第1章土壤肥料学绪论

1、主讲教师：王主讲教师：王 锐锐 （副教授）（副教授） 孙孙 权（教权（教 授）授）宁夏大学农学院宁夏大学农学院Tel-mail：课程设置课程设置1 1、分、分土壤学土壤学和和肥料学（植物营养学）肥料学（植物营养学）两部两部分分2 2、理论课（、理论课（4242学时）学时）+ +实验课（实验课（1616学时）学时）+ +实习（实习（2020学时）学时）3 3、考核方法：、考核方法：期末闭卷考试成绩（期末闭卷考试成绩（60%60%）+ +实验成绩（实验成绩（20%20%）+ +实习成绩（实习成绩（10%10%）+ +考勤及课堂表现（考勤及课堂表现（10%10%）主讲教材主

2、讲教材参考教材参考教材土壤学土壤学中国农业出版社出版，朱祖祥主编中国农业出版社出版，朱祖祥主编土壤学土壤学中国农业出版社出版，黄昌勇主编中国农业出版社出版，黄昌勇主编宁夏土壤宁夏土壤，宁夏人民出版社出版，宁夏农，宁夏人民出版社出版，宁夏农业勘察设计院主编业勘察设计院主编植物营养学植物营养学宁夏人民出版社出版，何文寿宁夏人民出版社出版，何文寿主编主编农业化学总论农业化学总论中国农业出版社出版，北京中国农业出版社出版，北京农业大学主编农业大学主编 第一章第一章 绪绪 论论 土壤和肥料的概念土壤和肥料的概念 土壤和肥料与农业生产土壤和肥料与农业生产 土壤和肥料学发展概况土壤和肥料学发展概况 土壤肥料

3、学的研究内容和研究方法土壤肥料学的研究内容和研究方法第一节第一节 土壤与肥料的概念土壤与肥料的概念土壤土壤(soil) (soil) ： 陆地表面陆地表面由矿物质、有机物质、水、由矿物质、有机物质、水、空气和生物组成空气和生物组成、具有肥力具有肥力且且能生长植能生长植物物的未固结层。的未固结层。 简单的认为：陆地表面具有肥力特征、简单的认为：陆地表面具有肥力特征、能够生长植物的疏松表层。能够生长植物的疏松表层。土壤的形成：土壤的形成： 由岩石由岩石风化风化后再经后再经成土作用成土作用形成的阶形成的阶段性产物，岩石在风化过程中变得疏松段性产物，岩石在风化过程中变得疏松多孔，部分矿物彻底分解成为可

4、溶性物多孔，部分矿物彻底分解成为可溶性物质。质。 五大成土因素：五大成土因素：母质、气候、地形、时母质、气候、地形、时间、生物间、生物2 2、土壤肥力、土壤肥力 (soil fertility)(soil fertility) 广义：广义：在植物生长的全过程中，土壤具在植物生长的全过程中，土壤具有有供应与协调供应与协调植物生长发育所需的水分、植物生长发育所需的水分、养分、空气和热量的能力。养分、空气和热量的能力。狭义：狭义：土壤供给植物必需养分的能力。土壤供给植物必需养分的能力。四大肥力因子：四大肥力因子：水分、养分、空气和热水分、养分、空气和热量量3 3、土壤学、土壤学 5 5、植物营养学、

5、植物营养学 第二节第二节 土壤和肥料的作用和地位土壤和肥料的作用和地位一、为什么学习土壤学？一、为什么学习土壤学？（一）土壤与农业可持续发展（一）土壤与农业可持续发展可持续农业：可持续农业：能维护土、水资源和动植物的能维护土、水资源和动植物的遗传资源，使环境不退化，技术上应用适当，遗传资源，使环境不退化，技术上应用适当，经济上能维持下去，并能够被社会所接受。经济上能维持下去，并能够被社会所接受。核心是以当代科学技术为基础，以核心是以当代科学技术为基础，以持续增长持续增长的生产率的生产率、持续提高的土壤肥力持续提高的土壤肥力、持续协调持续协调的生态环境的生态环境、以及、以及持续利用与保护的农业自

