施肥的基本原则
现代农业可以利用化肥来补充已知的植物营养不足。提供高水平的养分可以帮助植物耐受不良环境，维持最佳土壤肥力状况，改善作物品质。正确的施肥方案提供了维持最大净利润所需的植物养分的数量。这实质上是利用肥料来保证土壤肥力不成为作物生产的限制因子。影响施肥量和施肥位置的主要因素有：作物特性；土壤性质；气候，尤其是供水；产量目标；相对于作物售价的肥料成本。
第一节 作物特性
一、养分利用
氮、磷、钾、镁和硫在一些作物中的大致含量如表13-1所示，其中的数值未包括作物根中所含的养分数量。
(表：表13-1 一些作物养分含量(近似值) )
| 植物 | 产量 | N | P2O5 | K2O | Mg | S | | 公斤/亩 | | 紫花苜蓿 | 1647 | 45 | 9 | 45 | 3.975 | 3.825 | | 鸭茅 | 988 | 22.5 | 7.5 | 28.125 | 1.875 | 2.625 | | 岸杂狗牙根 | 1647 | 37.5 | 10.5 | 31.5 | 3.75 | 3.75 | | 三叶草 | 988 | 22.5 | 6.75 | 27 | 2.25 | 2.25 | | 玉米 | | 籽粒 | 836 | 11.25 | 6.525 | 4.275 | 1.35 | 1.125 | | 秸秆 | 600 | 8.7 | 2.025 | 15.675 | 3.525 | 1.35 | | 高梁 | | 谷粒 | 600 | 9 | 4.5 | 2.25 | .05 | 1.65 | | 茎秆 | 600 | 9.75 | 2.25 | 12.75 | 2.25 | 1.2 | | 青贮玉米 | 5272 | 19.95 | 8.55 | 19.95 | 4.875 | 2.475 | | 棉花 | | 皮棉 | 112.5* | 7.05 | 2.85 | 3.3 | 0.825 | 0.525 | | 主茎，叶和铃壳 | 6.45 | 1.875 | 6.15 | 1.8 | 1.725 | | 燕麦 | | 谷粒 | 239 | 6 | 1.875 | 1.5 | 0.375 | 0.6 | | 秸秆 | 2.625 | 1.125 | 9.375 | 1.125 | 0.825 | | 花生 | | 仁果 | 300 | 10.5 | 1.65 | 2.625 | 0.375 | 0.75 | | 藤蔓 | 375 | 7.5 | 1.275 | 11.25 | 1.5 | 0.825 | | 马铃薯 | | 块茎 | 4185 | 12.975 | 5.475 | 21 | 1.05 | 1.125 | | 藤蔓 | 2511 | 7.2 | 1.275 | 19.875 | 2.7 | 0.525 | | 甘薯 | | 块根 | 2511 | 5.475 | 2.55 | 12.675 | 0.6 | - | | 藤蔓 | 6.225 | 2.25 | 10.8 | 0.75 | - | | 水稻 | | 稻谷 | 525 | 5.775 | 3.45 | 2.1 | 0.6 | 0.375 | | 秸秆 | 525 | 2.625 | 1.05 | 9 | 0.45 | 0.525 | | 大豆 | | 籽粒 | 269 | 18 | 3.375 | 6.3 | 1.275 | 0.9 | | 豆秸 | 525 | 6.3 | 1.2 | 4.35 | 0.75 | 0.975 | | 烟草 | | 烟叶 | 225 | 6.375 | 1.125 | 11.625 | 1.125 | 0.9 | | 主茎 | 270 | 3.075 | 0.825 | 7.65 | 0.675 | 0.525 | | 黄花烟草 | | 烟叶 | 300 | 12.975 | 1.275 | 14.175 | 1.575 | 1.8 | | 主茎 | 270 | 8.625 | 1.425 | 9.825 | 0.825 | 1.575 | | 番茄 | | 果实 | 4942 | 7.5 | 1.725 | 16.2 | 0.6 | 1.575 | | 茎 | 330 | 6 | 1.875 | 9 | 1.5 | 1.5 | | 小麦 | | 籽粒 | 358 | 6.9 | 3.3 | 2.025 | 0.9 | 0.375 | | 秸秆 | 450 | 3.15 | 0.75 | 10.125 | 0.9 | 1.125 | | 大麦 | | 籽粒 | 359 | 8.25 | 3 | 2.625 | 0.6 | 0.75 | | 秸秆 | | 3 | 1.125 | 8.625 | 0.675 | 0.75 | | 糖用甜菜 | | 块根 | 4942 | 9.375 | 1.125 | 18.75 | 2.025 | 0.75 | | 地上部 | 2636 | 9.75 | 1.875 | 22.5 | 3.975 | 2.625 | | 甘蔗 | | 主茎 | 16474 | 12 | 6.75 | 25.125 | 3 | 4.05 | | 顶部和桔叶 | | 15 | 4.95 | 20.625 | 4.5 | 2.4 |
注释：*折合168.75公斤籽棉。资料来源：Better Crops Plant Food, 63: 4 (Spring 1979). 虽然作物吸收的养分量受多种因素影响而变化极大，但这些数值仍可表明不同作物养分的相对吸收。影响养分吸收的因素有：①作物品种或杂交种；②有效水分；③温度；④土壤类型；⑤土壤中的养分含量及其平衡状况；⑥最终的作物种植密度；⑦耕作措施；⑧病虫防治。当然，作物的收获方式决定实际从大田移走的养分数量。收获整株作物所移走的养分最多。但就氮和磷来说，仅收获的籽粒中就占作物吸收氮磷总量的65%~75%，而籽粒移走的钾和镁只占作物吸收总量的很小比例。
(表：表13-2 玉米、大豆、高梁不同生育期吸收养分占总需要量的百分数(%) )
| 玉米生育期(天) | 0-25 | 26-50 | 51-75 | 76-100 | 101-115 | | 养分 | 养分吸收量百分比(%) | | N | 8 | 35 | 31 | 20 | 6 | | P | 4 | 27 | 36 | 25 | 8 | | K | 9 | 44 | 31 | 14 | 2 | | 大豆生育期(天) | 0-40 | 41-80 | 81-100 | 101-120 | 121-140 | | 养分 | 养分吸收量百分比(%) | | N | 3 | 46 | 3 | 24 | 24 | | P | 2 | 41 | 7 | 25 | 24 | | K | 3 | 53 | 3 | 21 | 20 | | 高粱生育期(天) | 0-20 | 21-40 | 41-60 | 61-85 | 86-95 | | 养分 | 养分吸收量百分比(%) | | N | 5 | 33 | 32 | 15 | 15 | | P | 3 | 23 | 34 | 26 | 14 | | K | 7 | 40 | 33 | 15 | 5 |
注释：资料来源：大豆和高粱的基本数据分别来自北卡罗莱纳州和堪萨斯州。玉米、大豆和高粱的数据发表于Better Crops Plant Food, 57: (4) (1973). 表13-2表明了玉米、大豆和高粱各生育阶段养分吸收占总吸收量的百分数。在头两个生育阶段，所有三种作物的吸钾量占其各自吸钾总量的百分数比氮或磷的高。这说明在植物生长早期供钾充足是何等重要。后两个生育阶段中，氮和磷的吸收百分数大于钾。关键是土壤中要有足够比例的养分供应，以满足整个作物生育期的需要。
二、根系特点
因环境条件不同，作物种间和种内的植株地上部生长和外形差异极大。可以预见，根系生长的速度和范围也极为不同。因为根是植物吸收养分的主要器官，了解其生长习性及其相对活力有助于完善施肥措施。根系有须根和直根，作物有一年生、两年生或多年生，了解这一点也很重要。
作物利用土壤养分和水分的能力视根的形态和生理特征而定。根系半径、根长、根表面积/地上部质量比以及根毛密度是根的主要形态特征。菌根的存在是常被忽视的另一重要特征。根半径、地上部单位质量的根表面积和根在土壤剖面中的分布等根形态学特性对玉米吸收磷和钾极为重要。业已发现，磷、钾的吸收依赖于根的生理特征。
(一)种间差异
了解各种作物早期根系生长习性，有利于决定最理想的施肥位置。如果早早形成了一条健壮的直根，最好把肥料施在种子正下方。假如早期形成许多侧根，侧施也许最好。如果明确了快速生长期根的生长习性，就可能确定该生长期内植物最有效利用肥料的施肥位置。研究根的习性相当困难，因而这方面资料有限。
一项技术可被应用：在植物附近不同土壤部位注射少量放射性磷（32P），分析植株中的32P，就能研究某一土体内的根发育速率及活性。几种作物种植14~21天后根的发育范围如图13-1所示。14天时玉米较烟草和棉花的根系范围更广。从烟草和棉花根系发育看，植株下面的养分起码对早期的养分吸收是重要的。21天时，玉米根系范围最大，而棉花最小。这些差异可保持到播种后3个月。
在84厘米深处胡萝卜根的活性相当大（图13-2），比洋葱、胡椒、四季豆大得多。在Blount土壤的33厘米处活性下降，标志着往下便是斑纹紧实底土。土壤的影响很显著，在泥炭土84厘米深处的根活性要小得多。
许多观察表明，玉米生长早期对根附近的磷依赖性很强。但当长到齐膝高后，根系范围已很大，对较大土体的养分利用能力加强。玉米及大豆比马铃薯根系更能充分利用土壤中遍布的磷（图13-3）。与马铃薯相比，玉米和大豆在后期只利用少量磷肥。马铃薯根系不多，常被局限在垄上，只穿入较小的土体。按传统观点，薯类植物的有效扎根深度是50~60厘米，但美国爱达荷州的研究认为，其有效深度可能只有距地表的28~38厘米。
在一些地区，在比玉米低的气温下种马铃薯，其生育期也较短。这些因素加上根习性的不同解释了为什么马铃薯对磷肥比对土壤磷的依赖性更强。
早期玉米根系绝大部分分布在表土，大多数作物都是如此（图13-4）。然而，随着株龄增加，底土中每株根表面和根密度不断增加，最终收获时等于甚至高于表土中的值。
(表：表13-3 耕作方法对玉米根质量随深度分布的影响 )
| 深度 (厘米) | 土壤中的根重(mg/100cm3土) | | 传统耕法 | 传统耕法,取走残茬 | 深松 | 旋耕 | 免耕 | | 0-5 | 29 | 49 | 26 | 69 | 137 | | 5-10 | 38 | 52 | 104 | 136 | 100 | | 10-15 | 96 | 218 | 110 | 137 | 74 | | 15-30 | 85 | 111 | 68 | 88 | 73 | | 30-45 | 73 | 61 | 47 | 52 | 28 | | 45-60 | 61 | 59 | 35 | 52 | 37 |
注释：资料来源：Barber, Agron. J. 63: 724 (1971). 在美国内布拉斯加州的一种砂土地上，玉米根深达2.4米多并且吸尽了深达1.8米的土壤速效水。曾经发现过225公斤/亩以上的玉米根质量，根系生长的变异和地上部差不多。
