绪论
一、土壤肥料在农业生产及资源环境中的地位和作用
1、土壤是生产的基本生产资料
土壤不仅是植物生产的基地，而且也是动物生产的基础。两者都必须以土壤作为基本生产资料。
2、土壤是农业生产链环中物质和能量循环的枢纽
3、土壤是自然界中具有再生作用的自然资源
土壤作为一种自然资源和永恒的生产资料，是人类从事农业生产以达到自身生存、繁衍和社会发展的重要物质基础。但是，土壤资源还具有数量有效性与质量可变性的特点。
4、土壤是农业生态系统的重要组成部分
农业生态系统是以人类农业生产活动为中心,在一定条件下，以农作物、家畜、家禽为主体，以包括林、草、昆虫、微生物等农业生物为基础，与气候、土壤、水等环境因素相结合的非闭合的能量、物质转化循环的人工生态系统。
作为重要环境因素之一的土壤,它还是生物与非生物环境的分界面，亦是生物与非生物体进行物质、能量移动和转化的重要介质和枢纽。
因此对土壤资源的利用，不仅要根据国民经济环境和农业生产发展的要求，结合土壤本身的性质、特点来考虑，而且还应从整个自然环境生态平衡和农业生态系统的良性循环的角度来考虑土壤的利用、规划，决不能以牺牲环境生态来进行开发利用。
5、土壤是保障人类生存与生态环境安全的基础
土壤作为一种重要的自然资源，是人类赖以生存的基础。土壤作为作物的载体，是自然界食物链的起源地，它的环境质量直接关系到农产品的安全，对人类的生存健康有着直接和深刻的影响。因此，保护好土壤资源，有效地调控土壤中的污染物质，不断提高土壤质量,对保证大气和水体质量，保证生态环境安全和人类健康具有重要的意义。它和大气、水、生物和矿藏一样对人类社会具有同等重要的意义。
6、肥料是农业优质增产和食物安全的重要保障
食物安全已不是单纯指数量的安全，它包括数量安全、质量安全、经济安全和生态安全4个方面。科学合理的施肥，更是不断提高土壤质量，实现食物安全的重要保障措施之一。
二、土壤的概念
（一）影响土壤肥力水平发挥的因素
1、土壤本身的内在内素（物质组成和各种理化生物学性质）。
2、外界条件（自然条件、土地基本建设标准和耕作栽培管理等措施的质量）。
3、社会生产关系和经济政策等。
（二）土壤的概念
土壤是指覆盖于地球陆地表面，具有肥力特征的，能够生长绿色植物的疏松物质层。
（三）土壤组成
1、固相
（1）固体土粒
矿物质:占固体部分重量的95%～99%，占整个土体容积的38%左右，为岩石风化而来或成土过程中形成。常谓之“土壤骼”。
②有机质:占固体部分重量的1%～5%，占整个土体容积的12%左右，由生物残体及其腐解产物构成。常谓之“土壤肌肉”。
（2）土壤生物
包括土壤动物、植物及土壤微生物等，以微生物的数量最多，每克土约有10亿个，但其质量、容积小，常归入有机质内。
2、粒间空隙
（1）气相
气体:占整个土体容积的25%左右，其构成可分为两部分，常谓之“土壤空气”。（近地面大气层进去土壤的气体是O?，N?。土壤内部产生的气体是水气，CO?。）
（2）液相
水分:占整个土体容积的25%左右，主要由地表进入土壤，由于可从土壤固、气相中浸溶各种可溶性物质而成为土壤溶液，常谓之“土壤血液”。
三、世界近代土壤肥料学发展概况
1、 农业化学派
农业化学派的代表人物是德国化学家李比希(J. leibeg)。
他以化学理论和方法来研究土壤植物营养的问题。于19世纪中叶首先提出了“植物矿质营养学说”。其贡献在于确立了植物吸收土壤中矿质养分以及有机质分解后的矿物质而生活的观点,开辟了以此解决农业生产问题的新领域。对土壤学、植物生理学及整个生物科学、农业科学都产生了极其重要的影响，同时也为发展化肥工业和施用化肥起着极大的推进作用。
