来源：“植物营养与肥料学报”年

　　作者：周建斌

　　单位：/关键西北农林科技大学资源学院农业部的实验室，与环境，西北植物营养与农业环境

　　自改革开放以来，中国化肥使用显著上升，已在提高作物产量的突出贡献，改善作物品质等。，与此同时，我国消耗了全球化肥约三分之一。化肥的大量也带来了很多问题，因此，近年来出现了疑虑或消极的想法农业生产化肥。为此，有必要审查植物营养学科的历史，反映的问题的根本原因，想办法，以确保中国的农业利用的可持续发展的科学养分资源。

　　 植物营养发展史

　　。有机肥应用历史

　　人类从事农业生产和应用化肥知道，最早可以追溯到古埃及和巴比伦两河流域和尼罗河，人靠营养丰富的冲积土壤的肥力补充。该倡议使用有机肥的最早记载作物对养分的供给开始在古希腊，以后的路该作物营养延续了几千年，它被称为“有机营养”阶段。

　　中国是有机肥在世界上较早的应用之一。。当开始有机肥的具体应用，已经难以考证，大约始于春秋，战国时期，化肥一直高度重视。在长期的农业生产实践中，我国劳动人民积累了丰富的经验和有机肥的知识，土壤肥力，常常会提出新的理论，今天等农业生产也具有重要的指导意义。中国文明的一脉相承，由于有机肥生育故障不会出现的长期应用。中国的传统农业有机肥来维持作物产量，土壤肥力的做法一直是国外学者的关注，撰写研究农业“四个千年农夫”后，开始在上个世纪，美国农艺师金（金）对中国，日本和韩国的一本书高度评价土壤肥力的传统方式。

　　虽然有机肥施肥土壤肥力，作物产量，但低水平的的长期应用。当北方公斤/ HM秦小麦产区，如千克/ HM明清时期，作物产量之间近两千年的只是增加。％，每经历一个世纪的等价物，小麦单产仅增加了几十公斤，突出有机农业的局限性。现代化学理论的快速发展，到文艺复兴晚期，探索植物营养的机制提供了理论基础，欧洲学者创造了斜筛式脱水机一个不同的学说或理论来解释植物营养的机制。

　　。由植物矿质营养学说的

　　十八世纪到十九世纪初，植物营养的营养腐殖质理论占主导地位的理论，这个理论认为，腐殖土是唯一的植物营养素和矿物质，只有间接作用，即加速腐殖质的转化和分解，从而它成为植物容易吸收的物质。腐殖质营养理论最早提出由瑞典学者Wallerius（？），德国学者邰一二（Thaer，？）是这一理论的坚定支持者。

　　然后提出了植物矿质营养理论，营养否认腐殖质理论，标志着营养厂的创建。长期以来，人们一直认为，德国学者李比希（尤斯图斯·冯·李比希）（？）是植物矿质营养学说的创始人，他发表在“应用化学在农业和生理学”一书，否认腐殖质营养理论，提出了植物矿质营养学说。实际上早，李比希研究员提出斯普林菲尔德·西格尔（卡尔紫茎泽兰）（？），在土壤中可溶性盐是必不可少的植物营养素，腐殖质土壤的肥力主要是。他说：“当需要的各种植物的生长，缺少任何一种营养素，它的工厂将不会生长的营养物质；小于任何的营养供给，会影响植物的正常生长”，这是我们知道今天“最小养分律，”李比希也相对早些年。

　　世纪年代，一些学者开始注意到鹰泉在植物营养理论的创建过程更详细的数据作出的贡献，温特年内表明鹰泉植物矿质营养理论和最小养分律的贡献。因此，自年以来，一些学者呼吁德国，当然应该建立以植物营养理论西格尔斯普林菲尔德的贡献，德国的“农业试验和研究会”第一次付诸行动，设立一个奖项以春海德格尔和李比希名称通用名称（紫茎泽兰，李比希勋章）。不幸的是，很多文献谁仍然是男人感谢李比希的创造植物矿质营养理论的贡献，而忽略了斯普林菲尔德西格尔的作用。

