庄稼一枝花，全靠肥当家?

2021-06-30馒头老妖

科学Fans 2021年5期

馒头老妖

为什么施吧？

提高粮食的单位产量，最常见、最重要的两项措施，一个是施肥，另一个是灌溉。

我们都知道，化学反应遵循“质量守恒定律”，而一颗种子，从幼苗到开花抽穗，最终结出大量的稻米，同样也必须遵循这个规律：稻米里合有的各种元素，不可能凭空产生，只能是从空气、水和土壤中获取。确切地说，是从土壤中的有机质（主要是腐殖质①）中获得的。

而土壤中的腐殖质当然是有限的，当它们消耗殆尽，土地就会变得贫瘠。解决方法有两个：实施轮作，给土地一个休息的时间;合理施肥，补充土壤被植物吸取的养分。这就是施肥的根本原因所在。

肥料进化史

古代

在人类的几个古文明中，极可能都分别发现了施肥的价值。出土的文物表明，在大约4 OOO年前的湖熟文化中，就有“罱泥作肥”的做法（把河、湖里的淤泥捞起来，用小船运回，再拿来作为肥料）。随后，人畜粪便作为肥料，应该是非常普遍的做法了。古代的厕所被戏称为“五谷轮回之所”，就是从这里来的。在唐太宗时期，还有一个“卖粪天子②”的笑话，足以证明当时对于肥料的认识已经非常深刻。

LINK

在《天工开物》中有明确的论述：“凡稻，土脉焦枯，则穗实萧索。勤农粪田，多方以助之。”意为：种稻子的土地如果很贫瘠，那麦穗、稻粒的长势就很稀疏。勤劳的农夫就会在田地里施肥，千方百计帮助稻谷成长。

①腐殖质

指死去的生物体在土壤中经微生物分解后形成的有机物质。

②卖粪天子

有大臣奏报，把御用马厩里的马粪卖掉，预计每年可以增收一万钱以上。宰相刘仁轨反驳说，那以后大家都会说皇家也卖马粪了，有损盛名。

缓控释肥料示意图（绘图：米娅）

LINK

大多数农作物都要依靠氮肥来保持正常生长，但花生、大豆等植物则是例外：它们能利用土壤里的一类细菌——“根瘤菌”，把空气中的氮氣转化为含氮有机物，作为自己的养分。如今，在种植这些豆类植物时，有时还会把人工制备的根瘤菌与之混合后撒种，以此减少氮肥的使用。

近代

粪肥的缺点显而易见：产量有限，臭气容易招来苍蝇，粪便中的细菌、寄生虫卯、病毒等病原微生物，会在土地和灌溉用水里滋生、传播，可能造成各种人畜疾病。因此，在近代以来，我国农业上普遍先将粪肥腐熟，也就是紧密地堆积在一起，利用微生物将其发酵、分解，同时产生较高的温度而杀死病原微生物。而更可靠的办法，是把它们投入沼气池里产生沼气，再将废渣拿来施肥。

而后，在化学工业的支持下，人类逐渐找到了粪肥的替代品：化学肥料（简称化肥）。作为人工合成的无机化合物，化肥既可以分别使用氮、磷、钾肥，也可以预先将其混合（称为“复混肥料”），只需要一次施肥就可以满足需求。

第一次世界大战后，德国人弗里茨哈伯为了解决硝铵炸药的原料短缺问题，在1909年发明了有实用价值的合成氨的方法，间接促进了化肥的爆炸式生产。

1978年，我国在赤水建立了当时国内最大的赤天化公司，标志着我国化肥自给迈出了坚实的一步。

未来如何？

化肥的大量使用也带来了诸多问题：它的营养成分较为单一，如果长期只使用一种化肥，就很容易导致土壤的营养成分失调，甚至土壤板结;灌溉用水流过田地时，会将一部分化肥带走，又容易导致水体富营养化，造成严重的环境污染。同时，购买化肥总还是要付钱的，这也抬高了种粮的成本，影响了农户增收。

近年来，各国开始重视化肥过量使用给生态环境带来的负面影响。2015年，我国农业部颁布《到2020年化肥使用量零增长行动方案》，就提出了农药、化肥减量使用的构想。具体而言，就是在保证粮食产量不降低的前提下，减少农药和化肥的使用量。

要实现这一点，最核心的就是精准施肥：由农技人员先对特定地块的土壤进行分析化验，弄清它对氮磷钾的需求情况，再有针对性地施肥，做到“缺啥补啥”。

其次，是大力推进绿肥的使用。无论是哪种粮食作物，能够食用的只是其中的一部分，剩余的部分并不能吃，比如植物的茎、叶、藤、秸秆等。然而，这些东西也蕴藏着丰富的有机物，倘若作为废弃物扔掉或是烧掉，实在是一种浪费。因此，把它们简单地处理之后（比如粉碎、堆沤），再埋入土壤之中，或是覆盖在土壤上，就能作为肥料，把部分营养物质归还土壤。

另外，就是缓控释肥料的应用。这种肥料就像是一颗小汤圆，用不透水的薄膜把复合化肥完全裹在里面，让肥料不至于很快就全部释放到土壤里;而薄膜上有微小的孔洞，能在土壤中水分和压力的作用下把肥料缓慢地溶解、释放出来。还有些缓控释肥，用的是脲甲醛等有机聚合物，它们不溶于水，但可以在土壤中缓慢地分解，同时释放出氨盐供植物使用，实现“一次施肥，长期作用”的效果。

截至2020年年底，《到2020年化肥使用量零增长行动方案》已经顺利完成。