小麦等小粒谷物有比玉米分布更广、更占优势的根系（图13-5）。即使在供磷良好的土壤上，小粒谷物生育早期也对侧施在种子旁的磷肥有明显的反应。对拉迪诺三叶草等作物的根习性了解甚少，但通常认为其根系较浅。这同紫花苜蓿刚好相反。如果土壤条件有利，苜蓿根可下扎到7.6米深，即使土壤很紧实，根系也普遍扎到2.4~3米深。紫花苜蓿和草木樨之类的深直根作物的优点之一，是它们能通过根系穿插而使紧实底土变松。此外，牧场中这种深根豆科作物在夏季缺水期比浅根禾本科牧草提供更多的饲料。
同一种植物的根系趋于不相互穿插（图13-6）。这反映了一种拮抗作用或毒性效应。随着行距逐步变窄及作物种植密度加大，改变了典型的根系形状。如果土壤条件容许，根系有加深的倾向。
耕作方式也会影响不同深度的根质量分布（表13-3）。当土壤年年耕翻（传统方式）时，玉米根系比免耕的分布更广。旋耕和深松介于这两者之间。另外，当取走植物残茬时，15厘米表土内的根系生长更多。因此，植物残茬的分解物可能抑制根系生长。
(二)品种间差异
图13-4和图13-5分别示出玉米和小麦品种间根系分布范围的明显差异，包括大豆和甘薯在内的许多其他作物根的生长差异主要是根系深扎程度明显不同。
(三)吸收能力
如第四章所述，各种植物根的阳离子交换量是不同的。双子叶植物比单子叶植物根的阳离子交换能力高得多。
非豆科作物需吸收较少的二价阳离子，而需吸收较多的一价阳离子。根对阳离子和阴离子的相对吸收量与根释放的H+或HCO3-有关。第五、六章已提到因根系吸收NH4+而释放H+，造成土壤局部酸化；前面也提过植物吸收NO3-后释放HCO3-或OH-对土壤反应有相反的影响。根际pH值的这种变化影响许多植物养分的溶解度，包括磷、硼、铜、铁、锰和锌。磷酸钙可能积累在根表面。不同土壤中的pH值变化对养分有效性和根周围盐分积累的影响差异很大。
不同植物的根系范围不同。若吸收养分的根距土壤表面近，则可增加养分的吸收。即使如此，估计根只占据表层土体的0.5%，底土中占得更少。
低肥力土壤中，菌根真菌常和植物共生，它增加了植物吸收磷、钾、铜和锌等养分的能力。在田间条件下，施氮、磷和完全肥料会减少菌根的数量和活性。
(四)土壤的影响
土壤特性对根系穿插深度有显著影响，具有紧实B层的土壤高度限制穿插。美国伊利诺斯州不同土系对玉米根生长的影响如表13-4所示。容重、有机质含量、酸度、养分含量、旧根孔道和供氧等许多因素对根系生长都有作用。
(表：表13-4 不同土系对玉米根生长的影响 )
| 土系 | 玉米根重 (公斤/亩) | 穿插深度 (厘米) | 生根深度内的持水量 (厘米) | | Flanagan | 139.8 | 152.4 | 32.5 | | Muscatine | 150.6 | 167.6 | 44.2 | | Clarence | 131.9 | 96.5 | 16.3 | | Wartrace | 235.2 | 121.9 | 43.4 | | Cisne | 198.5 | 152.4 | 43.9 |
作物产量常和土壤蓄存水的有效性直接相关，蓄水量与土壤特性有关（表13-5）。
简单地说，土壤是生根介质和养分、水分的储存库。为了使植物获得养料，也为了使根系下扎得足够深以获得水分来保证植物更好地经受住缺水压力，根系必须充分地开发利用土壤。
(表：表13-5 土壤持水量对产量的影响 )
| 剖面中有效水 (厘米) | 玉米产量(公斤/亩) | | 印地安纳州拉斐特 | 伊利诺斯州厄巴纳 | 衣阿华州埃姆斯 | | 10 | 330 | 355 | 368 | | 20 | 506 | 535 | 539 | | 30 | 543 | 568 | 564 |
在易受旱的美国密西西比三角洲地区（土壤pH值在5.5以下），提倡每年为大豆深松至46厘米并施石灰。大豆之类的作物，即使穿插中度紧实的土层能力也有限。在美国南方，大豆和玉米对行间深松都有反应。底土中另一种障碍也许是酸度和随之而来的高铝饱和度。铝对根系及其吸收水分、养分的危害已在第七章和第十一章讨论过。
在一些土壤上没有其他限制因子而追求高产并使用重型机具时，土壤压实便成为一个日益严重的问题。过去许多试图打破犁底层或疏松粘重底土的努力并未完全见效。干燥底土易破碎，因而耕翻最有效。然而，在大多数情况下底土会重新迅速合拢。用圆盘耙或其他此类农具耕作一次几乎可以抵消底土深松的全部效果。一种叫垂直覆盖的措施已引起人们的注意。切碎的植物残体被吹入深松器后面的切口内，以便保持通道畅通并增强水分吸收。
苏打粘磐土或碱土是地表或近地表处含钠盐高的结果。在美国大平原北部有1~1.2亿亩这类土壤。加拿大草原省份有1.2亿亩以上这类难以利用的不透水的土壤。这类土壤上的作物生产大约只有相同地区不含钠土壤上作物产量的1/3。对一些碱土，深耕至40~50厘米，然后把表土、硬磐层和石灰-盐层以大致相等的比例混合，是一种令人满意的改良措施。
(五)植物养分的效应
对表土施足肥以及管理得当对促进根系深扎是重要的。适宜的养分不仅促进地上部生长，也使根系茁壮繁茂。
众所周知，作物根在施肥区生长多。图13-7说明了在瘠薄土壤上由于土壤局部养分浓度高导致根系增生。根系生长的这种刺激与细胞中用于促进分裂和伸长的高浓度氮和磷的积累有关，这不仅有利于根系分枝，植物生长调节剂生长素的含量也相应增加。
磷酸盐、硝酸盐、铵和钾的局部供给对大麦根系形状具有明显的影响（参见第3章图3-3）。磷酸盐、硝酸盐或铵的供给极少影响主胚根（轴）的伸展，但大大促进了初级和次级侧根的产生和扩展。当根系局部富集氮、磷、钾时，受影响的植株会补偿低植物养分区其他根系吸收量极少的不足。刺激根系任何部位增生所需的氮源和磷源必须在外部土壤溶液中，而不是在植株内部。
植物仅从根系活跃的土壤区域吸收养分。现已知道，植物不能从干燥处吸收养分。所以，因浅施肥而形成的根系遇到干旱就不利于生长。移动性较差的营养元素应施到全耕层。总之，应该把肥料施在渴望促进根生长的那部分根区。
另一方面，由于吸收肥料时耗氧，施肥区内吸肥强烈会导致暂时性缺氧。当然，在雨季和排水差的土壤上，缺氧或嫌气条件也占主导地位。
显然，施肥区内土壤化学、肥料化学和植物生理学都很重要。NO3-、H2PO4-和Cl-等阴离子及Ca2+、Mg2+、NH4+和K+等阳离子相互之间为进入植株而竞争，形成了一些新化合物，实际上其中有些对植物根可能有毒。这些交互作用有待进一步了解。
正确的管理对于Cisne粘壤土上的玉米根生长的影响如图13-8所示。该土壤有粘磐，自然肥力差。施足植物养分，配合合理的含豆科植物的种植制度有利于形成更深的根系，加上包括灌溉在内的地上管理，该地取得了836公斤/亩以上的产量。
施氮120公斤/亩后，岸杂狗牙根的根质量从不施氮的507公斤/亩增加607公斤/亩。在细砂壤土上，85%~90%的根分布在表层60厘米。
植物养分对抗冻性的影响很重要。通过给土壤施足量的植物养分，紫花苜蓿现已种在以前认为它不可能生长的许多土壤上。有人已观察到植物养分对于促进小麦根系生长的类似效应（图13-9）。
冬季冻害大体上是由于以下几种情况引起的：
(a)抬升拉断：植株被隆起的土壤抬起，根系因冻融交替而拉断；
(b)窒息：冰层的形成造成好氧及厌氧呼吸所产生的有毒产物在内部积累；
(c)生理干旱：冻结的土壤类似干燥的土壤；
(d)低温的直接影响：随着植物组织受冻和成冰，细胞破裂变干；
(e)低温的间接影响：喜低温的植物病原菌受积雪保护。
施肥处理对紫花苜蓿冬季冻害的影响见表13-6。高用量的石灰、磷和钾增加了糖分、可溶性蛋白质和持水量，所有这些直接减轻了冬季冻害。
(表：表13-6 植物养分对紫花苜蓿组成和冻害的影响 )
| 处理 | 淀粉+糖 | 可溶性蛋白 | 干燥植株含水量 | | 石灰 | 磷 | 钾 | 冬季冻死 | (11月26日) | | 公斤/亩 | % | | 0 | 0 | 0 | 90 | 14.68 | 10.36 | 2.70 | | 825 | 0 | 0 | 50 | 15.53 | 16.20 | 3.09 | | 825 | 10 | 19 | ＞20 | - | - | 3.82 | | 1650 | 10 | 19 | ＞20 | 19.74 | 15.37 | 4.18 | | 825 | 20 | 0 | 50 | 17.90 | 16.55 | 3.85 | | 825 | 0 | 38 | ＞20 | 18.32 | 14.99 | 3.46 | | 825 | 20 | 4 | ＞20 | 19.74 | 17.10 | 4.45 |
注释：资料来源：Wang等, Agron. J., 45: 381 (1954). 第二节 土壤特征及施肥位置
一、土壤特征对施肥位置的影响
确定肥料用量和施肥位置最重要的因素是种植的作物及其生育期内所需的土壤养分数量。土壤测试和组织测定、管理史以及观察植物长势对评价土壤的养分供应能力很有帮助。这已在第十二章做过讨论。本章将探讨固定能力、某些影响水分在土壤中移动的物理性状以及气候因素对施肥位置的影响。
二、施肥的位置
(一)施肥位置的重要性
关于肥料的有效利用，重要的一点是与植物相对的施肥位置。确定土壤中适宜的施肥区域与选择所需的植物养分数量同等重要。至少有三个理由可以说明施肥位置的重要性。
1.从植物出苗到成熟阶段养分的有效利用
幼苗快速生长和供给养分对保持最大利润是必需的。施肥本身并不保证它被植物吸收。重要的是把部分肥料施在植物幼根能截获的地方，而把大部分施在一年中大多数时候保持湿润的土壤深处。
2.防止肥料伤害幼苗
靠近种子的可溶性氮、磷、钾或其他盐类也许有害。一条重要的准则是应该在种子和肥料带之间有些无肥土壤，尤其是对小粒种子和亚麻、油菜籽、豌豆、向日葵等敏感作物更是如此。对一些作物（如小粒谷物），可把少量肥料直接随种子施用则是重要的例外。
3.便利于种植者施用
为省工、快速、及时起见，施用位置显得更为重要了。农民想把他们的肥料在播种前农闲时施用，播种时只在最有效的位置施用少得多的肥料。为避免延误农时，有时播种时不施肥。许多地区每推迟最佳播期1天，玉米产量便减少约4公斤/亩或更多。有人认为：农民在玉米播种季节每小时值200美元以上。然而，也必须考虑利润问题，现在有播种时在种子旁条施肥的趋势，因为这样有时对增产有利。
人们已熟知足量植物养分的重要性。可是，有时因施肥位置不合理，增施肥料并未取得全部收益，特别是从肥料造成盐害来考虑，盐害可以推迟种子萌发甚至造成缺苗。当施肥量大时，如果大部分养分集中在种子附近，也许就得不到最大收益。由图13-10可以看出，各种肥料物质在石灰性冲积土上对增加盐浓度或电导率有着不同影响。电导率的增加与土壤粘粒含量成反比。因而与肥料盐分有关的潜在问题在粗质地土壤上可能最大。由于施用铵态氮肥所产生较高的NH4+-N起始浓度，因此这也会增加渗透吸力和促进NO2--N暂时富集，而NO2-的富集对植株有毒害作用。
应当强调：随着土壤肥力水平的提高，播种期施肥获得的收益总是下降的。关键是作物能得到数量充足的有效养分。
(二)各种位置的施肥方法
