土壤肥力與測土配方施肥的關(guān)系及優(yōu)化策略

摘要：土壤肥力是農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的基礎(chǔ)，包括土壤的物理、化學(xué)和生物特性。測土配方施肥通過科學(xué)檢測土壤成分，制定合理的施肥方案，以達(dá)到提高作物產(chǎn)量和質(zhì)量的目的，是提高土壤肥力的重要手段。土壤肥力與測土配方施肥之間存在密切的相互關(guān)系，土壤肥力的高低直接影響測土配方施肥的效果，而合理的施肥策略又能有效改善土壤肥力。本文探討了土壤肥力的基本概念、測土配方施肥的原理及其相互關(guān)系，并提出了優(yōu)化策略，包括技術(shù)創(chuàng)新、管理機(jī)制優(yōu)化和政策保障措施。

關(guān)鍵詞：土壤肥力；測土配方施肥；農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展；技術(shù)創(chuàng)新；政策保障

土壤肥力是衡量土壤為植物提供生長所需養(yǎng)分、水分和空氣能力的重要指標(biāo)，是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的物質(zhì)基礎(chǔ)。隨著現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的發(fā)展，對土壤肥力的要求越來越高，而測土配方施肥作為一種科學(xué)的施肥方法，能夠根據(jù)土壤的實(shí)際情況和作物需求，合理調(diào)配肥料，提高肥料利用率，減少環(huán)境污染。

1 土壤肥力與測土配方施肥的關(guān)系

1.1 土壤肥力的基本概念

1.1.1 土壤肥力的定義

土壤肥力的概念來源于人們在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)實(shí)踐中長期認(rèn)識到的土地營養(yǎng)供給能力問題。它是指土壤能在自然狀態(tài)或者人為干預(yù)下不斷向植物供給水分、養(yǎng)分、空氣及其他生長必需因素，反映了土壤維持作物正常發(fā)育并獲得高產(chǎn)潛力所具有的基本屬性?，F(xiàn)代土壤科學(xué)注重它的動態(tài)性與多維性，主張肥力既包括土壤自身的物理結(jié)構(gòu)、化學(xué)性質(zhì)與生物活性的基本特性，又受氣候、耕作制度、種植結(jié)構(gòu)與人為管理水平等因素的影響[1]。肥力并不是靜態(tài)的標(biāo)準(zhǔn)值，它是一種在時空尺度上連續(xù)變化且可以人為調(diào)節(jié)的性質(zhì)。良好的土壤肥力既可保證作物生育期養(yǎng)分供需的平衡，又有調(diào)蓄水分、緩沖外界脅迫和抑制病蟲害等潛力，所以它不僅為農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展提供物質(zhì)基礎(chǔ)，而且直接影響作物的產(chǎn)量和質(zhì)量。

1.1.2 土壤肥力的主要構(gòu)成要素

組成土壤肥力的各種因素并不是孤立存在的，它們是多種元素在物理、化學(xué)和生物等水平上相互交織相互作用的產(chǎn)物。物理性狀諸如質(zhì)地、結(jié)構(gòu)、孔隙度和水分保持能力決定根系生長環(huán)境和營養(yǎng)可移動性。化學(xué)特性特別是土壤酸堿度、有機(jī)質(zhì)含量、陽離子交換量及氮磷鉀等主要營養(yǎng)元素儲量和可供性是決定土壤營養(yǎng)供給能力強(qiáng)弱的核心要素。生物活性被視為肥力的“活力”之源，它包括了各種微生物種群，如菌根真菌、固氮細(xì)菌等，這些微生物在有機(jī)物質(zhì)分解、養(yǎng)分轉(zhuǎn)化及抗病性的增強(qiáng)等方面起到了至關(guān)重要的作用[2]。這三個因素互相依存、不可或缺。典型高肥力土壤通常有疏松的團(tuán)粒結(jié)構(gòu)，中等pH，富含腐殖質(zhì)層和活躍微生物系統(tǒng)。

