全 文 ：植物学通报Chinese Bulletin of Botany 2007, 24 (6): 687-694, www.chinbullbotany.com
收稿日期: 2007-05-08; 接受日期: 2007-08-28
基金项目: 国家自然科学基金(30700478)和 948重大国际合作项目(2006-G60)
* 通讯作者。E-mail: zhangfs@cau.edu.cn
.综述.
中国土壤和植物养分管理现状与改进策略
张福锁*, 崔振岭, 王激清, 李春俭, 陈新平
中国农业大学资源与环境学院, 北京 100094
摘要 针对当前我国农业生产面临增肥不增产、土壤养分过量累积、化肥施用过量和养分利用效率下降等重大问题, 本文综
述了中国土壤养分与植物营养状况的历史演变和研究进展, 提出中国植物营养科学研究应在跟踪国际科学前沿的同时, 紧密
结合中国农业生产实际, 通过大幅度提高养分效率和作物产量为农业可持续发展做出应有的贡献。
关键词 高产高效, 养分调控, 植物营养, 土壤养分
张福锁, 崔振岭, 王激清, 李春俭, 陈新平 (2007). 中国土壤和植物养分管理现状与改进策略. 植物学通报 24, 687-694.
近50年来, 我国农业生产取得了举世瞩目的成就,
特别是以占世界 7%的耕地养活了占全世界 22%的人
口, 粮食单产和总产均大幅度提高, 人均粮食和肉蛋生产
量均超过了世界平均水平, 其中化肥养分的投入发挥了
巨大的作用。目前, 我国化肥产量已突破5 000万吨(纯
养分), 氮肥总产占全球的35%, 磷肥总产占全球的27%,
成为名副其实的世界化肥第一生产和消费大国。然而,
当前我国农业生产面临着增肥不增产、土壤养分过量
累积、化肥施用过量和养分利用效率下降等重大问
题。中国植物营养科学研究必须在跟踪国际科学前沿
的同时, 紧密结合中国农业生产实际, 探索理论与实践相
结合的中国植物营养学发展道路。本文综述了中国土
壤与植物营养状况的历史演变和研究进展, 着重讨论了
中国植物营养科学研究如何才能针对国情通过大幅度
提高养分效率和作物产量为农业可持续发展做出应有
的贡献。
1 中国土壤养分由大面积缺乏向过量累
积方向发展
20世纪80年代, 我国耕地主要土壤养分表现为大面积
缺乏, 部分土壤养分表现为全面缺乏, 其中占我国总耕地
面积 78%的耕地为中低产田(席承藩, 1998)。依据第
二次土壤普查结果, 我国40%的旱地土壤全氮含量低于
0.75 g.kg-1; 30%的耕地土壤有机质含量低于1%; 50%
的耕地土壤速效磷含量低于5 mg.kg-1, 除黑龙江省以
外, 几乎所有省市都有50%耕地面积的土壤速效磷含量
低于 10 mg.kg-1。在砖红壤、赤红壤, 红、黄壤以
及水稻土和灰潮土等地区, 土壤则表现为缺钾或严重缺
钾, 而北方的棕壤、褐土区、暗棕壤、黑土和黑钙土
等地区的土壤供钾能力较强。
经过20多年的化肥施用和土壤培肥, 特别是部分地
区的高量施肥, 我国耕地土壤全量养分稳步上升, 速效养
分明显增加, 部分速效养分含量已表现为过量累积。与
第二次土壤普查结果相比, 当前我国华北、华东、华
中和西北地区耕地土壤有机质和全氮含量稳中有升, 西
南地区有升有降, 而东北地区有所下降。如近 20年来
占中国大陆农田面积53%-59%的土壤有机碳含量呈增
长趋势, 30%-31%呈下降趋势, 4%-6%基本持平(黄
耀和孙文娟, 2006)。1998-2004年间河北省全省土壤
有机质含量平均增加21%, 全氮含量平均增加4%(刘克
桐, 2005)。甘肃省 5 064个耕层监测土样化验分析表
明, 1998年全省土壤全氮平均含量为 0.92 g.kg-1, 较
1983年时的0.80 g.kg-1增加了0.12 g.kg-1, 增幅15%
688 植物学通报 24(6) 2007