6、持续利用与保护的农业自然资源然资源为目标，以为目标，以高产、优质、高效、低耗高产、优质、高效、低耗为宗旨，采用现代科学技术、现代经营方法为宗旨，采用现代科学技术、现代经营方法来管理而建立的一种农业综合体系。来管理而建立的一种农业综合体系。 营养库功能营养库功能 养分转化和循环功能养分转化和循环功能 雨水涵养功能雨水涵养功能 生物支撑作用（植物、生物支撑作用（植物、动物、微生物）动物、微生物） 稳定和缓冲环境变化稳定和缓冲环境变化功能功能4 4、土壤肥力是农业生产的保证、土壤肥力是农业生产的保证 土壤肥力是农业可持续发展的重要基础。土壤肥力是农业可持续发展的重要基础。土壤肥力是地球生命中能量和物

7、质交换的库土壤肥力是地球生命中能量和物质交换的库容，肥沃的土壤能持续协调地提供农作物生容，肥沃的土壤能持续协调地提供农作物生长所需的各种土壤肥力因素，保持农产品产长所需的各种土壤肥力因素，保持农产品产量和质量的稳定提高。量和质量的稳定提高。综上所述综上所述（二）土壤是地球表层系统自然地理环境的（二）土壤是地球表层系统自然地理环境的重要组成重要组成（三）土壤是地球陆地生态系统的基础（三）土壤是地球陆地生态系统的基础（四）土壤是最珍贵的自然资源（四）土壤是最珍贵的自然资源（五）土壤为人类提供居所并保存着人类文（五）土壤为人类提供居所并保存着人类文化遗产化遗产（六）土壤面临世界性的退化（六）土壤面临

8、世界性的退化水土流失水土流失荒漠化荒漠化盐碱化盐碱化草地退化草地退化土壤污染土壤污染干旱干旱二、为什么学习肥料学？二、为什么学习肥料学？（一）改良土壤，提高土壤肥力（一）改良土壤，提高土壤肥力1、补充土壤缺乏的养分、补充土壤缺乏的养分2、归还作物携出的养分、归还作物携出的养分3、改善土壤结构、改善土壤结构（二）促进作物生长发育（二）促进作物生长发育CKNPKPN（三）提高作物产量（三）提高作物产量联合国粮农组织联合国粮农组织(FAO)(FAO)统计统计我国历年粮食总产量与化肥总用量之间的关系我国历年粮食总产量与化肥总用量之间的关系 0100002000030000400005000060000

9、19501955196019651970197519801985199019952000年份年份粮食总产量（万t）粮食总产量（万t）0500100015002000250030003500400045005000化肥总用量（万t）化肥总用量（万t）粮食总产量化肥总用量我国从我国从1949-20011949-2001年的年的5050多年间，粮多年间，粮食产量随着肥料施用量的逐年增加食产量随着肥料施用量的逐年增加而增加，粮食产量与化肥用量之间而增加，粮食产量与化肥用量之间达极显著正相关。施用每达极显著正相关。施用每kgkg化肥可化肥可增产粮食增产粮食5-10kg5-10kg，化肥在粮食增产，化肥在

10、粮食增产中的作用占到中的作用占到50%50%左右。左右。宁夏粮食产量与肥料用量的关系（宁夏粮食产量与肥料用量的关系（1958-19991958-1999）（四）增进或改善品质（四）增进或改善品质 营养价值营养价值 贮藏价值贮藏价值 商业价值商业价值 市场价值市场价值(五）植物营养与生态五）植物营养与生态和环境及食品安全和环境及食品安全氮肥氮肥 灌水灌水NNO3NO3NN2、NOx?第三节第三节 土壤肥料学发展概况土壤肥料学发展概况F农业化学土壤学派农业化学土壤学派: (: (德德) ) 李比希李比希(19(19世纪中叶世纪中叶) )，“植物矿质植物矿质营养学说营养学说”F农业地质土壤学派农业地

