化肥，這個曾經給予農業和農民無限希望的寶貝，為何現在成了名副其實的“土地鴉片”?

 

 

為什么需要化肥?

 

1840年，德國化學家萊比錫(Liebig)創立了植物礦質營養學說并成為現代化學農業的金科玉律，此后的一百多年，化肥工業迅猛發展，覆蓋了全球的農業生產，依靠化肥農作物的產量的到了前所未有的增長，那些不依賴化肥的傳統農業被擠到幾乎可被忽視的角落。

 

 

化肥的大量使用源于人類對農產品產量近乎貪婪的追求，當人們看到化肥帶來的增產使得收益增加后，在短期利益的驅動下，無論化肥工業的生產者還是使用的農場或農民形成了合力，于是化肥就成了現代農業不可或缺的主角。

 

 

都是過量惹的禍!

 

當施用化肥增產的效果下降時，人們開始不斷地增加化肥的施用量。據2010年的統計，國內化肥施用量在225公斤/公頃警戒線以下的僅有黑龍江、貴州、青海、西藏和甘肅，其余省份全部超過，前四名都超過了500公斤，依次是海南、天津、福建和廣東。預計到2020年廣東、福建、北京和天津將超過或接近600公斤。全國總使用量將很有可能突破6000萬噸，平均全國單位使用量也將接近500公斤，在我國化肥利用率極低的情況下(氮肥平均利用率為30%~35%,磷肥為10%~20%,鉀肥為35%~50%)，化肥的流失形成污染就成為必然。

 

 

為什么是225公斤/公頃的警戒線?

 

為了控制化肥過量使用對土壤和生態環境造成災難，國際上制定了225公斤/公頃的化肥施用量警戒線，這里我們用一項科學實驗的數據結果解讀這個警戒線的意義。

 

 

如圖，是一項在土壤中使用化肥(尿素)對土壤細菌數量影響的試驗，我們看到當施入量在9克/平方米(折純后施氮量約195公斤/公頃)時，土壤細菌數量是增加最大，當施入量達到21克/平方米(折純后施氮量約456公斤/公頃)時，土壤細菌數量急劇下降到接近零，這是件極其危險的事!

 

 

當過量施用后，嚴重破壞了土壤微生物生態鏈，使土壤失去活性功能成為死土。有些常年大量使用化肥的農民戲說地越來越饞，其實根本不是地的問題，是人的問題。

 

 

據世界糧農組織(FAO)統計分析，目前世界平均每公頃耕地化肥施用量約120kg。

 

 

增量不再增收?

 

當化肥的使用者發現，隨著化肥用量的不斷增加，其增產效應卻開始下降，80年代每公斤化肥的增產效果可以達到1:20，到了21世紀僅為1:5，而化肥的施用量卻從40公斤/公頃提高到400公斤/公頃，投入成十倍地增加了可收益卻下降了。

 

 

有得到就有付出，化肥的短期效應其實是以犧牲土壤為代價取得的。我們知道，除了陽光空氣水這三大要素之外，農作物生長所需大部分營養都是依靠土壤提供的，而土壤之所以能提供這些營養是因為每克健康的土壤里存在中種類過萬、數以億計的微生物軍團，它們的生長代謝把無機質和大分子有機物轉化為植物可吸收利用的有機質，它們和地上的動植物一起構成了復雜而又和諧的地球生態鏈。

 

 

正常情況下土壤微生物總是處于饑餓狀態，所以人工施用化肥給了土壤微生物一個巨大的、偏食的變量，使得一部分微生物迅速繁殖成為優勢，久而久之，土壤微生物的多樣性遭到破壞，原有的平衡的生態鏈被毀掉，原本能夠均衡地提供給植物養分的微生物種群結構變得單一化。

 

 

萊比錫的植物礦質營養學說還有個最小因子定律，說的是植物的生長取決于那些處于最少量狀態的營養元素。當土壤微生物種群遭到“偏食的”化肥入侵，某些可以產生植物必需的營養元素的微生物處于弱勢或消失后，施用再多的化肥只會使短缺的元素更加短缺。

