我國設施栽培養(yǎng)分管理中待解的科學和技術(shù)問題*

蔡祖聰

（南京師范大學地理科學學院江蘇省地理信息資源開發(fā)與利用協(xié)同創(chuàng)新中心，南京 210023）

設施栽培由于其較高的人為可控性，在一定程度上可以突破氣候?qū)ψ魑锷L的限制，產(chǎn)量高且穩(wěn)定，具有較高的經(jīng)濟效益等優(yōu)點，在過去40年中，我國的設施栽培發(fā)展極為迅速，種植面積大幅度增加，至2017年我國設施蔬菜栽培面積已達370萬公頃，產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值超過9 800億元［1］。設施栽培快速發(fā)展為保障城鄉(xiāng)居民蔬菜和瓜果供應，增加農(nóng)民收入發(fā)揮了極為重要的作用。然而，在另一方面，設施栽培土壤普遍快速退化，大量施用化肥和農(nóng)藥威脅生態(tài)環(huán)境安全。設施栽培正面臨著可持續(xù)發(fā)展的嚴峻挑戰(zhàn)。一般情況下，我國設施栽培土壤連續(xù)種植3～5年即出現(xiàn)程度不同的連作障礙現(xiàn)象，表現(xiàn)為土壤酸化、次生鹽漬化、養(yǎng)分失衡和自毒物質(zhì)積累，病蟲害發(fā)生頻率升高，作物產(chǎn)量和品質(zhì)下降，甚至絕收。當土壤嚴重退化時只能棄棚，造成對土壤資源的破壞和經(jīng)濟上的損失。王廣印等［2］對河南省設施蔬菜地的調(diào)查表明，連續(xù)種植5年以下出現(xiàn)連作障礙的設施大棚蔬菜地高達84.6%，日光溫室達56.9%；種植20年以上存在連作障礙的大棚溫室達100%，日光溫室達99.3%。我國其他省份的設施栽培土壤退化情況與此類似［3-4］。高強度種植和養(yǎng)分管理不合理是導致設施栽培土壤出現(xiàn)嚴重連作障礙問題的主要原因，其中，養(yǎng)分管理不合理是最為普遍和最為突出的原因。我國設施栽培中的養(yǎng)分管理不合理有設施栽培發(fā)展歷史短，生產(chǎn)者主要從大田生產(chǎn)者轉(zhuǎn)變而來，缺少設施栽培養(yǎng)分管理經(jīng)驗的因素，但是，更為關(guān)鍵和更為嚴重的問題則是對設施栽培中土壤養(yǎng)分轉(zhuǎn)化和作物吸收規(guī)律的基礎研究嚴重不足，且至今未引起高度重視，致使科學工作者和農(nóng)技科技推廣者本身無足夠的知識儲備用以指導生產(chǎn)者提高養(yǎng)分管理水平。本文討論設施栽培養(yǎng)分管理中尚未很好解決的科學問題，旨在推動對設施栽培養(yǎng)分管理的研究，提高設施栽培養(yǎng)分管理水平，遏止設施栽培土壤連作障礙因子的形成速度。

