【正文】 在旱田通氣狀況良好時(shí)，土壤中氧氣含量高，銨。有機(jī)氮礦化需要多種微生物，如細(xì)菌、真菌和放線菌等共同作用才能完成。① 有機(jī)氮的礦化。（2）土壤氮的去向。來自降雨的氮主要是由于雷電的作用，使大氣中的氮被氧化成化合物，這些化合物被雨水溶解后，隨著降雨進(jìn)入到土壤中。來自大氣的氮主要是通過土壤中的固氮微生物固定，轉(zhuǎn)變?yōu)樯锏Ｔ谒?、堿或酶作用下可水解 結(jié)構(gòu)復(fù)雜，不水解有效部分有效無(wú)效無(wú)機(jī)態(tài)氮銨態(tài)氮硝態(tài)氮水田全部是銨態(tài)氮旱田主要是硝態(tài)氮有效有效（1）土壤氮的來源。土壤氮素的存在形式及有效性見表24。2. 土壤氮素的形態(tài)及有效性土壤中的氮素包括有機(jī)態(tài)氮和無(wú)機(jī)態(tài)氮兩種形態(tài)，通常有機(jī)氮占土壤氮的95%～99%，是土壤氮的主要存在形式，必須通過土壤微生物的作用轉(zhuǎn)化為無(wú)機(jī)態(tài)氮，才能被作物吸收利用。不同植物種類對(duì)氮素的積累有不同影響，如豆科作物的氮素含量比禾本科作物要高。 影響土壤全氮含量的因素有氣候、植物種類、地形、質(zhì)地及人類的耕作栽培技術(shù)等?！? g/kg之間變化，耕作土壤全氮含量在1～2 g/kg之間變化。作物從土壤中吸收養(yǎng)分，又把根茬、秸稈等殘?bào)w中的養(yǎng)分歸還土壤，使微生物分解殘?bào)w，釋放出的養(yǎng)分又被作物吸收利用，進(jìn)行下一輪循環(huán)利用。NO3NOxNH4+4地下水腐殖質(zhì)微生物NO3NH4+NO3N2NOxNH3N2生物與非生物固氮濕沉降干沉降收獲枯枝落葉礦化固持硝化粘粒礦物可交換態(tài)固定態(tài)吸收淋 洗風(fēng)化固持氨揮發(fā)灌水施肥氣態(tài)損失 NH3 徑流施肥灌水發(fā)揮氨持固風(fēng)化淋 洗吸收固定態(tài)可交換態(tài)粘粒礦物硝化固持礦化枯枝落葉收獲干沉降濕沉降氮固物生非與物生N2NH3NOxN2NO3NH4+NO3微生物腐殖質(zhì)地下水4NH4+徑流氣態(tài)損失 NH3 圖24養(yǎng)分的轉(zhuǎn)化與消耗六、土壤中的大量元素土壤中存在著氮、磷、鉀及中、微量元素等多種養(yǎng)分。3. 養(yǎng)分消耗分為土壤內(nèi)部復(fù)雜轉(zhuǎn)化過程；植物吸收利用；損失：淋失；氣態(tài)損失；侵蝕流失；人為活動(dòng)引起的損失。如K+等。 （1）質(zhì)流：養(yǎng)分借助于根系吸收的水分而被運(yùn)輸?shù)礁档谋砻?。雷電從氮到一氧化氮和二氧化氮，煙道排氣，含氮有機(jī)物質(zhì)的燃燒，銨化物的揮發(fā)。 四、土壤養(yǎng)分的來源 土壤養(yǎng)分來源有土壤礦質(zhì)土粒風(fēng)化所釋放的養(yǎng)分；土壤有機(jī)質(zhì)分解釋放的養(yǎng)分；大氣降水帶入土壤的養(yǎng)分；施肥（包括化學(xué)肥料和有機(jī)肥料中的養(yǎng)分）；生物的作用，土壤微生物的固氮，植物根系對(duì)養(yǎng)分的富集；灌溉水中的養(yǎng)分等。 3. 無(wú)效養(yǎng)分：不能被植物吸收利用的土壤養(yǎng)分。 （三）作物有效性 1. 有效養(yǎng)分：能夠直接或經(jīng)過轉(zhuǎn)化被植物吸收利用土壤養(yǎng)分。 （二）植物對(duì)營(yíng)養(yǎng)元素吸收利用的難易程度 1. 速效養(yǎng)分：不經(jīng)轉(zhuǎn)化就可被植物直接吸收利用的養(yǎng)分。 3. 礦物態(tài)養(yǎng)分：大多數(shù)是難溶性養(yǎng)分，有少量是弱酸溶性的（對(duì)植物有效）。 三、土壤養(yǎng)分形態(tài) 土壤養(yǎng)分形態(tài)按有效程度分為速效態(tài)養(yǎng)分水溶態(tài)有效小分子及礦質(zhì)離子、土壤膠體吸附的交換性離子；緩效態(tài)養(yǎng)分為易礦化的有機(jī)物中的養(yǎng)分、易風(fēng)化的礦物中的養(yǎng)分；遲效態(tài)養(yǎng)分為難風(fēng)化的礦物中的養(yǎng)分、難礦化的有機(jī)物中的養(yǎng)分。