第2章　食：化工帶來營養健康

第1節　化肥——讓滄海變良田

1. 化肥的前世今生

你知道化肥的來源嗎？

提起化肥，人們只知道這是現代化工工業的產物，殊不知，它的發明與生產已有200多年的歷史。而人類施用肥料的歷史可以追溯到遠古時代，根據古希臘傳說，用動物糞便作肥料是大力士赫拉克羅斯首先發現的。赫拉克羅斯是眾神之主宙斯之子，是一個半神半人的英雄，他曾創下12項奇跡，其中之一就是在一天之內把伊利斯國王奧吉阿斯養有300頭牛的牛棚打掃得干干凈凈。他把艾爾菲厄斯河改道，用河水沖走牛糞，沉積在附近的土地上，使農作物獲得了豐收。當然這是神話，但也說明當時的人們已經意識到糞肥對作物增產的作用。古希臘人還發現舊戰場上生長的作物特別茂盛，從而認識到人和動物的尸體是很有效的肥料。在《圣經》中也提到把動物血液淋在地上的施肥方法。

化肥登上歷史舞臺是進入18世紀以后，世界人口迅速增長，同時在歐洲爆發的工業革命，使大量人口涌入城市，加劇了糧食供應緊張，并成為社會動蕩的一個起因。化學家們從18世紀中葉開始對作物的營養學進行科學研究。19世紀初流行的兩大植物營養學說是“腐殖質”說和“生活力”說。前者認為植物所需的碳元素不是來自空氣中的二氧化碳，而是來自腐殖質；后者認為植物可借自身特有的生活力制造植物灰分的成分。1840年，德國著名化學家李比希出版了《化學在農業及生理學上的應用》一書，創立了植物礦物質營養學說和歸還學說，認為只有礦物質才是綠色植物唯一的養料，有機質只有當其分解釋放出礦物質時才對植物有營養作用。李比希還指出，作物從土壤中吸走的礦物質養分必須以肥料形式如數歸還土壤，否則土壤將日益貧瘠。從而否定了“腐殖質”和“生活力”學說，引起了農業理論的一場革命，為化肥的誕生提供了理論基礎。

化肥的發展歷程

1828年，德國化學家維勒（F.W?hler，1800～1882）在世界上首次用人工方法合成了尿素。按當時化學界流行的“活力論”觀點，尿素等有機物中含有某種生命力，是不可能人工合成的。維勒的研究打破了無機物與有機物之間的絕對界限。但當時人們尚未認識到尿素的肥料用途。直到50多年后，合成尿素才作為化肥投放市場。

1838年，英國鄉紳勞斯（L.B.Ross）用硫酸處理磷礦石制成磷肥，成為世界上第一種化學肥料。

1850年，德國化學家李比希（J.Von Liebig，1803～1873）發明了鉀肥。

1850年前后，勞斯又發明出最早的氮肥。

1909年，德國化學家哈伯（F.Haber，1868～1934）與博施（C.Bosch，1874～1940）合作創立了“哈伯-博施”氨合成法，解決了氮肥大規模生產的技術問題。兩人先后獲得“諾貝爾化學獎”。

20世紀50年代以來，化肥得到了大規模應用。據統計，在各種農業增產措施中，化肥的作用占大約30%。我國的化肥生產開始于20世紀30年代。

2. 化肥家族五朵“金花”

隨著農業的不斷發展，化肥投入量逐漸增加已表現為一種普遍的趨勢。人們使用化肥的品種也由單一化向多元化、復合化等方面發展。就通常而言，化肥家族有氮肥、磷肥、鉀肥、復合肥、復混肥五朵“金花”。

（1）氮肥　它是化肥家族的老大，在化肥家族中使用最普遍，用量最大。氮肥有明顯的增產效果，其作用居磷、鉀等肥料之上。氮肥不僅可以提高生物總量和經濟產量，還可以改善農作物的營養價值，特別能增加種子中蛋白質含量，提高食品的營養價值。氮肥以可被植物利用的氮素化合物為主要成分，按其中所含氮化合物形態的不同，又可細分為以下幾種，各具特性。

銨態氮肥　銨態氮肥是以銨鹽或氨形態存在，主要有氨水、碳銨、硫銨、氯化銨等。其共同特點是施入土壤后氮元素可以被植物直接吸收，也會被土壤膠體吸附，不會輕易隨水流失。但會因揮發而逸走，在堿性土壤及通氣條件下，情況更嚴重。土壤中的微生物會將部分銨態氮轉化成硝態氮，長期大量施用會導致土壤變酸。

