一、養(yǎng)分補(bǔ)償學(xué)說(shuō)

養(yǎng)分補(bǔ)償學(xué)說(shuō)是養(yǎng)分歸還學(xué)說(shuō)的發(fā)展，是施肥的基本原理之一。

德國(guó)化學(xué)家李比希1843年在所著的《化學(xué)在農(nóng)業(yè)和生理學(xué)上的應(yīng)用》一書(shū)中，系統(tǒng)地闡述了植物、土壤和肥料中營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)變化及其相互關(guān)系，提出了養(yǎng)分歸還學(xué)說(shuō)。認(rèn)為人類在土地上種植作物，并把產(chǎn)物拿走，作物從土壤中吸收礦質(zhì)元素，就必然會(huì)使地力逐漸下降，從而土壤中所含養(yǎng)分將會(huì)越來(lái)越少，如果不把植物帶走的營(yíng)養(yǎng)元素歸還給土壤，土壤最終會(huì)由于土壤肥力衰減而成為不毛之地。因此，要恢復(fù)和保持地力，就必須將從土壤中拿走的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)還給土壤，必須處理好用地與養(yǎng)地的矛盾。

需要指出的是，李比希所說(shuō)的歸還，是生物循環(huán)過(guò)程中通過(guò)人為的施肥手段對(duì)土壤養(yǎng)分虧損的積極補(bǔ)償。在農(nóng)業(yè)科學(xué)不斷發(fā)展的今天，地力的恢復(fù)及更新還可采用輪作等生物技術(shù)措施，因此用養(yǎng)分補(bǔ)償學(xué)說(shuō)或養(yǎng)分更新學(xué)說(shuō)來(lái)表達(dá)更能反映出植物、土壤和肥料三者之間關(guān)系的本質(zhì)。

作物必需的營(yíng)養(yǎng)元素可分為大量元素、中量元素和微量元素，它們?cè)谥参矬w內(nèi)的含量差異顯著，然而對(duì)于植物的生長(zhǎng)發(fā)育而論，其重要性是相同的。每一種元素各自具有著特殊的營(yíng)養(yǎng)功能，其他元素是不能替代的，缺乏任何一種元素，植物的生長(zhǎng)發(fā)育就不正常，嚴(yán)重者甚至?xí)劳?，只有補(bǔ)充該元素的供給才能恢復(fù)正常的生理代謝。因此，在實(shí)際施肥過(guò)程中，必須根據(jù)作物要求和土壤特性，考慮不同種類肥料的配合，達(dá)到營(yíng)養(yǎng)元素的協(xié)調(diào)供應(yīng)。

元素不能互相代替是主要方面，但有些元素在作物新陳代謝過(guò)程中起著相似的作用，某一元素缺少時(shí)，可部分地被另一種元素代替，例如鉀、錳和銨可活化為醛脫氫酶，鋅、錳和鎂可活化為羧化酶，硼能部分地消除亞麻缺鐵癥，鈉可部分地滿足糖用甜菜對(duì)鉀的要求。元素間的這種作用，一方面反映了某些作物營(yíng)養(yǎng)要求的多樣性，另一方面反映化學(xué)性質(zhì)相似的一些元素在作物營(yíng)養(yǎng)中有極其復(fù)雜的關(guān)系。值得指出的是，元素間的這種代替僅僅是部分的和次要的，絕大多數(shù)作物必需的營(yíng)養(yǎng)元素是不能代替的。

二、最小養(yǎng)分律

最小養(yǎng)分律是人們?cè)陂L(zhǎng)期的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)實(shí)踐中，在認(rèn)識(shí)土壤養(yǎng)分與作物產(chǎn)量關(guān)系的基礎(chǔ)上，歸納出來(lái)的作物營(yíng)養(yǎng)學(xué)中的一條基本定律。這個(gè)定律所闡明的基本點(diǎn)是：作物的生長(zhǎng)發(fā)育需要多種養(yǎng)分，但決定作物產(chǎn)量的卻是土壤中有效含量最小的那種養(yǎng)分——養(yǎng)分限制因子。無(wú)視這種養(yǎng)分的短缺，即使其他養(yǎng)分非常充足，也難以提高作物產(chǎn)量。