1.2 測土配方施肥的基本原理

1.2.1 測土配方施肥的定義

測土配方施肥是農(nóng)業(yè)精準(zhǔn)化管理技術(shù)的核心，是在科學(xué)檢測的基礎(chǔ)上，根據(jù)不同土壤類型和作物需肥特點(diǎn)，制定適宜的施肥方案，使養(yǎng)分供應(yīng)和作物吸收達(dá)到動態(tài)平衡。這項(xiàng)技術(shù)主要依賴于對土壤中氮、磷、鉀等關(guān)鍵營養(yǎng)元素的現(xiàn)場采樣和分析，并結(jié)合作物生長所需的營養(yǎng)模式、預(yù)期產(chǎn)量以及過去的施肥記錄，由技術(shù)模型或者專家系統(tǒng)產(chǎn)生特定配方方案。與傳統(tǒng)經(jīng)驗(yàn)型施肥相比，這一方法更強(qiáng)調(diào)數(shù)據(jù)驅(qū)動和可控性，其背后的理念是減少肥料浪費(fèi)、提高肥效利用率，并在保障產(chǎn)量的同時兼顧生態(tài)環(huán)境安全。測土所獲養(yǎng)分狀況有助于農(nóng)民準(zhǔn)確辨識土壤“短板”，規(guī)避養(yǎng)分過?；蛘卟蛔銌栴}，保證土壤長期產(chǎn)能[3]。同時作為農(nóng)業(yè)綠色發(fā)展技術(shù)支撐，在促進(jìn)化肥減量增效、農(nóng)業(yè)面源污染控制等方面都有著十分重要的作用。

1.2.2 測土配方施肥的目標(biāo)

測土配方施肥最終要達(dá)到資源最優(yōu)化配置。在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程中，怎樣在保證農(nóng)作物生長所需的前提下，盡可能地減少肥料浪費(fèi)和環(huán)境負(fù)荷是設(shè)計(jì)該技術(shù)的切入點(diǎn)。在操作層面上，其目的是針對每一塊土地“量身定制”施肥策略，實(shí)現(xiàn)施肥行為由粗放到精細(xì)、由盲目到科學(xué)的轉(zhuǎn)變。該精確施肥策略能夠顯著提高肥料利用率，降低超量施用引起的水體富營養(yǎng)化和土壤鹽漬化，也能避免由于養(yǎng)分不均而出現(xiàn)作物長勢差或者產(chǎn)量降低。對于農(nóng)民來說，測土配方施肥的好處有多重，既能提高產(chǎn)量和質(zhì)量，又能降低成本和減少損失，這是經(jīng)濟(jì)性和可持續(xù)性相統(tǒng)一的。該技術(shù)的普及與實(shí)施還有利于打造現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生產(chǎn)體系數(shù)字化、智能化基礎(chǔ)，從而為農(nóng)業(yè)綠色發(fā)展、生態(tài)文明建設(shè)等提供技術(shù)支持。

1.3 土壤肥力與測土配方施肥的相互關(guān)系

1.3.1 土壤肥力對測土配方施肥的影響

土壤肥力如何，直接關(guān)系到測土配方施肥的成效。肥力高的土壤一般富含有機(jī)質(zhì)及有效營養(yǎng)，土壤結(jié)構(gòu)比較理想，這類土壤能更好地保存并提供作物需要的多種營養(yǎng)，在施肥中需要量比較少。所以，對肥力高土壤而言，測土配方施肥更側(cè)重于微量元素或者對土壤部分營養(yǎng)進(jìn)行補(bǔ)充。對于肥力不足的土地，常常需要大量的施肥來補(bǔ)足其所缺乏的營養(yǎng)，尤其是氮、磷、鉀這些關(guān)鍵的營養(yǎng)成分。在此背景下測土配方施肥既要準(zhǔn)確評價土壤各養(yǎng)分缺失狀況，又要針對不同作物需肥規(guī)律進(jìn)行施肥方案優(yōu)化。另外土壤中酸堿度及營養(yǎng)元素有效性在施肥方案制定過程中起著決定性作用。從整體上看，不同土壤肥力需要有靈活的測土配方施肥方式，科學(xué)合理地施肥能夠依據(jù)不同肥力狀況發(fā)揮最大的效益。