　　为什么子孙后代的建立将通过植物矿质营养为李比希的理论所拥有，而忽略了斯普林菲尔德西格尔的工作？有学者认为，相对于当人们的认知水平，斯普林菲尔德西格尔的理论是过于超前，而“应用化学在农业和生理学”一书出版的李比希，欧洲和美国的农业生产造成土壤肥力广泛关注的退化。当斯普林菲尔德西格尔提出的这一理论，矿物肥料的资源有限，化肥难以进行大规模测试。此外，李比希是一个国际知名的化学家，但在农业化学知识的了解有限，存在一些有争议的观点或错误的参考书，或更值得关注。现在回想起来，它并不否认植物营养的发展贡献李比希，正如后人，我们应该知道植物营养斯普林菲尔德西格尔的理论创立贡献尊重历史。

　　提出了植物矿质营养理论，植物生理学是现代农业的标志之一，也是显著的创建促进了农业生产的发展。，英国劳伦斯（约翰·B。劳斯）专利工艺处理磷矿磷酸盐（过磷酸钙）方法用硫酸，开始生产这种肥料，化肥从前奏工业。

　　 化肥所造成的问题

　　虽然早在周围的一些国家开始硝酸盐矿物施用无机肥（智利硝石）的代表，但化肥对世界的生产和应用，一般的英国劳伦斯过磷酸钙生产日期。同年劳伦斯位于关于自己公里以北的伦敦房地产领域的测试，有机肥和化肥，旨在比较化肥和有机肥的应用效果，肥料可发现达到相同的有机肥生产，这个测试目前还在进行，这就是著名的洛桑试验站。

　　 德国建立了世界上第一个工厂生产的氯化钾； 发明使用电弧法以产生硝酸钙肥料的硝酸生产。氨肥生产技术的应用真正改变世界农业的面貌当属德国化学家Harber发明，在巴斯夫的博世实现这个过程中，工业生产过程中，当氨产量达到万吨。在生产炸药的使用，二战结束后，原氨过程中，合成氨厂开始转向生产氮肥。因此，在二十世纪中叶以后，发达国家的肥料消费显著的增加而增加作物产量。化肥是在二十世纪六，七十年代世界绿色革命的重要物质保障。

　　化肥，虽然只有历史多年，但农业生产的发展起着至关重要的作用。诺贝尔经济学奖得主博洛格家人著名作物育种等。（）在土壤科学的第十五届国际大会上被提到的“二十世纪上半叶，世界增加作物产量从化肥施用”。？如果化肥立即停止，世界作物将被削减％％。英国和美国产生约一半是由于化肥的贡献，到热带化肥更大贡献。化肥是主要贡献者，中国农业取得了举世公认的成就。氨进近一半的世界人口，因此，该过程被认为是二十世纪人类最重要的发明。

　　大规模生产和化肥的应用，不仅消耗了大量的资源，由于使用作物营养剂施用化肥只是营养素的比例的一小部分，营养成分的比例显著进入环境。随着氮，例如，只有通过农产品（包括食品，乳制品和肉类）的人最终消费％的氮养分，大多停留在土中，或入水和空气，对生态环境带来了巨大的危机，例如作为水的富营养化，温室效应和臭氧层破坏，降低生物多样性。

　　从一开始就肥料氮的施用，随后磷肥和钾肥。我们几年前，在农业生产中养分投入已有机肥，施肥后用逐渐增加，有机肥提供的营养物质的比例逐渐减少。在世纪年代，肥料养分比有机肥的供应，世纪之交后，化肥养分供应％的比例高于农田许多领域更完全依靠营养肥料，农业生产进入营养供给基肥料。“无机营养素”阶段。目前，应用率和单位面积在世界化肥的总量，中国有很高的水平，这更多的蔬菜，果树肥。肥料的过量施用带来了许多问题，包括土壤养分不平衡，土壤酸化，盐渍化，环境污染等。