11、质土壤学派: (: (德德) ) 法鲁等法鲁等 (19(19世纪下半叶世纪下半叶) )，“土壤矿土壤矿质淋溶学说质淋溶学说”F土壤发生学派土壤发生学派:( :(俄俄) ) 道库恰耶夫道库恰耶夫( (1919世纪下半叶世纪下半叶) )，“土壤是五土壤是五大成土因素作用下形成的一个独立的历史自然体大成土因素作用下形成的一个独立的历史自然体”一门独立的学科一门独立的学科-土壤学科的诞生土壤学科的诞生一、土壤学的发展一、土壤学的发展2020世纪土壤学科的迅速发展世纪土壤学科的迅速发展F土壤学科发展的驱动力土壤学科发展的驱动力前前6060年年: : 作物生产作物生产-独轮驱动独轮驱动6060年代后年代后

12、: :作物生产和环境质量保护作物生产和环境质量保护 - - 双双轮驱动轮驱动F土壤圈土壤圈: (英英) Matson(1938),(美美) Arnold(1990)F土壤水能量理论与运动方程的土壤水能量理论与运动方程的 建立建立: (美美) Buckingham(1907), Richards(1930s)F土壤生态系统土壤生态系统: (美美) Jenny(1940-1960)F土壤质量综合调控理论土壤质量综合调控理论 (美美) SSSA(1990s)F2020世纪土壤学科的新观点世纪土壤学科的新观点1919世纪土壤学世纪土壤学2020世纪土壤学世纪土壤学化学化学地学地学生物学生物学化学化学地

13、学地学生物学生物学物理学物理学数学数学生态学生态学系统科学系统科学欧洲欧洲美国美国二、植物营养学的发展二、植物营养学的发展“有机农业有机农业”（一）植物体内碳、氢、氧的来源（一）植物体内碳、氢、氧的来源v 海尔蒙特（海尔蒙特（Van Helmont），柳条试验，），柳条试验，H H2 2O Ov 法国学者索秀尔法国学者索秀尔(1804(1804年，年，De Saussure) )采用精采用精确的定量方法，证明植物体中的碳是同化空气中的确的定量方法，证明植物体中的碳是同化空气中的二氧化碳，植物体内的二氧化碳，植物体内的C C、H H、O O来自空气和水，而来自空气和水，而植物灰分来自土壤。植物灰

14、分来自土壤。Van Helmont2022-5-1591643 年2.3 kgH2O“水的营养学说水的营养学说”1648年 74.4kgwillow tree experiment 德 国 学 者 泰 伊 尔德 国 学 者 泰 伊 尔（A.D.ThearA.D.Thear，1752-18281752-1828）于于1919世纪初期首创，包括两世纪初期首创，包括两方面内容：方面内容：(1)(1)腐殖质是决腐殖质是决定土壤肥力的主要因素；定土壤肥力的主要因素；(2)(2)腐殖质是土壤中唯一的植物腐殖质是土壤中唯一的植物营养物质，而矿物质只起溶营养物质，而矿物质只起溶解腐殖质的作用。解腐殖质的作用。

15、（三）氮素营养理论（三）氮素营养理论（四）矿质营养学说（四）矿质营养学说2022-5-162植物矿物质营养学说植物矿物质营养学说养分归还学说养分归还学说最小养分律最小养分律（五）肥料长期定位试验网（站）的建立（五）肥料长期定位试验网（站）的建立英国洛桑试验站英国洛桑试验站2022-5-164（六）植物必需营养元素的确定（六）植物必需营养元素的确定水培实验水培实验（七）生理路线的农业化学派（七）生理路线的农业化学派2022-5-166古典时期新古典发展时期现代植物营养现代植物营养发展时期发展时期（20世纪50年代以后）（20世纪前半叶）（19世纪）100100多年来，植物营养学从零散的经验和现象

16、描多年来，植物营养学从零散的经验和现象描述到揭示机理，最后建立完整的学科体系，经历了述到揭示机理，最后建立完整的学科体系，经历了国际土壤学联合会（国际土壤学联合会（ IUSS IUSS ）的科学结构共分为如）的科学结构共分为如下的下的4 4个部门（个部门（DivisionDivision）和）和1818个专业委员会个专业委员会（CommissionCommission）(2002,4(2002,4。泰国）。泰国）。F部门1（D1） 时空中的土壤F部门2（D2）土壤性质与过程F部门3（D3）土壤利用与管理F部门4（D4）土壤在社会持续发展 与环境中的作用（一）土壤学的研究内容（一）土壤学的研究内