施肥方法主要有两种：撒施和条施。其改良方法颇多，包括：①表面撒施；②圆盘耙施；③耕翻施；④作种肥；⑤条施，包括施在种子下和种子旁的各种距离组合；⑥施在犁底层；⑦深施；⑧层施；⑨狭条施，以及上述各种特定方法的组合。许多常见的施肥方法如图13-11所示。
1.撒施
种植前把肥料均匀施于地表，然后通过耕作将肥料与土壤混匀。在无条件翻混的地方，例如在多年生牧草作物和免耕制中，肥料就施于表面。然而更宜将磷、钾肥在免耕一年生作物播种时以某种方式施入。
2.侧条施
肥料以带状施于种子或植物的一侧或双侧。特殊的机具可把肥料放在种子或移栽苗旁5~7.5厘米以及种子下面2.5~5厘米的位置（图13-12）。必须十分细心地调好机器，并且经常检查施肥情况以保证分肥装置不会失调。曾有过由于机器未调好而出现灾难性后果的报道。
3.作种肥
这类施用方法有数种。肥料可以随种子在同一下种口播在小粒谷物播沟里，或者与种子混合加速幼苗生长。当施用较多高成分肥料时，推迟了出苗时间，有时也减产（图13-13）。肥料也可能被施在深犁沟底部，种植前土壤又填回犁沟。气流播种机可以在一定范围的行宽内送气播种兼顾施肥。这些方法在北美是较新的，第十四章将对此作更多的讨论。
4.表施追肥或侧施追肥
该法是在作物出苗以后追肥。表施通常指撒施在小粒谷物或牧草等作物田地上。侧施一词指肥料施在作物行侧，例如对玉米或棉花施肥就是如此。
5.其他条带施肥方法
除了以上方法外，其他条带施肥方法包括液氨或氨水的注施、耕作时的深施、用气流播种机和气流施肥机条施以及用条播机浅施。一些免耕条播机能将肥料深施于种子行下。
很多试验结果可以用来说明不同施肥方法对作物保苗和产量的影响。正确的施肥位置对蔬菜作物尤为重要。虽然施用了大量肥料，但如果抑制了生长速度，就不可取了。综合考虑这两个因素，侧条施大有益处。例如，来自美国几个州的马铃薯试验总结说明：当肥料用量为75~150公斤/亩时，肥料在行内与种子混合时的产量是1280公斤/亩；而把肥料施在种子旁侧和下方各5厘米时的产量是1460公斤/亩。
第三节 肥料的运移
由于可溶性盐溶解在施肥区周围的土壤溶液中，使土壤溶液变浓。这些盐从施肥点移动的速率和距离取决于盐类性质、施肥量、土壤性质和气候条件。
因磷酸根离子在土壤中很少移动，所以磷从施肥点的移动通常很有限。
氮盐在土壤溶液中随水的移动方向上下迁移。在两种常见的氮盐中，硝酸根移动更快，因为其不为土壤颗粒吸附，而铵态氮被土壤胶体吸附。当然，当其转化为硝酸根后，便可移动。
钾离子带正电荷，它被胶体复合体束缚，因而移动受到限制。在评价任何可能产生的盐效应时，必须考虑铵盐、钾盐以及与被交换的阳离子相伴的阴离子组成。如果陪伴阴离子是硫酸根或氯离子，并且在交换复合体上钾交换了镁，仍会有可溶性盐存在。但如果钙被交换了，而且所加的阴离子是硫酸根，那么形成盐的溶解度就小得多。
随着土壤变干，土壤溶液浓度增加，土壤水通过毛细管移动而上升，盐分也随水移动。有些情况下它们可能刚好淀积在施肥带的上面，可能出现白色沉淀或有机质分散造成的浅棕色沉淀。种植后马上降雨随后长期干旱，有助于盐溶解以及盐分向上移动。雨水较多时，可溶性盐类又向下移动。可以预见，持水量相对较小的土壤比持水量较大的粘重土壤中土壤溶液的浓度更大。
鉴于肥料可以移动，靠近种子的肥料浓度太高通常有害。与根或发芽种子接触的可溶性盐浓度过高会造成质壁分离、水分有效性下降或实际的毒害。对此人们经常使用“肥料烧伤”一词。植物会迅速地失水和变干，如同将其置于烘箱中一样。
某些含氮化合物对发芽种子的损害已不能用渗透效应解释。有证据表明，游离氨有毒且能自由通过细胞壁，而NH4+则不能。尿素、磷酸二铵、碳酸铵和氢氧化铵比磷酸一铵、硫酸铵和硝酸铵一类物质造成的伤害大，这已在第五章做了讨论。肥料施于种子的侧下方是避免造成伤害的有效办法。
第四节 盐指数
肥料增加了土壤溶液的盐浓度。肥料的盐指数正是这种现象的一个度量。先把所研究的物质加入到土壤中，然后测定土壤溶液的渗透压。渗透压常以大气压作为单位。盐指数实际上是由被测物质产生的渗透压增值与同样质量的硝酸钠产生的渗透压增值（硝酸钠相对值为100）之比。
不同肥料盐对土壤溶液浓度所产生的影响差异很大。品级相同的混合肥料的盐指数差异也很大，它取决于配制混合肥料的各种载体。应当强调，高成分肥料的单位植物养分的盐指数通常比水溶的低成分肥料要低，因为它们一般是由高成分物质组成。例如，提供50公斤氮需要250公斤硫酸铵，而只需110公斤尿素。因此，高成分肥料比含等量植物养分的低成分肥料造成的盐害小。
几种肥料物质的每单位（9公斤）植物养分的盐指数见表13-7。氮盐和钾盐的指数比磷盐高得多，当它们施于种子附近或与种子接触时对发芽造成的伤害也大得多。据此，如果知道了肥料的组成，就可以计算混合肥料的相对盐指数。5-4.4-8.3（5-10-10）和10-8.8-16.6（10-20-20）两种肥料的比较如表13-8所示。这些配方的肥料中，等量植物养分的盐指数各为38.09和28.45。这是高成分肥料的另一个优点。
(表：表13-7 一些代表性肥料提供单位植物养分的盐指数 )
| 肥料物质 | 成分 | 单位植物养分盐指数 | | 氮肥载体 | N含量 | | 液氨 | 82.2 | 0.572 | | 硝酸铵 | 35.0 | 2.990 | | 硫酸铵 | 21.2 | 3.253 | | 磷酸一铵 | 12.2 | 2.453 | | 磷酸二铵 | 21.2 | 1.614 | | 氮溶液 2A | 40.6 | 1.930 | | 硝酸钾 | 13.8 | 5.336 | | 硝酸钠 | 16.5 | 6.060 | | 尿素 | 46.6 | 1.618 | | 磷肥载体 | P2O5含量 | | | 过磷酸钙 | 20.0 | 0.390 | | 重过磷酸钙 | 48.0 | 0.210 | | 磷酸一铵 | 51.7 | 0.485 | | 磷酸二铵 | 53.8 | 0.637 | | 钾肥载体 | K2O含量 | | | 粗钾盐 | 20.0 | 5.636 | | 氯化钾 | 50.0 | 2.189 | | 氯化钾 | 60.0 | 1.936 | | 硝酸钾 | 46.6 | 1.580 | | 硫酸钾 | 54.0 | 0.853 | | 硫酸钾镁 | 21.9 | 1.971 |
注释：资料来源：Rader等, Soil Sci., 55: 201. Copyright 1943 by The Williams & Wilkins Company.(表：表13-8 两种肥料的盐指数比较 )
| 5-4.4-8.3(5-10-10) | 10-8.8-16.6(10-20-20) | | 公斤 | 盐指数 | 公斤 | 盐指数 | | 氮溶液 | 74 | 5.79 | - | - | | 磷酸二铵 | - | - | 186.5 | 6.37 | | 尿素 | - | - | 130 | 9.71 | | 硫酸铵 | 97.5 | 6.51 | - | - | | 重过磷酸钙 | - | - | 208.5 | 2.10 | | 过磷酸钙 | 500 | 3.90 | - | - | | 氯化钾(41%K) | 200 | 21.89 | - | - | | 氯化钾(50%K) | - | - | 333.5 | 38.72 | | 调理剂 | 50 | - | 55 | - | | 填料 | 78.5 | - | 90 | - | | 合计 | 1000 | 38.09 | 1000 | 56.90 |
在播种前考虑肥料的施用位置时，记住各种肥料的盐效应差异很重要。显然，如果要在单位土地上施用较多的高成分肥料，这个问题更值得重视。
第五节 氮、磷、钾的施用原则
一、条施
促进幼苗的早期生长是有益的，所以希望在植物根附近有N-P-K。植物地上部的早期生长主要是形成全部叶片。玉米等作物的叶片约在60天内长齐。因为光合作用在叶片内进行，这一时期产生的叶片数会影响随后45天形成的籽粒。在很幼小的植株附近有少量植物养分对促进早期生长以及形成硕大健壮的叶片至关重要（图13-14）。另外，植株各器官，例如玉米穗芽，在生长周期中分化得早而且免遭来自任何方面的胁迫是十分理想的。加拿大艾伯塔省的研究人员报道，大麦的产量潜力由四叶期决定，其余生长阶段的环境因子只影响这种潜力发挥的程度。
对基施N-P-K的反应一般与地力水平无关。气温冷凉时，由于土壤有机质中氮、磷、硫等元素的矿化较慢，土壤矿物质中植物养分释放较慢，磷和钾的扩散减弱，或由于植物对磷、钾和其他养分的吸收较少，使得早期的有效养分供应不足。播种时局部施肥一般指基肥或种肥。
促进早期生长的优势取决于作物和生长季节。其中一些值得考虑的有以下因素。
(一)抵抗病虫害
在不利条件下，快速生长的幼小植株通常更能抵抗病虫侵害。
(二)与杂草竞争
当幼小植株加速生长时，杂草生长易被控制。此时除草剂可能更有效。在杂草成势之前就开始中耕，中耕次数可能减少。如果能减少一次中耕，那么计算施肥成本时应把省下的费用考虑在内。饲料作物等不中耕作物幼苗早期的旺盛生长对于减轻杂草的竞争也很重要。
(三)早熟
尤其对蔬菜作物来说，早收获在大多数场合极为重要。耽误3~4天的时间，可能错过上市早、行市好、保住本的机会。
(四)维持供肥
为了维持玉米等作物所需土壤有效磷的最佳水平，播种时可以条施足量的磷。这样可以更有效地利用磷，还可以减少一次进地。有趣的是，美国佐治亚大学在高产玉米生产上推荐一种不考虑土壤养分测试值的侧条施肥。
二、撒施
撒施通常意味着大量施肥培肥地力，这种方法也可用于维持地力。磷、钾以及一些次要元素或微量元素经常被圆盘耙耕或翻耕到土壤下面。当然，耕翻更相宜，因为养分可以埋得深些。随着耕翻次数的减少，更多的植物养分留在地表附近，这点将在下一节讨论。
可以根据施用氮的形态分别将它翻耕施入、注入或施于地表。下列几种情况适用于将大部分肥料撒施：
(a)大量施肥后无损伤植物的危险；
(b)如果把肥料翻耕到土壤里，全耕层分布的养分利于根系下扎，养分施在种子附近的条带上，使得根系集中在施肥区，因而不能充分利用土壤水分和养分，但养分用量少时可作例外；
(c)节省种植时的劳力，肥料销售的季节贯穿于秋、冬季或早春施肥期；
(d)由于上述第(c)点，施用足量养分也很容易；
(e)这种方法是成型牧草施肥维持地力的惟一可行手段。
撒施均匀性十分重要。尽管已在第十章讨论过干混肥料均匀施用的重要性，这里再次强调，固体或液体肥料、石灰和农药的均匀、准确施用，对于作物有效地利用至关重要。推荐的N-P-K用量不均匀施用对作物产量具有明显的影响（表13-9）。
(表：表13-9 弗吉尼亚洲两地点不均匀施肥推荐用量的N、P、K肥料对作物产量的影响 )
| 施肥类型 | 产量 (每列中相同字母表示在5%水平上差异不显著) | | 卡普伦 | 奥兰治 | | 大麦 | 大麦青储饲草 | 大豆 | 玉米 | | (公斤/亩) | | 不施肥 | 39.5b | 94b | 85.2a | 137.3c | | 均匀施肥 | 139.3a | 158.7a | 89.7a | 537.3a | | 斜施 | 169.3a | 156.7a | 84.3a | 504.7ab | | 单锥型施 | 163.6a | 152.7a | 87.9a | 466.2b | | 双锥型施 | 186.2a | 155.3a | 79.8a | 516ab |
