白由路：現(xiàn)代農(nóng)業(yè)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(yǎng)分近6000萬噸，化肥的使用一方面保證了糧食安全和農(nóng)產(chǎn)品的有效供給，另一方面，也給環(huán)境造成了巨大的壓力。為此，我們就目前我國肥料發(fā)展和使用中存在的問題及解決途徑專訪了中國植物營養(yǎng)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(chǎn)業(yè)體系。由于國情不同，許多國家在肥料產(chǎn)業(yè)發(fā)展方向都有不同的經(jīng)歷。我國是一個人口大國。糧食安全的壓力始終是農(nóng)業(yè)發(fā)展的繞不開的主題，長期以來，作為為農(nóng)業(yè)提供生產(chǎn)資料的肥料行業(yè)也只能別無選擇地圍繞糧食安全的主題進行發(fā)展。但是，近年來，肥料發(fā)展發(fā)展又面臨著許多新的問題，這些問題嚴重影響肥料產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，甚至改變著肥料發(fā)展的方向。

《科學中國人》：養(yǎng)活中國人必須要靠化肥嗎？

白由路：準確地說，養(yǎng)活中國人必須要靠科學施肥。根據(jù)IFA的統(tǒng)計，目前世界上有40%的人口是靠氮肥工業(yè)養(yǎng)活的。大量的研究數(shù)據(jù)表明：作物產(chǎn)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(chǎn)，但作物產(chǎn)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(chǎn)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(huán)境的負效應，對于多施的肥料沒有轉(zhuǎn)化為作物產(chǎn)量，就對環(huán)境造成了巨大的壓力。第二是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)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(chǎn)，又造成了減產(chǎn)，使得在同等產(chǎn)量條件下，肥料的施用數(shù)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(chǎn)生的成本。第三是肥料資源的負效應，肥料產(chǎn)業(yè)是高度資源和能源依賴的產(chǎn)業(yè)，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(chǎn)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(chǎn)過程中就會產(chǎn)生大氣和水的污染。所以，大量肥料的浪費，嚴重影響農(nóng)業(yè)生產(chǎn)本身，而且影響到我國能源、資源和環(huán)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(yǎng)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(nóng)業(yè)很感興趣，您能談一下有機農(nóng)業(yè)與有機肥料的關系嗎？

白由路：隨著人們生活質(zhì)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(fā)展的必然趨勢。1972年在法國成立的國際有機農(nóng)業(yè)運動聯(lián)盟（International Federation of Organic Agriculture Movements），為世界范圍內(nèi)的有機農(nóng)業(yè)思潮起到了推波助瀾的作用。目前中國有50個會員，在該聯(lián)盟是名列第二。然而，在我國，人們往往把有機農(nóng)業(yè)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(nóng)業(yè)就是有機農(nóng)業(yè)。那么有機農(nóng)業(yè)是農(nóng)業(yè)發(fā)展的方向和潮流嗎？有機肥料能發(fā)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(nóng)業(yè)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(zhì)的含量，原因是基于它是植物養(yǎng)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(shù)十年之久。這個學說被后人稱為“腐殖質(zhì)營養(yǎng)學說”，這個學說并沒有給土壤培肥或提高作物產(chǎn)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(xiàn)狀”的報告，認為在地球上腐殖質(zhì)出現(xiàn)于植物之后，不是植物之前，因此，植物的原始是養(yǎng)分只能是礦物質(zhì)。1840年，出版了《化學在農(nóng)業(yè)和生理學上的應用》一書，這也是被稱為現(xiàn)代農(nóng)業(yè)三大理論基礎之一的“植物礦物質(zhì)營養(yǎng)學說”。這兩個學說的根本區(qū)別在于“植物所需的營養(yǎng)物質(zhì)是礦物質(zhì)而不是有機質(zhì)”。試想，被后人證明為錯誤的學說在200多年后，還能指導農(nóng)業(yè)生產(chǎn)嗎？目前地球人口處于爆炸狀態(tài)，高強度的農(nóng)業(yè)開發(fā)還滿足不了人口增長對糧食的需求，回到原始的生態(tài)循環(huán)條件下，人類會怎樣？地球會怎樣？我個人認為：現(xiàn)代農(nóng)業(yè)是離不開化學肥料的，有機肥料的時代已經(jīng)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(nóng)業(yè)狀態(tài)是不可能，有機農(nóng)業(yè)不能養(yǎng)活中國人，更不能把“有機農(nóng)業(yè)”誤認為是“施有機肥的農(nóng)業(yè)”。

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

白由路：有機肥料培育中華五千年的農(nóng)耕文明，是使中國傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)得以可持續(xù)發(fā)展的物質(zhì)基礎，但是，隨著社會的發(fā)展，特別是隨著化肥工業(yè)的發(fā)展，有機肥料在供給作物養(yǎng)分的功能上已基本喪失，但是，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和人類活動會產(chǎn)生大量的廢棄物，這些廢棄物又必須通過土壤環(huán)境進行轉(zhuǎn)化和消解。如何高效、環(huán)保地消解這些廢棄物是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程必須面對的問題。