1.3.2 測土配方施肥對土壤肥力的改善作用

測土配方施肥在提高農(nóng)作物產(chǎn)量與品質(zhì)的同時，在施用過程中還有利于土壤肥力的提高。通過對土壤的定期檢測可以準(zhǔn)確地掌握土壤各養(yǎng)分情況，從而避免傳統(tǒng)經(jīng)驗(yàn)性施肥方法可能出現(xiàn)施肥量過多或者過少的問題?？茖W(xué)施肥有利于合理調(diào)整土壤養(yǎng)分平衡，避免長期使用單一肥料造成養(yǎng)分不平衡或者土壤退化。測土配方施肥對土壤理化特性有一定輔助恢復(fù)作用，特別是適當(dāng)增施有機(jī)肥、微量元素肥料，能提高土壤有機(jī)質(zhì)含量及微生物活性，進(jìn)而增強(qiáng)土壤生物活性及養(yǎng)分轉(zhuǎn)化能力。另外，精準(zhǔn)施肥可以有效地避免因肥料施用過多而導(dǎo)致土壤酸化和鹽漬化，既減輕土壤負(fù)擔(dān)又減緩?fù)寥劳嘶?。?dāng)施肥方案逐漸優(yōu)化后，土壤肥力逐漸恢復(fù)或者增加，作物根系能夠在更適宜的土壤環(huán)境下生長，繼而增加土壤整體生產(chǎn)力。

2 土壤肥力與測土配方施肥的優(yōu)化策略

2.1 技術(shù)層面的創(chuàng)新路徑

2.1.1 土壤肥力監(jiān)測技術(shù)的提升

近些年來，由于農(nóng)業(yè)對于土壤質(zhì)量與肥力的要求越來越高，土壤肥力檢測技術(shù)也在快速發(fā)展。傳統(tǒng)土壤檢測方法大多依靠實(shí)驗(yàn)室化學(xué)分析進(jìn)行檢測，但是這些檢測方法一般耗時較長，而且不能給出實(shí)時數(shù)據(jù)。為攻克上述難題，各種新型土壤檢測技術(shù)層出不窮[4]。利用近紅外光譜分析技術(shù)可在短期內(nèi)獲得土壤中養(yǎng)分成分、濕度和溫度信息，為土壤肥力的實(shí)時監(jiān)測提供強(qiáng)有力的支撐。另外，在傳感器技術(shù)日益進(jìn)步的今天，土壤傳感器已經(jīng)在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上得到了廣泛的應(yīng)用，它可以實(shí)時采集土壤的養(yǎng)分含量、pH以及其他重要參數(shù)以達(dá)到準(zhǔn)確采集數(shù)據(jù)的目的。這幾項(xiàng)技術(shù)的綜合應(yīng)用使土壤監(jiān)測更加有效與智能化，可以實(shí)現(xiàn)對土壤健康進(jìn)行更加詳細(xì)與全面地評價，既可以為精準(zhǔn)施肥提供數(shù)據(jù)支持又可以為農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展打下基礎(chǔ)。與此同時，可以運(yùn)用大數(shù)據(jù)技術(shù)以及云計(jì)算等技術(shù)對土壤數(shù)據(jù)進(jìn)行采集以及分析，使其更加系統(tǒng)化，從而進(jìn)一步提升土壤監(jiān)測精準(zhǔn)性以及效率。

