化肥故事

文｜邵华（省土肥站站长）

保障粮食供应是国家基本战略，化肥作为粮食安全战略资源国家采取了一系列措施重点保障。当前肥料发展进入全新阶段，2015 年国家启动化肥使用量零增长行动，2018 年全国农用化肥使用量5653 万吨，比2015 年减少369 万吨，下降6.1%，江西减量率远超全国平均。社会各界重新审视肥料，认识差异很大，全面否定化肥的群体悄然中遍地开花，人们在享用化学工业带来的温饱和美味的同时，又积极地响应着抵制的理念。今年7月央视大型科普纪录片《农药》横空出世，讲述农药故事，守望大地丰收，为农药正名，告诉世人它只是在为人们生活更加美好、农业生产绿色优质默默奉献。如同人类的粮食和医药，化肥和农药本不是同类物质，但它们共同保护着生命的怒放，但也可能伤害了环境，背负双刃，一路风雨。化肥有那么多的故事，请听我娓娓道来。

化肥，是科技带给人类的高效植物营养。始于硫酸铵，源于欧洲，来自于自然界。德国农业化学家李比希（J.V.Libig）提出的植物矿质养分理论是化肥生产和使用的基础，该 理论至今无人超越。法国农业科学家布森高(J.V.D.Biussingault）于1843 年建立第一个农业试验站，发现作物中的碳来自空气中的CO2,而不是土壤中的碳，提出了植物碳、氮营养学说。之后100 多年来，各地科学家在植物营养与土壤农化研究方面取得了突破和进步，确定了植物生长必须的17 种元素，探索出这些养分的来源与及植物吸收利用的数量、主要形态和途径，告诉世人，植物从土壤中吸收矿质养分和水分，与空气和水分中的碳、氢、氧通过光合作用合成碳水化合物。在科学技术的指引下，化肥的生产和使用应运而生，蓬勃发展，依赖于地力自然恢复的传统农业突破了，人类打开了从生物圈获取能量和物质的又一个通道，温饱和营养问题得到解决，生活水平迅速提高，人口快速增长，人类文明进步呈现指数级增长，化肥施用近200 年对人类文明作出了重大贡献。

化肥，是工业革命的产物。植物营养理论的突破兴起化肥工业，1800 年英国率先从工业炼焦中回收硫酸铵作为肥料，1842 年英国用硫酸分解磷矿石生产出过磷酸钙，1860 年德国人从钾盐矿中提炼出钾肥，1908 年德国诺贝尔化学奖获得者Fritz Haber（1918）和Carl Bosch（1931）发明了合成氨技术和工艺。此后随着生产工艺的发展，化肥的浓度逐渐提高，养分由单一向复合发展。合成氨技术其实就是人工固氮，将大气中的氮气通过高温高压和催化剂的作用制成氨，所以氮肥属于能源依赖型产品。磷、钾肥从矿物中提取出来的，磷肥原料主要是磷矿石，钾肥原料主要钾矿、盐湖，属资源约束型产品。中国化肥工业历经艰难，始于上世纪三十年代，成于新中国成立之后，盛于上世纪末，至今已成为全球最大生产国和输出国。1990 年中国成为全球最大氮肥生产国和出口国，2005 年中国磷肥生产比肩氮肥工业，2015 年中国钾肥开始摆脱单纯依靠的进口。我国化肥出口大于进口，贸易顺差这在化工产品中是件非常了不起的事情，化肥工业为我国农业和国民经济发展提供了坚实基础，贡献巨大。

化肥,是农作物的“主粮”。都说肥料是农作物的“粮食”，肥料通常指有机肥料和化肥，有机肥的历史与农耕文化同样久远，人们把种养和生活中产生的有机废弃物以肥料形式归还于农田，自觉形成农业生产内部物质和能量循环利用的最好模式。有机肥含有大量碳和少量的养分，可以维持土壤肥力和产量，但难以大幅提高产量，解决不了人类的温饱需求。化肥是农业生产的外部新的养分输入，让农田养分亏损迅速得到补充，作物连续高产得以实现，极大地提高了农田产出效率。从秦朝至民国，2000 多年来水稻亩单产才从40kg 提高到200kg，新中国成立70 年来，水稻平均单产400-500kg，最高产可达1000kg。近年联合国粮农组织（FAO）研究和调查显示，施用化肥比不施用化肥可提高50%的单产，作物总产中有三分之一来自化肥的贡献，中国粮食产量的一半来自化肥，这和国内相关学者的研究高度一致。化肥中的无机速效养分不需要经过微生物转化分解，施入土壤中后可直接被作物根系吸收，在植物生长旺盛阶段可以迅速满足作物需要；溶解性好的化肥还可以通过水肥一体，或通过叶面喷施的方式施用，进一步提高了作物的养分吸收效率和人类的劳动效率。没有化肥就没有现代农业和设施农业。