硝態氮肥　硝態氮肥的氮以硝酸根離子的狀態存在，主要有硝酸銨、硝酸鈉、硝酸鈣等。硝酸根離子不被土壤膠體吸附，故移動性大，易隨水流失。不宜作基肥施用，一般用作追肥。

硝銨態氮肥　同時含硝酸根和銨基的氮肥，主要有硝酸銨和硝酸銨鈣。

酰胺態氮肥　以酰氨基形態存在的氮肥，主要有尿素。尿素作基肥和追肥都適宜，但肥效稍慢。尿素的施用不會導致殘留物積聚在土壤中，也不會令土壤酸化或堿化。尿素是氮肥的主要品種，約占氮肥總量70%以上。

氰氨態氮肥　主要有石灰氮。施用在酸性土壤中時，可以降低土壤酸性，改良土壤。但在堿性土壤中施用時，石灰氮分解緩慢，氰氨還有可能聚合成難以分解的雙氰氨，對作物有害，故一般不宜施用。

（2）磷肥　磷肥以植物可利用的無機磷化物為主要成分。磷肥可增加作物產量，改善作物品質，加速谷類作物分蘗和促進籽粒飽滿；促使棉花、瓜類、茄果類蔬菜及果樹的開花結果，提高結果率；增加甜菜、甘蔗、西瓜等的糖分；油菜籽的含油量。根據其溶解性質細分為水溶性磷肥、枸溶性磷肥和難溶性磷肥。

（3）鉀肥　以含可溶性無機鉀化物為主要成分。鉀元素的營養功效可以提高光合作用的強度，促進作物體內淀粉和糖的形成，增強作物的抗逆性和抗病能力，還能提高作物對氮的吸收利用。在生產上常用的鉀肥有氯化鉀、硫酸鉀等。

（4）復合肥　指在成分中同時含有氮、磷、鉀三要素或只含其中任何兩種元素的化學肥料。它具有養分含量高，副成分少，養分釋放均勻，肥效穩而長，便于貯存和施用等優點。主要有磷酸銨、氮磷鉀復合肥、磷酸二氫鉀等。

（5）復混肥　它是根據生產需要，將若干種營養元素，經過機械加工而制成的肥料。

3. 化肥家族新成員——新型肥料

什么是新型肥料?

當今還沒有統一的標準。首先，無論是新型肥料還是常規肥料，其本質必須是肥料，離開肥料，則無從談起所謂的“新”與“舊”。

微量元素肥　具有一種或幾種微量元素標明量的肥料。這類肥料中含有一種或數種對作物生長發育所必需的，但需要量甚微的營養元素，包括錳、硼、鋅、鉬、鐵和銅等。主要的品種有：硫酸錳、硼砂、硫酸鋅、鉬酸銨、硫酸亞鐵、硫酸銅及各種微量元素混合的葉面肥。

微生物肥料　由一種或數種有益微生物、培養基質和添加劑培制而成的生物性肥料，通常也叫菌劑或菌肥，包括固氮菌類、解磷類和解鉀類細菌。市場上主要的肥料品種有：硅酸鹽菌劑、復合菌劑和復合微生物肥料。

調節劑類　用于改善土壤的物理、化學性質和植物生長機制的物質，統稱為調節劑類。主要類型有土壤酸堿調節劑、土壤結構改良劑、植物生長調節劑。市場上主要肥料品種有：土壤保水劑、云大-120等。

氨基酸肥料　能夠提供各種氨基酸類營養物質的物料統稱為氨基酸類肥料。

腐殖酸肥料　富含腐殖酸和一定標明量無機養分的肥料。以泥炭、褐煤、風化煤等為主要原料，經過不同化學處理或再摻入無機肥料而制成。有刺激植物生長、改善土壤性質和提供少量養分作用。主要肥料品種：腐殖酸銨和腐殖酸復合肥。

添加劑類（大量元素）　指含有用于改善肥料性能的物質的肥料，主要包括含有防止或減少肥料吸濕結塊的添加劑和抑制氨態氮揮發，減少氮損失的添加劑。含有添加劑的肥料品種主要有：長效碳銨、肥隆等。

4. 化肥的是是非非

（1）化肥讓我們“足食”

中國是一個人口眾多的國家，糧食生產在農業生產的發展中占有重要的位置。通常增加糧食產量的途徑是擴大耕地面積或提高單位面積產量。根據中國國情，繼續擴大耕地面積的潛力已不大，雖然中國尚有許多未開墾的土地，但大多存在投資多、難度大的問題。這就決定了中國糧食增產必須走提高單位面積產量的途徑。施肥不僅能提高土壤肥力，而且也是提高作物單位面積產量的重要措施?；适寝r業生產最基礎、最重要的物質投入。據聯合國糧農組織（FAO）統計，化肥在對農作物增產的總份額中約占40%～60%。中國能以占世界7%的耕地養活了占世界22%的人口，可以說化肥起到舉足輕重的作用。

