改革開(kāi)放40年來(lái)，我國(guó)糧食總產(chǎn)量翻了一番，從1978年的3億噸提高至2013年的6億噸。此后，**糧食產(chǎn)量已經(jīng)連續(xù)多年穩(wěn)定在6億噸以上。人均占有糧食從1977年的297.7公斤上升到2017年的444公斤，增加了49%。我國(guó)不僅解決了百姓吃飽飯的問(wèn)題，而且正從“吃飽”向“吃好”轉(zhuǎn)變。土壤學(xué)家、肥料專家，包括農(nóng)業(yè)部，都言之確鑿地證實(shí)化肥對(duì)作物增產(chǎn)發(fā)揮了重要作用。但近幾年來(lái)，卻出現(xiàn)了化肥造成土壤板結(jié)、酸化、污染等抹黑化肥的不少言論，部分有機(jī)農(nóng)業(yè)追捧者散布“中國(guó)農(nóng)業(yè)有機(jī)肥必將**替代化肥”的言論，引導(dǎo)公眾抵觸化學(xué)肥料。

筆者作為77級(jí)北京農(nóng)業(yè)大學(xué)土壤與農(nóng)業(yè)化學(xué)專業(yè)的本科生，上大學(xué)前參加過(guò)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)勞動(dòng)，畢業(yè)后一直從事土壤和土地的教學(xué)科研工作，覺(jué)得很有必要利用自己所學(xué)的理論知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)，科普化肥的作用，為化肥正名。

一、化肥對(duì)作物增產(chǎn)起到了重要貢獻(xiàn)，高產(chǎn)作物需要施用化肥才能實(shí)現(xiàn)高產(chǎn)

化肥是工業(yè)革命的產(chǎn)物，是現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)帶給我們的作物生長(zhǎng)所需的高效營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)?；实氖┯?，打開(kāi)了從作物生物圈之外獲取養(yǎng)分的又一個(gè)通道，**突破了傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)依賴于地力自然恢復(fù)或僅僅依靠有機(jī)肥對(duì)作物產(chǎn)量提高的瓶頸，作物營(yíng)養(yǎng)問(wèn)題得到解決，作物產(chǎn)量迅速提高，解決了溫飽后的人口快速增長(zhǎng)。化肥的施用，對(duì)近200年的人類(lèi)文明發(fā)展作出了重大貢獻(xiàn)。

1800年英國(guó)率先從工業(yè)煉焦中回收硫酸銨作為肥料。硫酸銨主要提供眾所周知的作物營(yíng)養(yǎng)的“三大元素”即氮磷鉀中需求量**的氮素。1842年英國(guó)用硫酸分解磷礦石生產(chǎn)出過(guò)磷酸鈣肥料，1860年德國(guó)人從鉀鹽礦中提煉出鉀肥。從歐洲1800年生產(chǎn)硫酸銨開(kāi)始，經(jīng)過(guò)200多年的發(fā)展，化肥已經(jīng)**可以為糧食蔬菜水果等各種農(nóng)產(chǎn)品提供氮、磷、鉀、鈣、鎂、硫、鐵、錳、銅、鋅、硼、鉬、氯等必需的高效營(yíng)養(yǎng)元素。

植物生長(zhǎng)所需要的養(yǎng)分來(lái)自于礦物質(zhì)而非有機(jī)物，這早在19世紀(jì)40年代就得到了科學(xué)證實(shí)。1840年，德國(guó)**化學(xué)家、**公認(rèn)的植物營(yíng)養(yǎng)科學(xué)奠基人李比希（J.V.Libig）通過(guò)大量實(shí)驗(yàn)，提出了植物礦質(zhì)營(yíng)養(yǎng)學(xué)說(shuō)，認(rèn)為腐殖質(zhì)（有機(jī)質(zhì)）是在地球上有了植物以后才出現(xiàn)的，而不是植物出現(xiàn)以前，因此植物的原始養(yǎng)分只能是礦物質(zhì)。在李比希之后，許多科學(xué)家的實(shí)驗(yàn)使植物礦質(zhì)營(yíng)養(yǎng)學(xué)說(shuō)獲得了進(jìn)一步的證實(shí)和發(fā)展。法國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)家布森高(J.V.D.Biussingault）于1843年建立**個(gè)農(nóng)業(yè)試驗(yàn)站，發(fā)現(xiàn)作物中的碳來(lái)自空氣中的二氧化碳，而不是土壤中的碳酸鈣，提出了植物碳、氮營(yíng)養(yǎng)學(xué)說(shuō)。確定了植物生長(zhǎng)必須的17種元素，探索出這些養(yǎng)分的來(lái)源與及植物吸收利用的數(shù)量、主要形態(tài)和途徑，告訴世人，植物從土壤中吸收礦質(zhì)養(yǎng)分和水分，與空氣和水分中的碳、氫、氧通過(guò)光合作用合成碳水化合物。