化肥，是农田土壤的好伙伴。化肥和有机肥一样为农田增添生命力，化肥虽不似有机肥直接将有机碳输入土壤，它是通过促进作物茂盛生长取得更高的生物量和更发达的根系将有机物质还入农田土壤，随着农作物秸杆逐步退出农村薪柴角色，农田土壤有机质含量增加的趋势更加明显。作物越高产从土壤中带走的养分就越多，传统地力培肥是个漫长的过程，化肥的施用使得养分快速归还土壤，地力得到提升。国外160 多年的监测和国内30 多年的耕地地力定位监测者显示农田土壤中的氮磷钾等养分因施肥管理普遍增加，增加的程度由化肥投入量决定，如果持续投入大于产出，则积累增加，反之消耗下降，当然不同区域间，不同养分间表现存在差异甚至反差。几十年来因化肥施用提升了土壤肥力，在农业生产系统内积累的大量养分，使得我们今天有底气采取各种途径来减少化肥的使用。土壤板结和污染不是化肥的原罪，有机与无机肥料合理配施是改善土壤结构的主要措施，土壤板结主要是大水漫灌、淹灌等不合理的耕作下水土流失造成的，化肥中仅磷肥可能带入少量的重金属，化肥中镉含量平均低于土壤背景值。土壤本身也是一个碳汇，通过植物的光合作用，可以储存人类活动产生的温室气体，减轻工业化带来的负面影响。

化肥，是人们对美好生活向往的基本保障。除了舍生取义，在任何时候生存都是第一位的，生存的首要条件是食物，人们对食物的向往升级路径就是从有吃的到有足够吃的，再到吃得好，多样化，吃得健康。高产品种、灌溉、农业机械化和化肥施用都是人类发展史上的重要里程碑，其主要意义是提高了各类农产品供给，人类的营养水平因此得到提高。而化肥对于人多地少的中国来说，意义更加重大，农产品高产、香甜、美观、营养等品种优良性状的表达可通过巧施化肥达到最佳，灌溉和机械化在现代农业中与化肥结合也是越来越紧密。水果和蔬菜等经济作物主要是通过温室大棚、滴喷灌、水肥一体化、无土栽培等现代化的生产方式，依靠化肥、农药和植物激素，实现了跨越地域限制的种植结构调整，多样化和高产出都得以实现。各类肉制品、奶制品、水产品的增长来自饲料供应的增加，依赖化肥施用的饲粮生产成功解锁并升级“肥多-粮多-猪多”的大循环。化肥极大地丰富了农业生产系统中的养分供应，为生产更多人类所需的蛋白、能量、矿物质提供了基础。在社会相当进步的今天，许多人有能力去追求高质高价的绿色食品、有机食品，成为绿色有机生态农业的追随者，其实今天的有机农业的源头是化学投入品支持下的农业高产出，这些产出支持养殖业壮大，直接或间接（过腹）成为有机肥料。想想大量的有机肥从哪里来的？没有化肥进入，依靠封闭式的农业种植内部物质循环利用的有机农业是生产不出大量的风味浓郁的、发育健壮的有机食品的，在市场经济的今天也是任何一个农业生产单元办不到的。

化肥，也是自然生态环境的影响者。人类的所有活动，无不与自然生态环境相生相克，所以化肥对环境的影响有正有负。正影响是促进植物的光合作用，将人类活动产生的温室气体储入土壤碳汇，减轻工业化带来的负面影响；促进植物生长涵养水土并培肥地力；通过促进农业增产增收为退耕还林还草、退田还湖等环境友好行为提供保障。负影响和污染风险有：首先是化肥工业生产要消耗大量的能源和资源，还会产生“三废”污染环境；第二化肥施用过量及偏失、施用方式方法粗放不合理行为会增加农田氮磷养分流失，耕地土壤理化性状和生物活性退化，加剧局部区域生态环境问题，如土壤酸化、某水体富营养化，虽然化肥施用对环境面源污染的贡献被过分放大，明明是小众却被误解为主导，故问题必须重视，需要科学分析、正确认识、理性对待，这们才可采取有效措施加以控制。水体富营养化的限制因子是磷素，综合近年国内相关学者的研究，施肥对水体总磷贡献在5%以下。实际上，化肥中没有被当季作物吸收的磷、钾元素大部分还会留在土壤中，为下季作物所利用，农田流失进入水体的磷素旱地大于水田，尤其是城市近郊的老菜地中土壤磷含量积累多饱和，对水体磷污染威胁最大。化肥本身大多是养分含量高、杂质低，基本成分是无害，引发的重金属污染的影响很小，化肥对土壤和农产品重金属污染风险来自于磷肥矿的镉含量和复合（混）肥料的添加物，进口磷矿和磷肥的风险大于国产的，按照当前施肥量每年带入农田的镉远低于工矿业开采和污水灌溉带入的镉数量。有机肥料因施用量大，来源复杂，对环境的负影响同样值得关注。

习近平总书记指出，“要坚定不移加快转变农业发展方式，尽快转到数量质量效益并重、注重提高竞争力、注重农业技术创新、注重可持续的集约发展上来，走产出高效、产品安全、资源节约、环境友好的现代农业发展道路。” 在化肥支持下的全国粮食连年丰产做积垫，新起点上我们更加全面认识化肥的作用，积极合理的转变施肥方式，合理的施用化肥，在较长一段时期内仍将维持以化肥为主，与有机肥配合施用并逐步加大有机替代比例的施肥模式，在减肥增效的道路上，化肥仍在保障人类生存最刚的需要，化肥的环境风险可控制到最小，化肥的故事还在继续。