第四节 土壤肥料
俗话说：“万物土中生。”土壤是农业生产的基地，也是农业生产的基本生产资料。农业生产主要是由植物生产（种植业）、土壤管理两个环节组成的。植物生产是绿色植物通过光合作用将二氧化碳、水转化为葡萄糖，进一步转化为其他有机物，把不可给态的太阳能转变为可给态的化学能，供动物和植物利用。在植物生产过程中，需满足以下5个条件：日光、温度、空气、水分和养分。其中，日光、温度和空气（部分）为宇宙因子，是人类不可干预的，而水分、养分和空气（部分）属于土壤因子，是人类在进行土壤耕作管理和施肥过程中可以调控的。显而易见，植物生产必须以土壤为基础，而人为补充的养分就是肥料。
一、土壤与农业生产
生态系统是生命系统和环境系统在特定空间的组合。生态系统大到生物（态）圈，小到一块农田、一块草地或一口池塘。在生态系统中，土壤是一个重要的环境组分。整个自然界可以划分为大气圈、水圈、土壤圈、岩石圈和生物圈。生物圈包括凡是有生物活动的所有场所，即整个水圈、土壤圈、大气圈下层和岩石圈上层。从土壤圈在环境中所占据的空间位置来看，它正处于岩石圈、水圈、大气圈和生物圈相互交接的地带，是联结自然界中无机界和有机界的中心环节。在一定条件下，生态系统通过自身的调节或人类干预，其物质和能量的输入和输出接近相等，系统的功能处于相对稳定状态，称之为生态平衡；反之，如不能恢复到原初的稳定状态，就叫生态平衡的破坏或生态失衡。如土壤污染、水土流失、土壤沙化、土壤退化、土壤次生盐碱化、洪涝灾害等，就是生态失衡所带来的恶果。虽然土壤除了具有生产力、能生长植物以外，还具有缓冲自调和净化两大功能，但是土壤的缓冲自调和净化功能是有限度的，污染物超过了土壤的环境容量后土壤本身也被污染了。
农业生产的收成很大程度上取决于土壤生产力和施肥水平。肥料是植物的粮食。俗话说，有收无收在于水，收多收少在于肥。例如，水稻一生中所吸收的氮素有2/3来自于土壤，有1/3来自于肥料。世界银行的报告认为，全世界平均40％的增产是来自于增施肥料。此外，农民每年的投入中肥料投入占大多数。因此，土壤生产力的保持与提高、作物的合理施肥是关系到我国农业生产甚至整个国民经济的持续、健康发展的大问题。
土壤是指地球陆地上能够产生植物收获的疏松表层。“陆地表层”指出了土壤的地理位置，而“疏松”指土壤的物理结构性，以区别于坚硬、块状岩石。“能够产生植物收获”则指出了土壤的质的特征，即土壤具有肥力。土壤肥力是指土壤能够同时而且不断地供应和协调作物生长发育所必需的水分、养分、空气、热量和其他生活必需条件的能力。由此看来，土壤肥力至少需具备水、肥、气、热四大肥力因素，且四大肥力因素之间相互关联、相互制约。一种良好的土壤必须能满足植物“吃饱”（指养分供应充足）、“喝足”（指水分供应充足）、“住得舒服”（指空气流通、温度适宜）、“站得稳”（指根系伸展自如、机械支持牢固）的要求。土壤肥力还可分为自然肥力和人为肥力。自然肥力是指土壤在形成和发育过程中产生和发展起来的肥力，而人为肥力是指自然土壤经过开垦耕种后，在人类生产活动影响下所发展起来的肥力。一般说来，纯粹的自然肥力只有在原始森林地和未垦荒地上才能见到。农业土壤既具自然肥力，又有人为肥力。农业生产中土壤肥力的发挥受到环境条件和土壤管理水平等的限制，只有一部分在当季作物上表现出来，这部分肥力叫做“有效肥力”；而另一部分尚未直接表现出来的叫做“潜在肥力”。有效肥力与潜在肥力可相互转化。