(张树清和孙小凤, 2006)。福建省主要耕地土壤的养分
动态变化趋势也表现为有机质、全氮含量略有上升(周
琼华, 2006)。而东北黑土区近20年来土壤有机质含量
平均下降了1.43%-4.12%, 年下降率为0.06%-1.48%
(赵军等, 2006)。辽宁省 20年间土壤有机质含量年递
减率约为 0.06%(陈洪斌等, 2003)。徐艳①结合第二次
土壤普查资料研究了当前我国潮土区和黑土区的土壤有
机质时空变化特征, 结果表明潮土区土壤有机质含量呈
现提高的趋势, 而黑土区土壤有机质含量则呈现降低的
趋势, 这与耕作制度, 尤其是施肥管理水平等人为因素有
密切的关系。
20多年来, 我国各区耕地土壤速效磷含量呈显著的
增加趋势, 部分经济作物耕层土壤速效磷含量表现为过
量累积。谢如林和谭宏伟(2001)根据我国1 365个耕地
土壤和168个菜园土壤的速效磷含量分析发现, 我国农
田土壤速效磷含量一直呈上升趋势, 有效磷含量低于5
mg.kg-1的土壤面积大幅度减少; 5-10 mg.kg-1和大于
40 mg.kg-1的土壤面积略有增加; 面积增加最多的土壤
有效磷含量范围集中在10-40 mg.kg-1之间, 即中低肥
力土壤仍占很大比例, 但高磷土壤已开始出现, 且有逐渐
增加的趋势。一些调查结果也表明, 经济作物耕层土壤
速效磷含量已表现出明显累积趋势, 如北方蔬菜田平均
土壤速效磷含量是一般耕地土壤的 2-14倍, 高达 171
mg.kg-1(刘建玲等, 2000); 西北温室表层土壤(0-20
cm)有效磷的平均含量高达 223 mg.kg-1(唐莉莉等,
2006); 福建蔬菜地0-20 cm土壤有效磷含量变化范围
为 16-162 mg.kg-1, 平均为 82 mg.kg-1, 其中有效磷
含量>60 mg.kg-1的土壤样品占 70%(杨锋等, 2006)。
曹宁②对我国几个主要农区的长期定位试验结果分析表
明, 土壤磷盈余是我国土壤有效磷含量变化的主要驱动
力, 根据土壤收支平衡和有效磷消长关系预测, 从1980
到2003年间我国农田土壤有效磷含量增长约为19 mg.
k g-1。
我国部分耕地土壤有效钾水平有所下降, 其中以东
北地区下降最为明显, 如辽宁省20年间土壤有效钾含量
年递减率约为 1.27%, 平均下降 20.6 mg.kg-1(陈洪斌
等, 2003)。韩秉进等(2007)的调查结果表明东北地区
土壤有效钾水平明显下降, 但其平均含量仍保持在100
mg.kg-1以上; 吉林梨树(于晓丽等, 2006)和辽宁铁岭(郭
淑鲜等, 2006)等地区也呈现同样的调查结果。西北和
华北地区土壤有效钾含量基本持平, 局部地区下降明
显。河北全省监测点土壤有效钾平均含量由1998年的
97 mg.kg-1上升到 2004年的 107 mg.kg-1(刘克桐,
2005)。河南全省的土壤有效钾含量也略有上升(慕兰
等, 2004)。甘肃省土壤有效钾含量 20年来平均提高
5.62 mg.kg-1, 但局部地区下降明显(张树清和孙小凤,
2006); 新疆各地区土壤有效钾水平下降明显, 但含量仍
保持在 100 mg.kg-1左右(张炎等, 2006)。在南方, 福
建省水田土壤有效钾水平下降, 旱地则微升(周琼华,
2006); 广东省土壤有效钾水平先降低后增加(张育灿,
2002)。鲁如坤等(2000)对我国南方6省农田钾素平衡
现状和近10年来的发展趋势进行分析, 发现其中3个省
钾素盈余, 3个省钾素亏缺, 但10年来亏缺程度有所减
缓。以上结果说明, 尽管我国各地区土壤有效钾含量出
现不同程度的下降, 但由于我国北方各区土壤钾素含量
较为丰富, 并没有出现大面积土壤缺钾现象, 增施钾肥还
应该针对特定地区和敏感作物, 日益扩大的秸秆还田也
在很大程度上缓解了我国土壤缺钾问题。
