白由路：現代農業離不開化學肥料

肥料是保證我國糧食安全的重要物資，我國每年消耗的化肥純養分近6000萬噸，化肥的使用一方面保證了糧食安全和農產品的有效供給，另一方面，也給環境造成了巨大的壓力。為此，我們就目前我國肥料發展和使用中存在的問題及解決途徑專訪了中國植物營養與肥料學會理事長白由路博士。

肥料，特別是化學肥料為保障人類的糧食安全起到了不可替代的作用，全球肥料形成了一個巨大的產業體系。由于國情不同，許多國家在肥料產業發展方向都有不同的經歷。我國是一個人口大國。糧食安全的壓力始終是農業發展的繞不開的主題，長期以來，作為為農業提供生產資料的肥料行業也只能別無選擇地圍繞糧食安全的主題進行發展。但是，近年來，肥料發展發展又面臨著許多新的問題，這些問題嚴重影響肥料產業的發展，甚至改變著肥料發展的方向。

《科學中國人》：養活中國人必須要靠化肥嗎？

白由路：準確地說，養活中國人必須要靠科學施肥。根據IFA的統計，目前世界上有40%的人口是靠氮肥工業養活的。大量的研究數據表明：作物產量對肥料的依賴程度超過50%。眾所周知，肥料的科學使用可以使作物增產，但作物產量與肥料施用時的關系是拋物線關系，即當施肥量達到一定程度后，作物產量會隨施肥量的增加而減少，盡管人們對此沒有疑義，但是在施肥時，總是寧多勿少，這樣就帶來了肥料施用上的很多負面效應，首先是環境的負效應，對于多施的肥料沒有轉化為作物產量，就對環境造成了巨大的壓力。第二是農業生產成本的負效應，對于在單位面積上多施用了肥料，不僅沒有增產，又造成了減產，使得在同等產量條件下，肥料的施用數量幾乎成倍增加，從而不僅增加了肥料本身的成本，同時也增加了肥料施用過程所產生的成本。第三是肥料資源的負效應，肥料產業是高度資源和能源依賴的產業，我國至今的鉀肥資源都不能滿足需求，磷肥資源也不能長期維持，磷礦被國土資源部未來不能滿足需求的礦物種類，氮肥生產雖不受資源的限制，但合成氨需要大量的能源，同時在肥料生產過程中就會產生大氣和水的污染。所以，大量肥料的浪費，嚴重影響農業生產本身，而且影響到我國能源、資源和環境等一系列的問題，解決這一問題的根本在于科學施肥?？茖W施肥的途徑很多，不少專家研究了很多方法來解決科學施肥的問題。所以，中國人不僅需要化肥來養活，全世界人的生存都離不開化肥。在可預見的未來還沒有可替代的技術。

《科學中國人》：目前很多人都對有機農業很感興趣，您能談一下有機農業與有機肥料的關系嗎？

白由路：隨著人們生活質量的提高，人們對健康的要求越來越高，對食品安全的重視越來越強，這是社會發展的必然趨勢。1972年在法國成立的國際有機農業運動聯盟（International Federation of Organic Agriculture Movements），為世界范圍內的有機農業思潮起到了推波助瀾的作用。目前中國有50個會員，在該聯盟是名列第二。然而，在我國，人們往往把有機農業與有機肥料密切結合，有人錯誤地認為，施用有機肥（不施用化肥）的農業就是有機農業。那么有機農業是農業發展的方向和潮流嗎？有機肥料能發展成主流肥料嗎？這里贅述一段科學史話：德國科學家泰伊爾（Albrecht Daniel Thaer 1752-1828）在其《合理的農業原理》（Grünstaze der rationellen Landwritschaft 1809-1812）一書中提出：土壤肥力決定于土壤腐殖質的含量，原因是基于它是植物養分的唯一來源。這一學說曾一度被當時學術界廣為接受。歷時達數十年之久。這個學說被后人稱為“腐殖質營養學說”，這個學說并沒有給土壤培肥或提高作物產量帶來飛躍，1837年，德國化學家李比希（Justus von Liebig），在英國利物浦召開的一次英國科學促進會上做了一個關于“當前有機肥學理論現狀”的報告，認為在地球上腐殖質出現于植物之后，不是植物之前，因此，植物的原始是養分只能是礦物質。1840年，出版了《化學在農業和生理學上的應用》一書，這也是被稱為現代農業三大理論基礎之一的“植物礦物質營養學說”。這兩個學說的根本區別在于“植物所需的營養物質是礦物質而不是有機質”。試想，被后人證明為錯誤的學說在200多年后，還能指導農業生產嗎？目前地球人口處于爆炸狀態，高強度的農業開發還滿足不了人口增長對糧食的需求，回到原始的生態循環條件下，人類會怎樣？地球會怎樣？我個人認為：現代農業是離不開化學肥料的，有機肥料的時代已經遠去，化學肥料所帶來的各樣負面效應可以通過更科學、更合理的方法去解決，為了回避化學肥料所造成的問題而回到原始的農業狀態是不可能，有機農業不能養活中國人，更不能把“有機農業”誤認為是“施有機肥的農業”。