1 如何確定設施栽培的合理養(yǎng)分投入量？

設施栽培中N、P、K養(yǎng)分投入量大，利用率低，短期內(nèi)在土壤中大量積累，導致土壤酸化和次生鹽漬化，環(huán)境風險增加。余海英等［5］對21世紀初山東壽光設施蔬菜地養(yǎng)分用量的調(diào)查表明，該地區(qū)每年氮、磷、鉀養(yǎng)分的平均投入量為4 088 kg·hm-2、3 656 kg·hm-2和3 438 kg·hm-2，其中隨化肥投入的氮、磷、鉀養(yǎng)分分別占到各養(yǎng)分總量的63%、61%和66%，而氮、磷、鉀養(yǎng)分的利用率分別僅為24%、8%和46%。由于大量施用氮、磷、鉀肥，土壤中硝態(tài)氮平均含量高達254 mg·kg-1，是當?shù)卮筇锿寥赖?1倍；土壤耕層（0～20 cm）有效磷平均含量達248 mg·kg-1，最高達377 mg·kg-1，平均為大田土壤的5.4 倍，而且遠遠超過適宜蔬菜生長的有效磷含量范圍；速效鉀含量平均達486 mg·kg-1，最高達764 mg·kg-1，平均為大田土壤的3.7 倍。蔡紅明等［6］對陜西193個日光溫室養(yǎng)分投入量及土壤養(yǎng)分積累的調(diào)查結(jié)果與此相似，年均氮、磷（P2O5）、鉀（K2O）養(yǎng)分總投入量分別為1 944 kg· hm-2，1 587 kg· hm-2和1 799 kg·hm-2，而養(yǎng)分攜出量僅占氮、磷、鉀養(yǎng)分總投入量的22%、7%和36%。雖然設施栽培的農(nóng)戶很少刻意施用硫肥，但由于磷和鉀肥大多施用含硫的過磷酸鈣和硫酸鉀，設施栽培土壤中還存在無機硫大量積累的現(xiàn)象。如對采自安徽和縣大棚蔬菜土壤的測定表明，其SO42-含量高達917 mg·kg-1［7］，甚至超過了我國南方土壤全硫含量的最高報道值［8］。據(jù)筆者了解，隨著設施栽培經(jīng)營者養(yǎng)分管理經(jīng)驗的不斷積累，他們的養(yǎng)分管理水平正在不斷提高，N、P、K肥料施用量有趨于合理化的趨向，一些設施栽培土壤連續(xù)種植10年以上，連作障礙問題仍在有效控制程度內(nèi)。王印廣等［2］的調(diào)查發(fā)現(xiàn)，在河南省出現(xiàn)了設施栽培連續(xù)種植30年而未出現(xiàn)嚴重連作障礙的個案。但是，總體而言，設施栽培中化肥過量施用的問題依然十分普遍和嚴重。

在我國，有關(guān)作物養(yǎng)分管理的研究主要集中于大田栽培的大宗作物，如水稻、小麥和玉米；在養(yǎng)分元素上重點關(guān)注氮，針對磷、鉀肥合理施用量的研究相對較少，針對中、微量元素施用量的研究更稀少。但是，即使對于大田栽培的水稻、小麥和玉米的氮肥管理，合理施用量的理論計算仍有相當大的不確定性，施肥量的確定主要還是依靠經(jīng)營者的經(jīng)驗和對大量數(shù)據(jù)的統(tǒng)計分析［9］。設施栽培條件下，由于大棚內(nèi)的特殊小氣候，作物對養(yǎng)分的需求規(guī)律不同于大田栽培作物，因此，大田栽培的合理施肥量定量方法不一定適用于設施栽培。設施栽培作物種類繁多，同一作物種植在不同季節(jié)，它們對養(yǎng)分的需求量和需求規(guī)律各不相同，更增加了設施栽培條件下確定合理施肥量的復雜性和難度。

設施栽培為作物生長營造了不同于大田的小氣候條件，溫室內(nèi)濕度大，氣溫升高快，土壤升溫滯后于氣溫升高［10］。較高的空氣濕度降低了葉片的水分脅迫，提高了氣孔導度，因而具有較高的光合速率和干物質(zhì)積累速率［11］。較高的光合速率和干物質(zhì)積累對氮、磷、鉀及其他中量和微量養(yǎng)分元素的吸收提出了更高的要求。但是，較高的空氣濕度降低作物的蒸騰速率，不利于通過蒸騰吸收和轉(zhuǎn)運的養(yǎng)分吸收［12-14］。此外，作物對土壤養(yǎng)分的吸收和植株體內(nèi)的轉(zhuǎn)運依賴于土壤溫度［15］。土壤溫度滯后于氣溫升高意味著土壤養(yǎng)分的有效性提高過程滯后于光合作用速率的提高過程。光合速率和干物質(zhì)積累速率增加而土壤養(yǎng)分吸收和轉(zhuǎn)運不能相應地提高，必然負反饋于光合作用和干物質(zhì)積累，使作物產(chǎn)量降低。溫室作物的快速生長，使根系快速吸收養(yǎng)分，在根周圍土壤形成所謂的養(yǎng)分耗竭區(qū)［16］。為了使作物的養(yǎng)分吸收和轉(zhuǎn)運速率與光合速率和干物質(zhì)積累速率相一致，縮小養(yǎng)分耗竭區(qū)，提高養(yǎng)分在土壤或土壤溶液中的濃度（或活度），增加單位蒸騰水分攜帶的養(yǎng)分量，似乎是彌補蒸騰不足而減少的養(yǎng)分吸收量的一條有效途徑。由此可以看出，施用較大田栽培條件下更多的肥料，保持較高的土壤養(yǎng)分濃度應是設施栽培條件下，滿足作物養(yǎng)分需求的客觀需要。但是，針對各種作物及不同的生長階段，設施栽培的土壤養(yǎng)分濃度需要提高到何種程度才能滿足作物生長的需要，至今尚無科學答案。