二、土壤形成与中国土壤分布规律
（一） 土壤的形成与演替
土壤是一个历史的自然体，同时又是劳动的产物，受人为的耕作措施的影响。19世纪末期，俄罗斯土壤发生学派奠基人道库恰耶夫提出了著名的五大成土因素学说，即对于自然土壤而言，它的发生与演变受到母质、气候、生物、地形和时间五大因素的影响。土壤的形成由以下两个过程组成：①岩石经过风化作用成为母质；②在成土因素的综合作用下，母质经过成土过程形成土壤。
土壤与母质之间具有本质的区别。首先，母质是岩石经过风化作用而形成的，母质中虽也含有少量的细小颗粒，但是粘粒数量有限；而土壤含有较多量的粘粒。其次，母质中没有有机质，也没有氮素；而土壤的一个重要特征就是具有有机质和氮素。母质中含有少量的矿质养分，为自养型细菌的生长提供了条件。当母质中出现粘粒、有机质和氮素时，土壤也就形成了。随着自养型细菌依次向苔藓、藻类、裸子植物、被子植物过渡，土壤肥力形成了。土壤中的氮素是自身固氮菌和共生固氮菌固定空气中氮素的结果。只有当土壤上出现了绿色植物以后，土壤肥力才得以发展和提高。随着气候的变化、植被的演替和时间的延续，自然界形形色色的土壤就形成了。
对于农业土壤而言，除了受五大成土因素的影响以外，还受人为活动因素的深刻影响。人类的生产活动包括耕作、栽培和施肥，它们无不影响着土壤的发生发育程度甚至发育方向。例如，水稻土就是典型的人工土壤。只要土壤管理得当，土壤地力常新；反之，则土壤退化。
土壤是各种成土因素综合作用的产物。而成土因素，特别是生物气候条件，当然也包括地形因素，都具有特定的地带性规律。因此，土壤类型及其分布也必然反映出地带性规律。
1．土壤水平地带性
在水平方向上土壤随生物气候带而演替的带状规律性分布称水平地带性。水平地带性又可分为纬度地带性和经度地带性。纬度地带性是指土壤分布与纬度基本平行的土壤分布规律。由于水热条件的变化，植被自赤道向两极呈有规律性的更替，使土壤的形成和发育亦沿赤道向两极呈有规律性的变化，从而使土壤分布表现出纬度地带性。中国幅员辽阔，自南向北依次出现热带、亚热带、暖温带、温带和寒温带五个热量带。因此，由南到北有规律地分布着砖红壤、砖红壤性红壤、红壤和黄壤、黄棕壤、棕壤、暗棕壤、棕色针叶林土。经度地带性是指土壤带与经度基本上相平行的土壤分布规律。土壤经度地带性是因大陆的外形、洋流和风向的特点，以及山脉走向与高度的差别，使得水热条件变化与纬度相偏离而基本上与经度相平行所引起的。中国从东北到西北依次分布着暗棕壤、黑土和黑钙土、栗钙土、棕钙土、灰钙土和荒漠土。
2．土壤垂直地带性
土壤随着地势的增高而呈现演替分布的规律性称垂直地带性。这是由于山地生物气候条件随着地势的变化而造成的。土壤垂直地带性分布决定于地带性土壤类型和山体的海拔高度。例如，海南岛五指山东北坡的土壤垂直带谱为：
砖红壤（＜400m）→山地砖红壤（800m）→山地黄壤（1200m）→山地黄棕壤（1600m）→山地灌丛草甸土（1879m）。
又如，大兴安岭北坡的土壤垂直带谱为：
黑土（＜500m）→山地暗棕壤（1200 m）→山地棕色针叶林土（山地漂灰土，1700m）。
3．土壤区域性
土壤区域性是指同一土壤纬度带内，由于地形、地质、水文等自然条件不同，形成了不同于地带性土壤的非地带性土壤类型。例如，在东北平原黑土带内，由于地势低洼、渍水出现草甸土、盐渍土或沼泽土；又如，四川的紫色土、广西的红色石灰土以及全国各地的水稻土等均属于区域性土壤。