“归还学说”这一观点，对保持养分平衡方面有着积极的作用，直至今天，仍在指导着我们进行平衡施肥。但也存在着明显的不足之处。其一，他只是以单纯的化学观点来看待土壤这一复杂的多运动形式的自然统一体，而忽略了肥力的增减，更重要的是生物因素和有机质的综合作用；其二，他用机械唯物论的观点只强调了植物是土壤养分的消耗者，而完全忽略了植物本身也有对土壤养分的积累和提高的作用。
2、农业地质学派
19世纪后半叶，以德国地质学家法鲁为代表，
其贡献在于揭示了风化作用在土壤形成中的作用，并从地质学的角度积累了一些 土壤形成的资料,开辟了从矿物学研究土壤的新领域，对推动后期的土壤学发展起到了积极的作用。但其不足之处同样是忽略了生物在土壤形成和肥力发展中所起的作用，过分强调了矿物质的淋溶损耗，甚至提出了“土壤归土壤，农业归农业”的错误论点，将土壤科学引导至脱离农业生产实践的错误方向。
3、土壤发生学派
土壤发生学派产生于19世纪末期至20世纪初，其代表人物为俄国土壤学家道库恰耶夫。
他提出土壤是在母质、气候、生物地形和时间五大自然成土因素共同作用下发生发展起来的。至前苏联时期，由该国土壤学家威廉斯继承、发展和完善了道氏的发生学观点，创立了土壤统一形成学说,强调了成土作用是以生物为主导的过程。提出了“土壤肥力说”和“土壤结构说”学说，形成了土壤发生学派。
其主要贡献在于提供了土壤是历史自然体的认识，为认识自然土壤肥力状况和自然土壤分类奠定了理论基础,对世界近代土壤形成学说的发展起着积极的推动作用,从而标志着土壤学作为一门独立的自然科学的诞生。但其在很大程度上又局限于自然土壤的发生发展和肥力的演变，忽视了耕作土壤肥力发生发展的研究以及人类农业生产活动对土壤肥力的影响,故使其在服务于农业生产方面受到一定限制。
4、 现代土壤科学的新观点
20世纪60年代以后，“土壤生态系统”的概念应运而生,至20世纪90年代以来获得了迅速发展。所谓土壤生态系统实际上是指土壤生物与土壤及其他环境要素之间相互作用的系统整体。这一观点的提出,使土壤科学研究突破了传统的土体本身结构、功能及其内在联系的范围，而强调了土壤与外界各种环境因素之间的物质、能量的交换及其相互影响，从而能更好地服务于现代农业生产。
20世纪90年代，美国土壤学会明确提出了土壤质量的概念。认为土壤质量是土壤对自然和人工生态系统功能所具有的一种特定 的能力，即维持植物和动物的生产力，保持和改善水质，支持人类健康和居住环境的能力。土壤质量概念的提出使人们对土壤的认识由传统的只强调土壤肥力逐步发展到对土壤功能的全面认识，它不仅表现为研究内容的拓展,更体现了土壤科学研究重心的转移，这是土壤科学发展过程中的一次重大飞跃。
同时土壤水能量观点和运动方程的建立，以诊断层和诊断特性为区分标准的美国土壤系统分类的建立等，更标志着土壤科学从定性静态研究阶段逐步跨人到定量动态研究的新时代。这些新观点和新理论的问世，为现代土壤科学的发展奠定了良好的基础,同时也大大推进了土壤科学的迅速发展。
四、土壤肥料科学 面临的挑战与任务
（一）土壤肥料科学面临的挑战
我国今后土壤学的发展必须首先适应与面临全球8大问题，即“农业安全，生态破坏，环境污染、资源匮乏，能源紧缺，全球变化,灾害突发，经济危机及人类生命健康”等。我国农产品生产面临3个不可逆转的趋势，即土壤退化和耕地减少的趋势不可逆转，人口增长的总体趋势不可逆转，人们消费水平的提高不可逆转。中国将面临越来越大的来自食物安全方面的压力，而这些压力最终要转嫁到土壤资源上。能否保证以及如何使粮食增长满足人口增长的需要，不仅是一个十分重要的社会问题，更是一个棘手的科学难题。