 

 

那么，我們可以生產滿足各種植物在不同生長期所需要的全營養素化肥嗎?結論是不可能。以目前的科技水平和認知，我們對土壤微生物的了解尚不足5%，換句話說我們根本不知道土壤微生物這個龐大而神秘的軍團是如何運作的，也不知道植物生長過程中這些營養元素的關系是如何構建的，對于我們來說，土壤微生物還是一個巨大而神秘的“黑箱”，自然也就無法生產出模擬自然土壤營養組分的化肥!

 

 

過量的成因

 

人類的思維慣性決定，當一件事情得到的收獲可能減少時，直接的沖動就是增加投入來保證獲得數量不減少，除非直接的投入產出比不合算才會考慮停止或替代�；�肥的過量施用也不例外，當使用化肥出現了1:20的增產效應時，人們沒有理由忽視它，當這個效應比開始下降時，就加大施用量，希望保持較高的投入產出比。就這樣一年一年地不斷增加施用量，我國從1980年化肥產銷量1270萬噸增加到2011年的6027萬噸，數量增加了5倍，增產效應卻從1:20下降到不足1:5。

 

 

過量的危害

 

1、土壤微生物多樣性減少直至喪失。過量施用化肥導致土壤酸化，土壤微生物菌群組成變化，對植物有害的真菌類微生物增加。多項研究表明，過量的尿素使得土壤微生物多樣性嚴重降低。

 

 

2、破壞土壤結構。大量施入土壤的氮肥在硝化作用過程中釋放出氫離子使土壤逐漸酸化活化了土壤中的重金屬離子或其他有害污染物減少微生物和蚯蚓等土壤生物加速土壤一些營養元素的流失致使土壤嚴重板結最終使土壤喪失農業耕種的價值。

 

 

3、增加重金屬析出風險。以鎘為例，生產磷肥的原料磷礦石含鎘5～100mg/kg，大部分或全部進入肥料中。由于鎘在土壤中運動性較小，淋失很少，也不會被微生物分解，而且PH每下降一個單位，鎘的生理活性增加近100倍，通過肥料→土壤→農作物→動物或經過食物鏈，最終被人體攝取而產生危害。

 

 

4、污染空氣。施用氨態氮肥有13%~28%的氨氣逸入大氣;土壤中的氮肥經過硝化和反硝化作用，均可產生大量的一氧化氮其單位分子量的增溫潛能是溫室氣體二氧化碳的200倍，同時，與O3反應后，破壞臭氧層。

 

 

5、污染水體。據有關資料表明從農田進入地表水體的氮占人類活動排入水體氮的51%，施氮肥地區氮流失比不施地區高3-10倍�；�肥的大量不合理使用對流域內水質影響較大也是難以控制的薄弱環節。據調查我國532條河流中，有82%不同程度地受到氮污染大江大河富營養化日趨嚴重同時地下水也被污染。

 

 

6、降低農產品品質。過量施用化肥使農產品品質下降蔬菜中硝酸鹽含量嚴重超標直接危害人體健康。研究表明,34種主要蔬菜中綠葉菜類、根莖類菜更易富集硝酸鹽。有研究表明，使用化肥生產的果蔬，其VC、可溶性蛋白、糖、有機酸等含量較大幅度降低。美國有一項研究表明，現在的蔬菜營養成分比40年前下降了約60%

 

 

為何難以減量?

