莊稼一枝花，全靠肥當(dāng)家?

饅頭老妖

為什么施吧？

提高糧食的單位產(chǎn)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(xué)反應(yīng)遵循“質(zhì)量守恒定律”，而一顆種子，從幼苗到開花抽穗，最終結(jié)出大量的稻米，同樣也必須遵循這個規(guī)律：稻米里合有的各種元素，不可能憑空產(chǎn)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(zhì)（主要是腐殖質(zhì)①）中獲得的。

而土壤中的腐殖質(zhì)當(dāng)然是有限的，當(dāng)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(yǎng)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(fā)現(xiàn)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(yīng)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(dāng)時對于肥料的認識已經(jīng)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(nóng)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(nóng)夫就會在田地里施肥，千方百計幫助稻谷成長。

①腐殖質(zhì)

指死去的生物體在土壤中經(jīng)微生物分解后形成的有機物質(zhì)。

②賣糞天子

有大臣奏報，把御用馬廄里的馬糞賣掉，預(yù)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(shù)農(nóng)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(zhuǎn)化為含氮有機物，作為自己的養(yǎng)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(chǎn)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(nóng)業(yè)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(fā)酵、分解，同時產(chǎn)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(chǎn)生沼氣，再將廢渣拿來施肥。

而后，在化學(xué)工業(yè)的支持下，人類逐漸找到了糞肥的替代品：化學(xué)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(yù)先將其混合（稱為“復(fù)混肥料”），只需要一次施肥就可以滿足需求。

第一次世界大戰(zhàn)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(fā)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(chǎn)。

1978年，我國在赤水建立了當(dāng)時國內(nèi)最大的赤天化公司，標(biāo)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(yǎng)成分較為單一，如果長期只使用一種化肥，就很容易導(dǎo)致土壤的營養(yǎng)成分失調(diào)，甚至土壤板結(jié);灌溉用水流過田地時，會將一部分化肥帶走，又容易導(dǎo)致水體富營養(yǎng)化，造成嚴重的環(huán)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(nóng)戶增收。

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

要實現(xiàn)這一點，最核心的就是精準(zhǔn)施肥：由農(nóng)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(yǎng)物質(zhì)歸還土壤。

另外，就是緩控釋肥料的應(yīng)用。這種肥料就像是一顆小湯圓，用不透水的薄膜把復(fù)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(xiàn)“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(jīng)順利完成。

學(xué)科標(biāo)簽

化學(xué)

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(chǎn)反應(yīng)方程式嗎？

當(dāng)然，要實現(xiàn)農(nóng)業(yè)增產(chǎn)和環(huán)境保護的雙重目標(biāo)，根本上還需要堅持“既要金山銀山，也要綠水青山”的指導(dǎo)思想，不向自然過度索取，促進人與環(huán)境的和諧發(fā)展。