园林生态2014（3）：68～69.

[33]饶红杉，饶荣良，杨志坤，等.地产林地土壤养分现状调查及施肥技术分析[J].土壤学报，2013（8）：10～13.

[34]M. Herlihy，D.M Grath.Phosphorus fractions and adsorption characteristics in grassland soils of varied soil phosphorus status[J].Nutrient Cycling in Agroecosystems，2006，34（2）：45～50.

[35]O.C.Nwoke，B.Vanlauwe，J.Diels，N.Sanginga，et al.The distribution of phosphorus fractions and desorption characteristics of some soils in the moist savanna zone of West Africa[J].Nutrient Cycling in Agroecosystems，2004，12（3）：12～17.

[36]Singh B，Singh Y，Imas P，et al.Potassium nutrition of the rice-wheat cropping system[J].Advances in Agronomy，2004（81）：203～258.

[37]Ashley MK，Grant M，Grabov A.Plant responses to potassium deficiencies：A role for potassium transport proteins[J].Journal of Experimental Botany，2006，57（2）：425～436.

[38]陈 燕.肥西县土壤养分变化规律及施肥建议[J].安徽农业通报，2013，19（10）：71～72.