注释：资料来源：Lutz等, Agron. J., 67: 526 (1975). 施肥不匀对产量的影响受土壤肥力水平的制约。可以预见，大大低于低肥力土壤所需养分的施肥量将会导致显著减产，在中等肥力或较高肥力的土壤上过量施肥也会导致减产。氮对小粒谷物的作用便是一例。
三、施用位置
(一)磷
因为磷的移动性很小，所以一般把它施在根生长区。作物播种后表施，养分不能到达根系活动区，施肥当年对中耕作物所起的作用甚微。随后的耕作使其分布散开，对后茬作物有利。
磷肥表施一般无效，但对牧草作物却是例外。追施磷肥维持肥力是一种有效的施用方法。一部分磷为植物深层根颈所吸收，也有一部分被浅层根吸收。此外，该方法比施后耕翻入土减少肥料与土壤的接触面积，因而固定的机会也少。注施法可以克服对生长中的草地作物施磷的困难。当然也可以地表条施。
有人发现，在低磷土壤上，把P2O5或K2O地表条施后耕入土壤的局部施肥法比行侧条施或撒施后耕入土壤的方法效果更好（表13-10）。对于各种用量，均以地表条施P2O5后耕入土壤的方法最优。施钾也有类似的结果。原因可能是减少固定和养分更加集中，但这一现象因土而异。
(表：表13-10 磷肥施用方法对玉米产量的影响 )
| P2O5用量(公斤/亩) | 2.25 | 4.5 | 9 | | 局部施肥方式 | 玉米产量(公斤/亩) | | 近行条施 | 480.7 | 480.7 | 480.7 | | 撒施后翻耕 | 493.2 | 505.8 | 510.0 | | 相距76cm地表窄行条施后翻耕 | 535.0 | 551.8 | 555.9 |
注释：资料来源：S.A.Barber, Purdue Univ., 私人通讯。 肥料是在株行中局部集中施，还是撒施，这是个相当重要的问题。必须考虑磷固定和离植株远近。土壤一些组分对施入磷肥的固定作用减少了作物对磷的利用。磷的固定机制已在第六章讨论过。
当把磷全部条施或撒施时，其相对效率既与土壤中原有磷状况有关，又与施肥量有关。大多数情况下，随着施磷量的增加，撒施的效果越来越好，有时甚至优于条施（图13-15）。当把磷部分条施和部分撒施时，在单纯条施点均未达到最高产量，但有提高土壤整体磷含量的优点。
美国内布拉斯加大学的资料表明，随着土壤有效磷含量的增加，磷肥作种肥和撒施对小麦影响的差别显著减小。美国北达科他州立大学的研究也表明，在土壤磷测试值高时，氮磷撒施和深施之间差别缩小。
当表土变干或很热时，表层根区的磷会失效。在美国的大平原和加拿大大草原省份的旱地作物上养分施于10~18厘米深可增加其有效性，因为深处土壤湿度大。这种施用方法也提高了大平原地区灌溉作物的肥料效率。湿润地区深施的效果，尤其是与土壤测试值的关系，有待进一步研究。
深施区铵态氮的存在可能是促进磷吸收的因素之一。其原因已在第六章讨论过，在本章后面部分还会谈到。
水溶性磷肥条施比撒施减少了与土壤的接触，因而固定较少。磷肥撒施后充分与土壤混合，磷与大量土壤紧密接触。用放射性磷进行的研究结果表明，条施溶解度较大的肥料如磷酸一钙时，被吸收的磷较多。但当磷肥的溶解度较低时（例如磷酸二钙或磷酸三钙），把它们与土壤混合后吸收量增加。撒施使根系接触肥料较多，而这对于溶解度较小的肥料显然是重要的。水溶性磷肥呈颗粒状时有效性较高，而水溶性较差的磷肥以粉状为最理想。第六章已讨论过水溶性和粒径之间高度的相互依赖关系及其如何影响磷肥有效性。
任何一季作物通常只能利用一小部分施用的肥料磷，一般占不到总量的25%，这与氮和钾的利用率高达50%~75%形成了鲜明对比。即使条施，磷肥的利用率也相当低。在一种含磷较低的Bladen粉壤土上，条施磷0.825公斤/亩，玉米、大豆和马铃薯对磷肥的利用率分别只有15.2%、10.4%和27.2%，撒施的利用率可能更低。
小粒谷物施磷位置经常比在中耕作物和多年生植物上更重要。与撒施相比，有限的根系、较短的生育期和较凉的气候增加了对条施磷肥的反应，当土壤中有效磷含量低时更是如此。许多小粒谷物产区传统的施磷方法是以少量的磷肥随种子条施。然而，在磷肥用量大而且气候干旱或土壤质地粗时，种植时离开种子一点条施比随种子条施效果好。很明显，在图13-16中，当P2O5的用量大于4公斤/亩时，把磷肥条施在种子下方时小麦产量最高，磷肥与种子混施或者条施在播种沟侧下方时的小麦产量均未达到最高。图13-16中大麦的结果也相似。高用量的磷酸一铵或磷酸二铵作种肥效果下降，原因一般可能是NH4+毒害和肥料盐害效应。
把磷肥直接施在饲草作物沟行下面也优于撒施或施在沟行旁2.5厘米处（图13-17）。这种方法称为种下条施，种子掉在条播机圆盘的后面直接播在肥料上面，它对于确保这类作物全苗特别有效。把磷肥直接施在番茄种子下面而不是种子旁4厘米处具有良好作用（图13-18）。这种苗的初生根直接往下扎。美国密执安州的研究工作者已经阐明磷肥应直接施在洋葱苗的下方。
一般来说，磷肥条施或集中施用可使播种时有限量的磷得到最有效的利用，也会使每一元的投入取得最大收益。然而，如果考虑每亩利润并且资金充足，在某些情况下或在部分作物上可以做出不同的选择。在磷或其他养分低的土壤上，株行内施肥往往难以实现最高产量。长期的施肥计划要利于提高土壤肥力，即生产力。有些研究者认为，应该通过撒施，使土壤中的磷逐步提高到中等水平或更高水平。以后可以定期地撒施或播种时施在轮作中对肥料反应最大的作物上，以维持土壤中磷的水平。
土壤磷的积累对美国爱达荷州4种连续灌溉作物具有良好作用（表13-11）。这一种植程序中只施用一次磷肥。如果把它施在需磷多的作物，如马铃薯上，那么纯收入会更可观。这些结果说明，施用高量磷肥可能对几茬作物都有利。如果在含磷量低的土壤上种植高产值作物，提高土壤含磷水平是良好的保障。
(表：表13-11 爱达荷州灌溉条件下四处种植期内施用磷肥的作物产值 )
| 施磷量* (公斤/亩) | 作物毛产值(美元/亩) | 施磷成本 (美元/亩) | 4年纯收入 (美元/亩) | | 1973 甜菜 | 1974 春小麦 | 1975 马铃薯 | 1976 青储玉米 | 总计 | | 0 | 95.06 | 39.54 | 200 | 38.22 | 372.82 | 0 | - | | 4.5 | 108.90 | 43.99 | 198.35 | 41.19 | 392.42 | 3.95 | 15.65 | | 11.25 | 107.91 | 47.94 | 201.38 | 39.37 | 405.60 | 9.88 | 22.90 | | 37.5 | 108.73 | 50.41 | 249.09 | 41.52 | 449.75 | 32.95 | 43.99 |
注释：*1972年秋施肥，试验前土壤磷测试值为5.6ppm(0-30厘米)。资料来源：Westermamm, Proc. 28th Annu. Northwest Fert. Conf., pp. 141-146 (1977). 在有些耕作状况下，增加土壤磷和每年条施磷结合起来比任何单独一种处理效果更佳。磷肥条施增加的产量反应可以解释为：高有效磷水平有助于减轻不利的气候和土壤条件对作物的胁迫。USDA的研究人员在美国北达科他州发现，当年条施磷肥加上过去6年条施磷肥的后效，可使小麦产量比仅依靠6年的磷肥后效所取得的产量提高10%。他们把条施的增产作用归功于促进了大平原北部寒冷春天的春小麦生长。
(二)氮
与磷不同，硝酸盐是移动的，它在土壤中随水纵横移动。当铵态氮被吸附在粘粒或者有机质组分上时，一经转变为硝酸盐，便立即成为可移动性盐。在细质地的土壤上，氮的移动较小。有人在美国亚拉巴马州把硝酸钠和硫酸铵施到Norfolk砂壤土和Cecil粘土上，比较其氮损失。在Norfolk土系上有88%的硝酸盐和11.5%的铵态氮损失掉，而Cecil土系上其相应的损失分别是57.8%和8.1%。第五章已举出了氮在土壤中移动的另一个例子。
当土壤中存在大量碳/氮比高的有机质时，一部分氮可以暂时被微生物吸收变成对作物生长无效的形态。在这种情况下，秋施肥能使氮在土壤中保持较多。氮可以被可分解有机质的微生物所吸收，或由于有机质的迅速分解造成还原条件，从而抑制了铵态氮的硝化。液氨深施到一些土壤中后有一个特点，就是缺乏空气，或者由于分解残留物延缓了硝化作用，一些NH4+可以在土壤中存在相当一个时期。越来越多的证据表明，粘土矿物对铵有固定作用，至少是暂时固定。氮在土壤中的这些表现已在第五章做了讨论。
少量的氮对促进植物生长是重要的，但因氮，特别是硝态氮的移动性，氮肥必须离植物根远些。如果在砂土上施用较多氮肥，必须特别注意防止肥料伤害植物。
播种时施用铵态氮肥对植物吸收磷有益处（见第六章）。条施氮磷必须密切配合。关于这个交互作用的确切机理以及它在田间条件下的相对重要性尚有争议。有些研究人员认为，氮磷两元素深施效果好的主要原因是其交互作用。而其他研究者则相信，较有利的施肥位置是主要因素。
全部氮肥在播种时施在株行中一般不可取，因其可能伤害作物。更合理的方法是把大部分肥料施在种植前，或在作物种植后表追或侧追。移动的水分把溶解的硝酸盐带到植物根部。如果施用的是铵态氮，它大量向下移动前必须硝化。但在离子交换量很低的土壤上，一部分铵态氮可以直接向下移动。
玉米等行播作物长到齐膝至齐腰高时，甚至在抽雄期，侧施一部分氮肥可提高氮素利用率。这种方法特别适合于粗质地土壤，但也可用在中等或细质地土壤。一条重要的准则是在籽粒中形成黑色层之前，玉米植株中一直应该有充足的氮素。可是，据美国堪萨斯州的研究，中等到细质地土壤在灌溉条件较差时，全部氮肥应在播前施用。
美国和加拿大西部干旱地区的永久人工草场和天然草场的产量主要受水和氮有效性控制。低施氮量（纯氮低于11.25公斤/亩）通常无效，也许是因为在半干旱的大平原北部草地土壤上“氮库”的需要量很大。美国蒙大拿州立大学和加拿大农业部在加拿大萨斯喀彻温省的研究已经证明高施氮量会大幅度增产。
表13-12是关于萨斯喀彻温省所做的研究结果。在测定施肥土壤中NO3--N含量时，发现低用量的肥料实际上不起任何作用，然而高用肥量时，NO3--N含量增加很快，而且大部分集中在60~90厘米的土壤层，在30~60厘米土层也有相当的数量。NO3--N位置较深减少了主要由于水分供应不良而引起的年际间产量差异。
美国蒙大拿州立大学研究人员指出：条施可以减少氮肥的所需总量，撒施在整个区域则不能。氮肥从施肥带向下和侧向移动以及根系向氮浓度高的区域延伸，弥补了施肥方法和氮肥用量上的不足。在美国堪萨斯州和得克萨斯州的饲料作物上条施或滴施肥料也取得了令人满意的类似结果。
(表：表13-12 高用量的氮肥对永久性人工草地和天然草场产量的影响 )
| 草场 | 基肥氮用量 | 9年累计产量 | | （公斤/亩） | | 扁穗冰草 | 0 | 371 | | 10 | 417 | | 22 | 602 | | 30 | 821 | | 37 | 989 | | 49 | 1029 | | 灯心野黑麦 | 0 | 217 | | 10 | 271 | | 22 | 345 | | 30 | 582 | | 37 | 725 | | 49 | 766 | | 天然草场 | 0 | 147 | | 10 | 187 | | 22 | 319 | | 30 | 505 | | 37 | 604 | | 49 | 637 |