受经济发达地区常年过量施氮的影响, 我国很多地
区土壤剖面中出现过量的无机氮(硝态氮和铵态氮)累积,
这部分氮素就像土壤中的“定时炸弹”, 随时都有向环境
中迁移的危险。受我国旱地土壤强氧化能力的影响, 施
入土壤中的氮肥能在短时间内迅速硝化为土壤硝态氮(同
延安等, 1994; 巨晓棠等, 2003)。因此, 我国旱地土壤
无机氮累积主要以土壤硝态氮为主。大量研究表明, 一
旦氮肥用量超过作物经济最佳施氮量, 土壤硝态氮则表
现出明显的累积趋势(Halvorson and Curtis, 1994;
Andraski et al., 2000)。对华北平原小麦 /玉米轮作体
系(n>500)多年多点的调查表明, 作物生育期内0-90 cm
土壤剖面硝态氮平均含量高于200 kgN.hm-2(崔振岭等,
j徐艳 (2005). 中国北方主要农业生态区土壤有机碳储量变化及其经济学解释. 博士论文. 北京: 中国农业大学. pp. 35-50.
k曹宁 (2006). 基于农田土壤磷肥力预测的我国磷养分资源管理研究. 博士论文. 陕西杨陵: 西北农林科技大学. pp. 26-32.
689张福锁等: 中国土壤和植物养分管理现状与改进策略
未发表), 远高于欧盟国家规定的大田作物收获后0-90
cm土层硝态氮最高残留量(90-100 kgN.hm-2)(Isfan,
1995)。山东惠民县大棚蔬菜 0-90 cm和 90-180 cm
土层硝态氮累积量分别高达1 165和1 028 kgN.hm-2,
果园0-90 cm和90-180 cm土层硝态氮累积量也高达
613和976 kgN.hm-2, 粮食作物收获后0-90 cm土层
硝态氮累积量最低, 但也超过 200 kgN.hm-2③。北京
市保护地蔬菜田0-400 cm土壤剖面硝态氮累积量平均
达到1 230 kgN.hm-2, 果园平均为1 148 kgN.hm-2, 粮
田平均为 459 kgN.hm-2(刘宏斌等, 2004)。河北省定
州市蔬菜地0-100 cm土层硝态氮累积量达到807 kgN.
hm-2 (张国印等, 2004)。对土壤硝态氮含量、农民习
惯施肥量、作物产量、氮肥利用效率和氮素损失量进
行综合分析发现, 土壤高量硝态氮残留是造成当前作物
基础产量过高, 施氮增产效应不明显的主要原因; 而农民
施肥没有考虑到土壤剖面高量硝态氮积累这一因素, 是
造成其习惯施肥条件下氮素损失量大和氮肥利用效率降
低的重要原因。
2 过量施肥现象极其普遍, 养分利用效
率明显降低
受“施肥越多, 产量越高”等观念的影响, 我国农民为
了获取作物高产量, 不合理和盲目过量施肥现象相当普
遍, 尤其在经济发达地区极为突出。2002年的联合国
粮农组织(FAO)统计数据显示, 当年中国水稻的化学氮肥
消费量已经超过180 kg.hm-2, 远远高于世界平均氮肥
用量100 kg.hm-2的水平。调查结果还表明, 山东省的
小麦平均化肥用量为447 kg.hm-2, 其中氮肥的用量就
达到280 kg.hm-2, 玉米的化肥用量为248 kg.hm-2④。
崔振岭⑤在山东惠民的调查表明, 小麦 /玉米轮作体系
(n=370)氮磷钾投入量分别为 673 kgN.hm-2、244
kgP2O5.hm-2和 98 kgK2O.hm-2。张玲敏等(2003)的
调查结果表明在河北省的小麦/玉米轮作周期内化肥平
均用量达到711 kg.hm-2, 其中氮肥用量为440 kg.hm-2,
磷肥用量为178 kg.hm-2。单于华等(2000)和崔玉亭等
(2000)的调查结果则显示太湖地区水稻的氮肥施用量达
到270-300 kg.hm-2, 有的地区甚至高达350 kg.hm-2。
2000年和 2002年对全国 26个地区 2万多个农户的调
查数据分析结果表明, 水稻的氮肥投入量平均为215 kg.