《科學中國人》：過去有機肥料都是自產自用，目前社會上發展了很多商品有機肥料，這是肥料的發展方向嗎？

白由路：有機肥料培育中華五千年的農耕文明，是使中國傳統農業得以可持續發展的物質基礎，但是，隨著社會的發展，特別是隨著化肥工業的發展，有機肥料在供給作物養分的功能上已基本喪失，但是，農業生產和人類活動會產生大量的廢棄物，這些廢棄物又必須通過土壤環境進行轉化和消解。如何高效、環保地消解這些廢棄物是農業生產過程必須面對的問題。

近年來，隨著社會發展和“有機農業思潮”的影響，我國出現了一個新的行業，就是商品有機肥料行業。之所以是新行業，是因為原來雖然大量應用有機肥料，但基本上沒有將有機肥料作為商品進行市場流通。目前，我國目前注冊的有機肥料工廠有2000多家，除部分工廠的原料是本公司上游產品的廢棄物外，很大部分是外部收集原料，再進行異地加工，形成有機肥料產品，銷往市場的模式。這個模式是否是我國有機肥料的發展模式，可以仁者見仁、智者見智地進行討論。但我認為：目前有機肥料在供應作物養分的功能上已基本喪失，有機肥料的存在是因為大量的生產和生活廢棄物需要處理，而目前的商品有機肥加工模式存在很多問題，第一，生產和生活廢棄物的異地加工，不僅浪費運力，還造成了二次污染；第二，低價值的商品有機肥料在市場流通，占有大量的物流資源；第三，過度加工有機肥帶來了能源和資源的消耗。結合歐洲農業的發展的模式，在我國實現種養一體的現代農業模式是解決有機肥料污染的重要途徑。

隨著我國新型城鎮化和農業的適度規模經營，種植業和養殖業必須結合在一起，按照土壤消解有機廢棄物的容量，確定種植/養殖比例。養殖業所產生的廢棄物經過簡單加工，直接施用到自己的土地上，或者進行沼氣處理，一方面可產生一定數量的沼氣，解決能源問題，其沼液和沼渣可直接農業利用，減少運輸環節，減少環境的污染。同時該模式還可抵御農業生產中糧食價格波動對養殖業的影響，減少低價值有機肥的市場流通和過度加工所帶來的負面效應。所以，在土壤消解容量允許的范圍內，就近、簡便處理有機廢棄物是有效保護生態環境的重要手段，遠距離運輸、異地處理、過度加工，只會加重環境負擔。

《科學中國人》：很多人都認為目前環境污染與化肥的使用有很大關系，您對這個問題是如何看的？

白由路：目前，為了提高作物產量，滿足高產作物對養分的需求，大量的礦物質N、P、K肥料施用到土壤，其中一部分施入的肥料被作物吸收利用，一部分留存到土壤，一部分損失到環境中，損失到水體中的主要是硝態氮、銨態氮和磷，而損失到大氣中的主要是氨氣和氮氧化物。前一段時間，大家關注的是化肥對水體的污染，即水體的富營養化問題。其中三個概念需要厘清，即農業面源污染、農村面源污染和農田面源污染。我個人認為：農業面源污染包括農村面源污染和農田面源污染兩部分，這兩部分的來源和治理是大不同的，農村的面源污染主要來自于農村污水的排放和養殖業，這兩種污染都可通過工程措施加以解決，而農田面源污染主要來自于農田施用的化肥和有機肥，且量大面廣，單純的工程措施難以奏效，必須通過技術進步才能加以決解，所以，把農業面源污染的元兇歸于化肥的施用是不科學的，同時也不利于農業面源污染的治理。我們曾對太湖面源污染的養分來源進行過詳盡的分析，其中每年從農田進入太湖湖區水體的氮素數量不足0.94萬噸，占總氮排放的10%左右，從農田中直接排出的磷不足83噸，約占總排磷量的1.5%。由此可見，農田對排放對水體富營養化的作用遠小于其它方面。

