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摘要 土壤与植物间的养分循环是植物生长的必经过程，而对养分循环进行调节可保证土壤提供养分的持续性和植物的高产。首先对土壤和植物中的养分进行了分析，以此为基础概括了土壤与植物间的养分循环，最后提出了调节土壤与植物间养分循环的措施。
关键词 土壤；养分循环；调节；植物营养
中图分类号 S158.3 文献标识码 A 文章编号 1007-5739（2013）05-0228-02
为了对土壤与植物间的养分循环定向调节方法进行研究，本文采用样区采样调查方法，在样区内部按照规定的标准采集土壤和植物样品进行试验[1-2]。
1 土壤和植物养分概述
1.1 土壤相关概念概述
1.1.1 土壤。它是由多层厚度各不相同的矿物质共同构成的，它在大自然中占据主体地位；同时，也是能够为植物的生长提供必需肥力的疏松层。具体来说，构成土壤的成分有矿物质、有机质、土壤微生物以及空气、水分等物质，它们之间相互联系，相互作用，是一个有自身构成要素、结构和功能的一个特殊系统，就是土壤生态系统。土壤作为森林植被生存的载体，在我国的林业生产中，林业范围涉及到大部分地区，而且这些地区的土壤不仅单纯指森林生长的土壤，还有其他植被生长下的土壤。因此，林业土壤与农业土壤是相对的，它是以林业部门经济范畴的性质为依据而确定的，所有包含于营林范围内的土壤，都称之为林业土壤。
1.1.2 土壤肥力。土壤肥力指为了保证植物生长需求，土壤所拥有的提供和协调营养条件与环境条件的能力，是土壤所具有的各种基本性质的综合表现，是土壤与成土母质和其他自然体之间的差异性的本质特征，是为农业和自然生物生长提供养分的物质基础。主要包括：一是土壤中存在的养分、水分和空气是土壤、生物、环境三者的共同作用下形成和发展的，它们一直处于不断的再循环利用中，而人为活动不仅能够决定土壤肥力的发展方向，还是促进土壤肥力发展的动力；二是土壤肥力一直处于提高、退化和重建三者之间所建立的动态平衡中，且具有较为明显的时间、空间特征，在自然与人为的相互作用下，土壤所处的动态平衡发生不稳定的变动；三是土壤肥力的退化与提高是一个较为普遍的过程，因此人类活动的目的就是为了能够对这2个过程的发展进行调节，使得它们能够向有助于提高土壤肥力的方向运动，其中如何使土壤生态系统中养分循环处于平衡状态是关键；四是在土壤养分循环的动态平衡中，形成了土壤肥力的保持与提高，除了土壤肥力处于退化过程以外，其他过程都需要土壤的物理性质改善的条件下，以不同植物的不同需求为根本，对土壤中存在的养分和水分进行调整，使其保持均衡，并要特别注意各种肥料的实施，而土壤肥力的再循环过程是整个过程的核心和关键。
1.1.3 土壤与土壤肥力的关系。土壤肥力作为土壤自身的本质属性，其与土壤的概念是密不可分的。只有土壤具有足够的肥力，才能够为植被提供所需的养料，保持林产品与农产品的产量和质量。因此，土壤肥力是土壤持续提供植被营养元素的基础，也是林业和农业发展的物质基础。
1.2 植物养分概述
土壤中拥有植物生长所需的营养元素，就是说土壤养分是构成土壤肥力的重要元素，它对林业与农业的持续发展具有重要作用[3]。
在土壤所拥有的营养元素中，氮对植物生长具有限制作用。在植物所吸收的氮元素含量中，至少有1/2来自土壤，所以对土壤进行施肥，提高土壤的含氮量是提高作物产量的重要手段。在20世纪60年代初期，我国就提出了氮与磷相配合、用磷替换氮的做法，为我国的磷肥工业的发展和如何合理施用磷肥做出了重要贡献。在水田磷素化学的研究中，还提出了磷元素在干湿交替的条件下能够发生转化，对土壤磷素存在的转化和其效用进行了研究，并得出即使是石灰性土壤，也需要施用磷肥的结论，并促进了对磷矿粉的使用与酸化磷矿粉的研究。在最近30年，在土壤钾素方面的研究也同样取得了较大进展。初步掌握了在不同的土壤中，钾元素的含量以及基本的分布状况，了解到含钾元素的矿物质和黏土矿物的种类和数量对土壤含有钾素的水平具有决定性的作用，明确土壤钾素的释放、固定与水含量、温度之间的关系。对农作物来说，它的产量、品质等都受到了钾元素含量的影响，因此还研究了如何提高钾肥的有效性及合理施用钾肥的方法。