土壤養(yǎng)分的作物有效性不但與作物吸收能力有關(guān)，而且還與養(yǎng)分在土壤中的轉(zhuǎn)化、運移等特性有關(guān)。設施栽培條件下，土壤微生物區(qū)系和活性發(fā)生很大的變化［17-18］。由于土壤微生物在養(yǎng)分轉(zhuǎn)化中的重要性，土壤微生物區(qū)系及其活性的變化必然影響土壤養(yǎng)分的有效性，從而影響合理的肥料施用量。此外，設施栽培土壤酸化和次生鹽漬化也對土壤養(yǎng)分有效性產(chǎn)生影響。顯然，由于設施栽培的作物養(yǎng)分需求規(guī)律不同于大田作物，基于大田作物生產(chǎn)的施肥模型，如“肥料效應函數(shù)模型”、“養(yǎng)分平衡模型”等［16］不一定適用于設施栽培作物。事實上，目前尚無適合于定量設施栽培作物養(yǎng)分需求量和需求規(guī)律的施肥模型。由于事實上缺少量化設施栽培合理施肥量的科學確定方法，在“寧使過量，不使缺乏”意愿的驅(qū)使下，必然導致經(jīng)營者過量施用化肥。在設施栽培土壤中大量積累硝態(tài)氮、磷和鉀的情況下，經(jīng)營者仍然大量施用氮、磷、鉀肥料，這是純粹的心理因素驅(qū)動還是確有客觀的需求，仍是一個無明確答案的問題。

可以預期設施栽培的經(jīng)營者通過不斷的摸索和總結(jié)，針對經(jīng)營的土壤、作物和設施栽培的小氣候條件，將會逐漸掌握肥料的合理施用量，但這會是一個相當長的過程。科學工作者有責任通過設計科學的試驗方案，總結(jié)出設施栽培下各種作物的養(yǎng)分需求量和需求時間的確定方法，并將相關(guān)的知識傳播給設施栽培經(jīng)營者，以縮短他們自己摸索的時間，盡早實現(xiàn)設施栽培下的養(yǎng)分科學管理。

2 如何判斷設施栽培土壤養(yǎng)分是否平衡？

土壤養(yǎng)分失衡是設施栽培常見的作物連作障礙因子之一。據(jù)王印廣等［2］對河南設施栽培土壤的調(diào)查，無論是大棚還是日光溫室，養(yǎng)分失衡均是發(fā)生率最高的連作障礙因子。作物體C、N、P、K等養(yǎng)分含量雖然隨生長階段和土壤有效養(yǎng)分含量的比例不同而發(fā)生一定的變化［19-20］，但對于特定的作物，元素含量之間存在相對穩(wěn)定的比例關(guān)系，這是生態(tài)化學計量學的主要研究內(nèi)容［21］。如果施肥投入的養(yǎng)分比例與作物需求的養(yǎng)分比例不一致，隨著種植時間的延長必然會出現(xiàn)土壤養(yǎng)分失衡問題，施入量超過作物需求的養(yǎng)分在土壤中相對富集，相反，施入量小于作物需求的養(yǎng)分在土壤中相對貧乏。但是，分析作物收獲的各種養(yǎng)分元素輸出量，只能提供土壤各種養(yǎng)分元素輸出的部分數(shù)據(jù)。由于各種養(yǎng)分元素在土壤中的含量、有效性及其損失途徑不同，依據(jù)土壤養(yǎng)分投入和作物收獲輸出的平衡關(guān)系仍難以判斷土壤中各種養(yǎng)分元素是否可保持對作物的平衡供應。因此，實現(xiàn)“養(yǎng)分平衡”的概念，在生產(chǎn)實際中并不是一件容易的事。養(yǎng)分資源的有效供應也是實現(xiàn)養(yǎng)分平衡供應的重要因素。我國大田生產(chǎn)中，從20世紀初至今，由于氮、磷、鉀化肥的不平衡發(fā)展以及科學認知水平的局限性，土壤氮、磷、鉀養(yǎng)分的平衡狀況發(fā)生了多次變化。在化學氮肥大量施用之前，我國土壤以缺氮為主，缺磷次之，鉀相對豐富。20世紀80年代，由于化肥施用重氮磷，輕鉀肥，在全國范圍內(nèi)開始出現(xiàn)土壤鉀素供應不足，在北方半干旱和干旱區(qū)則土壤剖面中硝酸鹽大量積累的問題（參見文獻［22］）。由此可見，即使在大田生產(chǎn)中，我國實現(xiàn)氮磷鉀肥的平衡施用也經(jīng)歷了長時間的摸索過程，而且仍面臨著養(yǎng)分供應不平衡的潛在風險。

