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(xiàng)措施，一個(gè)是施肥，另一個(gè)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(gè)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(shuō)，是從土壤中的有機(jī)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(huì)變得貧瘠。解決方法有兩個(gè)：實(shí)施輪作，給土地一個(gè)休息的時(shí)間;合理施肥，補(bǔ)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(jìn)化史

古代

在人類的幾個(gè)古文明中，極可能都分別發(fā)現(xiàn)了施肥的價(jià)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(lái)，用小船運(yùn)回，再拿來(lái)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(lái)的。在唐太宗時(shí)期，還有一個(gè)“賣糞天子②”的笑話，足以證明當(dāng)時(shí)對(duì)于肥料的認(rèn)識(shí)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(shí)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(zhǎng)勢(shì)就很稀疏。勤勞的農(nóng)夫就會(huì)在田地里施肥，千方百計(jì)幫助稻谷成長(zhǎng)。

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(jī)物質(zhì)。

②賣糞天子

有大臣奏報(bào)，把御用馬廄里的馬糞賣掉，預(yù)計(jì)每年可以增收一萬(wàn)錢以上。宰相劉仁軌反駁說(shuō)，那以后大家都會(huì)說(shuō)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(lái)保持正常生長(zhǎng)，但花生、大豆等植物則是例外：它們能利用土壤里的一類細(xì)菌——“根瘤菌”，把空氣中的氮?dú)廪D(zhuǎn)化為含氮有機(jī)物，作為自己的養(yǎng)分。如今，在種植這些豆類植物時(shí)，有時(shí)還會(huì)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(diǎn)顯而易見：產(chǎn)量有限，臭氣容易招來(lái)蒼蠅，糞便中的細(xì)菌、寄生蟲卯、病毒等病原微生物，會(huì)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(lái)，我國(guó)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(shí)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(lái)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(jiǎn)稱化肥）。作為人工合成的無(wú)機(jī)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(guó)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(shí)用價(jià)值的合成氨的方法，間接促進(jìn)了化肥的爆炸式生產(chǎn)。

1978年，我國(guó)在赤水建立了當(dāng)時(shí)國(guó)內(nèi)最大的赤天化公司，標(biāo)志著我國(guó)化肥自給邁出了堅(jiān)實(shí)的一步。

未來(lái)如何？

化肥的大量使用也帶來(lái)了諸多問題：它的營(yíng)養(yǎng)成分較為單一，如果長(zhǎng)期只使用一種化肥，就很容易導(dǎo)致土壤的營(yíng)養(yǎng)成分失調(diào)，甚至土壤板結(jié);灌溉用水流過田地時(shí)，會(huì)將一部分化肥帶走，又容易導(dǎo)致水體富營(yíng)養(yǎng)化，造成嚴(yán)重的環(huán)境污染。同時(shí)，購(gòu)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(lái)，各國(guó)開始重視化肥過量使用給生態(tài)環(huán)境帶來(lái)的負(fù)面影響。2015年，我國(guó)農(nóng)業(yè)部頒布《到2020年化肥使用量零增長(zhǎng)行動(dòng)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(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)，最核心的就是精準(zhǔn)施肥：由農(nóng)技人員先對(duì)特定地塊的土壤進(jìn)行分析化驗(yàn)，弄清它對(duì)氮磷鉀的需求情況，再有針對(duì)性地施肥，做到“缺啥補(bǔ)啥”。

其次，是大力推進(jìn)綠肥的使用。無(wú)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(yùn)藏著豐富的有機(jī)物，倘若作為廢棄物扔掉或是燒掉，實(shí)在是一種浪費(fèi)。因此，把它們簡(jiǎn)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(yíng)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(lái)。還有些緩控釋肥，用的是脲甲醛等有機(jī)聚合物，它們不溶于水，但可以在土壤中緩慢地分解，同時(shí)釋放出氨鹽供植物使用，實(shí)現(xiàn)“一次施肥，長(zhǎng)期作用”的效果。

截至2020年年底，《到2020年化肥使用量零增長(zhǎng)行動(dòng)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(lái)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(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)增產(chǎn)和環(huán)境保護(hù)的雙重目標(biāo)，根本上還需要堅(jiān)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(jìn)人與環(huán)境的和諧發(fā)展。