土壤肥力的历史与现状

1、土壤肥力的历史与现状 (表：表1-1 不同农业体系生产食物和维持人口的能力 )农业体系 时代 谷物产量 (吨/公顷) 世界人口 (百万) 人均土地面积 (公顷) 渔猎和采集 旧石器时代 - 7 - 游耕(刀耕火种) 新石器时代(1万年前) 1 35 40 中世纪轮作 公元5001450 1 900 1.5 畜牧农业 18世纪末 2 1800 0.7 化肥、农药 20世纪 4 4200 0.3 注释：资料来源：McCloud, Agron. J., 67: 1 (1975). 第一节 古代的有关记载随着时间推移，人们减少了游牧，逐渐定居。家庭、部落和村庄发展起来，与之同时发展的是称为农业的技术。

2、一般认为，世界上有据可考的早期文明地区之一位于底格里斯和幼发拉底两河之间的美索不达米亚，即现在的伊拉克。公元前2500年前的文字记载中就提到了土地的肥力。记载说大麦产量是86倍，在某些地区，甚至是300倍，这当然是说收获的种子量是播种量的86300倍。约两千年之后，希腊历史学家Herodotus（希罗多德，公元前5世纪-译者注）报道了他在美索不达米亚的旅行，提到这里居民所获得的惊人产量。如此高的产量可能是发展完善的灌溉系统和高土壤肥力的结果，这部分归功于每年的河水泛滥。Theophrastua（狄奥弗拉斯塔，公元前372前287，希腊哲学家和科学家-译者注）在大约公元前300年时提到底格里斯肥

3、沃的冲积层，并提出把水尽可能长久地留在田间以沉淀更多的淤泥。后来人们逐渐认识到，在某些土壤上连续种植一种作物不能获得好收成。给土壤施用动物和植物性粪肥以恢复地力的措施可能源于这些经验。但具体到施肥措施始于何时，是怎样开始的，却没有记载。然而希腊神话提供了一个形象的说明：传说中伊利斯（Elis）国王奥吉亚斯（Augeas）以其养有3千头牛的牛圈著称，牛圈已有30年未清扫。奥吉亚斯王与赫克里斯（Hercules）订下契约，只要他扫清牛圈就给他该牛群的10%作为酬劳。据说赫克里斯引阿尔菲乌斯河（River Alpheus）水流过牛圈，把积存多年的污秽一冲而光，沉积在附近的田地，完成了任务。然而奥吉亚

4、斯拒付承诺，因而导致战争，终为赫克里斯所杀。据说，生活在公元前900前700年间的盲诗人荷马（Homer）所著的希腊史诗奥德赛（The Odyssey）中提到过奥德修斯（Odysseus）的父亲为葡萄园施肥。诗中提到的粪堆可能是他有意收集贮存而成。当奥德修斯阔别20年后回家时，他那忠实的猎犬阿格斯（Argos）爬在一个粪堆上，当它认出主人时只虚弱地摇了摇尾巴就“陷入死亡的黑暗之中”。这个描述说明希腊农业措施中的施肥早于基督诞生900年。Theophrastus建议为瘦地施足肥，肥地只施少量肥料。他还赞成一项迄今都是良好的措施，在厩中垫草。他指出这会在垫草中保存尿液使粪肥中腐殖质增多。有意思的是

5、，Theophrastus还指出需要养分多的植物所需要的水分也多。雅典城周围的菜园和橄榄林因使用城市污水而变肥。当时曾利用了灌水渠道，至今还有调节水流设施的遗迹。据说污水是向农民出售的。古人也用溶有粪肥的水为葡萄园和园林施肥。粪肥按其养分富集程度（即浓度）分类。比如，Theophrastus按肥料应用价值递减的顺序排列如下：人粪、猪粪、山羊粪、绵羊粪、母牛粪、公牛粪和马粪。之后，早期罗马农业作家Varro（瓦罗，公元前27年，罗马学者-译者注）也列出一个相近的顺序，只是将鸟粪和禽粪划为比人粪更高的等级。Columella（哥伦梅拉，公元1世纪，罗马农业作家-译者注）建议给牛喂饲蜗牛苜蓿（又叫盾