需要提出的是，最小養(yǎng)分不是指土壤中絕對(duì)含量最少的養(yǎng)分，而是對(duì)作物的需要而言的，是指土壤中有效養(yǎng)分相對(duì)含量最少（即土壤的供給能力最低）的那種養(yǎng)分。最小養(yǎng)分不是不變的，它隨作物種類、產(chǎn)量和施肥水平而變。一種最小養(yǎng)分得到滿足后，另一種養(yǎng)分就可能成為新的最小養(yǎng)分。例如，解放初期，我國(guó)基本上沒(méi)有化肥工業(yè)，土壤貧瘠，突出表現(xiàn)缺氮，施用氮肥都有明顯的增產(chǎn)效果。到了20世紀(jì)60年代，隨著生產(chǎn)的發(fā)展，化學(xué)氮肥的施用量有了一定增長(zhǎng)，作物產(chǎn)量也在提高，但有些地區(qū)開(kāi)始出現(xiàn)單施氮肥增產(chǎn)效果不明顯的現(xiàn)象，于是土壤供磷不足就成了當(dāng)時(shí)進(jìn)一步提高產(chǎn)量的制約因素。在施氮肥基礎(chǔ)上，增施磷肥，作物產(chǎn)量大幅度增加。到了70年代，隨氮、磷用量的增長(zhǎng)及復(fù)種指數(shù)的提高，作物產(chǎn)量提高到了一個(gè)新水平，對(duì)土壤養(yǎng)分有了更高的要求，南方的有些地區(qū)開(kāi)始表現(xiàn)缺鉀，北方一些高產(chǎn)地塊也出現(xiàn)了土壤供鉀不足或某種微量元素的缺乏。最小養(yǎng)分一般是指大量元素，但對(duì)某些土壤或某些作物來(lái)說(shuō)，也可能是微量元素。例如我國(guó)南方的一些地區(qū)，由于土壤缺硼，出現(xiàn)油菜花而不實(shí)或棉花的蕾鈴脫落；北方出現(xiàn)的水稻赤枯病和玉米白化苗病，只有在施用硼肥或鋅肥后，病癥才會(huì)消退。

最小養(yǎng)分率可用圖79形象地表示出來(lái)。土壤好比一個(gè)盛水的木桶，構(gòu)成木桶的每一塊木板代表土壤中一種營(yíng)養(yǎng)元素，如果土壤缺氮，氮素就是最小養(yǎng)分，代表氮素的木板就比其他木板低一些。木桶的盛水量代表作物的產(chǎn)量，盛水超過(guò)代表氮素的木板就會(huì)自然流出，要想提高木桶的盛水量，必須提高氮素木板的高度。

圖79 木桶效應(yīng)

根據(jù)最小養(yǎng)分律，在施肥實(shí)踐上，應(yīng)根據(jù)土壤有效養(yǎng)分含量和作物需肥特性，首先施用含最小養(yǎng)分的那種肥料，當(dāng)發(fā)生最小養(yǎng)分轉(zhuǎn)變、新的最小養(yǎng)分出現(xiàn)時(shí)，施肥的目的隨之轉(zhuǎn)變到解除新的最小養(yǎng)分限制作用上來(lái)，因而在實(shí)際施肥過(guò)程中，要進(jìn)行各種肥料的配合施用，使各種養(yǎng)分因子在較高水平上滿足作物需要，可用圖80來(lái)說(shuō)明。

圖80 作物產(chǎn)量受最小養(yǎng)分律的限制示意圖

圖80中氮、鉀、磷是土壤養(yǎng)分的相對(duì)含量，氮較少，磷居中，鉀豐富。如A，不施氮肥，即使施用磷肥、鉀肥，產(chǎn)量也只能達(dá)到氮所在的水平；如B，施用氮肥，磷成為新的最小養(yǎng)分因子，產(chǎn)量就能提高到磷所在的水平；如C，施用氮、磷肥，產(chǎn)量就能提高到鉀所在的水平。

三、報(bào)酬遞減律

報(bào)酬遞減律是反映肥料投入與產(chǎn)出客觀存在的規(guī)律，可概述為：在生產(chǎn)條件相對(duì)穩(wěn)定的前提下，隨著施肥量的增加，作物產(chǎn)量也隨之增加，但增產(chǎn)率為遞減趨勢(shì)?？捎脠D81來(lái)說(shuō)明。從單位肥料量所形成的產(chǎn)量分析，經(jīng)濟(jì)學(xué)上叫“邊際分析說(shuō)”，即每一單位肥料量所獲得的報(bào)酬，隨著施肥量的遞增而遞減。

圖81 報(bào)酬遞減率示意圖

如果生產(chǎn)條件改變，比如說(shuō)品種改良、水利條件改善等，那么施肥量可相應(yīng)地提高，在更高的產(chǎn)量水平上表現(xiàn)出肥料報(bào)酬遞減律。

四、因子綜合作用律

農(nóng)業(yè)生產(chǎn)技術(shù)是一個(gè)完整的技術(shù)體系，施肥只是其中單一的技術(shù)措施，農(nóng)作物高產(chǎn)則是綜合因子共同作用的結(jié)果，只有把單一的施肥技術(shù)與綜合的農(nóng)業(yè)技術(shù)措施相結(jié)合，才能發(fā)揮肥料的增產(chǎn)效果。所謂綜合因子，就是指那些與農(nóng)作物生長(zhǎng)發(fā)育直接有關(guān)的環(huán)境條件與生態(tài)因子，如土壤酸堿度、溫度、水與光照、養(yǎng)分等。其中必有一個(gè)起主導(dǎo)作用的限制因子，產(chǎn)量也在一定程度上受該種限制因子的制約。合理施肥是這眾多的因子中重要的因子之一，它決定著栽培模式，也是栽培模式的組成部分。為了充分發(fā)揮肥料的“聯(lián)效應(yīng)”和綜合效益，施肥措施必須與其他農(nóng)業(yè)技術(shù)措施密切配合，互相促進(jìn)，形成一個(gè)與農(nóng)業(yè)技術(shù)體系相適應(yīng)的完整的施肥技術(shù)體系。