hm-2, 小麦的氮肥平均投入量为 187 kg.hm-2, 而玉米
的氮肥平均投入量为 209 kg.hm-2, 这 3种粮食作物的
平均氮肥用量为 205 kg.hm-2, 大大高于全国推荐的
150-180 kg.hm-2的水平(朱兆良, 1998)o。
尽管我国肥料过量投入现象普遍存在, 但在不同地
区, 同一地区的不同农户以及不同养分元素之间仍表现
出很大差异。图1为根据农户调查数据总结得出的我国
不同地区主要粮食作物的化肥施用量。从图中可以看
出, 我国水稻、小麦和玉米这三大粮食作物地区间肥料
投入极不平衡。统计数据显示水稻氮肥的平均投入量
处于153-341 kg.hm-2之间, 其中施用量最高的是山东
省(图1A); 小麦氮肥的平均投入量为94.3-233 kg.hm-2,
其中施用量最低的是贵州省(图1A), 而小麦主产区华北
地区的氮肥投入量明显高于其它地区(数据未显示); 各省
(市、区)的玉米氮肥投入量在 161-301 kg.hm-2之间,
变幅比水稻和小麦小, 但地区间差异仍非常显著(图1A),
其中最高的是江苏省, 最低的是内蒙古自治区(数据未显
示)。和氮肥施用情况相似, 水稻、小麦和玉米的磷肥
投入在地区间也有很大的差异(图1B); 而钾肥的地区间
差异则更大, 有的地区投入量超过100 kg.hm-2, 有的地
区甚至不足 1 kg.hm-2 (图 1C)。将不同农户间氮肥投
入量分成3级, 150-250 kg.hm-2为适中, 小于150 kg.
hm-2为不足, 大于 250 kg.hm-2则为超量。根据农户
调查数据进行总结, 水稻施氮量超过250 kg.hm-2的农
户比例为 30.1%, 小麦为 30.7%, 玉米为 30.6%, 均接
近调查农户的1/3; 水稻施氮量低于150 kg.hm-2的农户
l 寇长林 (2004). 华北平原集约化农作区不同种植体系施用氮肥对环境的影响. 博士论文. 北京: 中国农业大学. pp. 50-79.
m马文奇 (1999). 山东省作物施肥现状与评价. 博士论文. 北京: 中国农业大学. pp. 20-35.
n 崔振岭 (2005). 华北平原冬小麦-夏玉米轮作体系优化氮肥管理 -从田块到区域尺度. 博士论文. 北京: 中国农业大学. pp. 14-23.
o王激清 (2007). 我国主要粮食作物施肥增产效应与养分利用效率的分析与评价. 博士论文. 北京: 中国农业大学. pp. 23-45.
690 植物学通报 24(6) 2007
比例为 37.2%, 小麦为 36.1%, 玉米为 33.7%, 略超过
调查农户的1/3; 施氮量在合理范围内的农户也各占到了
约 1/3。由此可以看出, 农户地块间的肥料投入量也是
极不平衡的。
总的来看, 水稻、小麦和玉米的施肥量出现总体过
量, 其中氮肥用量已远远超过当前产量水平的氮肥需求
量和专家的推荐量; 而不同地区和同一地区的不同农户
间肥料投入的不平衡也是目前农户不合理施肥的主要问
题, 所有这些问题都会导致肥料利用率下降, 养分向环境
中的损失量增加。
建国初期, 我国粮食单产从 1 t.hm-2提高到 2 t.
hm-2, 经过了 21年; 从2 t.hm-2提高到3 t.hm-2, 经过
了12年; 从3 t.hm-2提高到4 t.hm-2, 经过了11年, 这
期间化肥投入和粮食单产呈现同步增长。相比之下, 从
90年代到现在, 经过了15年的时间, 粮食单产仅从4 t.