6、状苜蓿），因为他觉得这会使牛粪更肥。古人不仅知道粪肥的优点，也观察到动物尸体有促进作物生长的效果。Archilochus（阿克洛克斯，古希腊诗人-译者注）在约公元前700年做过这种观察，旧约全书（Old Testament）的记载甚至更早。旧约申命记中称，应将动物血浇在土地里。随着年代增加，人们逐渐认识到将动物尸体埋入地里可以提高肥力。波斯诗人和天文学家Omar Khayam（奥马尔.加亚姆）的描述最富有诗意，他在约11世纪末时写道：有时我想，若非当年凯撒血注地下，哪有这等盛开如火的玫瑰花； 也许古代某颗美丽头颅上滴下的鲜血，染红装点花园的风信子众葩。 青草嫩绿悠然，铺满供人仰卧的河岸，啊，请

7、您轻些躺，有谁知道嫩芽悄悄生长在那美丽的唇间。绿肥作物的价值，特别是豆科植物，也很快被人们所认识。Theophrastus注意到色萨利（Thessaly）和马其顿（Macedonia）的农民翻压一种豆类作物-蚕豆（Vicia faba），并观察到即使种得很密且籽粒产量很高，这种作物也能肥田。Virgil（弗吉尔，公元前70前19年，古罗马诗人-译者注）曾倡导使用豆科作物，并有如下描述：换茬季节一到，就可以把黄澄澄的麦种播到收获了带有沙沙作响豆荚的豆地或收获了纤细的巢菜果实和苦羽扇豆的脆嫩茎秆的地里以及沙沙作响的树丛间。古人对利用我们今天所谓的矿质肥料或土壤改良剂并非全然不知。Thoephras

8、tus曾提出混合不同的土壤作为“加入精华，纠正缺陷”的办法。这一措施在几个方面有益。将肥沃土壤加在贫瘠的土壤上会提高后者肥力，混合土壤可为一些田块豆科植物的种子提供更好的接种条件。另外，将细质地土壤混入粗质地土壤中可改善被处理土壤的水-气关系。对泥灰的价值也有认识。早年埃琴纳岛（Aegina）的居民挖出泥灰施于土壤。罗马人从希腊人和高卢人那里学得这种技术，将各种石灰物质分类，指明某种适于施用在粮食作物上，而另一种可能适用于草地。Pliny（普林尼，公元62113年，罗马作家-译者注）指出，石灰应在地面上薄薄撒一层，一次施用“即使管不了50年也足以维持多年”。Columella也推荐在砾质土上施

9、用泥灰并将厚厚的石灰性土壤掺在其中。圣经上提到犹太人烧刺木丛和灌木丛时记载了草木灰的价值，Xenophon（赞诺芬，公元4世纪希腊历史学家和随笔作家-译者注）和 Virgil都报道过烧秸秆可以去除杂草。Cato（加图，罗马政治家-译者注）劝告葡萄种植者就地烧掉修剪的枝条后把灰翻入土壤用来肥田。Pliny描述了施用石灰窑的石灰对橄榄林特别有益。一些农民焚烧粪肥后将灰施于土壤。Columella也提到在低地土壤上撒草木灰或石灰用来中和酸性。Theophrastus和Pliny都提到了硝石（即硝酸钾）对植物是一种有用的肥料，圣经中路加福音也曾将提到这一点。Theophrastus还提到过卤水。很明显

10、，由于认识到棕榈大量需要这种盐，所以早期的农民把卤水浇在树根周围。Virgil曾描述了关于今天被称为容重的土壤性质。关于测定这种性质的方法，他建议如下：首先应该用眼选出一块地方，然后挖个深坑直到硬底，再将这些土填回坑里，用脚踩平土面。如果挖出的土填不满这个坑，该土壤就是疏松土壤，适合放牧和种植高产葡萄；如果填满后土仍有剩余，就是紧实土壤，可能有粘实土块和僵硬田埂，第一次犁地要用壮实的公牛。 Virgil还描述了另一种被认为是土壤化学测试方法的原型：但是，含盐的土壤尝上去很苦，玉米从来长不好，这就证明了这种影响。从烟熏的屋顶上取一些编织紧密的枝条和压酒滤网，其上放些有问题的土壤和一些甘甜的泉水，