注释：资料来源：Leyshon和Kilcher, Proc. 1976 Soil Fert. Workshop, Soil Manag. 510, Publ. 244, Univ. of Saskatchewan, Saskatoon (1976). (三)钾
钾盐的移动性比硝酸盐小得多，但比磷大。人们时常关心钾的淋失。虽然在砂土上会淋失一些钾，但大多数土壤上淋失极微。在美国伊利诺斯州粉壤土上所进行的多年研究表明，每年损失的钾有0.15~0.375公斤/亩。
钾移动弱是由于它是阳离子，被吸附在土壤盐基交换复合体上。因此， 粘粒的数量和类型以及有机质的数量会影响钾的移动。
钾在有机土上吸持较松。这种土壤经常淹水，钾可以流出耕作层或根区。业已发现，从秋至春所取0~15厘米土层的土样中60%的有效钾流失。在适量施用石灰的土壤中，钾的移动性比酸性土壤小。在第七章提到施用石灰使膨胀粘粒上的硅氧层塌陷，然后在受影响的粘粒内捕获和固定钾，从而减弱了钾的移动性。另外，在施过石灰的土壤上，钾更可能被吸持在阳离子交换复合体而不在溶液中。
因为钾盐是可溶性的，所以用量大时就不能与种子接触。尽管钾盐的移动性比硝酸盐小得多，但就大多数作物而言，应把含钾多的肥料条施在种子或移栽苗的侧下方。大麦和其他小粒谷物对少量K2O（1.125~2.25公斤/亩）作种肥可以有反应。
人们已经认识到：在许多作物和土壤上，钾作基肥有与氮、磷相类似的效果。普遍认为，应用钾可促进早期生长和叶片扩大，除非土壤速效钾测试值较高。然而，在美国北达科他州，即使土壤交换性钾测试值高达45~60公斤/亩，大麦对播种时施用的钾肥仍有反应。在蒙大拿州含钾量高的土壤上，给大麦和冬小麦补施钾肥也取得了良好效果。作物早播、气候较湿冷和其他不利条件可能增加对施钾的反应，即使在测试值高的土壤上也是如此。
甚至在所谓正常年份，种子也可能被播在冷湿的地里。尽管在后来的生长季节土壤条件可以改善，钾肥基施仍会增加产量，这在表13-13中一目了然。仅1.5公斤/亩的K2O条施在玉米行旁边5厘米就能增产33~75公斤/亩，其增产值视施氮量而定。应该注意，这仅是一年的结果，不可能每年都一样。此例表明，在这种有效性钾供应良好的土壤上施用较多的钾肥仍有意义。
(表：表13-13 在有效性钾很高的(＞700ppm)土壤上基施钾对克服春季土壤冷温及对玉米增产的作用* )
| 施氮量 (公斤/亩) | 产量(公斤/亩) | | 不施钾 | 条施1.5公斤K2O/亩 | 基施钾肥增产 | | 0 | 301 | 334 | 33 | | 5.625 | 535 | 573 | 38 | | 11.25 | 698 | 761 | 63 | | 16.875 | 694 | 761 | 67 | | 22.5 | 698 | 773 | 75 |
注释：*试验地点为美国堪萨斯州. 资料来源：H.Sunderman, 1980 Report of Progress 382. Colby Branch Exp. Sta. Kansas State Univ. 撒施钾肥一般不如条施有效。在美国伊利诺斯州发现，当土壤含钾量自低变到中等时，其相对施用效果变幅为0.33~0.88。随着土壤测试值的提高，这两种施肥方法的效果差异通常变小。所以，在多年施用的条件下，施用方法的重要性随用肥量的增加而下降。
美国威斯康星州的研究者认为，在粉壤土上，钾肥表施时紫花苜蓿吸收的钾多于将钾施在各种深度的土壤里。表施以及把钾施在7.5、22.5、37.5、52.5、67.5、82.5厘米深处时，钾的吸收率分别为41%、29%、19%、16%、15%、11%。
四、保护性耕作
保护性耕作包括从免耕到深松和壁式铧犁耕作的所有方法。随着耕作次数的减少，许多施用的磷和钾以及被根吸收和循环到作物残体中的磷、钾，逐渐向土壤表层5~10厘米富集。如果坡度和土壤条件允许，每4~5年耕翻一次或许是理想的，这可使养分更均匀地分布在根层。在可行的地方，应该把肥力低的土壤培肥到中等或高肥力后再开始免耕。
许多情况下，尤其是较湿润的地区，撒施磷和钾很有效。表层留有残茬时近地表湿度较大，根系也在此生长。然而，在肥力低的情况下或较冷、较旱的地区，表施磷和钾或许不很奏效。这一点可由在美国威斯康星州所做的试验结果说明（表13-14）。请注意免耕条件下玉米抽丝期叶片含钾量较低。增施钾肥在这两种耕作制度下均增加叶片含钾量，也减少了免耕条件下的减产。这一规律同样适用于磷。
(表：表13-14 施用钾肥降低了威斯康星州含钾中等的土壤因减少耕作次数所造成的玉米产量损失 )
| K2O年施用量 (1973-76,公斤/亩) | 免耕造成的减产 (公斤/亩) * | 穗叶组织钾含量(%) | | 耕翻 | 免耕 | | 0 | 155 | 0.73 | 0.59 | | 6 | 109 | 1.40 | 1.04 | | 12 | 54 | 1.71 | 1.42 |
注释：*耕翻产量减去免耕产量。资料来源：Schulte等, in Soils, Fertilezer and Agricultural Pesticedes Short Course, Minneapolis, Monn. (December 12-13, 1978). 图13-19说明另一重要规律：肥料条施在植株以下及旁侧各5厘米处（3公斤N/亩、3公斤P2O5/亩、3公斤K2O/亩），在免耕耕作制度下比在犁耕耕作制度下增产要多。保护性耕作下有更多的地表残茬，这使得种植时土壤较湿冷，土壤养分的有效性也较低。
第六节 施肥时间
施肥的时间取决于土壤、气候、养分和作物。就土壤因子而言，水分在不同土壤中移动速度相差很大，土壤固定植物营养元素的能力也相差很大。
考虑施肥时，气候是个重要因素。从施肥到其被植物利用这段期间的降雨量会影响肥料的效率。温度也影响一些元素的有效性，例如影响有机质中氮、磷和硫的释放，温度还影响硝化作用以及植物吸收磷和钾。
作物本身的特性决定是否需要分期施肥。玉米分期施氮肥提高氮利用率。在温暖、湿润地区的冬小麦上也推荐这种方法。在降雨量大的地区，多年生牧草作物需要施氮时，在一年中最好分2~4次施用。在许多地区，施一次氮肥大约只维持2个月或更短。
一、一年中的施肥时间
这是农民和肥料商计划利用一年中的有利时机施肥的过程。许多地区大部分肥料在春季施用。然而，随着趋于早播、提高施肥量和及时为农民运送肥料的运输力下降，一旦土壤、气候和作物状况允许，务必抓紧时机在一年中的任何时候施肥。
夏天可以在饲料作物上或在小粒谷物收获后施肥。农民、农学家和肥料厂商对秋施或冬施肥以备来年行播作物利用或在饲料作物上追施的兴趣大增。如果可以延长肥料利用和施用期，对肥料生产者和散装撒施肥料的人来说，在经济上是可取的。然而，农民对以下问题必须获得一个满意的答案：“我将如何从中受益?”
有许多因素鼓励更多的人秋冬撒施：
(a)农民打算早播，任何一项提前的措施（如早施肥）都是有利的。适时是作物生产中的主要关键。
(b)肥料用量不断增加，运输部门不能满足高峰期用户的需要。当然在施用量大的地区，仓库设施正在不断增加。
(c)农民更易于得到他们所需要的肥料。在多雨的春天，他们不愿把所需肥料全部在种植时施用。
(d)预订施肥服务商在增多，因此田间收获后马上可以开始施肥，并不牵涉农民的劳力。
(e)有利的价格和支付刺激可以使秋季和冬季的肥料购买及使用变得在经济上具有吸引力。
(f)土壤压实越来越严重，在秋天土壤可能比在早春更干燥。
粘重且比较平坦的土壤在春天常因过湿而延误用卡车或牵引型施肥机撒施肥料，因此在这种土壤上秋天施肥后耕翻，在农艺上是可行的。秋施的磷或钾会被粘粒和有机质牢牢吸持。施氮肥需格外小心，这将在后面讨论。
砂质土排水较快。这在春季一般问题较小，因为它们在耕翻和种植前可支撑撒肥机先施肥。另外，不提倡在砂质土壤或有机土壤上秋施氮肥和钾肥，因为有淋失的危险。
较温暖的地区冬季施用磷肥和钾肥是可行的。在较寒冷的地区，如果有大量残茬覆盖，即使坡度为4%~5%也可以施肥。当有一薄层雪覆盖时，肥料颗粒溶解并与土壤反应。
(一)磷
从理论上说，磷肥不应在播前很久施用，因为可溶性磷会转变成有效性较低的形态，其数量视土壤的固定能力而变。在生产实际中施肥时间依劳动力状况和其他田间作业情况而定。
春播作物可以预先在秋天施上磷肥，不会有淋失的危险。在低至中等固定能力的土壤上，秋天撒施是最有效的方法之一。在含磷量中等至高的土壤上，施用的时间和方法无关紧要（图13-15和图13-16）。可以推荐这些土壤每2~4年进行一次用量较大的施肥。然而，世界上绝大多数土壤含磷量低，故种植时条施在种子或移栽苗附近效果更好。用量小时在许多作物上可以直接作种肥，但对肥料盐敏感的作物，P2O5用量一般不宜超过1.5公斤/亩。在干旱或土壤含磷量低的地区，播前深条施对玉米和小粒谷物之类的作物也有效。
有时提倡在播种牧草作物时重施基肥。这与每年施用比较，开始时一般产量较高，但以后会慢慢下降，这是由于固定和作物携走的缘故。
(二)氮
与磷不同，在选择适宜的施用时间时必须考虑可能的氮损失。理论上，最理想的施氮时间越接近作物需氮高峰期越好。除了时间和植物需要量以外，气候和土壤类型也影响施肥期。
降雨量及其分布很关键。图13-20的地图表示一年过剩的水分和地理区域间的关系。年降水量减去潜在蒸散量（依Thornthwaite法）就得到一年的剩余水分。假设持水量是10厘米，如果作物生长不旺或者土壤没有植被覆盖的保护，那么过剩水分越多，淋失造成氮损失的可能性就越大。此外，因过多水分的聚积而使土壤被淹时可能出现利于反硝化的条件。
另外一个因素是温度。偏南的地方一年中大部分时间温度更适于硝化作用。因此，播前施用的铵态氮更易于硝化和淋失。发生硝化作用的温度比人们认为的更低，因为在温度接近冰点时还能测出缓慢的硝化作用。氮稳定剂对秋施有些益处。温度和硝化抑制剂对硝化作用的影响已在第五章做了讨论。
生产实践中，除砂质土壤或有机质含量高的土壤外，在美国中北部通常推荐秋季在土层10厘米深处的温度降到7.2~10℃时施用铵态氮。密执安州和其他玉米种植地区进行的研究表明，铵态氮春施比秋施效果更好，在细质地和中等质地的土壤上为105%~110%，粗质地土壤上为110%~130%。
在美国伊利诺斯州，施氮肥时间对玉米产量的影响如图13-21所示。作物出苗后侧施显然优于秋施。春播前施肥翻混入土中的结果没有绘在图上，它与侧施结果相近。两种氮肥的差别很小。随着产量增加以及剖面和残茬中硝酸盐累积，作物对氮肥的反应下降，施肥时间也变得不太重要。另外，当施肥量高于最适量时，施肥时间也不怎么重要。种植者必须权衡便利程度、肥料的供应和成本、准时、利用效率和易于提前施肥等诸因素，还必须知道土壤剖面中的硝酸盐数量。
大部分氮在推迟到玉米0.6米高的生长阶段后施用会降低其利用率。然而有趣的是，在抽雄前缺氮十分明显时，施氮对增产很见效。美国印第安纳州在玉米抽雄期施氮4.5公斤/亩，产量增加了42~63公斤/亩。
