化肥，这个曾经给予农业和农民无限希望的宝贝，为何现在成了名副其实的“土地鸦片”?

 

 

为什么需要化肥?

 

1840年，德国化学家莱比锡(Liebig)创立了植物矿质营养学说并成为现代化学农业的金科玉律，此后的一百多年，化肥工业迅猛发展，覆盖了全球的农业生产，依靠化肥农作物的产量的到了前所未有的增长，那些不依赖化肥的传统农业被挤到几乎可被忽视的角落。

 

 

化肥的大量使用源于人类对农产品产量近乎贪婪的追求，当人们看到化肥带来的增产使得收益增加后，在短期利益的驱动下，无论化肥工业的生产者还是使用的农场或农民形成了合力，于是化肥就成了现代农业不可或缺的主角。

 

 

都是过量惹的祸!

 

当施用化肥增产的效果下降时，人们开始不断地增加化肥的施用量。据2010年的统计，国内化肥施用量在225公斤/公顷警戒线以下的仅有黑龙江、贵州、青海、西藏和甘肃，其余省份全部超过，前四名都超过了500公斤，依次是海南、天津、福建和广东。预计到2020年广东、福建、北京和天津将超过或接近600公斤。全国总使用量将很有可能突破6000万吨，平均全国单位使用量也将接近500公斤，在我国化肥利用率极低的情况下(氮肥平均利用率为30%~35%,磷肥为10%~20%,钾肥为35%~50%)，化肥的流失形成污染就成为必然。

 

 

为什么是225公斤/公顷的警戒线?

 

为了控制化肥过量使用对土壤和生态环境造成灾难，国际上制定了225公斤/公顷的化肥施用量警戒线，这里我们用一项科学实验的数据结果解读这个警戒线的意义。

 

 

如图，是一项在土壤中使用化肥(尿素)对土壤细菌数量影响的试验，我们看到当施入量在9克/平方米(折纯后施氮量约195公斤/公顷)时，土壤细菌数量是增加最大，当施入量达到21克/平方米(折纯后施氮量约456公斤/公顷)时，土壤细菌数量急剧下降到接近零，这是件极其危险的事!

 

 

当过量施用后，严重破坏了土壤微生物生态链，使土壤失去活性功能成为死土。有些常年大量使用化肥的农民戏说地越来越馋，其实根本不是地的问题，是人的问题。

 

 

据世界粮农组织(FAO)统计分析，目前世界平均每公顷耕地化肥施用量约120kg。

 

 

增量不再增收?

 

当化肥的使用者发现，随着化肥用量的不断增加，其增产效应却开始下降，80年代每公斤化肥的增产效果可以达到1:20，到了21世纪仅为1:5，而化肥的施用量却从40公斤/公顷提高到400公斤/公顷，投入成十倍地增加了可收益却下降了。

 

 

有得到就有付出，化肥的短期效应其实是以牺牲土壤为代价取得的。我们知道，除了阳光空气水这三大要素之外，农作物生长所需大部分营养都是依靠土壤提供的，而土壤之所以能提供这些营养是因为每克健康的土壤里存在中种类过万、数以亿计的微生物军团，它们的生长代谢把无机质和大分子有机物转化为植物可吸收利用的有机质，它们和地上的动植物一起构成了复杂而又和谐的地球生态链。

 

 

正常情况下土壤微生物总是处于饥饿状态，所以人工施用化肥给了土壤微生物一个巨大的、偏食的变量，使得一部分微生物迅速繁殖成为优势，久而久之，土壤微生物的多样性遭到破坏，原有的平衡的生态链被毁掉，原本能够均衡地提供给植物养分的微生物种群结构变得单一化。

 

 

莱比锡的植物矿质营养学说还有个最小因子定律，说的是植物的生长取决于那些处于最少量状态的营养元素。当土壤微生物种群遭到“偏食的”化肥入侵，某些可以产生植物必需的营养元素的微生物处于弱势或消失后，施用再多的化肥只会使短缺的元素更加短缺。

 

 

那么，我们可以生产满足各种植物在不同生长期所需要的全营养素化肥吗?结论是不可能。以目前的科技水平和认知，我们对土壤微生物的了解尚不足5%，换句话说我们根本不知道土壤微生物这个庞大而神秘的军团是如何运作的，也不知道植物生长过程中这些营养元素的关系是如何构建的，对于我们来说，土壤微生物还是一个巨大而神秘的“黑箱”，自然也就无法生产出模拟自然土壤营养组分的化肥!

 

 

过量的成因

 

人类的思维惯性决定，当一件事情得到的收获可能减少时，直接的冲动就是增加投入来保证获得数量不减少，除非直接的投入产出比不合算才会考虑停止或替代。化肥的过量施用也不例外，当使用化肥出现了1:20的增产效应时，人们没有理由忽视它，当这个效应比开始下降时，就加大施用量，希望保持较高的投入产出比。就这样一年一年地不断增加施用量，我国从1980年化肥产销量1270万吨增加到2011年的6027万吨，数量增加了5倍，增产效应却从1:20下降到不足1:5。

 

 

过量的危害

 

1、土壤微生物多样性减少直至丧失。过量施用化肥导致土壤酸化，土壤微生物菌群组成变化，对植物有害的真菌类微生物增加。多项研究表明，过量的尿素使得土壤微生物多样性严重降低。

 

 

2、破坏土壤结构。大量施入土壤的氮肥在硝化作用过程中释放出氢离子使土壤逐渐酸化活化了土壤中的重金属离子或其他有害污染物减少微生物和蚯蚓等土壤生物加速土壤一些营养元素的流失致使土壤严重板结最终使土壤丧失农业耕种的价值。

 

 