11、向下压直到水满到边上，保证水都压出来使每滴水都通过枝条。味道会清楚地揭示结果，其苦味的感觉会扭曲品尝者的脸庞。Columella还提出用品尝法来测定土壤的酸度和盐度。Pliny则指出可以根据地下草根变黑来检验土壤苦味。Pliny写道：“许多证明土壤好坏的方法中，比较玉米茎的粗细是其中之一”。Columella指出，检验土地是否适合一定作物的简便好办法是看庄稼是否生长。许多早期的作者相信（现在许多人也这样认为），土壤颜色是其肥力的一个指标。普遍认为，黑色土壤肥沃，而浅色或灰色的土壤不肥沃。Columella不同意这一观点，他指出，黑色沼泽土不肥沃而利比亚的浅色土壤肥力甚高。他认为，诸如结构、质地

12、和酸度是评价土壤肥力更好的指标。公元前800前200年的希腊时代堪称黄金时代。这一时代许多人物是以后数世纪中无可比拟的天才。他们的著作、文化和农业被罗马人承袭，这一时代中许多希腊人的哲学思想支配了人类两千多年。第二节 19世纪以前对土壤肥力的认识罗马帝国衰落后，直到Pietro de Crescenzi（12301307）编写的当地农业措施集大成的著作实用农作（Opus ruralium commdrum）问世，几乎没人对农业发展做出过贡献。一些人认为de Crescenzi是现代农学的奠基人，但他的手稿似乎只局限于荷马时代以来那些作者的著作，其贡献主要是汇总了这些材料。但他的确建议在当时施肥

13、量的基础上增施粪肥。De Crescenzi的著作问世后许多年，农业知识几乎没有增多，尽管1563年Palissy通过观察，认定植物中的灰分含量代表其从土壤中吸取的物质。进入17世纪前后，Francis Bacon（培根，15611624）提出主要植物营养是水。他认为，土壤的主要作用是使作物直立、保护其不受冻热危害，而且每种植物从土壤中吸收其本身特殊需要的物质。他还坚持认为，在土壤连续生产同一类植物会因这种植物的特殊需要使土壤贫瘠。同一时期，佛兰芒的医生和化学家Jan Baptist van Helmont（赫尔蒙特，15771644）报道了一项试验结果。他认为，这项试验证明水是惟一的植物养分

14、。他将200磅（90.72公斤）土装入一只瓦罐，给土壤加水并种上一株质量为5磅（2.27公斤）的柳树苗。他仔细盖严瓦罐以防落尘，只添加雨水或蒸馏水。5年后，van Helmont结束了试验。柳树质量达169磅3 盎司（76.74公斤）。他称出原来200 磅的土只减少了约2盎司（56.7克）。因他在试验中一直只浇水，所以他断言，水是植物的惟一养分，而丢失的2盎司土是试验误差。 虽然。van Helmont的研究其结论是错误的，但对我们的知识实际上有很大贡献。它促进了后来的研究，而这些研究的结果使我们对植物营养有了更好的了解。数年后，van Helmont的工作被著名的英格兰科学家Robert B

15、oyle（波义耳，16721691）所重复。Boyle可能在他发现气体体积与压力的关系式上更知名。他对生物学也颇有兴趣，还坚定地要以实验手段解决科学问题。他坚信，观察是通向真理的惟一途径。Boyle证实了van Helmont的发现，而且前进了一步。他根据所做的植株样本化学分析结果，指出植物中含有盐类、酒精、土和油，这些都是由水生成的。几乎同时，德意志化学家J.R.Glauber（16401668）提出硝石（KNO3）而不是水是“植物要素”。他从牛圈底下的土壤中收集到这种盐，争辩说这些硝酸钾一定来自牲畜粪便。他接着指出，因为牲畜吃草，所以硝石必定源于植物。当他对植物施这种盐并观察到其产生的巨大

16、增产作用时更确信土壤肥力和粪便的价值完全依赖硝石。美国化学家John Mayow（16431679）支持Glauber的观点。Mayow估算了一年中不同时间土壤中硝石的数量，发现其在春季浓度高。因夏季在土壤中找不到硝石，所以他得出结论，在植物生长最快的时期硝石被植物吸收了。然而，大约在1700年进行了一项杰出的研究，使农业科学研究前进了一大步。一位名叫John Woodward且熟知Boyle和van Helmont工作的英国人在收集的雨水、河水、污水和污水加花园土等许多来源的水中种植的留兰香。他自始至终仔细测量试验中植物蒸腾的水量并记录试验前后植株的质量。他发现留兰香的生长与水中杂质量成正比