hm-2变化到了4.6 t.hm-2, 而化肥施用量从2 600万吨
增加到 4 600万吨, 出现了化肥用量大幅度增加, 而粮
食作物单产却徘徊不前的局面, 表明粮食作物施肥增产
效应在逐渐下降(图 2)。马骥p分析了不同阶段化肥对
粮食产量增长的贡献率, 指出在1978-1984年间, 化肥
对粮食单产增加的贡献率为30.8%, 在1985-1993年间
为42.7%, 在1994-1998年间为10.3%, 在1999-2003
年间则为 10.4%, 表明化肥的增产效应正在逐渐降低。
朱兆良(1992)总结我国大量田间试验后, 提出我国
主要粮食作物的氮肥利用率在28%-41%之间, 平均为
图 1 全国不同地区水稻、小麦和玉米的氮肥(A)、磷肥(B)和钾肥(C)的施用量分布
图中符号及线条的具体注释被显示在图的右侧; 个别省区(山东、贵州、广东和广西)的平均化肥施用量被显示在相应的图中
Figure 1 The rate of fertilizer N(A), P2O5 (B) and K2O(C) application to rice, wheat and maize in different regions
See the notes for the symbols and lines in the figures on the right of the panel, and the average rates of fertilizer application in
Shandong, Guizhou, Guangdong and Guangxi province were indicated in the corresponding figures
图 2 我国历年粮食产量与化肥施用量增长曲线图
Figure 2 The variation curve of cereal grain yield and fertil-
izer consumption during the past years in China
p马骥 (2006). 我国化肥需求行为研究. 博士论文. 北京: 中国农业大学. pp. 24-47.
691张福锁等: 中国土壤和植物养分管理现状与改进策略
35%。然而, 90年代中期以来的研究结果表明, 我国粮
食作物的氮肥利用率普遍下降, 如李新惠(1999)在北京的
试验结果表明, 北京地区平原粮区的冬小麦氮肥利用率
仅为16-22%; 赵荣芳q在华北地区小麦/玉米轮作体系
中的氮素管理研究中证明, 目前华北地区农民习惯的冬
小麦和夏玉米氮肥施用量都在300 kg.hm-2左右, 在这
种条件下, 冬小麦氮肥利用率只有20%, 而夏玉米只有
11%。为了系统分析目前我国氮肥利用率的状况, 通过
收集全国不同地区2001-2005年间的试验数据, 以主要
粮食作物成熟期地上部分累积氮量为基础, 利用差减法
计算得出我国水稻、小麦和玉米氮肥回收利用率, 结果
列于表 1。从表中数据可以看出, 氮肥利用率变化幅度
很大, 可达到0.29%-88.9%; 就地区平均值而言, 目前
中国水稻、小麦和玉米氮肥利用率的地区间变异范围
为 10.8%-40.5%; 按照各地区的样本加权平均(水稻、
小麦和玉米的氮肥施用量分别为 150、169和 162 kg.
hm-2), 目前中国水稻、小麦和玉米的氮肥利用率分别
为 28.3%、28.2%和 26.1%, 平均为 27.5%。
3 同时大幅度提高作物产量和养分利用
效率是我国农业可持续发展的关键
建国以来直至90年代初, 化肥在我国粮食增产中发挥了
巨大作用, 我国历年粮食总产和单产与化肥施用量呈同步
增长的趋势。然而, 90年代中期以来, 尽管我国化肥用
量仍然持续增长, 但粮食总产和单产却止步不前(图2)。
粮食安全问题在过去和将来都将一直是我国农业必
须解决的首要问题。Brown(1995)在上世纪末曾撰文“
谁来养活中国?”, 引起了国家领导人和农业科技界的高
度重视。在过去 10多年中, 我国土壤和植物营养科学
工作者在提高养分资源利用效率方面进行了极大的努力,
但肥料进一步增产的效应似乎很小。例如, 在由中国农
业大学资源与环境学院主持的“十五”养分资源综合管
理“948”项目中, 在 88个小麦、189个玉米和 55个水
稻试验中, 虽然可以将氮肥利用率提高7-16个百分点,
但是养分优化管理对作物进一步增产的作用很小(表2)。
另一方面, “十五”以来, 我国开展了高产超高产的
攻关研究, 涌现了一批高产作物典型。但是, 在总结高
产超高产的研究中也发现, 高产不高效是我国作物高产
超高产栽培中普遍存在的主要问题(表 3)。
目前国内农业科研往往可以在特定地区小面积的耕
地上不断地刷新作物单产记录, 但却难以在区域上大面
积实现, 因此我国优良作物品种产量潜力的发挥往往低
于 60%, 而发达国家可达到 85%。其主要原因是对土