　　从全球范围内看到大量化肥的显著改变营养物质的全球生物地球化学循环。上世纪七十年代，全球氨氮生产过程已经超过在自然生态系统生物固氮，氮的主要来源为反应性氧物质的数量。 全球固定氨氮Tg为（N），全球陆地生态系统自然固氮的量的两倍。在全球氮活动后加重，不仅影响陆地生态系统，也影响海洋生态系统，如结算活性氮进入大气进入海洋将导致海洋酸化。用氮气（氮级联）的流量有专家梯子来形容对所带来的全球氮循环的一系列的人类活动影响的问题。目前，全球磷进入生物圈通过肥料和动物粪肥的应用等。也显著改变了全球磷循环，磷入水造成了严重的富营养化问题。因此，化肥等生产和人类活动的生活对养分循环对全球的影响无疑。

　　 有机农业和问题的崛起

　　造成了很多的问题，使农业生产不得不限制甚至停止语音和化肥的做法，化肥的应用程序，它有机农业（有机农业）的做法最有代表性的。虽然在有机农业的各个国家和地区的定义有些差异，但养分投入看，不强调养分利用化学合成的，可以给予一些天然矿物肥料，主要依靠轮作，秸秆还田，增施有机肥，豆科作物和绿肥等。提供养分，农田。

　　在上个世纪四十年代的有机农业的现代概念起源于英国，从土壤的英国社会开始有机农业生产的认证，这是主要关注化肥对土壤性质的不利影响。最后的年代和年代，由于人们担心化肥和农药的广泛应用造成的生态问题，在一些西方发达国家的有机农业已经引起了人们的关注。中国在世纪年代开始在近几年的研究和有机农业的实践，也更快速发展。

　　由于有机农业理论提出，对化肥的应用程序的参数常规农业优劣还没有被打断。争论主要集中在对作物产量，环境等生产两种模式的影响。

　　有研究表明，有机农业可以实现生产的常规农业的相同水平的。但大多数研究发现，降低农作物产量比有机耕作条件下常规农业，减少的幅度和农作物的类型，作物产量一般为%%%切蔬菜和水果％。

　　在瑞士进行的结果表明，有机农业处理的作物产量比常规农业％平均低。加州年实验大学戴维斯分校发现，与传统的农业，玉米相比，小麦生产在有机农业种植显著下降，但有两个番茄生产无差异。

　　Seufert的方法，如使用比较差异荟萃分析的在两个系统的不同部分的有机和常规农业的全球作物产量发现，在比传统的农业作物产量平均低有机农业％，具有较低的生产作物物种的大小，位置等。 有在％？％之间生产速度大的变化； 小豆科作物和弱酸或多年生草，谷类作物，蔬菜的弱碱速率切土壤的多雨地区减少大输出振幅。

　　有机农业生产条件只使用绿肥，旋转等。，这是难以维持的养分在土壤中的平衡，这是导致减少作物产量的主要原因。从养分循环的角度看，由于农产品从系统中采集开展了大量的营养物质，营养外资是提高系统的效率的有效手段。如撒哈拉以南非洲，肥料的量相对较低，只有千克/ HM。肥，增加营养的外国投资，是增加生产这种面积的有效手段。

　　一个有机农业的主要倡导者是这种生产方式的环境可持续发展和良好的效果。但在有机农业对环境的影响等。，答案是远比想象的更复杂。生物多样性，有机农业无疑具有明显的优势； 然而，在养分流失和其他温室气体在大气中的损失，这是很难说两个常规农业和有机农业之间的差。

　　“有机农业是农业的未来方向是否”，看看是否通过定义纯有机农业，可能不那么。因为看世界，它预计，全球需求的食物将增加一倍，因此，会增加对化肥的需求。在非洲很多贫困人口，仍是化肥的量非常低，农业生产还消耗养分的土壤，肥料是在这些国家和地区解决增加粮食供应短缺的主要手段。但是，有机农业，如资源循环利用和环境保护的一些想法被接受。将有机农业和有机常规农业组合 - 无机复合农业（集成农业）被认为是世界农业发展的未来方向。