另外是来自生态环境的挑战。中国已经是世界上土壤资源利用强度最高的国家之一，土壤的高强度利用和管理不善,导致了土壤质量的严重退化，导致土壤生产力下降，面临生态环境问题十分严峻,其中土壤荒漠化、水土流失、水资源紧缺、森林滥伐、草原退化、 温室气体的排放、土壤污染、酸化、盐渍化的问题都十分严重。化肥、农药污染物等大量进入农田，由此而引起的面源污染导致水质 下降、农产品质量 下降、温室气体排放增 加引发全球气候变化等，因此，土壤肥料科学将面临着严峻的挑战。
（二）土壤肥料科学的任务
1、土壤资源保护与生态环境建设是土壤学新时期的重要任务
主要包括综合治理集约经营耕地的研究；土壤资源承载能力的研究；表征土地可持续利用的有效性指标的研究；耕作施肥的集约化管理模式（现代化节水、节肥、节能技术和旱作农业技术等）；土壤质量动态监测及土地数字化数据库的研究；人为活动对土壤与环境的影响；城市与城郊土壤对人类健康和城市农业的危害；防治各种类型土壤退化和土壤污染的理论、方法、技术的研究，特别是加强农业土壤污染物环境生物地球化学循环与风险评估；农业土壤污染生物修复与可持续管理；农业、工业废弃物及城市污泥的土壤利用与农产品安全；复合障碍型农业土壤环境风险削减与培育技术等方面的研究。
2、 土壤与环境质量是现代土壤学的研究核心
土壤质量是指土壤肥力质量、土壤环境质量及土壤健康质量3个方面的综合质量。是保障土壤生态安全和资源可持续利用的能力标志，是现代土壤学的研究核心。
在今后的研究中主要包括:土壤质量的时空变化与发展。包括不同时间尺度土壤质量动态变化规律、空间分布特点、质与量演变及其发展趋势。②土壤质量的演变过程与形成机理。包括土壤质量演变的物理、化学及交互过程和机理，人为活动对土壤质量演变的影响及反馈机理。③土壤质量的指标体系与调控原理。包括土壤质量的自然与人为指标体系、土壤质量演变的信息数据库与评价咨询系统的建设、土壤质量的调控原理研究。④土壤质量与土壤圈物质循环及环境的交互作用。⑤不同类型耕地土壤的持续重建与定向培育。
3、深入研究土壤圈物质组成、性质、类型及其循环规律
未来土壤学发展的总趋势是以探索土壤圈内在功能及在地球系统中的地位为前提，深入研究土壤圈的物质组成、性质和物质能量的循环、转化与全球变化及其与各圈层间的物质能量交换对人类生存和环境、农业持续发展等的影响。
4、土壤肥力培育和土壤养分资源综合管理是现代土壤肥料学解决的关键问题
但是土壤养分状况的变化不仅影响到农业持续发展与人类生存,同时由于人类施肥所产生的NO?，CH?，CO?等气体也对环境及全球土壤有明显影响。农业生产必须走兼顾持续高产优质并与环境相协调的优质、高效、持续高产和环保的发展道路。关键之一是在保证持续高产的前提下,深入研究养分资源高效利用的机制和途径，寻求土壤植物系统养分的农学效应和环境效应的最佳平衡,建立和完善相应的理论和配套技术体系。
更应重视土壤肥力的培育与提高，土壤养分的保持与平衡，土壤水分的平衡与调控及农产品品质的提高等方面的深入研究，让现代土壤学为实现人类享有充足的食物与清洁生产的环境的宏伟目标做出贡献。
5、建立和完善土壤肥料信息系统是土壤肥料科学研究发展的总趋势
加强全国化肥网和土壤肥力、肥料效应监测基地的建设，重视土壤肥料数据库及其应用系统的开发；注重统计分析和模拟模型技术在生产上的应用；利用3S技术在我国不同区域着手建立为宏观决策服务的养分资源管理信息系统，为耕作施肥、节水等提供指导，为合理利用土壤资源，预测其演变趋势以及我国不同区域的有机肥料无机肥料生产、分配调节和科学施用等提供科学依据。