菜地、水田土壤養(yǎng)分含量總體較高，而糧田、旱地和自然林下的土壤養(yǎng)分含量相對(duì)較低。 土地利用方式也能夠影響土壤養(yǎng)分的空間變異，它是土壤有機(jī)質(zhì)空間變異最關(guān)鍵性的因素。Tsegaye 等研究發(fā)現(xiàn)，精耕細(xì)作對(duì)土壤測(cè)試值、植物生長(zhǎng)及其營(yíng)養(yǎng)吸收值的空間變異都有較大影響。美國(guó)農(nóng)業(yè)部土壤監(jiān)測(cè)中心經(jīng)過多年研究發(fā)現(xiàn)，確定農(nóng)田土壤采樣方案時(shí)應(yīng)該考慮取樣前包括化肥施用、機(jī)械耕作、農(nóng)田合并、作物輪作、作物品種、收獲和灌溉作業(yè)等在內(nèi)的農(nóng)田管理措施，這些管理措施對(duì)土壤肥力和作物產(chǎn)量的影響可能持續(xù)幾年甚至幾十年。 人類活動(dòng)尤其是農(nóng)田作物管理措施對(duì)土壤養(yǎng)分的空間分布也有較大影響，而且這種影響越來越大。西伯利亞大草原南部黑鈣土在150 m 步長(zhǎng)值下主要表現(xiàn)出 pH 和有機(jī)碳含量的空間變異特征，在150800 m 步長(zhǎng)值下粘粒、物理性粘粒和氮含量空間變異最大，栗鈣土在150 m 步長(zhǎng)值下主要表現(xiàn)粘粒、物理性粘粒和氮含量的空間變異特征，在 150800 m 步長(zhǎng)值下 pH 和有機(jī)碳含量的空間變異特征最明顯，其土壤養(yǎng)分特性的空間分布特征顯著不同。地下水水位、排水、灌溉系統(tǒng)和微地形的差異可造成土壤養(yǎng)分強(qiáng)烈的空間相關(guān)性。在復(fù)雜的丘陵地區(qū)，OM（有機(jī)質(zhì)）、N（氮）、P（磷）、K（鉀）幾種大量元素與海拔呈顯著正相關(guān)，Ca（鈣）、Mg（鎂）、S（硫）與海拔呈負(fù)相關(guān)；N 與坡度呈顯著正相關(guān)，Ca 與坡度呈顯著負(fù)相關(guān)；OM、N、P 與坡向呈負(fù)相關(guān)，Ca、Mg 與坡向呈顯著正相關(guān)關(guān)系；而 K、S 與地形因子的相關(guān)性不顯著。 地形影響水熱條件和成土物質(zhì)的再分配，因而不同的位置有不同的土壤特性。如果一種氣候在土壤形成過程中長(zhǎng)時(shí)間起作用，也會(huì)導(dǎo)致土壤變異變得緩和。 氣候是影響土壤特性的基本因素，支配著成土的水熱條件，直接和間接地影響土壤形成過程的方向和強(qiáng)度，氣候的差異會(huì)對(duì)土壤空間變異產(chǎn)生強(qiáng)烈影響。母質(zhì)差異在解釋土壤空間變異時(shí)較地形位置更重要。 土壤母質(zhì)是土壤形成的基礎(chǔ)，不同類型母質(zhì)所含礦質(zhì)元素和承受風(fēng)化淋溶強(qiáng)度的差異往往導(dǎo)致土壤養(yǎng)分的空間變異。氣候、母質(zhì)、地形、土壤類型等自然過程可認(rèn)為是結(jié)構(gòu)性因素，可以導(dǎo)致土壤養(yǎng)分強(qiáng)烈的空間相關(guān)性，是空間變異的內(nèi)在驅(qū)動(dòng)力，有利于其空間變異結(jié)構(gòu)性的加強(qiáng)和相關(guān)性的提高，在較大尺度上更為明顯?？臻g變異來源包括系統(tǒng)變異和隨機(jī)變異兩種，系統(tǒng)變異是指由母質(zhì)、氣候、水文、地形、生物、時(shí)間、人類活動(dòng)等的差異引起的變異，表現(xiàn)出逐漸而顯著的變化，而隨機(jī)變異則指土壤特性變異中無(wú)法與己知的原因相關(guān)聯(lián)的變異，是由取樣、分析等的誤差引起的。