污染環(huán)境？破壞生態(tài)？化肥表示很委屈

從1843年第一種化學(xué)肥料過磷酸鈣在英國誕生后，化肥這種被稱為“糧食的糧食”的人工合成品，在人類社會(huì)的發(fā)展進(jìn)程中發(fā)揮著重要的作用。

二戰(zhàn)后，全球糧食產(chǎn)量能夠從6.3億噸增長至2018年25.9億噸，人口數(shù)量從1950年的25.2億增長至今天已經(jīng)75.8億，化肥的普及和應(yīng)用是重要的推動(dòng)力之一。

圖源：Veer圖庫

化肥在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中起到不可替代的作用。但是最近幾年出現(xiàn)了一些聲音，認(rèn)為化肥無用、化肥有害，未來應(yīng)該淘汰化肥，讓有機(jī)農(nóng)業(yè)替代無機(jī)農(nóng)業(yè)等等。事實(shí)真的是如此嗎？

首先，讓我們來具體了解一下化肥的真面目。

走進(jìn)化肥——糧食的糧食

化肥是化學(xué)肥料的簡稱，是用化學(xué)和(或)物理方法制成的含有一種或幾種農(nóng)作物生長所需營養(yǎng)元素的肥料。

化肥屬于人造產(chǎn)物，也不是自古就有的。1840年，德國科學(xué)家李比希創(chuàng)立的礦質(zhì)營養(yǎng)學(xué)說為化肥工業(yè)的興起奠定了理論基礎(chǔ)。李比希的三大營養(yǎng)學(xué)說中的養(yǎng)分歸還學(xué)說認(rèn)為，“植物從土壤中吸收養(yǎng)分，每次收獲必從土壤中帶走某些養(yǎng)分，使土壤中養(yǎng)分減少，土壤貧化。要維持地力和作物產(chǎn)量，就要?dú)w還植物帶走的養(yǎng)分”。植物吸收的氮磷鉀鈣鎂硫鋅鐵等營養(yǎng)元素必須人為補(bǔ)充回去，否則這些各自不可替代的營養(yǎng)元素虧缺后，會(huì)直接造成產(chǎn)量降低，直至養(yǎng)分耗盡后導(dǎo)致絕產(chǎn)。

施用化肥是全球范圍性價(jià)比最高、最簡易的補(bǔ)充途徑，過去的一百多年里，全球的科學(xué)家為找到能耗更低、更清潔的生產(chǎn)技術(shù)和更科學(xué)的施用方法而不停地探索。

根據(jù)李比希的理論，科學(xué)家們開始進(jìn)行化肥的研制。1843年，第一種化學(xué)肥料——過磷酸鈣在英國誕生；1861年，德國首次開采鉀鹽礦。但是這些的應(yīng)用量都非常小，沒有對(duì)全球糧食和人口起到大的革命性促進(jìn)作用。而來自于哈勃-博世的合成氨技術(shù)，才是真正提升全球糧食產(chǎn)量、改變了農(nóng)業(yè)格局的起點(diǎn)動(dòng)力。

弗里茨·哈伯(Fritz Haber,1868-1934)（圖源：維基百科）

1909年德國化學(xué)家哈勃和博世在研究炸藥過程中，發(fā)明了利用空氣氮合成氨的方法，這項(xiàng)技術(shù)的發(fā)明和應(yīng)用標(biāo)志著農(nóng)業(yè)生產(chǎn)向擺脫完全依賴大自然邁出了巨大的一步，并開始向工業(yè)化轉(zhuǎn)變。1913年哈勃與BASF合作建立了第一條年產(chǎn)3萬噸的合成氨生產(chǎn)線。

德國路德維希的巴斯夫公司第一座合成氨反應(yīng)塔遺址（圖源：維基百科）

既然1913年就已經(jīng)開始批量生產(chǎn)氮肥了，為什么1950年后全球人口才開始飛速增長？這是因?yàn)橐环矫婕夹g(shù)的普及應(yīng)用需要時(shí)間，另一方面，一戰(zhàn)和二戰(zhàn)打亂了合成氨技術(shù)在全球的推廣，待二戰(zhàn)結(jié)束后，合成氨技術(shù)才開始在全球快速普及，我國也是這時(shí)才開始了合成氨廠的建設(shè)，實(shí)現(xiàn)了氮肥的飛躍發(fā)展。