2.1.2 精準(zhǔn)施肥技術(shù)的應(yīng)用

通過準(zhǔn)確評價土壤肥力狀況，精準(zhǔn)施肥可使肥料利用效率最大化，降低環(huán)境負(fù)面影響。區(qū)別于傳統(tǒng)施肥方法，精準(zhǔn)施肥技術(shù)主要依靠土壤監(jiān)測得到的實(shí)時數(shù)據(jù)并結(jié)合氣象信息、作物需求和土壤養(yǎng)分狀況等因素制定個性化施肥方案。該施肥方式注重“量體裁衣”以避免肥料超量施用或者施肥不均勻等情況發(fā)生，降低資源浪費(fèi)以及環(huán)境污染。同時精準(zhǔn)施肥技術(shù)也能夠通過傳感器、無人機(jī)等裝置實(shí)現(xiàn)對農(nóng)田的實(shí)時監(jiān)控與調(diào)節(jié)，保證每塊地肥料施用處于最適宜范圍，以提高作物產(chǎn)量與品質(zhì)。尤其在某些土壤條件比較特殊的區(qū)域，精準(zhǔn)施肥既可以有效地改善土壤養(yǎng)分平衡又可以促進(jìn)土壤長期肥力增加。在智能化設(shè)備不斷推廣的背景下，精準(zhǔn)施肥技術(shù)已經(jīng)逐步成為現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的標(biāo)準(zhǔn)配置，促進(jìn)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方式轉(zhuǎn)變，同時為農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展帶來強(qiáng)大技術(shù)支撐。

2.2 管理機(jī)制的優(yōu)化設(shè)計(jì)

2.2.1 數(shù)據(jù)共享與信息平臺建設(shè)

在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上，數(shù)據(jù)共享及信息平臺建設(shè)給土壤肥力管理及精準(zhǔn)施肥帶來新動力。在信息技術(shù)高速發(fā)展的今天，構(gòu)建多方共享的信息平臺能夠幫助農(nóng)民、農(nóng)業(yè)科研單位和政府有關(guān)部門更好地實(shí)現(xiàn)土壤監(jiān)測數(shù)據(jù)、氣象信息和作物生長情況等多種信息的共享。這樣既可以提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)決策效率，又有利于農(nóng)戶在具體施肥時進(jìn)行更科學(xué)地選擇。該信息平臺的搭建也可以實(shí)現(xiàn)大數(shù)據(jù)分析及預(yù)測，實(shí)時向農(nóng)戶提供施肥建議以及作物管理方案等信息，降低由于經(jīng)驗(yàn)不足而造成的不當(dāng)施肥現(xiàn)象。更有甚者，該信息平臺可以突破區(qū)域間信息壁壘，使各地農(nóng)民可以學(xué)習(xí)成功經(jīng)驗(yàn)、相互交流。數(shù)據(jù)共享平臺也可以將各種資源整合在一起，對農(nóng)業(yè)服務(wù)進(jìn)行優(yōu)化分配，以數(shù)據(jù)驅(qū)動精細(xì)化管理。

2.2.2 農(nóng)業(yè)服務(wù)體系的強(qiáng)化

農(nóng)業(yè)服務(wù)體系并不單純意味著土壤檢測與施肥技術(shù)推廣，而是包含了農(nóng)民培訓(xùn)、技術(shù)咨詢以及作物管理等各方面支撐。通過加強(qiáng)農(nóng)業(yè)服務(wù)體系的建設(shè)，可以使農(nóng)戶更深刻地理解現(xiàn)代農(nóng)業(yè)技術(shù)的應(yīng)用情況，促進(jìn)農(nóng)戶土壤健康感知與管理。技術(shù)服務(wù)人員可定期向農(nóng)民提供土壤肥力檢測報告并根據(jù)結(jié)果制定個性化科學(xué)施肥方案。另外，農(nóng)業(yè)服務(wù)體系中還應(yīng)包括新技術(shù)和新產(chǎn)品，特別是精準(zhǔn)施肥和生態(tài)種植方面。這些服務(wù)既可以幫助農(nóng)民突破生產(chǎn)技術(shù)難題，又可以增加農(nóng)民經(jīng)濟(jì)效益，實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展。在信息化技術(shù)不斷推廣的背景下，服務(wù)體系逐步向智能化、數(shù)字化方向發(fā)展，借助平臺化管理與服務(wù)可以把農(nóng)業(yè)技術(shù)準(zhǔn)確送達(dá)每個農(nóng)戶。加強(qiáng)農(nóng)業(yè)服務(wù)體系有利于提高農(nóng)業(yè)整體水平、促進(jìn)農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣和改造，并最終達(dá)到恢復(fù)土壤肥力、助推農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的目的。