2 土壤与植物之间的几种养分循环分析
土壤与植物之间的养分循环主要包括水循环与氮、磷、钾及其他微量元素的循环。
2.1 土壤与植物之间的水循环
在植物的生长过程中，水分是必不可少的，植物通过根系吸收土壤中的水分，在经过经脉将水分运转到叶片，水分通过蒸腾作用将水分散发到大气中形成了水分在土壤—植物—大气三者之间的连续循环，即水循环。对水含量平衡中各个因子的运动规律的研究对调节植物生长，提高水资源的利用率，促进农作物高产具有重要影响。
植物对水量的耗费共同取决于植物对水分的需求量、大气的蒸发条件与土壤的水分特性。此外，土壤中所含有的固体颗粒、液态的溶质、气态物質三者也同样影响着植物的吸水，而且植物根系能够吸收土壤水分受土壤因素、植物因素和大气因素三方面的共同影响，忽视其中的任何一个因素，都无法对植物吸水进行全面的系统研究。其中，土壤因素主要包括土壤导水率、水势梯度差和土壤的持水性3个主要构成。通过对植物根系吸水的表达式分析可以看出，植物根系的吸水速率与土壤的非饱和导水率、土壤和植物之间的水势差成正比关系，而同土壤自身的含水量和水势也具有密切联系。此外，植物根系对土壤水分的吸收还受到土壤持水性能的影响。而土壤的持水性能与质地和结构相关，追其根源，就是植物根系吸收土壤水分还受质地和结构的影响。具体来说，质地较细的土壤的持水量较大，中等质地的土壤的持水量最大，比水容量能够反映出土壤的持水性能，如果植物吸收水分的能量相同，那么所吸收的水量会受到比水容量的不同而产生差异，粗质土壤与细质土壤相比，在低吸力段的比水容量高，反之亦相反。 而对于植物因素来说，因为植物吸水的主要渠道就是根系，所以如果土壤中所含的水分较为充足，吸水速率受到根系密度的影响小，而且土壤越干，根系在水分吸收方面就会发挥更大的作用，其原因在于植物的根系越发达，所受到的土壤水流的阻力就越小。根系垂直分布的深度对植物吸水也具有重要影响。
此外，气候条件瞬息万变，而其对植物对土壤中水分的需求具有决定作用，并通过气候条件的变化对水势梯度进行调节。当大气的蒸发力不同时，植物与土壤中所含水分之间的关系也会发生变化。如果大气的蒸发力较高，且土壤的含水量较多，那么植物会呈现缺水状态，相反，植物也会呈现缺水状态。因此，植物根系吸水受到多方面的影响。植物根系吸收土壤水分时，因为土壤、植物自身和大气随时都会发生变化，所以这些因素对植物根系吸水产生影响的过程是动态的，在土壤水分充足、不对植物根系吸水造成限制时，大气是影响植物根系吸水的主要因素；而当土壤水分不足时，土壤因素是影响植物根系的吸水速率的主要因素；而植物因素则是对植物吸水在土壤剖面上的强度进行控制。
2.2 土壤与植物之间的氮、磷、钾及其他微量元素循环
首先是土壤中的氮、磷、钾研究。在氮研究方面，一直遵循着降低投入林业、农业生态系统中的氮含量，提高氮元素的利用率，降低氮的损失，充分发挥氮元素对林业生产和农业生产方面产生的效益，降低氮对环境的破坏作用。而在土壤氮素矿化方面，对土壤有机氮的特性和分解进行了深入的研究，并得出土壤氮素矿化速率的常数[4]。
在对土壤磷的研究中，主要是对磷肥如何转化、在土壤中的去向、磷肥的有效性等进行深入探讨，进而确定更为合理、科学的磷肥使用方法，还应该将氮、磷、钾与其他化学元素的研究相互结合，以便能够更好地为植物的生长提供养分。
而钾元素的研究则是与植物的根系吸收营养相联系，对土壤和根系表面上的钾元素的变化和生物变化进行研究，同时，探讨如何增加钾元素的抗病能力。除此之外，钾元素与气候因素之间的相互作用也是一个重要的研究方向，这是因为气候因素对钾肥的有效使用具有重要影响。同时，土壤中所含的营养元素与植物之间的循环，不仅是将来土壤植物营养化学研究的主要方向，也是核心内容。