气候凉爽或较干旱地区（例如大平原）的粘重土壤上，秋播的小粒谷物在许多情况下可以在秋天施用全部或大部分氮。必要时，可以用硝化抑制剂来稳定铵态氮。在较温暖潮湿的地区，由于淋失或气态氮损失，产量略低于晚冬追施氮得到的产量。然而，在小粒谷物上秋施有几个突出的优点，晚冬也许因地太湿妨碍机器作业，或许难以使农民认识早施的重要性。秋施通常也节省劳力。对于秋播小粒谷物，若在晚冬或早春延误了施氮就会造成减产。
为许多作物推荐的最佳施氮量因土壤剖面中NO3--N数量不同而作调整，尤其是美国和加拿大西部的干旱地区。普遍认为，土壤NO3--N可以等价地代替肥料氮，美国蒙大拿州的Haby及其合作者在旱地冬小麦试验中确定了土壤NO3--N对肥料氮的替代关系。他们证明，秋播前土壤表层1.2米内取样的土壤NO3--N的效率大约只及肥料氮的1/3。造成这种差异的原因是土壤NO3--N在时间和空间分布上的差异。当两种来源的NO3--N处在根系最活跃区（一般在剖面上部）时，它们同等有效。作物需氮量大时，春施肥料中的硝态氮最初在近地表处，而较深处的土壤NO3--N却是早期植物所达不到的。
氮的后效一般不及人们对磷、钾等养分已普遍有所认识。磷、钾的移动性较小，又不像氮那样易遭生物转化而损失。高施氮量的后效可用图13-22说明。1960年和1961年各施11.25公斤/亩氮产生的后效约等于1962年施3.75公斤氮/亩所实现的产量。
许多氮在播前施。可以采取许多措施稳定铵态氮肥。其中之一是使用硝化抑制剂，这已在第五章讨论过。其他对铵态氮肥有利的技术便是某种形式的集中深施，这也在第五章做了讨论。
(三)钾
钾一般在播前或播种时施用。这时施用常比侧追施更有效，因为这样有时间使钾混拌于土壤中。钾是阳离子，它向下移动进入土壤的速度不快，所以侧追施的钾当年移动到行播作物根区的可能性较小。秋天施钾甚至比施磷或氮更可行，因为钾肥肥效极少损失。花生、亚麻和油菜籽等一些直根系作物对上年或许比对当季施肥的反应更好。这被认为是部分由于钾移动到较深的土层以及在整个根吸收区分布得更均匀的结果。
在轮作中的一些耕种措施，可能撒施1~2次含钾高的肥料。秋天耕翻入土是实用的办法。通常在播种玉米和豆科等肥效较好的作物前施钾。然而，在玉米-大豆轮作中，可以在收玉米后施钾，因为能在种大豆前将其翻下去。由于担心土壤侵蚀的可能，所以在大豆收后玉米播前通常较少耕作。钾可用作基肥或种肥。当K2O的用量为2.25~3.75公斤/亩时，最方便的办法是把它全部用作基肥。
饲料作物的维持性施肥几乎无时不可。一般秋施较理想，这使钾有时间移动到根区。在饲草作物第一次刈割后施钾较理想，因为第一茬饲草可以受惠于冬季变得更为有效的钾养分。有迹象表明，在每次紫花苜蓿刈割后表面追施钾可以增加产量和效率。然而，种植者可能顾虑这样虽然增产却不方便，而宁愿一次性重施肥料。
第七节 轮作施肥
从许多方面说，轮作中肥料分配问题实质上是施用时间问题。数量不多的综合性试验结果用来比较了肥料分施在轮作中所有作物上、一次全部施用或者只给几种特定的作物施用。必须综合考虑由少量多次施肥所增加的效益及施肥多花的时间和成本。实际上，轮作中有许多施肥时机（图13-23）。
在美国衣阿华州石灰性Ida粉壤土上的玉米-燕麦-紫花苜蓿与雀麦轮作中，轮换施用4公斤/亩磷的效果是显著的。把磷分施在燕麦和第二年的饲料作物上比全部施在燕麦上减产燕麦17公斤/亩，但增产玉米38公斤/亩；把磷分施在燕麦和玉米上比全部施在燕麦上减产燕麦19公斤/亩和饲料作物82公斤/亩，但增产玉米79公斤/亩。这种土壤上要获得磷肥施用的最大效益，分次施用是必要的。有趣的是，给燕麦施磷8公斤/亩时，不管轮作中如何安排，所有作物均获得最高产量。这点说明随着施肥量增加以及土壤肥力提高，施肥时间的重要性变小。
玉米-大豆轮作很普遍，数量充足的磷和钾施在玉米上可以顾及这两种作物的养分需要。大豆对这两个营养元素反应的程度大致相同。在美国衣阿华州低肥力土壤上，每种作物都施0-4.5-4.5公斤/亩可增产大豆25公斤/亩和玉米59公斤/亩。大豆以前被认为是不必直接施用养分的作物或“吃剩饭的”作物。必须认识到，在高产作物的籽粒中移走的养分数量较大，这一点已在第十二章做了说明。
紫花苜蓿等饲草作物从前被认为是侈钾作物，所以在轮作中推荐在其他作物上施钾。可是随着其植株内含钾量的提高，其产量也随之增加。较频繁的刈割意味着利用了含钾量较高的较幼嫩植株。收割1.3吨/亩植物中的养分数量如表13-15。4次刈割的紫花苜蓿含钾百分数为2.25%~2.50%。
(表：表13-15 在四茬紫花苜蓿收获物中植物养分的数量 )
| 养分(公斤/亩) | 第1茬 | 第2茬 | 第3茬 | 第4茬 | 总计 | | N | 10.2 | 8.3 | 6.98 | 5.6 | 31.1 | | P2O5 | 2.3 | 1.8 | 1.65 | 1.3 | 7.05 | | K2O | 9.3 | 8.0 | 7.35 | 5.4 | 30.1 | | Ca | 3.75 | 3.0 | 2.7 | 1.8 | 11.3 | | Mg | 0.98 | 0.68 | 0.53 | 0.53 | 2.7 | | S | 0.45 | 0.6 | 0.53 | 0.38 | 2.1 | | 产量(吨/亩) | 0.39 | 0.35 | 0.33 | 0.25 | 1.3 |
注释：资料来源：Flannery, Better Crops Plant Food, 57(2): 1 (1973). 在水分和氮、磷养分不足的热带土壤上，土壤矿物释放的钾对于低产水稻来说也许是充足的。然而，随着灌溉和氮、磷肥的施用以及采用新的高产水稻品种，水稻对钾肥的反应增加，这可以由表13-16加以说明，这三年对钾肥的反应分别为6%、12%和33%（Mengel 1971）。
(表：表13-16 水稻对钾肥反应的增加 )
| 养分(公斤/亩) | 水稻产量(公斤/亩) | | N | P | K | 第1年 | 第2年 | 第3年 | | 8 | 5.3 | 0 | 332 | 297 | 268 | | 5.3 | 353 | 331 | 357 |
一、高产值作物
像蔬菜、果树和烟草之类的作物，单位面积产值相当高。例如，每亩马铃薯或番茄的产值可达250美元或更多，肥料成本相比之下微不足道。在这种情况下可施用大量肥料来确保养分供应充足，以便在良好的种植季节内使养分不成为限制因子。这特别适用于磷和钾。在马铃薯上磷的用量可以达到7.5~15公斤/亩，而作物可能只吸收不到5.6公斤磷/亩。
二、复被作物
凡是大量种菜的地区，需要一个能供应有机质的合理作物管理系统。有时种植小粒谷物或绛三叶草等绿肥。有些地方在这些作物上大量施肥，不仅为了得到大量有机物，也为了给下茬作物提供养分。从某种意义上说，养分储存在生长着的作物中，分解时再释放出来。
这一措施有一些优点。通常蔬菜上施大量肥料，这可能会造成肥料伤害。复被作物能缓慢地释放养分并使其分布在整个根区。利用放射性磷的许多研究结果已经表明，绿肥提供的磷比过磷酸钙提供等量磷的有效性更高。如果蔬菜种在凉爽的季节，必须在株行内施基肥，因为这种条件下绿肥可能分解太慢。
第八节 后效
以获得最大利润为目的而确定的施养分时期会使部分养分留在土壤中。残留的数量取决于施用量、作物产量、收获方式以及土壤的影响。平均来说，非豆科作物大约移走1/2到3/4的氮和不同数量的磷和钾，这取决于作物种类和收获方式。因为淋失、固定和地表侵蚀，因此所剩下的养分不是全部有后效。
一、实例
轮换施肥或土壤培肥计划以后效作用为基础，这方面的例子已在本章前面部分引用。一个氮肥后效的典型例子参见图13-22。上年施用的氮经常残留1/4。一条粗略的经验是，每生产60公斤大豆，约在土壤中残留1公斤氮。
磷的后效已为众所周知。可援引美国衣阿华州一个玉米的例子，施磷1.32公斤/亩，第一年增产75公斤/亩，第二年不再施磷，增产63公斤/亩，共增产138公斤/亩。
钾对大豆具有后效的一个例子见图13-24。事实上，只要前作施肥充足，大豆一般对其残效的反应相当好。
其他养分也有后效。例如，USDA的研究人员在美国俄勒冈州彭德尔顿进行了8年的小麦-豌豆轮作，第一年春小麦播种时施用石膏，研究了作物施硫的效果。他们在一个降雨量为460毫米的地区一种接近缺硫的土壤上进行研究，发现当第一年小麦施以最适用量（3~4.5公斤/亩）氮时，施硫不增产。可是，第二年四个小麦试验中的一个和第三年的所有三个小麦试验，以及第四年的全部两个小麦试验在最适用氮量时都对试验初期施用硫有产量反应。表13-17是第四年小麦对硫产生反应的一个例子。
(表：表13-17 在小麦-豌豆轮作中第一季小麦播种时施硫后第四季冬小麦的产量响应* )
| 每季作物施氮量(公斤/亩) | 不同施硫量(公斤/亩)下的小麦产量(公斤/亩)** | | 第1季 | 第2季 | 第3季 | 第4季 | 0 | 1.125 | 2.25 | 4.5 | | 0 | 3.75 | 3.75 | 3.75 | 138.4d | 162.6bc | 178.3ab | 159.5bc | | 3 | 3.75 | 3.75 | 3.75 | 134.8d | 166.2abc | 168.9abc | 168.4abc | | 6 | 3.75 | 3.75 | 3.75 | 138.0d | 149.6cd | 175.6ab | 186.4a | | 12 | 3.75 | 3.75 | 3.75 | 138.4d | 154.6cd | 166.2abc | 179.2ab |
注释：*试验在美国俄勒冈州韦斯顿的Athena粉壤土上进行；第四季小麦是施硫后小麦-豌豆轮作中的第七茬作物。产量来自8年所进行的13个田间试验。 **表中每一列中同一字母表示在P=0.05检验水平下差异不显著。资料来源：Raming和Rasmussen. Proc.23rd Annu. Northwest Fert. Conf., pp. 125-137, Boise, Idaho (July 17-20，1972). 二、残效的重要性
由于施肥量在不断增加，显然必须越来越重视残效的价值。在许多场合，施肥成本只算在施肥的作物上。然而，残留的肥料好比存入银行的钱，它是肥料经济学的一部分。
第九节 微量元素
一、施用途径
为作物提供微量元素一般有两种办法：
(a)在已知严重缺乏一种或几种微量元素的地区，或者在微量元素需要量特别大的作物上，为了满足某些需要而施用特定的元素。可以把微量元素加进复混肥料里，例如紫花苜蓿施硼，在美国各州大致可以推荐0-4.4-25+B（0-10-30+B）。在另一些情况下，微量元素可以单独施用，例如撒施锌或铜。
(b)第二种办法是把少量的微量元素混合物加到肥料中去普遍施用。其目标是保证这种混合物的用量不伤害较敏感的作物又照顾到一些土壤条件下许多作物对微量元素的需要。理由有以下四个方面：①不可能确定每块地的需要量；②看不出缺素症时也可能有潜在的饥饿；③最好事先采取措施满足需要而不是等待观望而造成损失；④低成本保险。如果作物严重缺乏某一微量元素，这个办法不能解决问题。
二、施用位置