壤生产力的主控过程认识不清, 缺乏既能保水保肥, 又能
充分发挥高产作物生物学潜力, 同时实现作物高产和水
表 1 我国水稻、小麦和玉米的氮肥施用量、作物产量、地上部吸氮量和氮肥回收利用率
Table 1 The N fertilizer rate, grain yield, shoot N uptake and recovery N efficiency (REN) for rice, wheat and maize in China
作物 样本数 试验地点 施氮量 吸氮量 产量 氮肥利用率(REN)
(kg.hm-2) (kg.hm-2) (kg.hm-2) 平均值(%) 变幅(%) 变异系数 CV (%)
水稻 8 黑龙江 150 143 8 240 29.8 18.5-41.8 26.3
57 四川、重庆 151 136 6 895 27.8 3.31-82.7 59.9
96 江苏、江西 149 134 6 704 27.1 3.03-71.9 55.9
18 浙江 155 122 6 719 35.6 19.6-50.8 30.8
小麦 89 河北、天津 204 156 6 096 16.4 2.39-61.5 63.7
121 山东、山西 130 174 6 026 40.5 0.29-88.9 54.6
6 江苏 298 141 3 697 16.1 5.30-26.4 52.8
30 陕西 208 160 4 960 10.8 2.15-28.6 63.2
27 四川 160 124 4 413 34.4 9.50-72.3 51.0
玉米 82 河北、天津 171 143 5 113 26.3 1.72-81.6 67.0
124 山东、山西 156 183 8 434 26.0 1.71-77.6 60.8
9 陕西 153 173 5 513 25.6 7.17-36.2 45.0
q赵荣芳 (2006). 冬小麦 -夏玉米轮作中水氮资源的优化管理及其可持续性评价. 博士论文. 北京: 中国农业大学. pp. 45-52.
692 植物学通报 24(6) 2007
肥高效的土壤。因此, 开展持续提高土壤生产力的基础
研究, 在大幅度提高作物产量的同时提高养分利用效率,
是国家粮食安全和可持续发展的重大需求。
4 中国植物营养科学研究应针对国情,
大幅度提高作物产量和养分资源的利用
效率
长期以来, 植物营养学科的基础理论研究, 如植物营养生
理、植物营养遗传分子生物学和植物根际营养等, 均在
不同程度上与应用研究(如养分管理)相脱节。这一做法
造成了德国植物营养学科目前的困境, 使作为该学科发
源地并且上百年来一直处于领先地位的德国植物营养科
学研究处于萎缩状态。在我国, 直到上个世纪 90年代
初, 植物营养学科受俄罗斯的影响只重视应用, 不重视基
础理论研究, 因此一直未能形成完整的学科框架, 在科学
和国民经济建设中也一直处于附属地位, 限制了学科的
发展。上世纪 90年代以后, 随着一批留学人员回国和
国内大批人才的培养, 植物营养学科出现了两条腿走路
的新局面。近 10多年来, 学科发展迅猛, 成果累累, 人
才辈出, 呈现一派大好的形势。尤其是随着生物技术和
信息技术的迅速发展, 植物营养学科也在基础和应用研
究方面有了长足的进展。然而, 我们还应清楚地认识到,
要解决好基础与应用研究紧密结合的问题并非易事。
基础研究追求创新, 常以科学家的兴趣为动力。而应用
研究则是需求导向, 以解决问题为目标。中国营养学科
应该以国家社会经济发展为己任, 站在国际植物营养生
物学研究的前沿, 以我国农业生产和生态环境建设重大
需求为动力, 通过对植物营养机理的深入理解, 进而创新
和改进养分管理技术, 大幅度提高养分资源利用效率, 实
现生产与生态双赢。
立足国际前沿, 开创植物营养理论新领域, 建立新的
理论和研究体系是中国植物营养学研究的重要目标, 也
是中国在国际植物营养学领域学术地位的体现。我们
应把国际上不断出现的新的研究成果、方法和技术应
用于我国植物营养学研究, 并结合我国农业可持续发展
所必需的提高作物生产力和养分利用效率这一重大需求,
通过调控作物根际环境, 充分挖掘作物光温、水热资源
利用和抗逆高产的生物学潜力, 实现作物遗传潜力发挥
与环境调控相协调的目标。
表 2 中国农业大学 “十五 ”养分资源综合管理 “948”项目田间试验的粮食产量和氮肥利用率
Table 2 The grain yield and N fertilizer recovery efficiency in field experiments in the “Integrated Nutrient Resource Manage-
ment” project of China Agricultural University
处理 施氮量(kgN.hm-2) 产量(t.hm-2) 氮肥利用率(%) 氮肥偏生产力(kg.kg-1)