1908年德國(guó)諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)獲得者Fritz Haber（1918）和Carl Bosch（1931）發(fā)明了合成氨技術(shù)和工藝，實(shí)現(xiàn)了氮肥的充足供應(yīng)?；实氖┯米寶W洲生活水平迅速提高，自此，歐洲告別了饑荒。合成氨技術(shù)其實(shí)就是人工固氮，將大氣中的氮?dú)馔ㄟ^(guò)高溫高壓和催化劑的作用制成氨。磷、鉀肥是從礦物中提取出來(lái)的，磷肥原料主要是磷礦石，鉀肥原料主要鉀礦?；侍峁┑亩际菬o(wú)機(jī)速效養(yǎng)分，不需要經(jīng)過(guò)微生物轉(zhuǎn)化分解，施入土壤中后可直接被作物根系吸收，讓農(nóng)田土壤養(yǎng)分虧損迅速得到補(bǔ)充，作物連續(xù)高產(chǎn)得以實(shí)現(xiàn)，**地提高了作物產(chǎn)量。

在沒(méi)有化肥的時(shí)代，人們把作物生產(chǎn)的有機(jī)廢棄物（秸稈）和人畜生活排泄物堆漚成有機(jī)肥施用于農(nóng)田，在土壤微生物的作用下，有機(jī)物中含有的氮磷鉀等養(yǎng)分被分解釋放出來(lái)，供作物根系吸收，可以維持**的土壤肥力和產(chǎn)量，但難以大幅提高產(chǎn)量，作物產(chǎn)量一直維持在低水平，解決不了人類(lèi)的溫飽需求。而且，因?yàn)椴菰蛏珠_(kāi)墾為耕地后，作物從土壤中取走的養(yǎng)分多，而歸還的少，草原和森林積累的土壤肥力在不斷耗竭，土壤肥力在不斷下降。過(guò)去土壤肥料學(xué)家常說(shuō)的土壤肥力下降，就是將開(kāi)墾后的耕地土壤的肥力與開(kāi)墾之前的草原或森林土壤的相比。施用化肥，就是從農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)之外調(diào)入補(bǔ)充作物生產(chǎn)需要的養(yǎng)分之不足，才使得作物產(chǎn)量得到大幅度的提高。施用化肥提高了作物產(chǎn)量，也產(chǎn)生了更多的根莖葉有機(jī)廢棄物，可以堆腐生產(chǎn)更多的有機(jī)肥，歸還到土壤中，提高了土壤肥力。

筆者2000年在河北省曲周縣采集了79個(gè)耕地樣點(diǎn)的耕層土壤，進(jìn)行了化驗(yàn)分析，發(fā)現(xiàn)這79個(gè)樣點(diǎn)的土壤有機(jī)質(zhì)和氮磷鉀含量都比1980年提高了。究其原因，這是改革開(kāi)放后我國(guó)化肥工業(yè)迅速發(fā)展，滿足了高產(chǎn)所需要的化肥供應(yīng)，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)施用了大量化肥的結(jié)果。筆者高中畢業(yè)后參加農(nóng)業(yè)生產(chǎn)勞動(dòng)，年年在生產(chǎn)隊(duì)搞“積肥”（有機(jī)肥），但那時(shí)化肥短缺，僅僅施用一點(diǎn)氮含量低的碳酸氫銨，那時(shí)玉米產(chǎn)量也就是畝產(chǎn)200-250公斤。那時(shí)的所謂“有機(jī)肥”就是個(gè)“黃土搬家”，即從地里鏟來(lái)土，加上一點(diǎn)牲畜吃剩的草渣和牲畜糞便，堆漚以后，再運(yùn)到地里去。這樣的“有機(jī)肥”有機(jī)物料少，為作物提供的養(yǎng)分少，產(chǎn)量只能維持在低水平，土壤肥力也就維持在低水平。而當(dāng)時(shí)還有很多不施肥的“衛(wèi)生田”，土壤肥力還在下降。