第九章提供了相当具体的施用微量元素的资料。微量元素用量小，施用办法针对的是取得最大效率。
三、需要量的确定
第十二章总结了微量元素缺乏诊断手段方面的一些进展。虽然土壤分析方法是现成的，但总的来说，也许除了硼和锌外，还没有对这些元素测试做令人满意的校订。考虑到涉及的元素量小以及环境、土壤和植物等交互因素对作物反应的显著影响，这种现象是不奇怪的。植株分析一般比土壤测试更可靠。
诊断植物养分问题时，应考虑以下几个步骤：
(a)必须认清缺素症状；
(b)必须观察土壤类型或地点；
(c)必须查找作物反应概率表；
(d)必须做完整的土壤测试，pH值尤为重要；
(e)必须分析叶片；
(f)必须考虑产量目标。
一些作物种子中的微量元素含量可能是其需要量的一个指标，美国印第安纳州的大豆需钼量正是这样确定的。当对照区大豆种子含钼量小于1.6ppm时，施钼肥便可增产。
四、施用
不加区别地施用微量元素，定会产生危害。酸性土壤上施锰一般不会有益反而有害。下面这个例子说明在美国北卡罗来纳州Hyde粉壤土上小麦对施铜有良好反应，但再施其他元素便产生负效应（表13-18）。
(表：表13-18 北卡罗来纳州Hyde 粉壤土上小麦对施铜的反应 )
| 处理 | 产量(公斤/亩) | | 不施微量元素 | 67.2 | | 施铜375克/亩 | 237.4 | | 施铜、铁、锰、锌各375克/亩 | 161.3 |
有人还研究了一种含有机质20.4%、pH 4.9的Hyde土壤中铜和石灰的交互作用。铜和石灰使小麦增产，但石灰用量低时铜的肥效更大。
曾有人指出，即使试验证明微量元素增产不多，种植者照样施用。因其成本不高，故不一定要求大幅度增产，尽管有可能在5%的概率水平上增产不显著。即使只有50%的显著可能性，种植者可能也愿意施用。
第十章讨论了包括N-P-K在内的植物养分的有关法规。但有些法规规定的含量在美国一些州被认为太低。例如，密执安州的微量元素的最低含量较高：1%的锰、0.125%的硼、0.1%的铁、0.5%的铜、0.5%的锌以及0.04%的钼。
农民也许想在他们的一部分地里试用一种含有全部微量元素的混合物。如果获得了反应，就须进一步做试验以确认起作用的元素。当土壤pH值大于6.0时，这种供试混合物可以每亩施用37.5克锰、150克锌、75克铜、37.5克硼和15克钼。为防止伤害种子，该混合物应加进N-P-K肥料中，且条施到离种子大约5厘米处。在豆类或小粒谷物之类的作物上施用的混合物里不应加硼，因为这些作物易受硼伤害。泥炭土或腐殖土上微量元素的用量应该加倍。
正如第八、九章中指出的那样，在靠近种子或秧苗处条施某些产酸含硫肥料也可以矫正pH值高所诱发的微量元素缺乏。已发现单质硫、多硫化铵、硫代硫铵和硫酸在这些条件下具有这种作用。
条施具有强烈酸化作用的氮肥会显著提高土壤有效锰的水平。第九章讨论过氯化钾和其他含氯中性盐促进酸性土壤释放有效钼的效应。另外，条施某些类型的磷肥可以矫正临界锰缺乏。
微量元素缺乏的地区正在增加，以后还会扩大。由于产量越来越高，各种营养元素的消耗也越来越大，主要元素和微量元素之间的交互作用将会显得更重要。第九章已经提出在濒临或非常缺锌的土壤上施用磷肥会导致磷吸收过多所引起的作物减产。正常马铃薯植株的P/Zn比低于400，而在缺锌植株中这个比例通常大于400，所有这些都说明，需要迅速完善诊断技术和有关微量元素和大量元素使用的新观念。
第十节 底土层养分的利用
底土层营养元素的利用已被研究很久，但可用的资料很少。从生理学或养分位置的有效性看，土壤结构、通气状况、pH值、排水以及根系分布是重要的因素，但它们超出了本章讨论的范围。下面将提到这一问题的两大方面：1）底土层固有养分的利用；2）把养分施进底土层。
一、固有养分
湿润地区大多数土壤的底土层通常呈酸性，肥力低。在雨量较少的地区，底土层中能较好地供应某些养分。美国普渡大学的Barber估计，玉米从低肥力的底土层中吸收的磷占所需磷的1%以下，钾占所需钾的10%以下。
有些土壤，特别是黄土母质上发育的土壤，B层和C层含磷量可能较高。田间条件下植物从较深层所利用的磷量尚未精确测出。温室研究的结果表明，一些土壤B层和C层所含的磷可能比表层所含的磷更有效。有人认为，连续种植紫花苜蓿或草木樨（均是深根作物），能使底土的磷向上转移而增加表层的有效磷，这是有机残体归还到表土并分解的结果。由于这种向上转移，森林土壤表层所含养分一般比底层高。
一些土壤，尤其是黄土或冲积土，整个土体含钾量高而匀。有迹象表明，植物可以利用其底土层中的钾。有的地区，表土中钾的土壤测试结果很难与施钾反应相关，如果把底土层中的含钾量考虑进去，那么交换性钾和作物反应之间的相关性可以大大提高。
美国一些州已经对主要土系的底土作了系统分析，图13-25给出了美国威斯康星州的一个例子。这些资料对制定更精确的施肥推荐是有用的。
有人认为，作物可从底土层吸收微量元素，这是作物轮作的优点之一。由于一些作物的有机残体还田，因此认为这些养分被富集在表层。这也许是一种合理的假说，但目前只有很少的实验证据支持这一观点。
二、施用的养分
有时候深施养分是需要的。把氮、磷或许还有其他养分施在缺乏营养的土层会大大促进该层的根系发育，这已在本章前面部分和第三章中做过讨论。在酸性土壤的底土层施石灰（参考本书第十一章）不仅提供了钙和镁，还会减少溶液中的铝、铁和锰。
许多有关在底土层施肥的工作涉及从深松犁后部把肥料施在45~60厘米深处。许多大田试验之所以没有始终如一的结果，或许是因为施肥带间距过宽。
美国所做的一些试验说明深松使作物增产14%，而深松结合施肥增产24%。这些处理的增产效果因季节和作物不同有很大差别。这些产量增加与在英国洛桑试验站进行的研究结果相当吻合（表13-19）。表13-19表明，深松23~46厘米，四年平均大麦增产24%，深松结合施磷钾肥，大麦平均增产20%。
(表：表13-19 深松和磷钾深施对大麦籽粒产量的影响 )
| 处理 | 不同年份籽粒产量(含干物质85%)(公斤/亩) | | 1974 | 1975 | 1976 | 1977 | 平均 | | 对照 | 326 | 153 | 229 | 193 | 225 | | 深松 | 349 | 253 | 297 | 235 | 283 | | 深松+P+K | 414 | 313 | 301 | 289 | 329 | | 表层施P和K | 302 | 127 | 251 | 213 | 223 | | 标准平均误差± | 71.7 | 16.0 | 17.4 | 22.5 | 20.1 |
注释：资料来源：McEwan和Johnston, J. Agr. Sci. (Camb), 92: 695 (1979). 剖面调整作为一个独特的手段在美国北卡罗来纳州很受重视。有人认为，有许多原因可以阻碍根系穿插，其中包括土壤颗粒胶结、紧实、通气不良、土壤呈酸性、毒性或养分缺乏。因此，在Norfolk土壤上做了耕翻60~90厘米的田间试验。一部分石灰和磷在耕翻前撒施，其余的在耕翻后施。研究结果表明，其效果良好。
这也许主要得益于更有效地利用了降水。更多的水进入土壤，根系也下扎得更深。如果植物有效地利用60~90厘米厚而不只是30厘米厚的土层的水，那么，抗旱的储备水就更多。有些情况下，粘重的底土翻到地表会使土表更快地粘闭，而减少水分入渗。
将帕卢斯地区一种植小麦的土壤耕翻90厘米深效果很好。这种土壤有一层粘紧的底土，只有表层45厘米是透水的。该地区夏季较旱，但冬季降水补充底土水分。因此，深耕农作物能从90厘米而不是45厘米的土层吸水。在美国东南部，把肥料用凿型犁直接施在深松的株行，玉米和大豆增产效果极好。
美国伊利诺斯州南部一种有机质含量低、肥力低的粘磐土，耕作深度分别是23、45、69和90厘米，施用了四个水平的石灰、磷、钾，深耕和施肥促进了缺水时的根系下扎和生长，但没有增加玉米产量，或许这是由于含有机质低的粘土物质被带到表层减少了水分入渗。
对美国密执安州一种50厘米深处有一透镜状砂层的土壤翻耕66厘米深。该砂层阻碍水分下渗和根系下扎。深耕后7年玉米的产量是535公斤/亩，而耕作深度为25厘米时，产量只有364公斤/亩。
以致密的苏打粘磐为特征的碱土的生产问题已在本章前面部分简要提到过。耕翻至60厘米结合施硫（即石膏）增加了水分并促进根系的穿透作用。在有些试验中，小麦产量从耕深23厘米时的85公斤/亩增加到耕深69厘米的152公斤/亩。
几乎与深耕相反，美国密执安州的研究人员想出了在极砂土壤60~75厘米深处铺一层沥青保持水分的办法。此法虽很奏效，但即使用在高产值作物上，也并不经济。
从以上讨论可知，物理处置土壤剖面的作用因土壤而异。更多的问题有待于进一步研究。与此同时，深耕或深松打破犁磐和改善管理促进深扎根是有好处的。
第十一节 液体肥料
如果施用位置一样，液体肥料表施或施后耕翻的效果与固体肥料并无差别。本节还将考虑其他一些问题。
一、灌溉施肥
这是在开放的或封闭的系统中把肥料加入灌溉水中的施肥方法。开放系统包括衬里和不衬里的明沟以及带有水闸的暗管用于畦灌和漫灌。喷灌机、细流、滴灌和双壁管灌溉是开放灌溉系统的主要类型。
氮和硫是通过灌溉水施用的主要养分。磷随灌溉水施用一直不太普及，因考虑它在高钙高镁的水中形成溶解度不稳的沉淀物。通过喷灌系统施用可溶性含硫化合物效果很好。钾和溶解度高的含铁和锌的化合物用加肥灌溉也很成功。
把液氨或含游离氨的常压尿素-硝酸铵溶液等其他肥料物质加到含钙、镁和碳酸氢盐的水中，会引起含钙或含镁化合物沉淀。这会在装置中造成水垢和堵塞问题。可通过加硫酸来防止或消除水垢的形成。
液氨和氨水通常不用于密闭灌溉体系中，因为它们在出口处会挥发，从而导致较多的氮损失。
灌溉施肥有以下几个优点：第一，养分特别是氮可以在最接近植物养分需要期施用，例如，玉米植株在快速生长期至乳熟期利用大部分氮，这时施氮肥十分有效。砂土上在这个时期施一部分氮有效性也较高，如同在较粘重的土壤上一样有效。第二，减少了一次或多次田间作业，节省了劳力，因为不必费力计量从储罐或供应车注入水中的肥料，可令其自行控制流量。对于丛生和生育期长的作物，例如甘蔗，很难进地施肥，从灌溉水中施肥是个解决办法。第三，在作物生长中期养分缺乏可以用加肥灌溉来补充。
有时从灌溉水中施用养分有不均匀的问题。如果管理有经验并且灌溉体系设计合理，这应该不成问题，因为溶解的养分随水移动，水到肥到。但在有些条件下和施肥量低时，也会发生养分分布不尽人意的情况。沟灌时，大部分养分留在入水口附近。当然，喷灌时养分随水落下。
为了防止养分被淋洗到根系达不到的地方或在表面积累而对作物无效，不应在灌溉一开始加入养分。在灌溉开始后一段时间开始加肥，灌溉终了前很短时间内终止施肥，效果最好。
可以施用清液混肥，但多数情况下最好在种一年生作物时施足磷和钾。农民在决定使用加肥灌溉前必须考虑以上讨论的经济学问题和灌溉施肥的优点。
二、叶面施肥
一些可溶的肥料养分可以直接施在植物地上部分。养分必须先渗过叶片表皮或气孔后进入细胞。这种方法使养分更迅速地被利用，比其施入土壤能以更短的时间消除观察到的缺素症状。可是，这种作用一般是暂时的。
当土壤固定养分时，叶面施肥便是最有效的施肥方法。前苏联的研究人员强调在北极地区叶面施肥的重要性，那里的永冻层阻碍植物残体释放养分、根系生长和养分吸收。最后，这种方法在温带早播作物上或许有用，它可以和常规喷施农药措施结合起来，这样，可相应地节省劳力。