近年來，由于大氣霧霾的影響，人們開始注意到農田氨排放對大氣質量的影響，其中影響大氣透明度較大的二次顆粒物是硫酸銨和硝酸銨，組成該物質的銨主要來源于農業排放。由于可見，施肥，無論是化肥還是有機肥對環境都會造成一定的負面影響，科學施肥會減少肥料對環境的影響，但消除影響是不可能的，這里需要一個合理的影響范圍。把施肥對環境的影響控制在一定的范圍內?；\統的農業面源污染不利于農業面源污染的治理。

《科學中國人》：目前很多人都認為大量使用了化肥，造成了土壤肥力的下降，甚至有人說大量施用化肥后，會使土地寸草不生，您認為是這樣嗎？

白由路：根據傳統土壤學的解釋，土壤肥力是土壤能提供植物生長所需的水、肥、氣、熱的能力。長期以來，土壤肥力只能定性的解釋，很難定量地表達。我個人認為：傳統土壤肥力的概念比較偏重于土壤的自然肥力及各肥力因素之間的協調。但是，在現代農業條件下，人為干預土壤肥力因素的力度在不斷增強，使土壤向作物高產、高效方向發展的技術與手段層出不窮，如土壤養分的持續供應方面，有眾多類型速緩結合的肥料及施肥技術，可解決所謂“不良”土壤的營養持續供應問題、土壤養分的持續供應問題。所以，對保肥性不良的土壤，在現代條件下可能更適宜控制養分的釋放，更容易獲得與作物營養同步的土壤養分供應曲線。土壤水分亦是如此，目前的滴灌技術，可維持土壤水分的持續供應，對土壤的保水性要求則越來越低。但是，目前大量施肥，特別是保護地蔬菜的大量施肥所造成的鹽害屬于不科學施肥的情況，不能與施肥降低了土壤肥力相提并論。目前，許多學者通過所謂的長期定位試驗，得出施用化肥降低土壤肥力，甚至出現寸草不生的情況，都是個別處理不科學施肥、養分不平衡造成的，且與大田的情況相差甚大，不足以指導農業生產與土壤培肥。試想，如果長期施用化肥造成了糧食的減產、土壤肥力下降，我國大部分農田本世紀代以來，都大量施用了化肥，而我國糧食產量卻出現了“十連增”，作物產量不減反增，能想象土壤肥力在不斷下降？所以，在現代農業條件下，傳統土壤學的概念也在發生著變化，如果說傳統土壤學的概念是“地球陸地表面能生長綠色植物的疏松表層”，則現代土壤學應定義為“星球表面能支撐綠色植物生長的疏松表層”。這意味著將來在月球甚至火星表面也能種植綠色植物。傳統土壤學強調的是“能生長綠色植物”，現代土壤學強調“能支撐綠色植物生長”。實際上，目前的基質栽培所用的“土壤”就是現代意義上的土壤概念。所以，長期施用化肥對土壤肥力的影響不能用傳統土壤學或傳統土壤肥力的概念去評價，用現代技術管理土壤、用傳統土壤肥力的概念評價土壤，這不利于現代農業的可持續發展。

《科學中國人》：現在很多肥料廠家反映政府對肥料的監管過嚴，這是怎樣一回事，您能談一下嗎？

白由路：肥料是商品，又是特殊的商品，主要表現為質量隱性、效果滯后、損失難補等方面，即使肥料的專家也不能通過肉眼過判斷肥料質量的好壞，假冒偽劣產品所帶來的危害又難以彌補，所以政府對它的質量監管是應該的。在全世界范圍內，肥料質量的監管可分為兩種模式，即政府監管和市場監管兩種，我國采用的是前者，目前我國農村經濟和農民科學素質條件下，它對穩定肥料質量、防止坑農害農現象起到了不可替代的作用。