小麦试验(n=87)
不施氮 0 5.9 - -
传统施氮 356 6.8 20 20
优化施氮 111 6.8 36 72
玉米试验(n=189)
不施氮 0 8.1 - -
传统施氮 242 9.2 18 40
优化施氮 180 9.8 25 58
水稻试验(n=55)
不施氮 0 5.9 - -
传统施氮 176 7.5 20 42
优化施氮 123 7.9 35 63
表 3 一些高产研究中的作物产量和氮肥利用率
Table 3 The grain yield and N fertilizer recovery efficiency in
high-yielding field experiments
作物 试验数 施氮量 产量 氮肥利用 氮肥偏生产力
(kgN.hm-2) (t.hm-2) 率(%) (kg.kg-1)
小麦 4 551 9.9 23-28 18
玉米 43 597 15.3 28 28
水稻 4 458 11.0 19 26
693张福锁等: 中国土壤和植物养分管理现状与改进策略
在过去的几年中, 我们将养分的调控与作物生物学
潜力的发挥结合起来, 提出了“根层养分调控”的学术思
路, 并在实践中进行了验证, 较好地实现了作物高产与环
境保护相协调的目标(张福锁等, 2006)。未来, 针对我
国国情, 要在不断提高作物产量的同时, 大幅度提高养分
资源的利用效率, 需要开展以下几方面的研究: (1) 高产
作物的分子营养生理研究及其调控机制, 重点研究在高
产和适度养分供应条件下提高作物养分利用效率的分子
机制; (2) 高产作物养分高效利用的根际过程及其调控途
径, 重点研究根际适宜养分供应, 发挥作物根系和地上部
生物学潜力的机理与途径; (3) 作物高产和养分高效协同
条件下的土壤质量和环境效应。
总之, 我国的植物营养学研究应该体现两个明显的
特点: 一是要立足国际研究前沿, 争取在植物营养生理、
遗传和分子生物学及根际营养理论方面有所创新; 二是
要将理论研究与国家的重大需求相结合, 在农业生产实
践中发现植物营养科学问题, 通过分子生物学等手段揭
示其科学原理, 寻求新的调控技术。近年来国家两次将
最高科学奖分别颁给袁隆平院士和李振声院士, 充分说
明了国家和社会的需求。因此, 我国的植物营养学工作
者应该结合国家的重大需求, 围绕实现作物高产、资源
高效、环境友好和农业可持续发展的总体目标, 将基础
理论研究与生产实际相结合, 将理论研究成果应用于生
产实践, 达到既能够解释生产中存在的问题和现象, 又能
够解决生产问题, 服务于农业生产的目的。
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Abstract Aiming at important challenges faced by Chinese agricultural production, including increased fertilizer application
without yield increase, excessive soil nutrient accumulation, over-application of chemical fertilizers and declining nutrient use
efficiency, this paper reviews the historical development and research advances into soil and plant nutrient management in China.
It discusses the need for Chinese plant nutrition research not only to follow international cutting-edge research advances but also
closely combine Chinese agricultural production practices to contribute to the sustainable development of agriculture by signifi-
cantly improving both nutrient use efficiency and crop yield.
Key words high yield and efficiency, nutrient management, plant nutrition, soil nutrient
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(责任编辑: 刘慧君)
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