我國(guó)歷史上，從秦朝至民國(guó)，歷經(jīng)2000多年，水稻畝單產(chǎn)才從40公斤提高到200公斤，而今**平均每畝水稻產(chǎn)量在500公斤以上，**產(chǎn)可達(dá)1000公斤，其中化肥的產(chǎn)量貢獻(xiàn)不容質(zhì)疑。近年聯(lián)合國(guó)糧農(nóng)組織（FAO）研究和調(diào)查顯示，施用化肥比不施用化肥可提高50%的單產(chǎn)，作物總產(chǎn)中有三分之一來(lái)自化肥的貢獻(xiàn)，中國(guó)糧食產(chǎn)量的一半來(lái)自化肥，這和**相關(guān)學(xué)者的研究高度一致。

二、化肥不是導(dǎo)致土壤板結(jié)、酸化和污染的元兇

然而，近三十年來(lái)，化肥的過(guò)量施用，在高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)的同時(shí)，也產(chǎn)生了不可否認(rèn)的副作用，這就是水體富營(yíng)養(yǎng)化等。由此公眾對(duì)化肥產(chǎn)生了負(fù)面認(rèn)識(shí)。一些人借機(jī)擴(kuò)大化化肥的副作用，甚至妖魔化化肥，如化肥導(dǎo)致土壤板結(jié)、酸化和污染。然而，研讀大量相關(guān)科研文獻(xiàn)，沒(méi)有發(fā)現(xiàn)施用化肥導(dǎo)致土壤板結(jié)、酸化和污染的科學(xué)數(shù)據(jù)支撐。

2000年和2002年，筆者帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)成員在河北省曲周縣和北京市大興縣進(jìn)行土壤采樣時(shí)發(fā)現(xiàn)，有些秸稈還田的耕層土壤，不但疏松，而且已經(jīng)形成了微團(tuán)聚體。土壤教科書(shū)告訴我們，腐殖質(zhì)是形成良好土壤團(tuán)聚體，使土壤疏松通氣透水的主要物質(zhì)?；实氖┯?，使得作物生物量（根莖葉籽種）大量增加，大量根莖葉通過(guò)各種形式歸還到土壤中，增加了土壤腐殖質(zhì)含量，有利于土壤團(tuán)聚體的形成，只能疏松土壤，不可能造成土壤板結(jié)。

中國(guó)科學(xué)院南京土壤研究所封丘農(nóng)業(yè)生態(tài)試驗(yàn)站長(zhǎng)達(dá)30年的定位施肥試驗(yàn)表明，與不施肥料的處理相比，長(zhǎng)期施用化肥使得有機(jī)質(zhì)含量顯著提升，土壤容重顯著下降，而土壤酸度沒(méi)有顯著變化。也就是說(shuō)，施用化肥的土壤不是變板結(jié)，而是變得更疏松。

1888年設(shè)計(jì)的位于美國(guó)密蘇里州的長(zhǎng)期定位施肥試驗(yàn)（SanbornField），已經(jīng)運(yùn)行了130年，得到與封丘試驗(yàn)站類(lèi)似結(jié)果。至于有些耕地的土壤板結(jié)，主要是缺少耕翻造成的。由于機(jī)會(huì)成本的增加，有些地方種田，不再進(jìn)行世代相傳的耕翻、耙碎、耱細(xì)田間耕作，而是種“懶漢田”，收后直播，缺少耕翻的土壤自然會(huì)板結(jié)。

科研文獻(xiàn)表明，不施化肥的自然土壤如森林土壤的酸化比耕地更顯著，而化肥施用量顯著高于耕地的溫室大棚土壤卻出現(xiàn)鹽堿化，這些均表明化肥不是土壤酸化的直接因子，更不是主導(dǎo)因子。過(guò)去的一些酸性肥料，如過(guò)磷酸鈣、硫酸銨、硝酸銨現(xiàn)在基本都不生產(chǎn)了。我國(guó)現(xiàn)在年化肥施用量約1/2~1/3是尿素。尿素呈弱堿性，溶于水的水溶液呈中性反應(yīng)。我國(guó)施用磷肥的大部分是磷酸二銨，磷酸二銨的水溶液呈弱堿性，pH8.0。由此可見(jiàn)，化肥的施用不是土壤酸化的原因?；手饕切》肿踊蚋鞣N鹽，不會(huì)直接導(dǎo)致土壤酸化。所謂生理酸性化肥如氯化鉀，是指植物吸收大量的鉀而交換出氫離子，這會(huì)導(dǎo)致土壤變酸，同時(shí)植物生長(zhǎng)過(guò)程中也會(huì)分泌有機(jī)酸，所以化肥致酸的主要源頭是植物而不是化肥。換句話說(shuō)，植物生長(zhǎng)過(guò)程中就必須吸收相應(yīng)的養(yǎng)分，同時(shí)產(chǎn)生相應(yīng)的酸。如果說(shuō)施肥導(dǎo)致土壤酸化，恐怕有機(jī)肥更容易導(dǎo)致土壤酸化，因?yàn)橛袡C(jī)肥的主要成分胡敏酸和富里酸是酸性的。