17、，所以认为土壤物质或土而不是水，才是植物生长的要素。虽然他的结论从整体上讲是错误的，但这代表了知识的进步，其试验技术比先前使用的技术先进得多。这一时期有关植物营养问题上有许多可以谅解的无知。出现的许多奇思怪想“稍纵即逝”。另一位事业心很强的英国人Jethro Tull（16741741）就有不少古怪想法。Tull受教于牛津大学。这是一般农业研究人员所不及的。他一度致力于政治，但健康状况不佳迫使他退休回到农村。他在乡间做了大量试验，其中大多数涉及栽培措施。他相信，土壤应极度粉碎为植物生长提供“合适的营养”。按Tull的说法，土壤颗粒通过植物根上的孔洞吸收进去。他认为，生长的根系膨胀产生的压力迫使

18、细碎的土壤进入“根上的泌乳口”，然后进入植物的“循环系统”。Tull关于植物养分的想法至少可以说是有点古怪。但其试验却导致研制出两件有用的农具，条播机和畜力中耕机。他的畜力锄地耕作（Horse Hoeing Husbandry）一书在英国农业界很长一段时间被认为是经典。 大约在1762年，一位Tull的信徒John Wynn Baker在英格兰建了一个试验农场，目的是把农业试验成果公布于众。后来Baker的工作受到Arthur Young的赞扬，然而Young告诫读者不要轻信只依据少数几年试验计算出来的结果，这种劝告至今仍像当初一样适宜。Arthur Young（17411820）是18世纪英

19、国最著名的农学家之一。他做了许多盆栽试验来寻找提高作物产量的物质，他在砂土上种大麦，施用的物质有木炭、鲸油、禽粪、葡萄酒、硝石、火药、沥青、牡蛎壳和许多其他物质。其中一些物质促进植物生长，其余的则不然。Young是一位多产作家，他出版了一部农业年刊（Annuals of Agriculture），有46卷，很受重视，并对英国农业影响相当大。17世纪和18世纪许多农业著作反映了植物由一种物质组成的思想，此时的大多数研究人员寻找这种植物要素。大约1775年，Francis Home指出，这种要素可能不只一种，而是多种，其中有空气、水、盐类、油和固定态的火。Home认为农业问题的实质是植物营养。他做

20、盆栽试验并测量不同物质对植物生长的影响，还做植株材料的化学分析。他的研究被认为是科学农业进程中宝贵的阶石。Priesley（普利斯特里）对氧的发现是提示植物生命之迷中许多其他发现的关键。Jan Ingenhousz（17301799）指出，有光线时空气变得纯净，黑暗时不纯净。与这一发现的同时，瑞士自然哲学家和历史学家Jean Denebier（17421809）指出，van Helmont的柳枝增加的质量来自空气。第三节 19世纪取得的进步这些发现激发了Theodore de Saussure思考，他父亲熟知Senebier的研究，而他攻克了Senebier研究过的两个难题，即空气对植物的影响

21、和植物中盐分的来源。结果de Saussure可以演示植物吸收氧气和放出二氧化碳这一呼吸作用的中心问题。而且，他还发现在光照条件下植物会吸收二氧化碳放出氧气。然而，若置植物于无二氧化碳的环境中必然会死亡。De Saussure总结出土壤只提供植物所需养分的一小部分，但他指出土壤确实既供应灰分也供应氮。他有效地消除了植物自发制造钾碱的观念，还进一步指出植物根系不是仅起个过滤器的作用。反之，膜有渗透选择性，使水分比盐类更快地进入植物体。他还指出，植物对盐分吸收量不同，不同植物的组成也不同，而是依土壤性质和植物发育阶段的不同而异。De Saussure关于植物中的碳来自空气的结论没有很快得到同事们的