 

農業部表示，將在全國范圍內實施化肥使用量零增長行動，力爭到2020年主要農作物化肥使用量實現零增長。其實按照目前的施用量增長速度，到2020年已經達到環境無法承受的頂峰了，如果那時再不降低，農田生態環境將被化肥毀于一旦。

 

 

首先，這個目標僅針對主糧作物，是走了先易后難的路線�，F在經濟作物(水果蔬菜)單位面積施用量和施用量絕對值已經超過主糧作物，而且化肥面源污染呈現沿水體線狀彌散式擴散的特征，不限制這一塊，總量就很難減下來。

 

 

其次，化肥工業利益集團的壓力和減量使用化肥可能帶來產量下降的風險都是阻礙零增長目標的障礙。

 

 

第三、土地是國家的，農民只是擁有使用權而已，缺乏維護地力，保持長期發展的原動力。

 

 

第四、小農經濟格局下農民的短期利益和化肥的捆綁性，形成土地和農戶對化肥的雙重依賴性。

 

 

不用化肥可能導致幾年內農產品產量下降，我們可能承擔不起農產品數量下降的風險，所以在小農經濟普遍存在而且土地又非農民世代所有的情況下，依靠農民減少使用化肥幾乎是不可能辦到的事情。 化肥的合理施用是基于不過分破壞土壤環境下，土壤微生物還可提供均衡營養，如果過量使土壤失效的話，僅靠化肥的結局就是越來越嚴重的面源污染。 過量施用化肥使其成為名副其實的土地鴉片，以摧毀長期安身立命的本錢(土地地力)為代價得到的短期愉悅，在比較效益逐年降低時，獲得的愉悅感越來越少，于是加大投入(化肥)企圖提高收益，結果投入越多，本錢越少，最終兩敗俱傷。 零增長，知易行難 為了實現化肥2020年零增長的目標，農業部開出的“藥方”是測土施肥和增施有機肥。 測土施肥的確是個提高肥料利用效率的好辦法，不過在全國平均施用化肥超過400公斤/公頃的基礎上，也就是維持化肥污染不再繼續擴大，還是治標不治本的方法。對于集約化生產尤其是主糧產區會有較好的效果，但對于散布的小農生產者來說可能難以享受到這個技術成果，一來農業科技服務人員長期性短缺，無法服務惠及到千家萬戶;二來分散的小地塊和繁雜的品種難以實施精準的測土施肥計劃，成本也會很高，這些因素都制約著測土施肥的普及性推廣。 關于有機肥本身也存在著重金屬和抗生素殘留超標問題，這部分將另外撰文分享。 真正的出路在于生態有機農業 在西方國家，丹麥是控制化肥使用的典型，氮磷鉀三大類化肥總體施肥量，從上個世紀80年代初的224公斤下降到1996年的144公斤。目前，丹麥化肥用量還一直保持在這個水準上下，而且化肥利用率接近60%。實施了嚴格的化肥減量控制后，農作物的單位產量不僅沒有下降，反而呈上升的趨勢。如每公頃小麥的產量從70年代中期的5027公斤上升到1997年的7172公斤。2011年，丹麥的有機農業種植面積占農業總面積7%，處于世界領先地位。不過，丹麥政府依舊沒有就此止步，他們計劃到2020年將有機種植的農田面積提升至15%。 多年來，丹麥66%以上的糧食、黃油、豬肉、牛肉等農產品出口到世界170多個國家和地區，其中出口到歐盟的農產品占60%，故此丹麥有“歐洲食櫥”之稱。 生態有機農業以保持良好生態環境下生產高品質農產品為特征，是解決過量施用化肥、降低化肥面源污染直至恢復優良生態環境的最佳選擇。 盡管在原有化肥污染的土地上實施生態有機農業改造會面臨短期內產量下降的風險，但是在先進的生態改良技術的幫助下，將很快跨過過渡期，一旦土壤的地力恢復后，就進入到持續穩定的高品質、高產出階段，這是治本之策。 在重數量輕品質的政策導向和市場環境下，化肥這個土地鴉片還將在中國繼續肆虐，真的等到農田環境生態危機到了不可忍受的地步時再去改變將付出巨大的代價，如果能在實施化肥零增長目標的同時，把農業生產方式導向生態有機農業，給予政策和財政的扶持，相信能夠更早地解決化肥過量施用對土壤的毀滅性的破壞和由此形成的面源污染。