近年來，隨著社會發(fā)展和“有機農(nóng)業(yè)思潮”的影響，我國出現(xiàn)了一個新的行業(yè)，就是商品有機肥料行業(yè)。之所以是新行業(yè)，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(chǎn)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(chǎn)品，銷往市場的模式。這個模式是否是我國有機肥料的發(fā)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(yǎng)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(chǎn)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(chǎn)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(nóng)業(yè)的發(fā)展的模式，在我國實現(xiàn)種養(yǎng)一體的現(xiàn)代農(nóng)業(yè)模式是解決有機肥料污染的重要途徑。

隨著我國新型城鎮(zhèn)化和農(nóng)業(yè)的適度規(guī)模經(jīng)營，種植業(yè)和養(yǎng)殖業(yè)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(yǎng)殖比例。養(yǎng)殖業(yè)所產(chǎn)生的廢棄物經(jīng)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(chǎn)生一定數(shù)量的沼氣，解決能源問題，其沼液和沼渣可直接農(nóng)業(yè)利用，減少運輸環(huán)節(jié)，減少環(huán)境的污染。同時該模式還可抵御農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中糧食價格波動對養(yǎng)殖業(yè)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(nèi)，就近、簡便處理有機廢棄物是有效保護生態(tài)環(huán)境的重要手段，遠距離運輸、異地處理、過度加工，只會加重環(huán)境負擔。

《科學中國人》：很多人都認為目前環(huán)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(chǎn)量，滿足高產(chǎn)作物對養(yǎng)分的需求，大量的礦物質(zhì)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(huán)境中，損失到水體中的主要是硝態(tài)氮、銨態(tài)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(yǎng)化問題。其中三個概念需要厘清，即農(nóng)業(yè)面源污染、農(nóng)村面源污染和農(nóng)田面源污染。我個人認為：農(nóng)業(yè)面源污染包括農(nóng)村面源污染和農(nóng)田面源污染兩部分，這兩部分的來源和治理是大不同的，農(nóng)村的面源污染主要來自于農(nóng)村污水的排放和養(yǎng)殖業(yè)，這兩種污染都可通過工程措施加以解決，而農(nóng)田面源污染主要來自于農(nóng)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(nóng)業(yè)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(nóng)業(yè)面源污染的治理。我們曾對太湖面源污染的養(yǎng)分來源進行過詳盡的分析，其中每年從農(nóng)田進入太湖湖區(qū)水體的氮素數(shù)量不足0.94萬噸，占總氮排放的10%左右，從農(nóng)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(nóng)田對排放對水體富營養(yǎng)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(nóng)田氨排放對大氣質(zhì)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(zhì)的銨主要來源于農(nóng)業(yè)排放。由于可見，施肥，無論是化肥還是有機肥對環(huán)境都會造成一定的負面影響，科學施肥會減少肥料對環(huán)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(huán)境的影響控制在一定的范圍內(nèi)?；\統(tǒng)的農(nóng)業(yè)面源污染不利于農(nóng)業(yè)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(jù)傳統(tǒng)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(tǒng)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(xié)調(diào)。但是，在現(xiàn)代農(nóng)業(yè)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(chǎn)、高效方向發(fā)展的技術與手段層出不窮，如土壤養(yǎng)分的持續(xù)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(yǎng)持續(xù)供應問題、土壤養(yǎng)分的持續(xù)供應問題。所以，對保肥性不良的土壤，在現(xiàn)代條件下可能更適宜控制養(yǎng)分的釋放，更容易獲得與作物營養(yǎng)同步的土壤養(yǎng)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(xù)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(xiàn)寸草不生的情況，都是個別處理不科學施肥、養(yǎng)分不平衡造成的，且與大田的情況相差甚大，不足以指導農(nóng)業(yè)生產(chǎn)與土壤培肥。試想，如果長期施用化肥造成了糧食的減產(chǎn)、土壤肥力下降，我國大部分農(nóng)田本世紀代以來，都大量施用了化肥，而我國糧食產(chǎn)量卻出現(xiàn)了“十連增”，作物產(chǎn)量不減反增，能想象土壤肥力在不斷下降？所以，在現(xiàn)代農(nóng)業(yè)條件下，傳統(tǒng)土壤學的概念也在發(fā)生著變化，如果說傳統(tǒng)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(xiàn)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(tǒng)土壤學強調(diào)的是“能生長綠色植物”，現(xiàn)代土壤學強調(diào)“能支撐綠色植物生長”。實際上，目前的基質(zhì)栽培所用的“土壤”就是現(xiàn)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(tǒng)土壤學或傳統(tǒng)土壤肥力的概念去評價，用現(xiàn)代技術管理土壤、用傳統(tǒng)土壤肥力的概念評價土壤，這不利于現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。

