莊稼一枝花，全靠肥當家?

饅頭老妖

為什么施吧？

提高糧食的單位產量，最常見、最重要的兩項措施，一個是施肥，另一個是灌溉。

我們都知道，化學反應遵循“質量守恒定律”，而一顆種子，從幼苗到開花抽穗，最終結出大量的稻米，同樣也必須遵循這個規律：稻米里合有的各種元素，不可能憑空產生，只能是從空氣、水和土壤中獲取。確切地說，是從土壤中的有機質（主要是腐殖質①）中獲得的。

而土壤中的腐殖質當然是有限的，當它們消耗殆盡，土地就會變得貧瘠。解決方法有兩個：實施輪作，給土地一個休息的時間;合理施肥，補充土壤被植物吸取的養分。這就是施肥的根本原因所在。

肥料進化史

古代

在人類的幾個古文明中，極可能都分別發現了施肥的價值。出土的文物表明，在大約4 OOO年前的湖熟文化中，就有“罱泥作肥”的做法（把河、湖里的淤泥撈起來，用小船運回，再拿來作為肥料）。隨后，人畜糞便作為肥料，應該是非常普遍的做法了。古代的廁所被戲稱為“五谷輪回之所”，就是從這里來的。在唐太宗時期，還有一個“賣糞天子②”的笑話，足以證明當時對于肥料的認識已經非常深刻。

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在《天工開物》中有明確的論述：“凡稻，土脈焦枯，則穗實蕭索。勤農糞田，多方以助之。”意為：種稻子的土地如果很貧瘠，那麥穗、稻粒的長勢就很稀疏。勤勞的農夫就會在田地里施肥，千方百計幫助稻谷成長。

①腐殖質

指死去的生物體在土壤中經微生物分解后形成的有機物質。

②賣糞天子

有大臣奏報，把御用馬廄里的馬糞賣掉，預計每年可以增收一萬錢以上。宰相劉仁軌反駁說，那以后大家都會說皇家也賣馬糞了，有損盛名。

緩控釋肥料示意圖（繪圖：米婭）

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大多數農作物都要依靠氮肥來保持正常生長，但花生、大豆等植物則是例外：它們能利用土壤里的一類細菌——“根瘤菌”，把空氣中的氮氣轉化為含氮有機物，作為自己的養分。如今，在種植這些豆類植物時，有時還會把人工制備的根瘤菌與之混合后撒種，以此減少氮肥的使用。

近代

糞肥的缺點顯而易見：產量有限，臭氣容易招來蒼蠅，糞便中的細菌、寄生蟲卯、病毒等病原微生物，會在土地和灌溉用水里滋生、傳播，可能造成各種人畜疾病。因此，在近代以來，我國農業上普遍先將糞肥腐熟，也就是緊密地堆積在一起，利用微生物將其發酵、分解，同時產生較高的溫度而殺死病原微生物。而更可靠的辦法，是把它們投入沼氣池里產生沼氣，再將廢渣拿來施肥。

而后，在化學工業的支持下，人類逐漸找到了糞肥的替代品：化學肥料（簡稱化肥）。作為人工合成的無機化合物，化肥既可以分別使用氮、磷、鉀肥，也可以預先將其混合（稱為“復混肥料”），只需要一次施肥就可以滿足需求。

第一次世界大戰后，德國人弗里茨哈伯為了解決硝銨炸藥的原料短缺問題，在1909年發明了有實用價值的合成氨的方法，間接促進了化肥的爆炸式生產。

1978年，我國在赤水建立了當時國內最大的赤天化公司，標志著我國化肥自給邁出了堅實的一步。

未來如何？

化肥的大量使用也帶來了諸多問題：它的營養成分較為單一，如果長期只使用一種化肥，就很容易導致土壤的營養成分失調，甚至土壤板結;灌溉用水流過田地時，會將一部分化肥帶走，又容易導致水體富營養化，造成嚴重的環境污染。同時，購買化肥總還是要付錢的，這也抬高了種糧的成本，影響了農戶增收。

近年來，各國開始重視化肥過量使用給生態環境帶來的負面影響。2015年，我國農業部頒布《到2020年化肥使用量零增長行動方案》，就提出了農藥、化肥減量使用的構想。具體而言，就是在保證糧食產量不降低的前提下，減少農藥和化肥的使用量。

要實現這一點，最核心的就是精準施肥：由農技人員先對特定地塊的土壤進行分析化驗，弄清它對氮磷鉀的需求情況，再有針對性地施肥，做到“缺啥補啥”。

其次，是大力推進綠肥的使用。無論是哪種糧食作物，能夠食用的只是其中的一部分，剩余的部分并不能吃，比如植物的莖、葉、藤、秸稈等。然而，這些東西也蘊藏著豐富的有機物，倘若作為廢棄物扔掉或是燒掉，實在是一種浪費。因此，把它們簡單地處理之后（比如粉碎、堆漚），再埋入土壤之中，或是覆蓋在土壤上，就能作為肥料，把部分營養物質歸還土壤。

另外，就是緩控釋肥料的應用。這種肥料就像是一顆小湯圓，用不透水的薄膜把復合化肥完全裹在里面，讓肥料不至于很快就全部釋放到土壤里;而薄膜上有微小的孔洞，能在土壤中水分和壓力的作用下把肥料緩慢地溶解、釋放出來。還有些緩控釋肥，用的是脲甲醛等有機聚合物，它們不溶于水，但可以在土壤中緩慢地分解，同時釋放出氨鹽供植物使用，實現“一次施肥，長期作用”的效果。

截至2020年年底，《到2020年化肥使用量零增長行動方案》已經順利完成。

學科標簽

化學

制造化肥的原料，主要來源于天然氣和磷礦石、鉀礦石。其中，用量最大的就是氮肥。你能寫出氮肥生產反應方程式嗎？

當然，要實現農業增產和環境保護的雙重目標，根本上還需要堅持“既要金山銀山，也要綠水青山”的指導思想，不向自然過度索取，促進人與環境的和諧發展。