土壤養(yǎng)分的空間變異性是土壤特性空間變異的一個(gè)重要方面，對(duì)土壤養(yǎng)分空間變異規(guī)律的了解是管理好土壤養(yǎng)分的基礎(chǔ)和前提。 二、土壤養(yǎng)分空間變異性 （一）土壤養(yǎng)分空間變異性的概念 土壤特性的空間變異是 1936 年由 Milne 首先提出來的。 土壤是一個(gè)空間連續(xù)體，具有空間變異性，土壤養(yǎng)分供應(yīng)與作物養(yǎng)分需求在空間上的不協(xié)調(diào)是限制作物高效利用養(yǎng)分的關(guān)鍵因素。在美國(guó)和荷蘭的農(nóng)業(yè)非點(diǎn)源污染中，農(nóng)田氮磷養(yǎng)分對(duì)水環(huán)境的污染占到 40%60%。hm2，氮素年盈余量為 86 kg我國(guó)沉入河、湖的氮素約有 60%來自化肥，華北地區(qū)冬小麥夏玉米輪作體系中農(nóng)田每年氮素年輸入總量為 669 kg據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國(guó)的氮肥損失率約為 45%，每年損失的氮肥約 900 萬(wàn)噸，折合人民幣 380 億元。然而，根據(jù)我國(guó)大量田間試驗(yàn)的統(tǒng)計(jì)結(jié)果，我國(guó)化肥利用率較低，其中氮肥當(dāng)季利用率僅為 35%，遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于美國(guó)和日本的 60%70%，磷肥利用率為 10%20%，鉀肥利用率為 35%50%，全國(guó)缺鉀耕地面積占耕地總面積的 56%，而 20%30%的耕地氮素過量。我國(guó)是一個(gè)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)大國(guó)，化肥生產(chǎn)和消費(fèi)量持續(xù)增長(zhǎng)，近 30 年來，我國(guó)化肥施用總量由 1978 年的 884 萬(wàn)噸，增加到 2009 年的5404萬(wàn)噸，成為世界上化肥消費(fèi)量最大的國(guó)家，約占世界的三分之一。 土壤本身就是一個(gè)天然的肥料庫(kù)，能有效地協(xié)調(diào)作物生長(zhǎng)所需的水、肥、氣、熱條件，土壤本身的肥力水平是限制作物產(chǎn)量最為重要的因素之一。《全國(guó)新增 1000 億斤糧食生產(chǎn)能力規(guī)劃（20092020 年）》提出，到 2020 年，我國(guó)糧食生產(chǎn)能力要達(dá)到 11000 億斤以上，比現(xiàn)有產(chǎn)能增加 1000 億斤，糧食單產(chǎn)水平達(dá)到 700 斤。自1840 年李比西創(chuàng)立植物礦質(zhì)營(yíng)養(yǎng)學(xué)說以來，在有關(guān)土壤肥力的研究中，大多側(cè)重于土壤營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的貯量及其有效性研究。同時(shí)，要防止水土流失、防止土壤污染，進(jìn)行合理規(guī)劃，進(jìn)行農(nóng)業(yè)綜合開發(fā)，保護(hù)林地和草場(chǎng)，保持生態(tài)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)平衡。具體措施包括：增施有機(jī)肥料、種植綠肥、合理施用化肥，這樣不僅有利于當(dāng)季作物的生產(chǎn)，而且有利于保持和提高土壤肥力。如果人類違背自然規(guī)律，進(jìn)行掠奪式經(jīng)營(yíng)，只索取不投入，那么土壤的狀況就會(huì)惡化，土壤的肥力也會(huì)下降，長(zhǎng)此下去，必然會(huì)造成土壤肥力的喪失。前面已經(jīng)講過，土壤微生物會(huì)影響土壤有機(jī)質(zhì)的合成與分解，影響?zhàn)B分的釋放和轉(zhuǎn)化，提高土壤的保肥保水性能，并進(jìn)一步影響土壤的肥力狀況。 