　　中国人口众多，人均耕地，确保农产品供应充足，是中国农业生产的重中之重。虽然中国化肥过量施用的农业带来的问题日益突出，农业可持续发展面临着近年来对农业的发展显著挑战除掉肥料，过度依赖农药的呼声不断升温，但我们应该清醒地看到，不施肥，依靠有机肥的应用，种植豆类等农作物无法满足对营养物质的需求，传统的方法，因此，我们应该认真对待特别是有机农业。

　　这两个有机农业和传统农业有机地结合起来，协调土壤中有机和无机养分平衡，以生产更多的农产品减少环境成本是中国农业发展的方向。我们的一些最近的研究表明，土壤 - 综合管理技术设备系统，可以大大提高产量的同时，氮肥效率大幅提高，减少无功氮流失％，减少温室气体排放％。

　　 养分挤压式脱水机高效利用资源的方式

　　世界人口仍在增长，并预计将超过一亿，对农产品的需求将在次。同时，农产品随着人们生活水平的提高，人均需求将增加。因此，要采取有效措施，增加农产品的供给仍然是世界上一个巨大的挑战，特别是发展中人口大国。由于有限的耕地在全球上市资源，因此提高单位面积产量，增加粮食总产的重要手段，化肥无疑将继续发挥重要作用。与此同时，我们应该解决肥料过剩和不合理应用的问题，使。

　　中国的农业生产，过量施肥问题是比较常见的，尤其是水果，蔬菜，经济作物和其他更突出。虽然中国的农业生产懂得如何控制或减少化肥的剩余差异量，但化肥的较高的应用率，养分利用率普遍较低共识。为此，中国提出的今年“肥零增长”，目标控制在农业生产中的问题化肥的过量应用提出了具体要求。科学与技术“十三五”期间正在实施，“化肥，农药应用，以降低整体R＆d效率”键R＆d项目将改变中国目前的农业生产提供过量施肥问题的有力支撑。

　　但是，我们应该看到，中国有不合理施肥引起不能简单地采取措施，以“减肥”应该是通过各种措施，除了挖掘作物对养分的吸收和利用的潜力，采用“R”的广阔解决问题技术，不断的技术研究和推广测土配方施肥等，但我认为有以下问题仍需关注。

　　。农作物不能仅仅作为氮，磷，钾等的矿物营养供给。应考虑的有机碳和矿质营养均衡之间的协调

　　 植物矿质营养学说提出了很长一段时间后，面向化学思维起着研究和植物营养的应用提供了重要的先导作用； 植物营养学科很长一段时间被称为“农业化学”。化工主导思想导致的生产实践中，很多人都会作物对养分的供应问题，只是矿质营养元素氮，磷，钾等供应问题。大量化肥生产，导致时空平衡养分生态系统的碳，氮，磷和其它病症，损失增加。

　　大量国内外研究表明，有机和无机复合物不仅增加作物产量，但也培肥地力，其理由已经有很多讨论。结果表明，长期实验中，有机与无机肥处理，减少了氮的肥料％产率被具有相似化学肥料的只有应用程序获回转式冷却机得的，但增加土壤的有机物质含量，提高土壤肥力。

　　 我们的研究表明，用等量长期有机肥与化肥处理的高氮肥利用效率，低损耗的氮肥施用相比，不仅与有机肥和化肥处理提高了土壤的物理和化学性质相关至； 并且还氮肥或具有与有机材料，增加了相关的保持微生物营养物的有机肥料； 还与裁剪后的微生物释放和保持协调氮素营养供应有关。从不同国家的全球氮利用效率的宏观分析发现，农业生态系统的比例很高生物固氮的国家或地区，其高氮肥利用效率。因此，应考虑改变肥料实践中，只有氮，磷，钾的肥料和营养的供给，而着眼于颞农业生态系统的碳，氮，磷，钾和其他成分之间的平衡。