22、承认。大约在1813年，Humphry Davy爵士出版了农业化学元素（The Elements of Agricultural Chemistry）一书，颇有影响。他认为，虽然一些植物可以从空气中接受碳，但主要部分还是通过根吸收进来。Davy执着地坚信于这一点，竟建议用油作肥料，因其中含碳和氢较多。19世纪中叶到20世纪初是人类认识植物营养和作物施肥的大发展时期。当时做出突出贡献的是一位到过许多地方的法国化学家Jean Baptiste Boussingault（18021882），他在阿尔萨斯建立了一个农场做田间小区试验。Boussingault把de Saussure的精确称量和分析技术

23、用于小区施肥措施和作物收获。他坚持做收支平衡表，从表中能看出各种植物养分元素有多少来自降雨、土壤和空气。在不同生育期分析作物组分，确信最好的轮作是除施用有机肥外能生产最多的有机质的轮作方式。Boussingault被一些人尊为田间小区试验法之父。德国化学家李比希（Justus von Liebig，18301873）非常有效地揭示了腐殖质的奥秘。他在著名的科学会议上提交的论文极大地震撼了当时的保守思想。自此，只有少数科学家敢于提出植物中的碳来自二氧化碳以外的任何碳源。李比希做了如下陈述：(a)植物中大多数碳来自大气中的二氧化碳；(b)氢和氧来自水；(c)植物需要碱金属以中和植物代谢活动中产生的

24、酸；(d)籽粒形成需要磷酸盐；(e)植物从土壤中无选择地吸收一切物质，但从根部排出那些非必需物质。当然，并非李比希的所有观点都正确。他认为，根排出乙酸，并且铵态氮是植物吸收氮的唯一形态，植物可从土壤、粪肥或空气中获得这种化合物。李比希坚信，人们根据分析植株和研究其中所含元素就能制定一套施肥推荐方案。他还坚持植物生长与肥料中有效矿物含量成比例的思想。他在1862年提出的最小因子律是一种预测作物对施肥反应的简单而合理的指南。这一定律的内容如下：每块土地土壤中具有一种或数种养分的最大值和一种或数种养分的最小值。无论是石灰、钾、氮、磷酸盐、碳酸镁或其他任何养分，其最小值都与产量直接相关。这是支配和控制

25、产量的因子。假定石灰养分值最小，即使把钾盐、二氧化硅、磷酸盐等的用量提高100倍，产量也不能进一步提高。李比希的最小因子律此后长期统治着农业工作者的思想，在土壤肥力管理上具有广泛的重要性。李比希依据他的植物营养的观点，制造了一种肥料。混合物的配方很完善，但他却错将石灰与磷酸盐和钾盐熔融。结果这种肥料完全无效。尽管如此，李比希在农业发展上做出的贡献是不可磨灭的，被公正地尊为农业化学之父。继李比希的著名论文发表之后，1843年建立了英国洛桑试验站。这一机构的创建人是J.B.Lawes和J.H.Gilbert。这里进行的工作是早年Boussingault在法国所做的那些工作的延续。J.B.Lawes

26、和J.H.Gilbert并不相信李比希提出的所有观点都正确。在试验站建立12年后，他们确认了以下几条：(a)作物需要磷和钾，但植物灰分组成与植物对这些组分的需求的量不相符。(b)非豆科作物需要供应氮。没有氮素供应时无论施用多少磷、钾肥也不能使植物生长。大气提供的氨态氮量不能满足作物需要。(c)土壤肥力可通过施用化学肥料维持若干年。(d)休闲的益处在于增加土壤中含氮化合物的有效性。土壤和植物氮素的问题仍未解决。几位研究人员已观察到豆科植物的不寻常表现。在某些情况下豆科植物未施氮也长势良好，在另一些情况下却不能生长。另一方面，非豆科植物在土壤没有足够的氮时不能生长。1878年，两位法国细菌学家Th

27、eodore Scholessing和Alfred Mntz的工作澄清了一些问题。他们通过砂子和石灰石过滤使污水净化，定期分析滤出液，28天内只检测出铵态氮。以后硝酸盐才开始出现于滤液中。Schloessing和Mntz发现硝酸盐的产生可由加入氯仿而终止，而加入少量新鲜污水后又重新开始。他们的结论是，硝化作用是一些细菌活动的结果。英国的Robert Warrington将这些试验结果用于土壤。他指出硝化作用可被二硫化碳和氯仿终止，但是加入少量未灭菌的土壤后又可以重新开始。他还指出该反应分两步进行，铵盐先转化成亚硝酸盐，亚硝酸盐继而转为硝酸盐。Warrington无法分离硝化细菌。这一任务留给了