然后是微量元素在植物生長中的需求。在集约林业的条件下，一些对植物生长具有重要作用的微量元素出现了稀缺现象，一些地区的土壤中的硫、硅等元素也出现缺乏症状。因此，这一方面内容的研究也是必不可少的。而研究重点就在于土壤提供硫元素、硅元素的方法，以及微量元素对植物生长的作用。
3 结语
通过以上分析，得到了关于调节土壤与植物间定向养分循环的相关结论。首先，稳定土壤的养分库的容量，提高土壤养分的缓冲容量。合理调节有机无机肥料的比例、结构。其中，无机化肥能很快增加土壤中速效养分的含量，在作物需肥阈值内容易产生良好效果，但高浓度易溶性养分的存在容易因为固定、汽化、渗漏等因素而造成不必要的损失。而有机肥不但含有作物所需的养分，且能稳定库容，提高土壤养分的缓冲容量，改善土壤结构和透气性，养分作用周期长、损失少；但有机肥养分释放慢，难以很快见效。其次，对土壤中所含的各种养分的比例进行调节，使其保持平衡。因为土壤中含有的养分不能满足植物生长需求时，会对植物的产量、经济效益造成限制。同时对土壤中养分的输入和输出进行调节，维持养分循环的持续性。最后，科学、合理的管理。在农业发展中，注意做好耕作方式的优化，底肥与追肥二者之间的关系，并对营养生长与生殖生长的养分进行合理调节，协调水分的灌溉和肥料的使用等[5-6]。
4 参考文献
[1] 谷勇，陈喜英，殷瑶，等.浅析土壤与植物间的养分循环[C]//长江流域生态建设与区域科学发展研讨会优秀论文集.北京：中国林学会，2009.
[2] 黄敏，苏以荣，黄道友，等.土壤养分循环实地采样调查方法[J].应用生态学报，2006，17（2）：205-209.
[3] KARLOVSKY J，陆宝树.农业生态系统中的养分循环以及植物对养分的利用[J].土壤学进展，1982（4）：18-30.
[4] 张玉树，丁洪，秦胜金.农业生态系统中氮素反硝化作用与N2O排放研究进展[J].中国农学通报，2010，26（6）：253-259.
[5] 完么恒见，奎万海.土壤学在农业林业生产中的重要意义[J].中国西部科技，2010，9（9）：57，45.
[6] 吴纪华，宋慈玉，陈家宽.食微线虫对植物生长及土壤养分循环的影响[J].生物多样性，2007，15（2）：124-133.
关键词 土壤；养分循环；调节；植物营养
中图分类号 S158.3 文献标识码 A 文章编号 1007-5739（2013）05-0228-02
为了对土壤与植物间的养分循环定向调节方法进行研究，本文采用样区采样调查方法，在样区内部按照规定的标准采集土壤和植物样品进行试验[1-2]。
1 土壤和植物养分概述
1.1 土壤相关概念概述
1.1.1 土壤。它是由多层厚度各不相同的矿物质共同构成的，它在大自然中占据主体地位；同时，也是能够为植物的生长提供必需肥力的疏松层。具体来说，构成土壤的成分有矿物质、有机质、土壤微生物以及空气、水分等物质，它们之间相互联系，相互作用，是一个有自身构成要素、结构和功能的一个特殊系统，就是土壤生态系统。土壤作为森林植被生存的载体，在我国的林业生产中，林业范围涉及到大部分地区，而且这些地区的土壤不仅单纯指森林生长的土壤，还有其他植被生长下的土壤。因此，林业土壤与农业土壤是相对的，它是以林业部门经济范畴的性质为依据而确定的，所有包含于营林范围内的土壤，都称之为林业土壤。
1.1.2 土壤肥力。土壤肥力指为了保证植物生长需求，土壤所拥有的提供和协调营养条件与环境条件的能力，是土壤所具有的各种基本性质的综合表现，是土壤与成土母质和其他自然体之间的差异性的本质特征，是为农业和自然生物生长提供养分的物质基础。主要包括：一是土壤中存在的养分、水分和空气是土壤、生物、环境三者的共同作用下形成和发展的，它们一直处于不断的再循环利用中，而人为活动不仅能够决定土壤肥力的发展方向，还是促进土壤肥力发展的动力；二是土壤肥力一直处于提高、退化和重建三者之间所建立的动态平衡中，且具有较为明显的时间、空间特征，在自然与人为的相互作用下，土壤所处的动态平衡发生不稳定的变动；三是土壤肥力的退化与提高是一个较为普遍的过程，因此人类活动的目的就是为了能够对这2个过程的发展进行调节，使得它们能够向有助于提高土壤肥力的方向运动，其中如何使土壤生态系统中养分循环处于平衡状态是关键；四是在土壤养分循环的动态平衡中，形成了土壤肥力的保持与提高，除了土壤肥力处于退化过程以外，其他过程都需要土壤的物理性质改善的条件下，以不同植物的不同需求为根本，对土壤中存在的养分和水分进行调整，使其保持均衡，并要特别注意各种肥料的实施，而土壤肥力的再循环过程是整个过程的核心和关键。