如果沒有化肥會(huì)怎么樣？我們把時(shí)鐘撥回化肥用量忽略不計(jì)的1900年，全球人口僅有16.3億，而今天僅僅氮肥就間接供養(yǎng)了全球48%的人口。所以我們要感謝氮肥，感謝化肥。

化肥有問題，但這不是化肥的錯(cuò)

隨著環(huán)境污染問題日漸受到人們的重視，出現(xiàn)了化肥會(huì)加劇環(huán)境污染、還對(duì)人體有害、有機(jī)肥優(yōu)于化肥等觀點(diǎn)，也讓化肥在人們心中的印象分不斷降低。雖然化肥確實(shí)會(huì)影響環(huán)境，但這并不完全是化肥的錯(cuò)。

長久以來，我國農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中化肥的施用存在一些嚴(yán)重的問題。據(jù)研究表明，我國北方冬季的霧霾、地下水硝酸鹽超標(biāo)、表面水體富營養(yǎng)化，甚至土壤的板結(jié)、酸化、次生鹽化等都與化肥，特別是氮肥相關(guān)。我國三大糧食作物，氮肥的當(dāng)季利用率僅有37.8%（2018年農(nóng)業(yè)部統(tǒng)計(jì)），浪費(fèi)掉的氮肥進(jìn)入水體或大氣中，增加了氮含量，超出本體容量后就產(chǎn)生了系列問題。

但我們要認(rèn)識(shí)到，這是不合理施用化肥引起的問題，卻不是化肥自身的問題。就如我們?nèi)粘Ｉ钪械挠望}糖等調(diào)味料，這些材料本身是無害、有用、有益的，但是如果長時(shí)間攝入量超標(biāo)，就會(huì)引起對(duì)應(yīng)的病癥。這是不合理攝食油鹽糖引起的問題，卻不是油鹽糖自身的問題，問題的根源在于人沒有科學(xué)地使用和調(diào)配油鹽糖。同樣，相對(duì)于有機(jī)肥，化肥是更純凈、單一、知根知底的材料，只是人類沒有科學(xué)地使用這些材料。

而且，完全拋棄化肥也是不可能的。如果只施用有機(jī)肥進(jìn)行有機(jī)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，人類的糧食產(chǎn)量就可能回到19世紀(jì)，想養(yǎng)活全世界這么多的人口，就會(huì)成為癡人說夢。

分解動(dòng)物糞便是有機(jī)肥料來源（圖源：維基百科）

那么要想既保障糧食安全，又降低環(huán)境影響，就要想辦法更高效地用好化肥，這也一直是全球科學(xué)家的研究重點(diǎn)。目前，提高化肥利用率主要有兩個(gè)途徑：

第一種是對(duì)常規(guī)化肥產(chǎn)品進(jìn)行改造升級(jí)，主要通過生物法（穩(wěn)定性肥料）、化學(xué)法（脲醛類肥料）、物理法（包膜肥料）等，旨在延緩?fù)饨绛h(huán)境對(duì)敏感活潑的化學(xué)養(yǎng)分的沖擊，減少向外界環(huán)境的外溢。特別是穩(wěn)定性肥料技術(shù)，由于具有降低氨揮發(fā)和氧化亞氮農(nóng)田排放等環(huán)境污染可能性的天然技術(shù)優(yōu)勢，正成為世界新型肥料的主流。

氮肥的轉(zhuǎn)化過程和穩(wěn)定性肥料技術(shù)機(jī)理（圖源：自制）

第二種是尋找更科學(xué)的配套施肥方法，根據(jù)作物的養(yǎng)分需求量、需求種類、需求規(guī)律、區(qū)域環(huán)境等因素，探索作物生長每個(gè)時(shí)間點(diǎn)需求養(yǎng)分與供應(yīng)吻合的規(guī)律，最終的理想狀態(tài)是在作物生長的任何時(shí)間點(diǎn)，需求的養(yǎng)分種類和量與供應(yīng)的種類和量，不多不少，完全一致。

化肥對(duì)人類社會(huì)的貢獻(xiàn)不言而喻，而我們要知道化肥之罪并非來源于化肥，而是人們的使用方式出現(xiàn)了問題。學(xué)會(huì)更科學(xué)地使用化肥，發(fā)揮化肥最大效用，才是實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)綠色發(fā)展，保障糧食安全的關(guān)鍵之舉。