28、S.Winogradsky，他使用硅胶板而不是传统的琼脂培养基分离成功，因该细菌是自养细菌，可从大气获取二氧化碳。关于豆科植物对氮素的反常现象，两位德国人（Hellriegel和Wilfarth）于1886年认定，豆科植物根部的结瘤中必定有细菌，进而认为，这些细菌可从大气同化气态氮并将其转化为高等植物可以利用的形态。这是有关豆科固氮的头一份专门资料。Hellriegel和Wilfarth的论点基于一些试验的观察。但他们未能分离出这种细菌。后来，这种细菌被M.W.Beijerinck分离出来，并定名为根瘤杆菌（Bacillus radicicola）。第四节 美国土壤肥力研究的发展 虽然18世纪

29、的大多数农业上的进步是在欧洲大陆取得的，但有几项早期美洲人的贡献也很值得一提。1773年，James E.Oglethorpe在萨凡纳河高岸上建了一个试验园，位于现在佐治亚州的萨凡纳市。这一园地致力于生产国外引进的粮食作物，据说当时是一块美丽的地方。但是人们很快对它失去了兴趣，这个试验园也就消失了。因其主要是英国人的事业，所以可能称不上是真正美国人的功劳。本杰明.富兰克林（Benjmin Franklin）示范了石膏的用途。在一片突出的山坡上，他把石膏按“这里施用了石膏”这名话的图形撒在地上。施石膏处的牧草长得更好，有效地显示出其肥料价值。1785年，南卡罗莱纳州成立了一个学会，其任务之一是建

30、一座试验农场。11年后，华盛顿（Washington）总统在给国会的年度咨文中恳请成立国家农业委员会。在大约18251845年间，弗吉尼亚州的Edmond Ruffin对早期美国农业做出了最重要的贡献。他是在湿润土壤上最早施用石灰以更新被作物移取的和淋洗的肥料元素的人之一。Ruffin善于仔细观察，用功读书，有渴求好问的精神。虽然他施用石灰维持作物产量的办法古人早已知晓，但在美洲新大陆显然还是新经验。美国农业部直到1862年才成立，而且同年通过了关于成立州立农学院和机械技术学院的Morrill法案。组织的第一个农业试验站1875年在康涅狄格州的米德尔顿建立，并且受州政府资助。1877年北卡罗莱

31、纳州成立了同样的试验站，紧接着的是新泽西州、纽约州、俄亥俄州和马萨诸塞等州。1888年的Hatch法案要求建立的州试验站与各州的赠地学院协同运转，每个州每年配备15000美元的专款以支持这项事业。虽然许多早期试验主要是示范工作，但是对农业问题的“科学”研究方法也逐渐在美国发展了起来。用酸浸提土壤测定其肥力状况的想法一直存在，E.M.Hilgard（18331916）发现土壤矿物的溶解度在密度为1.115g/cm3的盐酸中最大，盐酸经长时间煮沸可达到这个浓度。Hilgard认为这一事实特别有意义。强酸消煮法变得十分普及，大量土壤分析采用此法。后来才知道，用这种技术提供有预测价值的结果其实根据不足

32、，因而不再继续沿用。美国时期两位对土壤肥力的发展做出很大贡献的人是Milton Whitney和C.G.Hopkins。大约在20世纪初，他们展开了一场引起全国注目的激烈辩论。Whitney坚持认为，土壤提供的全部养分取之不尽，从植物营养的观点来看，重要的因素是这些养分进入土壤溶液的速率。另一方面，Hopkins认为，这种理论会导致土壤耗竭和作物严重减产。他调查了伊利诺斯州的土壤并记录了各种土壤肥力的降低情况，得出这样的结论：伊利诺斯州土壤只需施用石灰和磷酸盐。由于他卓有成效地宣传，许多年来该州在玉米、燕麦和三叶草的轮作中一直施用石灰和磷矿石。Whitney和Hopkins间的争论逐渐平息。W