1.1.3 土壤与土壤肥力的关系。土壤肥力作为土壤自身的本质属性，其与土壤的概念是密不可分的。只有土壤具有足够的肥力，才能够为植被提供所需的养料，保持林产品与农产品的产量和质量。因此，土壤肥力是土壤持续提供植被营养元素的基础，也是林业和农业发展的物质基础。
1.2 植物养分概述
土壤中拥有植物生长所需的营养元素，就是说土壤养分是构成土壤肥力的重要元素，它对林业与农业的持续发展具有重要作用[3]。
在土壤所拥有的营养元素中，氮对植物生长具有限制作用。在植物所吸收的氮元素含量中，至少有1/2来自土壤，所以对土壤进行施肥，提高土壤的含氮量是提高作物产量的重要手段。在20世纪60年代初期，我国就提出了氮与磷相配合、用磷替换氮的做法，为我国的磷肥工业的发展和如何合理施用磷肥做出了重要贡献。在水田磷素化学的研究中，还提出了磷元素在干湿交替的条件下能够发生转化，对土壤磷素存在的转化和其效用进行了研究，并得出即使是石灰性土壤，也需要施用磷肥的结论，并促进了对磷矿粉的使用与酸化磷矿粉的研究。在最近30年，在土壤钾素方面的研究也同样取得了较大进展。初步掌握了在不同的土壤中，钾元素的含量以及基本的分布状况，了解到含钾元素的矿物质和黏土矿物的种类和数量对土壤含有钾素的水平具有决定性的作用，明确土壤钾素的释放、固定与水含量、温度之间的关系。对农作物来说，它的产量、品质等都受到了钾元素含量的影响，因此还研究了如何提高钾肥的有效性及合理施用钾肥的方法。
2 土壤与植物之间的几种养分循环分析
土壤与植物之间的养分循环主要包括水循环与氮、磷、钾及其他微量元素的循环。
2.1 土壤与植物之间的水循环
在植物的生长过程中，水分是必不可少的，植物通过根系吸收土壤中的水分，在经过经脉将水分运转到叶片，水分通过蒸腾作用将水分散发到大气中形成了水分在土壤—植物—大气三者之间的连续循环，即水循环。对水含量平衡中各个因子的运动规律的研究对调节植物生长，提高水资源的利用率，促进农作物高产具有重要影响。
植物对水量的耗费共同取决于植物对水分的需求量、大气的蒸发条件与土壤的水分特性。此外，土壤中所含有的固体颗粒、液态的溶质、气态物質三者也同样影响着植物的吸水，而且植物根系能够吸收土壤水分受土壤因素、植物因素和大气因素三方面的共同影响，忽视其中的任何一个因素，都无法对植物吸水进行全面的系统研究。其中，土壤因素主要包括土壤导水率、水势梯度差和土壤的持水性3个主要构成。通过对植物根系吸水的表达式分析可以看出，植物根系的吸水速率与土壤的非饱和导水率、土壤和植物之间的水势差成正比关系，而同土壤自身的含水量和水势也具有密切联系。此外，植物根系对土壤水分的吸收还受到土壤持水性能的影响。而土壤的持水性能与质地和结构相关，追其根源，就是植物根系吸收土壤水分还受质地和结构的影响。具体来说，质地较细的土壤的持水量较大，中等质地的土壤的持水量最大，比水容量能够反映出土壤的持水性能，如果植物吸收水分的能量相同，那么所吸收的水量会受到比水容量的不同而产生差异，粗质土壤与细质土壤相比，在低吸力段的比水容量高，反之亦相反。 而对于植物因素来说，因为植物吸水的主要渠道就是根系，所以如果土壤中所含的水分较为充足，吸水速率受到根系密度的影响小，而且土壤越干，根系在水分吸收方面就会发挥更大的作用，其原因在于植物的根系越发达，所受到的土壤水流的阻力就越小。根系垂直分布的深度对植物吸水也具有重要影响。