　　 忽略世纪中期研究后的有机营养物质的作用，在发达国家集中在植物营养欧美转向无机养分和肥料方面，但也在一定程度上，。无论是有机肥料或土壤，必须含有有机营养物，或生理活性状态，或者受激物种，其中也有对作物生长一定的营养和调节作用。有机营养物，例如，发现早期判定洛桑实验站的，在英国，土壤和渗滤液，含有一定量的有机氮的雨水； 但研究营养的作用，由于研究是指由有限的证据限制。自上世纪五十年代，同位素技术的应用，提供了有机养分植物吸收的直接证据。因此，有必要进一步探讨营养的有机养分的作用和调控。

　　。强调作用，作物生长和养分供应协调土壤中的微生物，作物之间的关系

　　肥料养分通过给予农作物吸收取决于与作物，土壤，微生物和环境条件相互作用的结果。。在一个示例中的氮，通过作物和土壤有效氮供

　　

给吸收氮肥是密切相关的可用的氮在土壤中的含量高，农作物吸收氮肥的相对低比例的。的有机物和发动机的养分循环微生物转化，从各种来源和有机物质形式的土壤最终将受到微生物分解矿化过程重新接合土壤生物地球化学循环。化学氮肥块根作物氮和在土壤施肥在短期内赢得的微生物，导致固氮会发生微生物竞争； 和微生物的生命周期短，后其分解释放氮的死亡，植物可以使用，所以植物是最后的赢家。因此，微生物保留和养分释放也是在植物营养素的供给中发挥重要作用。不合理和过量施肥会影响土壤菌群，从而抑制有益微生物和其他固氮菌的菌根的活性，导致增加的作物病害，营养吸收和对作物使用。

　　不同的控制方法，可以采用，培养土壤微生物，包括有益微生物，杀菌剂，轮作，作物或类似物用靶向微生物原土的生长干涉，以促进接种微生物生长的直接接种。的有机肥，稻草和植物根系分泌物的应用，可以提供一种有效的碳源的微生物，它是控制土壤微生物的有效手段。到根渗出物，例如，它是一个粗略的估计，每年增长的有机物期间通过根分泌物的数量到土壤或脱落的有机根部大约两倍的量，当他们的成熟和更。使用标记的实验研究发现C，其碳的净量的根分泌物的数量可％至％，将其分离的根分泌物或调节土壤的生物活性具有重要的作用。

　　二十世纪后期，随着分子生物学和基因组学技术的发展，提供了有效的手段，揭示了土壤，植物，肥料及微生物生态系统之间的关系，使土壤中微生物的研究进入了“黑盒子”，“灰箱”，并甚至是“白盒”。

　　在微生物的调控，近年来各地的植物生长调节促进根际微生物和植物，以保持健康，提高跨有益的菌根，微生物调控群落结构，培育基础科学高生物生育能力和疾病抑制型微生物菌群等。问题进行了一些研究。外国根际项目拟议中的法律（根际工程），通过育种手段，根系分泌物特征的调控，进一步调整构建根际有益微生物数量，更好的植物生长环境。

　　近年来，申蓉南京农业大学教授的团队，通过我们独特的集约化管理相结合的带领下，开展通过固态二次建设和高生物生育能力和疾病抑制类型根际土壤中微生物的工作规定，外源有益微生物和有机肥生物有机肥发酵，在根际微生物群落，研究植物的生长和健康促进的规定做出了突出的成绩，显示出在这一领域的巨大潜力。

　　。营养最大限度地提高资源循环利用

　　不同的化学品如杀虫剂，肥料和有机养分的肥料的营养物质可以再循环。中国的传统农业是生产的自给自足的小农经济模式，在相当大程度上实现养分资源的循环利用，以确保中国的成千上万的持续发展多年的农业。随着社会的发展，农产品流通范围不断扩大，使得从农田养分出难以现场。尤其是优秀的现代农业生产，种植业和养殖不同的问题，有机肥料养分难以到位领域实现。

