從1843年第一種化學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，在人類社會的發展進程中發揮著重要的作用。

　　二戰后，全球糧食產量能夠從6.3億噸增長至2018年25.9億噸，人口數量從1950年的25.2億增長至今天已經75.8億，化肥的普及和應用是重要的推動力之一。

　　△圖源：Veer圖庫

　　化肥在農業生產中起到不可替代的作用。但是最近幾年出現了一些聲音，認為化肥無用、化肥有害，未來應該淘汰化肥，讓有機農業替代無機農業等等。事實真的是如此嗎？

　　首先，讓我們來具體了解一下化肥的真面目。

　　走進化肥——糧食的糧食

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

　　化肥屬于人造產物，也不是自古就有的。1840年，德國科學家李比希創立的礦質營養學說為化肥工業的興起奠定了理論基礎。李比希的三大營養學說中的養分歸還學說認為，“植物從土壤中吸收養分，每次收獲必從土壤中帶走某些養分，使土壤中養分減少，土壤貧化。要維持地力和作物產量，就要歸還植物帶走的養分”。植物吸收的氮磷鉀鈣鎂硫鋅鐵等營養元素必須人為補充回去，否則這些各自不可替代的營養元素虧缺后，會直接造成產量降低，直至養分耗盡后導致絕產。

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

　　根據李比希的理論，科學家們開始進行化肥的研制。1843年，第一種化學肥料——過磷酸鈣在英國誕生；1861年，德國首次開采鉀鹽礦。但是這些的應用量都非常小，沒有對全球糧食和人口起到大的革命性促進作用。而來自于哈勃-博世的合成氨技術，才是真正提升全球糧食產量、改變了農業格局的起點動力。

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

　　1909年德國化學家哈勃和博世在研究炸藥過程中，發明了利用空氣氮合成氨的方法，這項技術的發明和應用標志著農業生產向擺脫完全依賴大自然邁出了巨大的一步，并開始向工業化轉變。1913年哈勃與BASF合作建立了第一條年產3萬噸的合成氨生產線。

　　△德國路德維希的巴斯夫公司第一座合成氨反應塔遺址（圖源：維基百科）

　　既然1913年就已經開始批量生產氮肥了，為什么1950年后全球人口才開始飛速增長？這是因為一方面技術的普及應用需要時間，另一方面，一戰和二戰打亂了合成氨技術在全球的推廣，待二戰結束后，合成氨技術才開始在全球快速普及，我國也是這時才開始了合成氨廠的建設，實現了氮肥的飛躍發展。

　　如果沒有化肥會怎么樣？我們把時鐘撥回化肥用量忽略不計的1900年，全球人口僅有16.3億，而今天僅僅氮肥就間接供養了全球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

　　隨著環境污染問題日漸受到人們的重視，出現了化肥會加劇環境污染、還對人體有害、有機肥優于化肥等觀點，也讓化肥在人們心中的印象分不斷降低。雖然化肥確實會影響環境，但這并不完全是化肥的錯。

　　長久以來，我國農業生產中化肥的施用存在一些嚴重的問題。據研究表明，我國北方冬季的霧霾、地下水硝酸鹽超標、表面水體富營養化，甚至土壤的板結、酸化、次生鹽化等都與化肥，特別是氮肥相關。我國三大糧食作物，氮肥的當季利用率僅有37.8%（2018年農業部統計），浪費掉的氮肥進入水體或大氣中，增加了氮含量，超出本體容量后就產生了系列問題。

　　但我們要認識到，這是不合理施用化肥引起的問題，卻不是化肥自身的問題。就如我們日常生活中的油鹽糖等調味料，這些材料本身是無害、有用、有益的，但是如果長時間攝入量超標，就會引起對應的病癥。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地使用和調配油鹽糖。同樣，相對于有機肥，化肥是更純凈、單一、知根知底的材料，只是人類沒有科學地使用這些材料。

　　而且，完全拋棄化肥也是不可能的。如果只施用有機肥進行有機農業生產，人類的糧食產量就可能回到19世紀，想養活全世界這么多的人口，就會成為癡人說夢。

　　△分解動物糞便是有機肥料來源（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家的研究重點。目前，提高化肥利用率主要有兩個途徑：

　　第一種是對常規化肥產品進行改造升級，主要通過生物法（穩定性肥料）、化學法（脲醛類肥料）、物理法（包膜肥料）等，旨在延緩外界環境對敏感活潑的化學養分的沖擊，減少向外界環境的外溢。特別是穩定性肥料技術，由于具有降低氨揮發和氧化亞氮農田排放等環境污染可能性的天然技術優勢，正成為世界新型肥料的主流。

　　△氮肥的轉化過程和穩定性肥料技術機理（圖源：自制）

　　第二種是尋找更科學的配套施肥方法，根據作物的養分需求量、需求種類、需求規律、區域環境等因素，探索作物生長每個時間點需求養分與供應吻合的規律，最終的理想狀態是在作物生長的任何時間點，需求的養分種類和量與供應的種類和量，不多不少，完全一致。

　　化肥對人類社會的貢獻不言而喻，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了問題。學會更科學地使用化肥，發揮化肥最大效用，才是實現農業綠色發展，保障糧食安全的關鍵之舉。