至今叶面喷施主要是用在微量元素上。对于用叶面喷施提供氮、磷、钾来说，既施足够的量又不严重烧伤叶片，而且溶液体积不过大或喷施次数不太多，这是十分困难的。为避免伤害叶片，养分浓度通常小于1%~2%。无论如何，叶面喷施是很好的土壤施肥的补充。
可以通过高架喷灌系统和用于喷洒农药的普通器械进行叶面施肥。用于叶面施用的地面喷雾设备在设计上通常是高压、小型、叶面喷雾均匀和用水体积最小。养分可以通过单喷嘴或多喷嘴喷枪、多喷嘴喷杆、多喷嘴振动式或静止式旋转果园喷雾器喷施。必须认真控制水滴大小，因为它会影响作物对施肥的反应。
叶面喷施尿素已成功地为苹果、柑橘和其他作物提供了氮素。吸收喷施的氮快于吸收土壤施用的氮。但对小粒谷物和小麦来说，叶面施肥并不比土壤施用更有效，但后期叶面施肥可以增加籽粒蛋白质含量。已经发现烟草在夜里或表皮毛受伤时吸收尿素氮较多，但叶片正面和背面没有差别。喷施尿素可使菠萝得到所需氮的75%，叶面施肥可满足施用磷和钾的50%左右。
在美国阿拉斯加州，每周喷施钾使马铃薯增产。含钾喷施剂也用于其他作物，其中有苹果、芹菜和菠萝。然而对磷来说，喷施足够的量成为关键问题。
因为微量元素需要量小，所以容易喷施，几种微量元素已用这种方法提供。锌是典型的例子，已经发现对果树（例如柑橘或桃）叶面和休眠期果树枝喷施锌比施到土壤中的有效性高数倍。由于一些土壤固定锌，土壤施锌难以吸收很多。另外的例子有锰和铁。对有问题的土壤，通常推荐大豆播后几周喷施锰75~150克/亩。美国夏威夷州的菠萝要定期喷施硫酸亚铁，因为土壤施铁无效。
消除缺铁失绿症的尝试尚不太成功，对一些作物也许要不止一次地施用。土壤pH值高、降雨量少的条件下种植大豆，失绿症是个常见的问题。美国明尼苏达州的Randall发现用铁螯合物喷施，约80%的时候有效。在一些果树和芹菜上镁也以叶面喷施，果树喷施硼也很成功。
有人在美国衣阿华州立大学进行了研究，鉴定叶面施肥是否在生育后期有助于维持叶片的光合活性以向根系和种子提供充足的碳水化合物。该项研究使用了由尿素、聚磷酸钾和硫酸钾制得的N : P : K : S比例为10 : 1 : 3 : 0.5的液肥。几个地点喷施2~4次，产量显著增加。然而，在以后几年的很多试验中，叶面施肥并未使大豆一贯增产。
因为大多数含磷化合物的喷施量如果大到足以见效时就会伤害叶片，所以磷的叶面施用比氮少得多。美国衣阿华州立大学的研究表明，三聚磷酸铵、四聚磷酸铵和三磷酰胺可以成功的用在玉米和大豆上；玉米能忍耐含磷高达1.3%的三聚和四聚磷酸盐溶液。当这些溶液中磷浓度超过1.1%时，大豆就受伤害；玉米和大豆能忍耐的正磷酸盐最高磷浓度分别为0.5%和0.4%。
在大豆叶面喷施液中掺入蔗糖会减少尿素对叶片的伤害，对以正磷酸形式施磷造成的伤害也有一定的减轻。许多环境因素，包括温度、空气湿度和光强，也会影响施于叶片的养分吸收和转运速率。
为了使效果最好，也许需要在短期内喷施2~3次，尤其在缺素已严重阻碍生长时。必须仔细认清需要何种养分，否则会发生其他问题。微量元素的需要量通常很小，一旦某一元素太多也许是有害的。
叶面施肥还有更多的问题有待进一步研究，它在补充标准土壤肥力计划中的价值也必须得到解决。解决这两个问题的途径就是增加营养，养分用量要根据土壤和植物测试、作物长相以及增加的作物产值与施肥费用的关系来确定。
三、液体基肥
在蔬菜作物根系周围施用营养液，已被广泛地用在番茄和甜椒的移栽苗上，其作用主要来自磷，这些基肥溶液通常含磷量高。可是，已经证明液体基肥对烟草通常几乎没有经济意义。
业已观察到如下现象，施用液体基肥时，植物从移栽造成的损伤中恢复得更快，产量也得到提高，在有些情况下作物可提早成熟。原因可能是移栽苗根系不大，因而吸收水分和养分的能力也较弱，播种时施用植物养分稀溶液，可能使植物更容易吸收所需要的这些养分。可是，为避免因质壁分离造成的伤害，基肥溶液的盐浓度必须较低。
小结
(1)尽管作物养分吸收不能准确地指导推荐施肥，但它的确反映了作物间的差异以及土壤的储备养分正在加速耗竭的认识。
(2)根系发育有助于确定最有效施肥的位置。例如，马铃薯根系范围比玉米根系的小得多，因此利用离植物较近的养分更有效。
(3)品种间的根系特性差异也会导致植物在吸收养分能力上的很大差别。
(4)土壤特性影响扎根深度，产量可能与根系可利用的有效水分成正比。
(5)正确的施肥位置对于从出苗到成熟阶段有效利用养分、防止盐害、促进深扎根以缓解土壤表面的干旱状况以及便于作业都是重要的。
(6)有些肥料盐分在土壤中的移动是可观的。硝酸盐最容易移动，而铵态氮被土壤颗粒所吸附，在转化成硝酸盐以前移动性很小。钾也被吸附，除非在砂土上，一般移动性很小。磷的移动性通常较小，但在灌溉的砂土、存在大量有机残体的土壤上以及当大量施磷时可能相当可观。
(7)高成分肥料每单位植物养分具有较低的盐指数，施在根系附近时对幼嫩植物产生的盐效应较小。
(8)种植时条施对促进起始生理过程和大而壮的叶片很重要。气候寒冷时，氮、磷、钾和锌对幼嫩植物的有效性通常较低，而条施会促进其吸收。
(9)撒施是大量施用那些不便在播种时施用的养分的手段。养分一般混入耕作层，这有助于在生育后期连续提供养分来源。这些养分在一年的多数时间更可能处在湿润区域。这一点很重要，因为磷和钾等元素通过水膜扩散移动到根系。
(10)少耕后，养分趋于积累在土壤表层2.5~5厘米。如果条件许可，这需要更高的施肥量，更多采用条施，并且每4~5年耕翻一次。
(11)因为磷的移动性小，当用量低时，应该把它施在根系生长区。当土壤磷测试值低以及用量低时，条施通常最有效。然而，为使许多作物取得高产，必须提高土壤含磷量，而饲草有所不同，它们能够通过根颈吸收利用追施的磷。
(12)免耕的作物生产是在杀死的草皮或植物残茬中种植，这时在湿润地区表施磷和钾通常对作物有效。残茬下的土壤是潮湿的，根系生长离表层近。如果土壤中这些元素含量低，那么在实行免耕前有必要提高耕层的土壤肥力。在较干旱的地区，因为残茬下面湿度较小，表施可能不会这样有效。
(13)种植时施用少量氮可促进磷的吸收。因为氮是可移动的，或者在硝化后变为可移动的，所以大部分肥料在播前施用或者播后侧追施均有效。一般来说，施肥期离需氮高峰期越近，施肥就越有效。考虑降雨的数量和分布情况时必须联系到土壤质地。
(14)除非在砂土或有机土壤而且降雨量大时，钾的淋失一般不显著。所以播种时条施和播前或轮作中某一时间撒施有效。在低钾土壤上对钾肥基施的反应类似于氮和磷的情况。
(15)在确定施肥方法和时间时，必须考虑方便种植者、效率和安全。
(16)由于施肥不匀会导致产量下降，所以必须小心地把肥料撒匀。
(17)因为与地上管理措施配合的施肥量较高，所以应更多地注意在整个轮作中施肥。磷和钾可以在四年的轮作中撒施1~2次和在反应较好的作物播种时基施，非豆科作物可每年施一次氮肥。
(18)全年施肥指土壤、作物或天气允许的任何时候施肥。当肥料体积大，需要减少交通设施和节省劳动力时必须这样做。随着土壤肥力水平增高，磷和钾的施用位置和时间不太重要了。目的是施用充足的肥料以获得最大利润产量。
(19)为最大利润产量施肥时会使一部分养分留在土壤里。多数情况下，施肥费用全部算进施用肥料的作物上。然而，如果要对肥料施用作一个公正的评价，必须考虑残留的数值。
(20)以两种方式施用微量元素：(a)按特定需要施用；(b)在肥料中添加少量含数种微量元素的混合物作一般性施用。后者是一种保险措施。开发合适的诊断手段，弄清需要什么养分并协助预测反应则是主要的问题。植株分析具有很好的指导价值。
(21)对底土施肥的理论促进了深扎根、水分入渗增多和更有效地利用水分。用深松器施肥的田间结果仍无定论。
(22)由于土壤中存在养分固定的问题，叶面施肥可能是最有效的施用位置，对某些微量元素尤其如此。业已表明，三聚磷酸铵、四聚磷酸铵和磷酰三铵等物质以叶面施用时可以给玉米和大豆供应显著数量的磷。
(23)加肥灌溉，即把植物养分加到灌溉水中，是一种施氮的有效方法。对于其他养分，如磷、硫、钾和锌和铁，这种方法用得较少。
讨论题
1.为什么磷肥可施于种子或植株附近?为什么磷邻近种子或幼苗通常很重要?如何评价豆科植物对种肥条施的显著反应?
2.为什么在贫瘠的土壤上植物养分对根系生长有促进作用?
3.什么种类的根系受养分局部浓度刺激最大?
4.哪些根系特性影响作物从土壤中吸收水分和养分的能力?
5.早期的根系生长大多数在根区的什么部位?
6.不同作物种类的根系生长范围有无差别?
7.哪些土壤条件可能影响作物扎根深度?
8.在什么土壤质地状况下铵态氮更可能移动?为什么?哪些土壤环境条件更利于它向硝态氮转化?
9.你所在的地区哪些作物磷钾的施用量太低?哪些作物施用量太高?
10.为了使5-4.4-8.3（5-10-10）等低成分肥料单位重量养分的盐指数低于10-8.8-16.6（10-20-20）的，可以添加什么原料?
11.在一种砂质土上进行氮和钾对四季豆生产作用的试验。肥料施于距种子两旁及种子下面各5厘米的带上。除磷外，氮和钾的用量为氮3.75公斤/亩（铵态氮）和钾4.5公斤/亩。在所有施用完全肥料的小区出苗都差，不施氮的小区出苗也差，但在不施钾的小区出苗好。解释出了什么问题。怎样做才能避免这一问题?
12.详细解释为什么作物在砂质土上比在粉质壤土上更易遭受盐害。为什么钾在粉质壤土中移动性较小?
13. 为什么种植作物的根系特性会对是实施土壤培肥、还是行中施肥作决策有影响?农民的经济状况如何影响这一决策?
14.说明条施和撒施如何在促进高效作物生产上互为补充。
15.如果你正在计划撒施磷肥，你有撒施后耕翻、耕地后撒施耙匀或宽条亚表层施用几种选择。哪一种方法最理想?详加解释。
16.培肥土壤的肥料用量和维持地力的肥料用量是指什么?
17.在相对多高的土壤有效磷和钾测试值下你才会同意撒施磷肥和钾肥?
18.在什么条件下撒施磷和钾能被植物吸收?请解释。
19.你所在地区有哪些种植制度把磷和钾全部施在轮作中一季作物上可能较为理想?
20.你认为你所在地区在什么特定条件下种植前可以施用全部的氮?在什么条件下种植前不应该施氮?
21.为什么磷和铵态氮一起施用能促进植物对磷的吸收?
22.在什么情况下你赞成你所在地区实行秋季施肥?
23.你所在地区夏季、秋季、冬季和春季施肥的可能性有多大?为什么需要分季节施用肥料?
24.计算玉米-玉米-大豆-小麦-紫花苜蓿轮作制和玉米-大豆-小麦-紫花苜蓿-紫花苜蓿轮作制中磷和钾的移走量。假定产量如表13-1以及玉米、大豆和小麦只收获籽粒。
25.什么是残留肥料?为何在适当的轮作施肥中有相当数量的残留肥料?
26.土壤NO3-有无后效?
27.土壤NO3--N与来自肥料的NO3--N对作物同样有效吗?如果不一样，说明不同之处。
28.列出施用微量元素的两种方法各自的优缺点。
29.什么是灌溉施肥?它有哪些优缺点?
30.什么是叶面施肥?讨论其局限。
31.什么是双层深施肥?它有哪些优缺点?
32.耕作能改变根区土壤肥力的分布吗?
? 参考文献
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