《科學中國人》：現(xiàn)在很多肥料廠家反映政府對肥料的監(jiān)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(xiàn)為質(zhì)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(zhì)量的好壞，假冒偽劣產(chǎn)品所帶來的危害又難以彌補，所以政府對它的質(zhì)量監(jiān)管是應該的。在全世界范圍內(nèi)，肥料質(zhì)量的監(jiān)管可分為兩種模式，即政府監(jiān)管和市場監(jiān)管兩種，我國采用的是前者，目前我國農(nóng)村經(jīng)濟和農(nóng)民科學素質(zhì)條件下，它對穩(wěn)定肥料質(zhì)量、防止坑農(nóng)害農(nóng)現(xiàn)象起到了不可替代的作用。

但是，隨著肥料產(chǎn)業(yè)的不斷發(fā)展，新的肥料品種層出不窮，這給單純的政府監(jiān)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(jiān)管上，只分出一級品、二級品、三級品即可?，F(xiàn)在的復（混）合肥料，養(yǎng)分含量和比例十分靈活，加之肥料中養(yǎng)分的形態(tài)和助劑，會出現(xiàn)千變?nèi)f化的肥料，如果政府對肥料中的養(yǎng)分含量、養(yǎng)分比例、養(yǎng)分形態(tài)、肥料助劑等均進行監(jiān)管，則會付出巨大的成本，同時也會給肥料生產(chǎn)企業(yè)帶來很大的麻煩，難怪有些企業(yè)說，一個肥料生產(chǎn)企業(yè)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(zhì)量如何監(jiān)管？我個人認為：根據(jù)目前肥料發(fā)展的現(xiàn)狀和我國市場經(jīng)濟的發(fā)展，對我國肥料可采用政府監(jiān)管與市場監(jiān)管相結合的模式，肥料的養(yǎng)分含量由政府監(jiān)管，肥料的效果由市場監(jiān)管。具體是，在肥料生產(chǎn)過程中，肥料中的養(yǎng)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(yǎng)分的形態(tài)、肥料生產(chǎn)過程中為了提高效果使用的助劑可以用市場監(jiān)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(yè)的創(chuàng)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(nóng)民會選擇誰？然而，肥料效果的好壞不僅僅決定于養(yǎng)分的總量與比例，肥料中養(yǎng)分的形態(tài)與肥料助劑也起到十分重要的作用，如果考慮到肥料形態(tài)和助劑會對環(huán)境造成影響，可由政府列出負面清單，由政府監(jiān)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(fā)展中的技術創(chuàng)新問題？

白由路：近10年來，由于我國肥料生產(chǎn)基本上能滿足國內(nèi)的需求，肥料市場由過去的賣方轉(zhuǎn)為了買方市場，所以，很多肥料生產(chǎn)廠家都在積極地進行肥料的創(chuàng)新，這本是肥料發(fā)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(chuàng)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(yǎng)需求、提高植物對養(yǎng)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(chǎn)而言，肥料生產(chǎn)有四大要素，即肥料中的養(yǎng)分含量、養(yǎng)分比例、養(yǎng)分形態(tài)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(zhì)，有些助劑是改變肥料物理性狀的物質(zhì)，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(diào)節(jié)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(yǎng)分比例的稱為“配方肥”、肥料中養(yǎng)分有硝態(tài)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(wěn)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(chuàng)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(chuàng)新是需要的，但是，以“賣點”代替創(chuàng)新的發(fā)展模式會把我國肥料的技術創(chuàng)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(fā)展走過了100多年的道路，在世界范圍內(nèi)，不同的國家和地區(qū)都根據(jù)自身的特點，經(jīng)歷了不同的發(fā)展過程。特別是在復（混）合肥料的發(fā)展方向上，不同的地區(qū)發(fā)展是不同的，歐洲在肥料發(fā)展上走的是復合肥的道路，美國30年前發(fā)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(fā)展，走上了農(nóng)化服務+散裝摻混肥（BB肥）的道路。我國近年來也生產(chǎn)了相當數(shù)量的BB肥，但我國的BB肥和復合肥在質(zhì)的方面沒有真正區(qū)別。我國目前正在進行新型城鎮(zhèn)化和農(nóng)業(yè)的適度規(guī)模經(jīng)營的發(fā)展，與之相適應的是肥料的發(fā)展方向也會發(fā)生變化。試想，將目前的所謂“原料肥”經(jīng)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(xiàn)在是不同的，不同之一是“原料肥”經(jīng)加工后，養(yǎng)分配比更合理，適合農(nóng)民使用；二是農(nóng)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(nóng)民的經(jīng)營規(guī)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(nóng)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(yǎng)分配比更加合理。所以，我國未來在肥料的復合化的發(fā)展方向上，如何走，還需要探討。但是，隨著我國農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方式的轉(zhuǎn)變，在肥料的發(fā)展方向上也會發(fā)生改變，以二次加工為主的復合肥生產(chǎn)這樣的局面可能會發(fā)生變化。