从“卖粪天子”到“五谷轮回之所”,为什么施肥?

在漫长的时光之中，绝大部分时候，农业，特别是粮食生产，都是人类社会中绝对优先的主题：如果不能生产出足够的粮食，就意味着会发生

饥荒，进而导致人口萎缩、社会动荡，对文明的延续造成极大的威胁。为了保证粮食生产，除了拓展种植的总面积（也就是开荒种地）外，努力提高单位面积上的粮食产量，就成了各个时期都不能忽视的重要任务。
为什么施肥？
提高粮食的单位产量，最常见、最重要的两项措施，一个是施肥，另一个是灌溉。我们都知道，化学反应遵循“质量守恒定律”，而一颗种子，从幼苗到开花抽穗，最终结出大量的稻米，同样也必须遵循这个规律：稻米里含有的各种元素，不可能凭空产生，只能是从空气、水和土壤中获取。确切地说，是从土壤中的有机质（主要是腐殖质）中获得的。
图源：Pixabay
而土壤中的腐殖质当然是有限的，当它们消耗殆尽，土地就会变得贫瘠。解决方法有两个：实施轮作，给土地一个休息的时间；合理施肥，补

充土壤被植物吸取的养分。这就是施肥的根本原因所在。
肥料进化史
古代
在人类的几个古文明中，极可能都分别发现了施肥的价值。出土的文物表明，在大约4
000年前的湖熟文化中，就有“罱泥作肥”的做法（把河、湖里的淤泥捞起来，用小船运回，再拿来作为肥料）。随后，人畜粪便作为肥料，应该是非常普遍的做法了。古代的厕所被戏称为“五谷轮回之所”，就是从这里来的。在唐太宗时期，还有一个“卖粪天子”的笑话，足以证明当时对于肥料的认识已经非常深刻。
近代
粪肥的缺点显而易见：产量有限，臭气容易招来苍蝇，粪便中的细菌、寄生虫卵、病毒等病原微生物，会在土地和灌溉用水里滋生、传播，可能造成各种人畜疾病。因此，在近代以来，我国农业上普遍先将粪肥腐熟，也就是紧密地堆积在一起，利用微生物将其发酵、分解，同时产生较高的温度而杀死病原微生物。而更可靠的办法，是把它们投入沼气池里产生沼气，再将废渣拿来施肥。
而后，在化学工业的支持下，人类逐渐找到了粪肥的替代品：化学肥料（简称化肥）。作为人工合成的无机化合物，化肥既可以分别使用氮、磷、钾肥，也可以预先将其混合（称为“复混肥料”），只需要一次施肥就可以满足需求。
第一次世界大战后，德国人弗里茨·哈伯为了解决硝铵炸药的原料短缺问题，在 1909年发明了有实用价值的合成氨的方法，间接促进了化肥的爆炸式生产。
1978 年，我国在赤水建立了当时国内最大的赤天化公司，标志着我国化肥自给迈出了坚实的一步。
未来如何？
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化肥的大量使用也带来了诸多问题：它的营养成分较为单一，如果长期只使用一种化肥，就很容易导致土壤的营养成分失调，甚至土壤板结；灌溉用水流过田地时，会将一部分化肥带走，又容易导致水体富营养化，造成严重的环境污染。同时，购买化肥总还是要付钱的，这也抬高了种粮的成本，影响了农户增收。
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近年来，各国开始重视化肥过量使用给生态环境带来的负面影响。2015 年，我国农业部颁布《到 2020 年化肥使用量零增长行动方案》，就提出了农药、化肥减量使用的构想。具体而言，就是在保证粮食产量不降低的前提下，减少农药和化肥的使用量。
要实现这一点，最核心的就是精准施肥：由农技人员先对特定地块的土壤进行分析化验，弄清它对氮磷钾的需求情况，再有针对性地施肥，做到“缺啥补啥”。
其次，是大力推进绿肥的使用。无论是哪种粮食作物，能够食用的只是其中的一部分，剩余的部分并不能吃，比如植物的茎、叶、藤、秸秆等。然而，这些东西也蕴藏着丰富的有机物，倘若作为废弃物扔掉或是烧掉，实在是一种浪费。因此，把它们简单地处理之后（比如粉碎、堆沤），再埋入土壤之中，或是覆盖在土壤上，就能作为肥料，把部分营养物质归还土壤。
另外，就是缓控释肥料的应用。这种肥料就像是一颗小汤圆，用不透水的薄膜把复合化肥完全裹在里面，让肥料不至于很快就全部释放到土壤里；而薄膜上有微小的孔洞，能在土壤中水分和压力的作用下把肥料缓慢地溶解、释放出来。还有些缓控释肥，用的是脲甲醛等有机聚合物，它们不溶于水，但可以在土壤中缓慢地分解，同时释放出氨盐供植物使用，实现“一次施肥，长期作用”的效果。
截至2020 年年底，《到 2020 年化肥使用量零增长行动方案》已经顺利完成。
当然，要实现农业增产和环境保护的双重目标，根本上还需要坚持“既要金山银山，也要绿水青山”的指导思想，不向自然过度索取，促进人与环境的和谐发展。
供稿单位：重庆科普作家协会