17、容一、土壤学的研究内容和方法一、土壤学的研究内容和方法F部门1（D1）时空中的土壤1.1 1.1 土壤形态学土壤形态学1.2 1.2 土壤地理学土壤地理学1.3 1.3 土壤发生学土壤发生学1.4 1.4 土壤分类学土壤分类学是关于是关于“什么什么”（WhatWhat）的问题。它将土壤视作一个实体，）的问题。它将土壤视作一个实体，研究它如何形成，在全球范围内土壤的分布，及其与生物圈、研究它如何形成，在全球范围内土壤的分布，及其与生物圈、水圈、大气圈和岩石圈的相互作用。这一部门研究重点是土水圈、大气圈和岩石圈的相互作用。这一部门研究重点是土壤圈诸多壤圈诸多“什么什么”的问题，以及现有知识的延伸。

18、这一部门的问题，以及现有知识的延伸。这一部门也体现了所有土壤学家所基于的共同兴趣。也体现了所有土壤学家所基于的共同兴趣。F部门2（D2）土壤性质与过程2.1 2.1 土壤物理土壤物理2.2 2.2 土壤化学土壤化学2.3 2.3 土壤生物学土壤生物学2.4 2.4 土壤矿物学土壤矿物学是关于是关于“怎样怎样”（HowHow）的问题，或者说它是）的问题，或者说它是我们学科的基础学科，强调对土壤基本过程我们学科的基础学科，强调对土壤基本过程的理解。的理解。F部门3（D3）土壤利用与管理3.1 3.1 土壤评价与土地利用规划土壤评价与土地利用规划3.2 3.2 水土保持水土保持3.3 3.3 土壤肥

19、力与植物营养土壤肥力与植物营养3.4 3.4 土壤工程与技术土壤工程与技术 3.5 3.5 土壤退化防治与改良土壤退化防治与改良是关于是关于“为什么为什么”（WhyWhy）的问题，说明土壤对我们社）的问题，说明土壤对我们社会的重要性。应用土壤学科的基础知识，去解决许多会的重要性。应用土壤学科的基础知识，去解决许多专业学会所共同关心的、亟待解决的社会、经济和环专业学会所共同关心的、亟待解决的社会、经济和环境挑战。这一部分可以视作学科的应用专业部门。境挑战。这一部分可以视作学科的应用专业部门。F部门4（D4）土壤在社会持续发展 与环境中的作用4.1 4.1 土壤与环境土壤与环境4.2 4.2 土壤

20、、食品安全与人类健康土壤、食品安全与人类健康4.3 4.3 土壤与土地利用变化土壤与土地利用变化4.4 4.4 土壤教育与公众意识土壤教育与公众意识4.5 4.5 土壤学的历史、哲学与社会学土壤学的历史、哲学与社会学土壤学的推广应用部门，传递和拓展我们的知识范畴到社会的其土壤学的推广应用部门，传递和拓展我们的知识范畴到社会的其它领域，本部门将其它它领域，本部门将其它3 3个部门所研究出的成果与新科技成果相个部门所研究出的成果与新科技成果相结合，致力于吸引公众意识到土壤学、教育、国际交流以及人类结合，致力于吸引公众意识到土壤学、教育、国际交流以及人类活动对土壤生态系统、政策、食品安全和学科历史的影响等。这活动对土壤生态系统、政策、食品安全和学科历史的影响等。这个部门应该被视作个部门应该被视作“顶级顶级”部门，因为它应整合我们的科学知识部门，因为它应整合我们的科学知识实体，使科学家、政策制定者以及那些不熟悉土壤学的专家们能实体，使科学家、政策制定者以及那些不熟悉土壤学的专家们能更多地理解如何利用土壤这一地球表面最重要的自然资源。更多地理解如何利用