土壤中離子有效陛升高或降低會(huì)導(dǎo)致土壤中該離子的過量或缺乏，從而直接影響土壤肥力。它們直接影響作物的生長(zhǎng)發(fā)育和土壤養(yǎng)分狀況。它們通過影響土壤的通氣狀況和土壤中氧氣含量等來影響土壤中養(yǎng)分的轉(zhuǎn)化、土壤水分以及作物的根系等，對(duì)肥力因子的各個(gè)方面均有影響。被作物實(shí)際吸收的養(yǎng)分?jǐn)?shù)量，還受作物根系表面獲得土壤養(yǎng)分方式的影響。但這些養(yǎng)分是否能全部被農(nóng)作物吸收利用，取決于這些養(yǎng)分在土壤溶液中的濃度和養(yǎng)分元素在土壤固體中的數(shù)量等因素。 （一）養(yǎng)分因素 土壤養(yǎng)分因素是指土壤中養(yǎng)分的儲(chǔ)量和有效性，主要取決于土壤礦物質(zhì)和有機(jī)質(zhì)的數(shù)量及組成。孔隙度過大或過小，都會(huì)影響土壤的保水和通氣性能，使根系生長(zhǎng)發(fā)育不良。 ：土壤孔隙是指土粒間的距離，表示土壤的滲水透氣能力。 ：表示土壤供氮能力，通常土壤全氮量為0．01%～0．1%。 ：有機(jī)質(zhì)含量高的土壤供肥能力大。在我國(guó)曹承綿等首先提出土壤肥力的數(shù)值化綜合評(píng)價(jià)，其主要思想為在土壤單項(xiàng)肥力指標(biāo)實(shí)測(cè)值的基礎(chǔ)上，計(jì)算單項(xiàng)肥力指標(biāo)與其他單項(xiàng)肥力指標(biāo)的單相關(guān)系數(shù)及其平均值，并以該平均值與平均值總和的比作為該單項(xiàng)肥力指標(biāo)的貢獻(xiàn)值，依此求得各評(píng)價(jià)單元肥力綜合指標(biāo)的總分?jǐn)?shù)作為表征其肥力水平的依據(jù)。間接評(píng)價(jià)法又可分為兩類：一類是分等法，又稱歸納法，該法以一定利用方式的土壤潛力和限制因素，作為評(píng)價(jià)土壤質(zhì)量差別的依據(jù)。由于該法受到資料不足限制，不能充分反映土壤自然生產(chǎn)力的高低，因此我們更多的是采用間接評(píng)價(jià)法。直接法是指用試驗(yàn)手段直接去探測(cè)土壤(土地)對(duì)某種用途的適宜程度。隨著美國(guó)政策的取消以及GPS技術(shù)的廣泛應(yīng)用，人們?cè)絹碓蕉嗟牟捎镁W(wǎng)格取樣方法，利用GPS精確取樣。網(wǎng)格取樣方法是把一張網(wǎng)格疊加在地塊或取樣區(qū)域的地圖上，選擇離每個(gè)網(wǎng)格交匯點(diǎn)(或網(wǎng)格中心點(diǎn))最近處為取樣點(diǎn)，在每個(gè)取樣點(diǎn)處在一定半徑范圍內(nèi)取樣，一般在半徑約10m的范圍內(nèi)取510鉆土樣混合為一個(gè)土樣。純隨機(jī)抽樣的關(guān)鍵是隨機(jī)抽取樣本，主要方法是從一定區(qū)域(總體) 中選擇取樣地塊(取樣單元)時(shí)，應(yīng)該使區(qū)域(總體)內(nèi)的每個(gè)地塊(每個(gè)取樣單元)均有同等機(jī)會(huì)被抽取。取樣方法主要包括基于統(tǒng)計(jì)學(xué)原理的隨機(jī)取樣方法以及適合于地理信息系統(tǒng)分析的網(wǎng)格取樣方法。另外，向?qū)＜易稍円庖娨彩潜夭豢缮偾倚兄行У耐緩健翁K丹等以田塊為評(píng)價(jià)單元，指出由于人們以田塊為基本單元進(jìn)行操作，經(jīng)過長(zhǎng)期人為耕作因素的影響，同一田塊內(nèi)的土壤基本屬性，尤其是土壤肥力具有相對(duì)的一致性，因此，按田塊進(jìn)行評(píng)價(jià)和農(nóng)民的生產(chǎn)習(xí)慣相一致。史志華等應(yīng)用網(wǎng)格作為評(píng)價(jià)單元，強(qiáng)調(diào)在一個(gè)網(wǎng)格的空間范圍內(nèi)各因子數(shù)值的任意變化對(duì)土壤肥力的評(píng)價(jià)不能產(chǎn)生有意義的影響。