（2）化肥與環境：能否和諧共處

水、土壤、大氣是人類生存不可缺少的環境條件和資源?！皼]有水就沒有生命”，“萬物土中生”，大地是人類的母親。同樣，糧食對人類也是不可或缺的，合理地使用肥料，不僅能增加農產品的產量，而且還能改良與培肥土壤，固碳減排，防止水土流失的發生。隨著科學技術的發展，人們對化肥的認識逐漸深入而全面，測土施肥、科學施肥等方法大力推廣。但事物也有兩性，化肥的施用對環境也有某些不利的影響。

化肥對大氣的污染。化肥對大氣的污染主要是氮肥分解成氨氣與反硝化過程中生成的NO₂所造成的。肥料氮在反硝化作用下，形成氮和氧化亞氮，釋放到空氣中去，氧化亞氮不易溶于水，可達平流層的臭氧層與臭氧作用，生成一氧化氮，破壞臭氧層。

化肥對水的污染。隨著大量施用化肥，使氮、磷等營養元素進入水域，造成人為水體富營養化。大量藻類和水生植物繁殖及死亡后的分解作用，要消耗大量的氧，降低了水中的溶解氧含量，從而形成厭氧條件，造成水質惡化?；适┯迷斐傻牧硪粋€嚴重后果是污染地下水，化肥除地表流失外，還會隨水流失，化肥中的硝酸鹽和亞硝酸鹽隨土壤內水流動，或透過土層經淋洗損失進入地下水。大量使用磷肥，也會引起地下水中鎘離子等的升高。使用鉀肥，則使地下水化學類型變得復雜化。

化肥對土壤的污染。首先，重金屬和有毒元素有所增加，直接危害人體健康，產生污染的重金屬主要有Zn、Cu、Co和Cr。從化肥的原料開采到加工生產，總帶進一些重金屬元素或有毒物質。另外，化肥的不當使用也會引起土壤板結，耕作性能變差等后果。

那么，有沒有辦法可以打破化肥與環境的僵局，讓化肥與環境和諧共處呢？

強化環保意識，加強監測管理。加強教育，提高群眾的環保意識，使人們充分意識到化肥污染的嚴重性，調動廣大公民參與到防治土壤化肥污染的行動中。注重管理，嚴格化肥中污染物質的監測檢查，防止化肥帶入土壤中過量的有害物質。制定有關有害物質的允許量標準，用法律法規來防止化肥污染。

增施有機肥，改善理化性質。施用有機肥，能夠增加土壤有機質、土壤微生物，改善土壤結構，提高土壤的吸收容量，增加土壤膠體對重金屬等有毒物質的吸附能力?？筛鶕嶋H情況推廣豆科綠肥，實行引草入田、草田輪作、糧草經濟作物帶狀間作和根茬肥田等形式種植。另外，作物秸稈本身含有較豐富的養分，推行秸稈還田也是增加土壤有機質的有效措施，綠肥、油菜、大豆等作物秸稈還田前景較好，應加以推廣。

普及配方施肥，促進養分平衡。根據作物需肥規律、土壤供肥性能與肥料效應，產前提出施用各種肥料的適宜用量和比例及相應的施肥方法。推廣配方施肥技術可以確定施肥量、施肥種類、施肥時期，有利于土壤養分的平衡供應，減少化肥的浪費，避免對土壤環境造成污染。

應用硝化抑制劑，緩解土壤污染。硝化抑制劑又稱氮肥增效劑，能夠抑制土壤中銨態氮轉化成亞硝態氮和硝態氮，提高化肥的肥效和減少土壤污染。據河北省農科院土肥所賈樹龍研究，施用氮肥增效劑后，氮肥的損失可減少20%～30%。由于硝化細菌的活性受到抑制，銨態氮的硝化變緩，使氮素較長時間以銨的形式存在，減少了對土壤的污染。

多管齊下，改進施肥方法。深施氮肥，主要是指銨態氮肥和尿素肥料。據農業部統計，在保持作物相同產量的情況下，深施節肥的效果顯著；氮銨的深施可使利用率提高31%～32%，尿素可提高5%～12.7%，硫銨可提高18.9%～22.5%。磷肥按照旱重水輕的原則集中施用，可以提高磷肥的利用率，并能減少對土壤的污染。還可施用生石灰，通過調節土壤氧化-還原電位等方法降低植物對重金屬元素的吸收和積累，還可以采用翻耕、刻土深翻和換土等方法減少土壤重金屬和有害元素。