但是，隨著肥料產業的不斷發展，新的肥料品種層出不窮，這給單純的政府監管帶來了極大的困難，過去肥料品種單一，氮肥只有碳酸氫銨、尿素和硫酸銨等，例如，在尿素的監管上，只分出一級品、二級品、三級品即可?，F在的復（混）合肥料，養分含量和比例十分靈活，加之肥料中養分的形態和助劑，會出現千變萬化的肥料，如果政府對肥料中的養分含量、養分比例、養分形態、肥料助劑等均進行監管，則會付出巨大的成本，同時也會給肥料生產企業帶來很大的麻煩，難怪有些企業說，一個肥料生產企業僅肥料登記證就有400多個。由此也會引起我們的思考。對我國的肥料質量如何監管？我個人認為：根據目前肥料發展的現狀和我國市場經濟的發展，對我國肥料可采用政府監管與市場監管相結合的模式，肥料的養分含量由政府監管，肥料的效果由市場監管。具體是，在肥料生產過程中，肥料中的養分含量必須按目前國際通用的標識方法，進行登記管理，但肥料中養分的形態、肥料生產過程中為了提高效果使用的助劑可以用市場監管，這一方面能有效避免不良廠商的造假，另一方面也激勵了肥料企業的創新和品牌意識。試想，如果同為15-15-15的肥料，一個品牌效果好，一個品牌效果差，農民會選擇誰？然而，肥料效果的好壞不僅僅決定于養分的總量與比例，肥料中養分的形態與肥料助劑也起到十分重要的作用，如果考慮到肥料形態和助劑會對環境造成影響，可由政府列出負面清單，由政府監督。

《科學中國人》：目前市場上有很多新型肥料，您如何看待肥料發展中的技術創新問題？

白由路：近10年來，由于我國肥料生產基本上能滿足國內的需求，肥料市場由過去的賣方轉為了買方市場，所以，很多肥料生產廠家都在積極地進行肥料的創新，這本是肥料發展的原動力，應該加以鼓勵。也正是由于這樣，我國的新型肥為層出不窮。但是，肥料的創新需要服從科學的原則。肥料的使用對象是植物，肥料應以滿足植物營養需求、提高植物對養分的吸收性能、減少肥料損失、易于施用等方面入手。眾所周知，就化學肥料生產而言，肥料生產有四大要素，即肥料中的養分含量、養分比例、養分形態和肥料助劑。前三者都是被理論所證明的，只要合理，肥效就好。但肥料助劑是一類復雜的物質，有些助劑是改變肥料物理性狀的物質，如防結塊劑等，有些是肥料增效的，如脲酶抑制劑、硝化抑制劑等，還有一些是通過調節植物代謝而間接提高肥效的。

我國目前肥料種類很多，名稱五花八門，如合理肥料中養分比例的稱為“配方肥”、肥料中養分有硝態氮的稱為“硝基復合肥”、肥料中添加了脲酶抑制劑、硝化抑制劑等稱為“穩定性肥料”、肥料中添加了腐殖酸的稱為“腐殖酸肥料”、添加了海藻酸的稱為“海藻酸肥料”，更有“松土肥料”、“抗旱肥料”等等。是“創新”？是“炒作”？只有自己清楚，我從事了30多年的肥料科技工作，有些我也說不清楚。所以，這里需要指出的是，肥料的技術創新是需要的，但是，以“賣點”代替創新的發展模式會把我國肥料的技術創新引向歧途。

《科學中國人》： 我國肥料的方向是什么？

白由路：肥料的發展走過了100多年的道路，在世界范圍內，不同的國家和地區都根據自身的特點，經歷了不同的發展過程。特別是在復（混）合肥料的發展方向上，不同的地區發展是不同的，歐洲在肥料發展上走的是復合肥的道路，美國30年前發展的是復合肥，但近30年來，美國采用了測土配方施肥技術及社會化服務以后，一改過去復合肥的發展，走上了農化服務+散裝摻混肥（BB肥）的道路。我國近年來也生產了相當數量的BB肥，但我國的BB肥和復合肥在質的方面沒有真正區別。我國目前正在進行新型城鎮化和農業的適度規模經營的發展，與之相適應的是肥料的發展方向也會發生變化。試想，將目前的所謂“原料肥”經二次加工后施入土壤和“原料肥”直接施入土壤會有什么不同。但是，現在是不同的，不同之一是“原料肥”經加工后，養分配比更合理，適合農民使用；二是農民不必在去購買各種各樣的肥料，一次購肥即可滿足需要。如果將來農民的經營規模擴大后，以2000畝為一個單位，約需肥料200噸，采用復合肥則需要60萬元，采用“原料肥”混配約需45萬元，每季15萬元的差額可能會使農民更加青睞后者。加上1萬元的測土費用，也可將低肥料浪費用20%以上，且養分配比更加合理。所以，我國未來在肥料的復合化的發展方向上，如何走，還需要探討。但是，隨著我國農業生產方式的轉變，在肥料的發展方向上也會發生改變，以二次加工為主的復合肥生產這樣的局面可能會發生變化。