我國(guó)農(nóng)田土壤變酸主要是因?yàn)辂}基離子的淋失。鹽基離子的淋失是地質(zhì)大循環(huán)過(guò)程的必然。在我國(guó)南方，降雨量比北方多，鹽基離子的淋溶強(qiáng)度大，所以南方土壤都是酸性的，即使原始的森林，其土壤也是酸性的。鹽基離子的不斷淋失、土壤就會(huì)進(jìn)一步酸化。在北方，大多數(shù)土壤是微堿性的。但北方平原區(qū)耕地，由于排水系統(tǒng)的修建和開(kāi)采地下水，降低了地下水位，即使是在春季，也很少有土壤水分通過(guò)土壤毛細(xì)管上升而蒸發(fā)，土壤水分運(yùn)移已經(jīng)轉(zhuǎn)變?yōu)橐杂晁ɑ蚬喔人┑南聺B淋洗為主，也是脫鹽基的過(guò)程，而導(dǎo)致酸化。特別是鹽堿土水利改良的過(guò)程，就是淋洗鹽基而使土壤酸化的過(guò)程。

其實(shí)，導(dǎo)致土壤酸化的主要是大氣干濕沉降。據(jù)不**估算，每年我國(guó)硫氧化物沉降3000多萬(wàn)噸，氮氧化物沉降約2000萬(wàn)噸，這兩項(xiàng)加起來(lái)就達(dá)5000萬(wàn)噸，干濕沉降保守估計(jì)在1億噸以上。我國(guó)施用的5000萬(wàn)噸化肥基本是中性或堿性的，而這1億噸干濕沉降是強(qiáng)致酸性物質(zhì)。由此，把土壤酸化歸罪于化肥顯然是“嫁禍于人”。

至于土壤中的重金屬污染，有很多原因，主要是地球化學(xué)背景值高，第二是來(lái)自于工業(yè)和污水灌溉?；适菬o(wú)機(jī)物，很純凈的，基本不含重金屬。土壤植物營(yíng)養(yǎng)學(xué)家張福鎖院士指出，化肥對(duì)土壤重金屬污染的影響很小，化肥中僅磷酸銨會(huì)帶入**量的重金屬，我國(guó)磷礦含鎘量很低，按照目前施肥量（50公斤/畝，按平均含鎘量10 mg/kg計(jì)），每年帶入的鎘僅為0.5克/畝。

綜上所述，化肥，是科技帶給人類(lèi)的高效作物營(yíng)養(yǎng)。在沒(méi)有化肥只施用有機(jī)肥的年代，始終沒(méi)有解決人民的溫飽問(wèn)題。是化肥**突破了傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)依賴于地力自然恢復(fù)或僅僅依靠有機(jī)肥對(duì)作物產(chǎn)量提高的瓶頸?；侍岣吡俗魑锂a(chǎn)量，也提供了可轉(zhuǎn)換為腐殖質(zhì)的大量作物根莖葉，提高了土壤腐殖質(zhì)含量，有利于土壤團(tuán)聚體形成，疏松土壤?，F(xiàn)代化肥大多數(shù)是中性或微堿性肥料，不是土壤酸化的原因，土壤酸化主要是鹽基離子淋洗的結(jié)果，而鹽基離子淋失是地質(zhì)大循環(huán)的必然。而大氣酸沉降加速了土壤酸化?；适羌儍舻模苌俸兄亟饘?，土壤重金屬主要來(lái)自于土壤中的地質(zhì)風(fēng)化過(guò)程的原生礦物，外來(lái)重金屬主要是工業(yè)和灌溉污水帶來(lái)的。

當(dāng)然，如果過(guò)量施用化肥，多余的養(yǎng)分進(jìn)入水體使得水體富營(yíng)養(yǎng)化，會(huì)造成水體污染。因此，國(guó)家出臺(tái)了**增效政策，也就是在確保穩(wěn)產(chǎn)或增產(chǎn)的前提下，采用綜合的技術(shù)措施，比如平衡施肥、精準(zhǔn)施肥，來(lái)降低化肥用量，減少對(duì)水體的污染，也提高養(yǎng)分利用率，避免浪費(fèi)資源。

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