　　有机肥料特别是动物粪便是一种重要的营养资源，全球牲畜粪便总氮和肥料氮当量的总量，但由于低的营养损失和到外地应用于农田氮肥的实际量的比率仅为％。我们的畜禽粪便每年生产百万吨，相当于氮吨的磷吨，而目前缺乏综合利用率％圆盘造粒机，不仅浪费资源，而且污染成为一个重要来源。养殖场处理与利用已成为限制畜牧业发展的重要障碍，为此，国务院日前发布“关于加快推进畜禽废弃物综合利用的意见”，促进中国的畜禽废弃物利用率，破解禽畜废物环境污染问题。除了合理利用畜禽粪便，而且我们也应该注意利用秸秆等有机废弃物的营养素。

　　植物营养往往集中在吸收和利用的损失，去向和使用注意养分和肥料田间尺度的离开地块后是不够的。实际上地块留下的营养可以进入其他的图是在其他作物使用。因此，养分资源管理应根据流量和营养循环的理论，看营养物从生物地球化学循环的角度来看，流动，实现从露台到流域规模的不断扩大，在农业生态系统中最大限度地养分循环。

　　。的技术，经济和政策措施，如营养管理利用

　　施肥实践是人类生产活动，不仅影响了推广的研究和技术，而且还与经济，社会等。。采用只有一个措施是难以有效地引导科学合理地利用营养物质的生产商。

　　西方国家来解决因化肥带来的负面影响的实践充分证明了这一点。西方发达国家，尤其是在西欧工业化的早期过程中，化肥，高度集约化农业的悠久历史，过度营养盐输入引起的生态环境也出现较早。

　　为此，最高在西欧，化肥荷兰在开发控制过量施肥的带领下，土壤环境保护法案。自上世纪七十年代，荷兰继续减少氮的数量，已经减少到六十年代的水平，但增加了一倍作物产量，氮利用效率显著上升。丹麦是农产品在西欧的主要出口国，在农业生产中，由于氮肥的过量施用污染问题造成了严重。

　　在过去几年中，由于采用了各种措施，以控制氮农业投入，氮过剩的量显著下降，而农业，畜牧业生产继续增加的氮利用效率（农业+畜牧业）增加了几乎一半，氮苏浸出损失，氨的挥发，氮显著降低沉降和一氧化二氮的排放量，其中的有效措施的上限是作为肥料有机肥料等的成氮和套使用。控制营养欧盟在水体等政策和法规，包括“硝酸盐指令”（硝酸盐指令）的执行情况，污染过度投资中实施“水框架指令”（水框架指令）和“海洋战略框架指令“在（海洋战略框架指令），在有关期间的规定排放限值营养素实施的水和肥身体，等。，采取对生产者超标排放的经济制裁。

　　由于这些综合措施的结果，使欧盟化肥自上世纪九十年代下降量。有机肥料面积增加，电流，欧盟为％有机肥料农田的面积； 欧洲国家回收农田之间的有机肥料氮比值%%。

　　中国在水果，蔬菜等经济作物肥料过剩当前农业生产造成的孤立养殖出色多见，农业面源污染问题。虽然有我国和欧美国家，但其利用技术采用，经济政策和其他措施来控制过度的养分的投入，促进我们学习的营养循环的做法有些差异。

　　 结语

　　上世纪初，美国农学家王已在中国和日本和朝鲜感叹东亚三国几千年的农业生产中，以有机肥的应用，饲料中人口众多，而且培肥地力奇迹。但自世纪年代，大量的农业化肥，种畜禽粪便难以分离的原因农业用地，生态环境带来了很多问题，我们需要反思化肥的广泛应用带来的根本原因问题，解决问题的方法和手段问题。

　　毫无疑问，肥料的过度和不合理的应用是问题的根源。除了现有技术，并采取措施，应改变植物养分含量仅被认为供给无机营养氮，磷，钾，不同的元素碳，氮，磷，钾等的时间重要性之间的平衡； 在实践中应避免的农业生态系统的营养资源为核心的有效回收落入争议有机和无机营养物，采取不同的方法来实现有机 - 无机肥料成分的组合。看从生物地球化学循环的角度养分利用和管理问题，注重梯田在土壤，水，大气流动，流域和区域尺度和营养的影响。在技术和政策，有效的法规相结合，提高养分利用效率，减少养分流失，保护中国农业的健康和可持续发展。