在設施栽培中，由于大量施用氮磷鉀復合肥，短時間內(nèi)土壤中氮磷鉀以及伴隨著磷鉀一起施入的硫同步大量積累。但這并不等于氮、磷、鉀、硫養(yǎng)分供應達到了平衡狀態(tài)。況且，土壤養(yǎng)分平衡，不僅僅是氮、磷、鉀大量元素之間的平衡，還包括中量元素之間和微量元素之間的平衡，大量元素與中量元素的平衡，大量元素與微量元素的平衡，中量元素與微量元素的平衡等。由于設施栽培中大量施用氮、磷、鉀和硫，普遍忽視對中量和微量元素的補充，既有可能中、微量元素補充不足引起的養(yǎng)分不平衡，還有大量元素過分積累，導致中、微量元素相對不足的養(yǎng)分不平衡，養(yǎng)分失衡是必然的結(jié)果。

對土壤養(yǎng)分供應是否平衡作出判斷或診斷是實施平衡施肥的基礎。作物的缺素癥狀或與缺素有關(guān)的生理病害是診斷作物是否缺少某一元素或養(yǎng)分是否平衡的主要指標［2］。但是，當作物出現(xiàn)缺素癥狀時再補充施肥，往往不能完全恢復缺素引發(fā)的對作物生長發(fā)育的損害，缺素造成的損害有時甚至是不可逆的。土壤診斷有可能提供作物是否可能缺素的事先判斷，但是，我們至今仍然缺乏有效的土壤養(yǎng)分供應是否平衡的土壤診斷方法。當今的土壤學似乎也失去了診斷土壤養(yǎng)分是否平衡的興趣和自信。所以，土壤養(yǎng)分平衡仍然流于概念而無實際可操作的定量指標。

設施栽培作物種類繁多，它們對各種養(yǎng)分的需求量各不相同，所以，為設施栽培作物提供土壤養(yǎng)分供應是否平衡的土壤診斷方法是對土壤學的一大挑戰(zhàn)。

3 如何評估土壤養(yǎng)分大量積累的生產(chǎn)和環(huán)境效應？

在我國，設施栽培土壤大量元素氮、磷、鉀大量積累是極為常見的現(xiàn)象［2-4,23］。由于磷、鉀肥多以硫酸鹽形態(tài)施入土壤，硫伴隨著磷、鉀的積累而積累［7,24］，對于硫的積累很少引起人們的重視。就大田土壤而言，氮、磷、鉀積累往往意味著肥力水平的提高，對作物生產(chǎn)基本上是正面的積極效應，但可能引起不利的環(huán)境效應，如氨揮發(fā)和N2O排放增加，硝態(tài)氮和磷徑流與淋溶增加，影響地表水和地下水質(zhì)量等。設施栽培土壤的氮、磷、鉀的積累遠遠超過自然土壤和大田土壤所能達到的程度，硫的積累量也往往遠遠超過非酸性硫酸鹽土壤所能達到的程度［7-8,24］。設施栽培中大量元素氮、磷、鉀和硫含量遠高于大田土壤中正常含量水平的積累，可能導致它們具有不同于大田土壤的生產(chǎn)和環(huán)境效應。

設施栽培土壤中大量積累的氮、磷、鉀元素作為作物養(yǎng)分的有效性并不十分清楚，也很少被研究。對土壤中大量積累的氮、磷、鉀元素的作物有效性進行深入研究將可為確定設施栽培作物的肥料合理施用量提供科學依據(jù)，是設施栽培中一個值得研究的科學問題。硫元素通常作為磷、鉀肥的組成成分而被動地施入土壤，磷、鉀肥的合理施用也必然使硫的輸入量趨于合理。