何同康指出應(yīng)以土壤系統(tǒng)分類為基礎(chǔ)，根據(jù)不同的條件和需要，正確地從中選定某些分類單元，作為自己的評(píng)價(jià)單元。土壤肥力評(píng)價(jià)的成功依賴于有代表性的土壤樣本的采集，因此應(yīng)特別重視科學(xué)的土壤取樣技術(shù)及土壤樣本的代表性。此外，評(píng)價(jià)指標(biāo)體系的確定還應(yīng)盡量符合綜合性、主導(dǎo)性、穩(wěn)定性、精確性和實(shí)用性的原則。正確地選擇參評(píng)指標(biāo)，是科學(xué)地揭示土壤肥力的前提，直接影響土壤肥力綜合評(píng)價(jià)的準(zhǔn)確程度。評(píng)價(jià)單元的確定受評(píng)價(jià)區(qū)域大小，利用程度等的影響，同時(shí)也與區(qū)域土壤特征的分布程度密切相關(guān)。2. 土壤肥力綜合評(píng)價(jià)的主要內(nèi)容土壤肥力評(píng)價(jià)是一個(gè)科學(xué)的研究過程，其主要內(nèi)容包括評(píng)價(jià)單元的選擇、評(píng)價(jià)指標(biāo)的確定、土壤取樣及綜合評(píng)價(jià)方法。也就是說各肥力因子之間相互制約。 （三）土壤肥力因子互相限制 當(dāng)土壤中一種肥力因子的水平不適應(yīng)作物生長(zhǎng)發(fā)育時(shí)，就會(huì)限制其余因子發(fā)揮作用。（二）土壤肥力因子具有可調(diào)性 在作物生長(zhǎng)過程中，為了應(yīng)對(duì)環(huán)境不利因素會(huì)產(chǎn)生一系列的應(yīng)激反應(yīng)和變化，來抵抗外界因素對(duì)自身生長(zhǎng)發(fā)育造成的不良影響；環(huán)境因子也會(huì)因作物的適應(yīng)性變化而有所變化，會(huì)保持在適宜植物生長(zhǎng)的水平。這些因素在植物的生長(zhǎng)發(fā)育過程中是同等重要的。三、土壤肥力因子的相互關(guān)系土壤肥力因子簡(jiǎn)單地說就是水、肥、氣、熱四種主要因子，是植物生長(zhǎng)發(fā)育所必需的。土壤肥力按成因可以分為自然肥力和人為肥力。土壤最本質(zhì)的特征是具有肥力。陳恩鳳認(rèn)為，土壤肥力的基礎(chǔ)是土壤的有機(jī)無(wú)機(jī)復(fù)合體，研究土壤肥力既要研究土壤的體質(zhì)又要研究土壤的體型，所謂體質(zhì)是土壤的性質(zhì)所在，體型則是土壤的良好土體構(gòu)造。候光炯等在《中國(guó)農(nóng)業(yè)土壤概論》中認(rèn)為，土壤肥力的實(shí)質(zhì)是土壤的生命力，是指土壤持久穩(wěn)定和主動(dòng)滿足植物對(duì)養(yǎng)分和水分需要的能力，是土壤能夠自動(dòng)調(diào)節(jié)，抵抗外界不良環(huán)境的能力，簡(jiǎn)而言之，土壤肥力就是在一定自然條件下，土壤能夠穩(wěn)、勻、足、適地供給植物水分和養(yǎng)分的能力。前蘇聯(lián)土壤學(xué)家對(duì)土壤肥力的定義是：土壤在植物生活的全過程中，同時(shí)不斷地供給植物以最大數(shù)量的有效養(yǎng)料和水分的能力，從這個(gè)定義看肥力因素至少包括有效養(yǎng)分和水分。由此可見，土壤是人類最珍貴的自然資源，但是土壤資源并非取之不盡、用之不竭，它有其自身的自然—經(jīng)濟(jì)特點(diǎn)：首先土壤資源的數(shù)量是有限的，地球表面形成1cm厚的土壤，約需要300年或更長(zhǎng)的時(shí)間，加之污染、人口增加及工業(yè)化擴(kuò)展等因素的影響，土壤資源的有限性已成為制約經(jīng)濟(jì)、社會(huì)發(fā)展的重要特性，有限的土壤資源供應(yīng)能力與人類對(duì)土壤（地）總需求之間的矛盾日趨尖銳；其次土壤資源質(zhì)量具有可變性，肥力是土壤質(zhì)地特征，它在土壤的生物、物理和化學(xué)過程的周而復(fù)始的循環(huán)和平衡中不斷獲得發(fā)育和提高，只要對(duì)土壤進(jìn)行科學(xué)的用