2.3 政策保障措施

2.3.1 激勵性財(cái)政政策的支持

國家農(nóng)業(yè)領(lǐng)域財(cái)政政策要注重引導(dǎo)資金合理分配，激勵農(nóng)民、農(nóng)業(yè)企業(yè)使用科學(xué)施肥方法。通過財(cái)政補(bǔ)貼和稅收減免，可有效減輕農(nóng)戶執(zhí)行精準(zhǔn)施肥的經(jīng)濟(jì)壓力，特別是部分經(jīng)濟(jì)條件相對薄弱地區(qū)，財(cái)政激勵能推動先進(jìn)農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣應(yīng)用。比如對使用環(huán)保型和低污染肥料農(nóng)戶進(jìn)行補(bǔ)貼或?qū)κ褂弥悄苁┓试O(shè)施的農(nóng)業(yè)企業(yè)進(jìn)行資金扶持等，既有利于農(nóng)戶生產(chǎn)效率的提升，也有利于農(nóng)業(yè)綠色發(fā)展[5]。同時，地方政府要結(jié)合特定區(qū)域土壤狀況與農(nóng)業(yè)需求制定差異化財(cái)政政策，以專項(xiàng)資金扶持土壤檢測與肥料優(yōu)化使用等措施，保障農(nóng)業(yè)生產(chǎn)可持續(xù)性。另外，在農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣與科研方面增加財(cái)政投入能夠推動更多創(chuàng)新成果向生產(chǎn)力轉(zhuǎn)化，進(jìn)而為土壤肥力提高與農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化發(fā)展提供了保障。實(shí)施激勵性財(cái)政政策既是推進(jìn)農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展至關(guān)重要的手段，又是保障國家農(nóng)業(yè)政策落地實(shí)施的重要方式。

2.3.2 法規(guī)與標(biāo)準(zhǔn)化管理

在土壤肥力及測土配方施肥優(yōu)化工作中，建立完善法規(guī)體系及標(biāo)準(zhǔn)化管理是關(guān)鍵。農(nóng)業(yè)要實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展，必須有有力的法律保證。通過制定法規(guī)來明確土壤保護(hù)、肥料使用以及環(huán)境管理等方面的基本要求可以對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)施肥行為進(jìn)行有效的規(guī)范，避免過度施肥或者不合理施肥造成土壤退化、水污染等。標(biāo)準(zhǔn)化的管理方式為各種農(nóng)業(yè)生產(chǎn)活動提供了一致的操作準(zhǔn)則，從而使得土壤肥力的監(jiān)控、施肥計(jì)劃的制定和執(zhí)行變得更加有組織和科學(xué)。政府應(yīng)該在加強(qiáng)肥料生產(chǎn)企業(yè)監(jiān)管的前提下，通過建立相關(guān)法律法規(guī)來明確農(nóng)用化肥和土壤改良劑等肥料的使用規(guī)范，以保證產(chǎn)品的質(zhì)量與使用安全。另外在施肥技術(shù)及土壤管理方面，國家要頒布系列技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，給農(nóng)民及農(nóng)業(yè)企業(yè)清晰的操作指導(dǎo)，保證施肥技術(shù)準(zhǔn)確科學(xué)。執(zhí)行法規(guī)和標(biāo)準(zhǔn)化管理可以有效地制約農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的不規(guī)范行為、提高農(nóng)業(yè)資源利用效率、減少農(nóng)業(yè)生產(chǎn)給環(huán)境帶來的不利影響。

3 結(jié)語

土壤肥力和測土配方施肥作為現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生產(chǎn)不可缺少的兩方面內(nèi)容，相輔相成，促進(jìn)農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展。通過技術(shù)創(chuàng)新，優(yōu)化管理機(jī)制，可進(jìn)一步提升土壤肥力及測土配方施肥效益，保障農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、高效。與此同時，激勵性財(cái)政政策、法規(guī)標(biāo)準(zhǔn)化管理等政策保障措施也為提高土壤肥力、推進(jìn)測土配方施肥提供強(qiáng)有力支撐。今后隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展以及政策的不斷完善，土壤肥力和測土配方施肥之間的關(guān)系會越來越密切，這對于確保國家糧食安全以及農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展都會起到更大的促進(jìn)作用。

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