不同于大田土壤，設施栽培土壤中大量積累的氮、磷、鉀和硫?qū)ψ魑锷L可以產(chǎn)生嚴重的不利影響，是設施栽培土壤生產(chǎn)力退化的主要因素。土壤中積累的氮和硫分別以硝酸鹽和和硫酸鹽形態(tài)存在，導致設施栽培土壤次生鹽漬化，不僅直接抑制作物生長，而且可能誘發(fā)作物土傳病害。孫世中等［24］的研究表明，設施栽培的香石竹枯萎病發(fā)病率與土壤電導率顯著相關(guān)。我國施用的氮肥基本都是銨態(tài)氮肥或產(chǎn)銨態(tài)氮肥，如尿素，銨態(tài)氮被作物吸收或發(fā)生硝化作用釋放質(zhì)子是設施栽培土壤酸化的主要成因。鉀作為植物的必需元素，幾乎不存在對作物生長發(fā)育的直接不利影響，但研究表明，如果加入到土壤K+的比例和數(shù)量過高，非但未提高K+離子活度，還造成膠體上Ca2+的大量解吸，導致土壤膠體穩(wěn)定性降低及K、Ca、Mg 三者的比例嚴重失衡［25-26］。磷與很多作物必需營養(yǎng)元素，如Zn、Fe等可以生成溶解度很低的化合物，從而影響這些元素的作物有效性；磷酸根離子還可與以陰離子態(tài)被作物吸收的養(yǎng)分元素，如鉬、硅、硼等的吸收產(chǎn)生競爭而影響它們的作物有效性［27］?？傮w而言，我們對設施栽培土壤中大量積累的氮、磷、鉀和硫的作物有效性及它們對其他養(yǎng)分元素作物有效性的影響還所知甚少?；卮疬@些問題不僅可促進土壤學和植物營養(yǎng)學的發(fā)展，而且也是生產(chǎn)實際的需要。

設施栽培土壤積累大量的氮、磷、鉀和硫，它們向大氣和水體擴散、產(chǎn)生不利環(huán)境效應的風險極大，因而引起了人們的高度重視［5,23,28］。現(xiàn)有的研究大多集中于氮和磷向環(huán)境的遷移和擴散方面，對鉀和硫向環(huán)境遷移和擴散的研究較少。對北京平原農(nóng)區(qū)地下水硝態(tài)氮含量的調(diào)查表明，設施栽培區(qū)地下水中硝態(tài)氮含量顯著高于其他種植區(qū)地下水硝態(tài)氮含量［29］。山東壽光大棚蔬菜生產(chǎn)區(qū)，2003至2005年的監(jiān)測期間，地下水硝態(tài)氮呈現(xiàn)逐年上升趨勢［30］。Yusef［23］對山東75個代表性溫室蔬菜大棚的調(diào)查表明，土壤滲濾液中溶解性磷平均達3.43 mg·L-1，遠大于大田土壤滲濾液中的溶解性磷濃度。設施栽培的N2O、NO和NH3排放更是受到高度的關(guān)注［31-32］。

設施栽培的土壤水分運移規(guī)律不同于大田土壤，因此，養(yǎng)分元素在土壤剖面中的遷移規(guī)律必然有別于大田土壤。設施栽培在揭棚以外的時間，阻隔了自然降水，避免了自然降水引起的水分向下運移。如果采用滴灌方式，灌溉引起的水分向下運移也非常有限。由于設施栽培中土壤水分以向上運移為主，所以，鹽分的表聚現(xiàn)象非常嚴重，導致土壤的次生鹽漬化。如果采用大水漫灌，或者長時間揭棚接受自然降水的淋洗，表聚的大量養(yǎng)分，尤其是硝態(tài)氮將向下遷移。因此，硝態(tài)氮向土壤剖面下層遷移的現(xiàn)象也不在少數(shù)［28,33］，甚至進入地下水［29］。同樣，設施栽培的水分運移規(guī)律也將影響?zhàn)B分的水平遷移。由此可見，研究設施栽培的土壤養(yǎng)分遷移和擴散規(guī)律，評估其對水體環(huán)境的影響，必須考慮其與大田不同的水分運移特點。

