水分生理与节水栽培岗位
一、化肥使用警戒线
为了控制化肥过量使用对土壤和生态环境造成灾难，国际上制定了15kg/666.7m2（225kg/hm2纯氮）的化肥使用量警戒线，其依据可由图1给与解释。
图1揭示了不同尿素用量对土壤细菌的影响，由图1可知：当施入量在9g/m2（折纯后施氮量约13kg/666.7m2）时，土壤细菌数量是增加最大，当施入量达到21g/m2（折纯后施氮量约31kg/666.7m2）时，土壤细菌数量急剧下降到接近零，说明过量施用化肥，严重破坏了土壤微生物生态链，使土壤失去活性功能成为死土。
二、化肥增量不再增收
研究发现，随着化肥用量的不断增加，其增产效应却开始下降，80年代每公斤化肥的增产效果可以达到1:20，到了21世纪仅为1:5，而化肥的施用量却从2.6kg/666.7m2提高到26.7kg/666.7m2，投入成十倍地增加了，可收益却下降了。
众所周知，除了阳光、空气、水这三大要素之外，农作物生长所需大部分营养都是依靠土壤提供的，而土壤之所以能提供这些营养是因为每克健康的土壤里存在着种类过万、数以亿计的微生物军团。它们的生长代谢把无机质和大分子有机物转化为植物可吸收利用的有机质，它们和地上的动植物一起构成了复杂而又和谐的地球生态链。正常情况下土壤微生物总是处于饥饿状态，所以人工施用化肥给了土壤微生物一个巨大的、偏食的变量，使得一部分微生物迅速繁殖成为优势，久而久之，土壤微生物的多样性遭到破坏，原有的平衡的生态链被毁掉，原本能够均衡地提供给植物养分的微生物种群结构变得单一化。
植物的生长最终取决于那些处于最少量状态的营养元素（木桶效应）。当土壤微生物种群遭到“偏食”的化肥入侵，某些可以产生植物必需的营养元素的微生物处于弱势或消失后，施用再多的化肥只会使短缺的元素更加短缺。
以目前的科技水平和认知，我们对土壤微生物的了解尚不足5%，换句话说我们根本不知道土壤微生物这个庞大而神秘的军团是如何运作的。也不知道植物生长过程中这些营养元素的关系是如何构建的，对于我们来说，土壤微生物还是一个巨大而神秘的“黑箱”，自然也就无法生产出模拟自然土壤营养组分的化肥！
三、化肥过量使用对土壤微生物的危害
（一）土壤微生物多样性减少直至丧失。过量施用化肥导致土壤酸化或盐渍化，土壤微生物菌群组成变化，对植物有害的真菌类微生物增加。多项研究表明，过量的尿素使得土壤微生物多样性严重降低。
（二）破坏土壤结构。大量施入土壤的氮肥, 在硝化作用过程中释放出氢离子, 使土壤逐渐酸化, 活化了土壤中的重金属离子或其他有害污染物, 减少微生物和蚯蚓等土壤生物, 加速土壤一些营养元素的流失, 致使土壤严重板结, 最终使土壤丧失农业耕种的价值。
（三）增加重金属析出风险。以镉为例，生产磷肥的原料磷矿石含镉5～100mg/kg，大部分或全部进入肥料中。由于镉在土壤中运动性较小，淋失很少，也不会被微生物分解，而且pH值每下降一个单位，镉的生理活性增加近100倍，通过肥料→土壤→农作物→动物或经过食物链，最终被人体摄取而产生危害，更危害土壤中的微生物种群。
（四）污染空气。施用氨态氮肥有13%～28% 的氨气逸入大气；土壤中的氮肥经过硝化和反硝化作用，均可产生大量的一氧化氮, 其单位分子量的增温潜能是温室气体二氧化碳的200倍，同时，与O3反应后，破坏臭氧层，对土壤环境微生物的生存状态造成一定影响。
（五）污染水体。据有关资料表明,从农田进入地表水体的氮占人类活动排入水体氮的51%，施氮肥地区氮流失比不施地区高3～10 倍。化肥的大量不合理使用, 对流域内水质影响较大, 也是难以控制的薄弱环节。据调查, 我国532条河流中，有82%不同程度地受到氮污染, 大江大河富营养化日趋严重, 同时, 地下水也被污染，也影响了土壤微生物。
四、生态有机农业是农业的真正出路
丹麦是控制化肥使用的典型，氮磷钾三大类化肥总体施肥量，从上个世纪80年代初的14.9kg下降到1996年的9.6kg。目前，丹麦化肥用量还一直保持在这个水准上下，而且化肥利用率接近60%。实施了严格的化肥减量控制后，农作物的单位产量不仅没有下降，反而呈上升的趋势。如每亩小麦的产量从70年代中期的335.1kg上升到1997年的478.1kg。2011年，丹麦的有机农业种植面积占农业总面积7%，处于世界领先地位。不过，丹麦政府依旧没有就此止步，他们计划到2020年将有机种植的农田面积提升至15%。多年来，丹麦66%以上的粮食、黄油、猪肉、牛肉等农产品出口到世界170多个国家和地区，其中出口到欧盟的农产品占60%，故此丹麦有“欧洲食橱”之称。
生态有机农业以保持良好的生态环境下生产高品质农产品为特征，是解决过量施用化肥、降低化肥面源污染直至恢复优良生态环境的最佳选择。
尽管在原有化肥污染的土地上实施生态有机农业改造会面临短期内产量下降的风险，但是在先进的生态改良技术的帮助下，将很快跨越过渡期，一旦土壤的地力恢复后，微生物种群及其活性回复，就进入到持续稳定的高品质、高产出阶段，这是治本之策。