3、增加重金属析出风险。以镉为例，生产磷肥的原料磷矿石含镉5～100mg/kg，大部分或全部进入肥料中。由于镉在土壤中运动性较小，淋失很少，也不会被微生物分解，而且PH每下降一个单位，镉的生理活性增加近100倍，通过肥料→土壤→农作物→动物或经过食物链，最终被人体摄取而产生危害。

 

 

4、污染空气。施用氨态氮肥有13%~28%的氨气逸入大气;土壤中的氮肥经过硝化和反硝化作用，均可产生大量的一氧化氮其单位分子量的增温潜能是温室气体二氧化碳的200倍，同时，与O3反应后，破坏臭氧层。

 

 

5、污染水体。据有关资料表明从农田进入地表水体的氮占人类活动排入水体氮的51%，施氮肥地区氮流失比不施地区高3-10倍。化肥的大量不合理使用对流域内水质影响较大也是难以控制的薄弱环节。据调查我国532条河流中，有82%不同程度地受到氮污染大江大河富营养化日趋严重同时地下水也被污染。

 

 

6、降低农产品品质。过量施用化肥使农产品品质下降蔬菜中硝酸盐含量严重超标直接危害人体健康。研究表明,34种主要蔬菜中绿叶菜类、根茎类菜更易富集硝酸盐。有研究表明，使用化肥生产的果蔬，其VC、可溶性蛋白、糖、有机酸等含量较大幅度降低。美国有一项研究表明，现在的蔬菜营养成分比40年前下降了约60%

 

 

为何难以减量?

 

农业部表示，将在全国范围内实施化肥使用量零增长行动，力争到2020年主要农作物化肥使用量实现零增长。其实按照目前的施用量增长速度，到2020年已经达到环境无法承受的顶峰了，如果那时再不降低，农田生态环境将被化肥毁于一旦。

 

 

首先，这个目标仅针对主粮作物，是走了先易后难的路线。现在经济作物(水果蔬菜)单位面积施用量和施用量绝对值已经超过主粮作物，而且化肥面源污染呈现沿水体线状弥散式扩散的特征，不限制这一块，总量就很难减下来。

 

 

其次，化肥工业利益集团的压力和减量使用化肥可能带来产量下降的风险都是阻碍零增长目标的障碍。

 

 

第三、土地是国家的，农民只是拥有使用权而已，缺乏维护地力，保持长期发展的原动力。

 

 

第四、小农经济格局下农民的短期利益和化肥的捆绑性，形成土地和农户对化肥的双重依赖性。

 

 

不用化肥可能导致几年内农产品产量下降，我们可能承担不起农产品数量下降的风险，所以在小农经济普遍存在而且土地又非农民世代所有的情况下，依靠农民减少使用化肥几乎是不可能办到的事情。 化肥的合理施用是基于不过分破坏土壤环境下，土壤微生物还可提供均衡营养，如果过量使土壤失效的话，仅靠化肥的结局就是越来越严重的面源污染。 过量施用化肥使其成为名副其实的土地鸦片，以摧毁长期安身立命的本钱(土地地力)为代价得到的短期愉悦，在比较效益逐年降低时，获得的愉悦感越来越少，于是加大投入(化肥)企图提高收益，结果投入越多，本钱越少，最终两败俱伤。 零增长，知易行难 为了实现化肥2020年零增长的目标，农业部开出的“药方”是测土施肥和增施有机肥。 测土施肥的确是个提高肥料利用效率的好办法，不过在全国平均施用化肥超过400公斤/公顷的基础上，也就是维持化肥污染不再继续扩大，还是治标不治本的方法。对于集约化生产尤其是主粮产区会有较好的效果，但对于散布的小农生产者来说可能难以享受到这个技术成果，一来农业科技服务人员长期性短缺，无法服务惠及到千家万户;二来分散的小地块和繁杂的品种难以实施精准的测土施肥计划，成本也会很高，这些因素都制约着测土施肥的普及性推广。 关于有机肥本身也存在着重金属和抗生素残留超标问题，这部分将另外撰文分享。 真正的出路在于生态有机农业 在西方国家，丹麦是控制化肥使用的典型，氮磷钾三大类化肥总体施肥量，从上个世纪80年代初的224公斤下降到1996年的144公斤。目前，丹麦化肥用量还一直保持在这个水准上下，而且化肥利用率接近60%。实施了严格的化肥减量控制后，农作物的单位产量不仅没有下降，反而呈上升的趋势。如每公顷小麦的产量从70年代中期的5027公斤上升到1997年的7172公斤。2011年，丹麦的有机农业种植面积占农业总面积7%，处于世界领先地位。不过，丹麦政府依旧没有就此止步，他们计划到2020年将有机种植的农田面积提升至15%。 多年来，丹麦66%以上的粮食、黄油、猪肉、牛肉等农产品出口到世界170多个国家和地区，其中出口到欧盟的农产品占60%，故此丹麦有“欧洲食橱”之称。 生态有机农业以保持良好生态环境下生产高品质农产品为特征，是解决过量施用化肥、降低化肥面源污染直至恢复优良生态环境的最佳选择。 尽管在原有化肥污染的土地上实施生态有机农业改造会面临短期内产量下降的风险，但是在先进的生态改良技术的帮助下，将很快跨过过渡期，一旦土壤的地力恢复后，就进入到持续稳定的高品质、高产出阶段，这是治本之策。 在重数量轻品质的政策导向和市场环境下，化肥这个土地鸦片还将在中国继续肆虐，真的等到农田环境生态危机到了不可忍受的地步时再去改变将付出巨大的代价，如果能在实施化肥零增长目标的同时，把农业生产方式导向生态有机农业，给予政策和财政的扶持，相信能够更早地解决化肥过量施用对土壤的毁灭性的破坏和由此形成的面源污染。