33、hitney的想法至少部分是错误的，他们的激烈争论的确激发了当时农业科学家们的思考。刚进入20世纪时，大多数试验站布置了田间试验，研究显示了施肥的巨大经济效益。在这递增试验结果的基础上，土壤肥力的主要问题大致得以解决。事实表明，很多地区需要磷肥，滨海平原地区一般缺钾，而南方土壤特别缺氮等。密西西比河以东的土壤一般为酸性，需要石灰，而河西边的土壤钙的供应通常很好。尽管已较好地确定了美国土壤肥力概况，但很快知道，根据这些知识并不能对所有土地做出一揽子施肥计划。每个农场的情况不同，同一农场内不同地块也各有差异。于是对土壤测试又重新产生了兴趣。最近30年来对土壤肥力的了解有很大进步。由于篇幅所限，不可

34、能历数那些在知识进步方面做出贡献的所有人。这些进步决非任何单一国家科学家的努力所能实现的。大约1600年开始，英国人在这方面不断取得进展。法国、德国、斯堪的纳维亚诸国、前苏联、加拿大、澳大利亚、新西兰、美国和其他国家农业工作者解决了许多阻碍科学进步的问题，这些研究的累累硕果到处可见。发达国家今天的农业生产水平比过去任何时候都高。总的来说，人们的食物、衣着和住房比以往任何时候都好。如果今天的作物生产还停留在欧洲黑暗时代的水平，平均谷物产量只有2540公斤/亩的话，这一切都是不可能的。从图1-1可看到美国主要作物平均产量提高的趋势。虽然玉米产量在19001940年间设什么变化，但以后3040年中却

35、大大提高了。提高玉米产量的一些主要因素包括：40年代大规模引用杂交种；50年代初可利用相对便宜的化肥，尤其是氮肥；50年代末和60年代初施用更大量氮肥、更有效的农药；机械化程度的提高。(图：图1-1 玉米(a)、大豆(b)、大豆(b)和小麦(c)平均年度产量的长期趋势)现在美国玉米产量通常超过800公斤/亩或更多。种植者获得高产所用的一些管理措施见于表1-2。显然，充足供应植物养分是其中一项重要措施。(表：表1-2 1975-1976年全美国不同地区玉米产量超过200 bu/a.地区的管理措施 )总计 西部 大平原 中西部 东北部 东南部 产量(公斤/亩) 910 920 915 902 90

36、7 924 播期 4月22日 4月17日 4月27日 4月29日 5月6日 3月28日 收获密度(株/亩) 4200 4500 4330 4000 3950 4200 施肥量(公斤/亩) (N-P2O5-K2O) 16.5-7-8 17-5-4.5 17.5-4.4-2.2 15-9-11 14-6.75-7 19-8.5-13 农民人数 549 99 102 275 15 58 注释：西部：加利福尼亚、俄勒冈、华盛顿、犹他。大平原：科罗拉多、堪萨斯、俄克拉荷马、内布拉斯加、新墨西哥、得克萨斯。中西部：伊利诺斯、印地安纳、衣阿华、肯塔基、密执安、明尼苏达、密苏里、俄亥俄、威斯康星。东北部：特拉

37、华、马里兰、新泽西、纽约、宾夕法尼亚、弗吉尼亚。东南部：阿拉巴马、佛罗里达、佐治亚、路易斯安那、北卡罗来纳、南卡罗来纳、田纳西、密西西比。 大豆产量没有表现出像玉米那样显著的增长（图1-1）。1940年以前，大豆产量没有显著增加，只是近期才得益于育种、施肥和管理等农学研究方面的进步。正如图1-1所示，在20世纪70年代末达到较高产量。自40年代以来小麦产量的稳步增长（图1-1）归功于新品种（如矮秆品种）的应用和增施化肥和农药。第五节 21世纪展望随着人类文明向21世纪迈进和世界人口继续增长，因此不断提高粮食产量是至关重要的。为了给这些增加的人口提供足够的衣物和食品，必须在农业各方面继续加强研究。在农业和其他有关研究中心的研究工作正不断取得进展，这将对未来的农业增长做出贡献。一些成果已初露端倪，实际上它们已开始应