對于以氣體形式排放到大氣的氮的研究，更應該考慮設施栽培對氣體擴散的阻隔作用。由于設施栽培對氣體擴散的阻隔作用，箱式法測定的含氮氣體排放通量只能反映棚內(nèi)土壤界面這些氣體的釋放速率，而不一定能夠反映其向棚外大氣的擴散速率，尤其是對于水溶性的氨和大氣化學活性很強的NOx，它們中的一部分很可能因不能及時擴散到大氣而返回到土壤，N2O也存在被進一步還原為N2的可能。顯然，測定以氣體形式排放到大氣的土壤養(yǎng)分元素量，必須同時考慮土壤界面的釋放和棚內(nèi)空氣與棚外大氣的交換。評估設施栽培的環(huán)境影響首先必須保證監(jiān)測方法和技術(shù)可以獲得客觀、真實的數(shù)據(jù)。

4 如何降低土壤已經(jīng)積累的大量養(yǎng)分？

已如上述，由于過量施肥，設施栽培土壤普遍積累了大量氮、磷、鉀和硫，導致土壤質(zhì)量退化，因此，去除這些養(yǎng)分元素，尤其是導致土壤次生鹽漬化的硝酸鹽和硫酸鹽的過量積累，是修復設施栽培退化土壤的重要任務之一。目前生產(chǎn)中常用的去除過量積累的養(yǎng)分元素的方法包括輪作、淋洗和強還原土壤處理［34］。輪作對這些養(yǎng)分需求量大的作物可以降低這些養(yǎng)分在土壤中的積累量。輪作旱地作物，需要較長的時間才能修復退化土壤，雖然可以避免養(yǎng)分資源的浪費，但經(jīng)濟效益較低。若輪作水稻，同時還能起到淋洗的作用，但受到水資源、土壤滲透性、大棚結(jié)構(gòu)等的制約，并非普遍適用。灌水淋洗對去除硝態(tài)氮的效果較好，對磷、鉀和硫的淋洗效果不佳，而且淋洗使大量硝態(tài)氮進入水體，造成對水體的污染，不應該成為鼓勵采用的方法。強還原土壤處理可以快速去除土壤積累的硝態(tài)氮，但對磷、鉀幾乎不具有去除效果，對于硫也只能將無機硫轉(zhuǎn)化為有機硫，以氣態(tài)硫排放出土壤的量很少［7］。當強還原土壤處理結(jié)束、恢復到好氣狀態(tài)時，由無機硫轉(zhuǎn)化而來的有機硫又很快礦化為無機硫，使土壤再次快速酸化和次生鹽漬化?？梢?，目前的方法對于去除過量積累的硫均還存在嚴重不足。據(jù)筆者了解，在南方酸性土壤地區(qū)，設施栽培生產(chǎn)實際中亟需快速且經(jīng)濟的去除土壤中過量積累的磷、鉀和硫的方法，尤其是去除硫的方法。對于北方石灰性土壤，大量積累的磷、鉀、硫是否對土壤養(yǎng)分平衡、土壤生產(chǎn)和環(huán)境產(chǎn)生了不利影響還少見報道。

5 結(jié) 語

在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的養(yǎng)分管理方面，尤其是化肥的合理施用方面，我國的科學研究始終滯后于生產(chǎn)實際。我國的設施栽培已經(jīng)快速發(fā)展，在養(yǎng)分管理方面出現(xiàn)了大量的問題，而科學研究多側(cè)重于揭示設施栽培過量施肥的事實及其由此造成的對土壤質(zhì)量和環(huán)境的不利影響，可用于指導科學施肥和解決生產(chǎn)中養(yǎng)分管理問題的研究成果非常有限。為了解決設施栽培養(yǎng)分管理中的科學問題，實現(xiàn)設施栽培的可持續(xù)發(fā)展，我國亟需組織力量，系統(tǒng)地研究在設施栽培特殊的小氣候、土壤水分運移、作物生長和養(yǎng)分吸收特點以及高復種指數(shù)下，土壤養(yǎng)分轉(zhuǎn)化規(guī)律，水、土、氣和作物之間的相互作用機理及其對土壤養(yǎng)分有效性的影響。隨著生物學、大數(shù)據(jù)管理和運用、監(jiān)測和分析技術(shù)等的快速發(fā)展和在土壤、植物營養(yǎng)研究中的廣泛應用，只要政府重視，土壤和植物營養(yǎng)學研究者持之以恒，作物養(yǎng)分管理中一些長期懸而未決的科學問題必將最終得到解決。