此外，气候条件瞬息万变，而其对植物对土壤中水分的需求具有决定作用，并通过气候条件的变化对水势梯度进行调节。当大气的蒸发力不同时，植物与土壤中所含水分之间的关系也会发生变化。如果大气的蒸发力较高，且土壤的含水量较多，那么植物会呈现缺水状态，相反，植物也会呈现缺水状态。因此，植物根系吸水受到多方面的影响。植物根系吸收土壤水分时，因为土壤、植物自身和大气随时都会发生变化，所以这些因素对植物根系吸水产生影响的过程是动态的，在土壤水分充足、不对植物根系吸水造成限制时，大气是影响植物根系吸水的主要因素；而当土壤水分不足时，土壤因素是影响植物根系的吸水速率的主要因素；而植物因素则是对植物吸水在土壤剖面上的强度进行控制。
2.2 土壤与植物之间的氮、磷、钾及其他微量元素循环
首先是土壤中的氮、磷、钾研究。在氮研究方面，一直遵循着降低投入林业、农业生态系统中的氮含量，提高氮元素的利用率，降低氮的损失，充分发挥氮元素对林业生产和农业生产方面产生的效益，降低氮对环境的破坏作用。而在土壤氮素矿化方面，对土壤有机氮的特性和分解进行了深入的研究，并得出土壤氮素矿化速率的常数[4]。
在对土壤磷的研究中，主要是对磷肥如何转化、在土壤中的去向、磷肥的有效性等进行深入探讨，进而确定更为合理、科学的磷肥使用方法，还应该将氮、磷、钾与其他化学元素的研究相互结合，以便能够更好地为植物的生长提供养分。
而钾元素的研究则是与植物的根系吸收营养相联系，对土壤和根系表面上的钾元素的变化和生物变化进行研究，同时，探讨如何增加钾元素的抗病能力。除此之外，钾元素与气候因素之间的相互作用也是一个重要的研究方向，这是因为气候因素对钾肥的有效使用具有重要影响。同时，土壤中所含的营养元素与植物之间的循环，不仅是将来土壤植物营养化学研究的主要方向，也是核心内容。
然后是微量元素在植物生長中的需求。在集约林业的条件下，一些对植物生长具有重要作用的微量元素出现了稀缺现象，一些地区的土壤中的硫、硅等元素也出现缺乏症状。因此，这一方面内容的研究也是必不可少的。而研究重点就在于土壤提供硫元素、硅元素的方法，以及微量元素对植物生长的作用。
3 结语
通过以上分析，得到了关于调节土壤与植物间定向养分循环的相关结论。首先，稳定土壤的养分库的容量，提高土壤养分的缓冲容量。合理调节有机无机肥料的比例、结构。其中，无机化肥能很快增加土壤中速效养分的含量，在作物需肥阈值内容易产生良好效果，但高浓度易溶性养分的存在容易因为固定、汽化、渗漏等因素而造成不必要的损失。而有机肥不但含有作物所需的养分，且能稳定库容，提高土壤养分的缓冲容量，改善土壤结构和透气性，养分作用周期长、损失少；但有机肥养分释放慢，难以很快见效。其次，对土壤中所含的各种养分的比例进行调节，使其保持平衡。因为土壤中含有的养分不能满足植物生长需求时，会对植物的产量、经济效益造成限制。同时对土壤中养分的输入和输出进行调节，维持养分循环的持续性。最后，科学、合理的管理。在农业发展中，注意做好耕作方式的优化，底肥与追肥二者之间的关系，并对营养生长与生殖生长的养分进行合理调节，协调水分的灌溉和肥料的使用等[5-6]。
4 参考文献
[1] 谷勇，陈喜英，殷瑶，等.浅析土壤与植物间的养分循环[C]//长江流域生态建设与区域科学发展研讨会优秀论文集.北京：中国林学会，2009.
[2] 黄敏，苏以荣，黄道友，等.土壤养分循环实地采样调查方法[J].应用生态学报，2006，17（2）：205-209.
[3] KARLOVSKY J，陆宝树.农业生态系统中的养分循环以及植物对养分的利用[J].土壤学进展，1982（4）：18-30.
[4] 张玉树，丁洪，秦胜金.农业生态系统中氮素反硝化作用与N2O排放研究进展[J].中国农学通报，2010，26（6）：253-259.
[5] 完么恒见，奎万海.土壤学在农业林业生产中的重要意义[J].中国西部科技，2010，9（9）：57，45.
[6] 吴纪华，宋慈玉，陈家宽.食微线虫对植物生长及土壤养分循环的影响[J].生物多样性，2007，15（2）：124-133.