自化學肥料在農業(yè)生產中得到廣泛應用以來，其在保障糧食安全供應方面發(fā)揮了不可替代的作用，避免了馬爾薩斯所描述的人類場景的出現(xiàn)。但是，隨著化學肥料的過量施用，特別是隨著人們對生態(tài)環(huán)境的重視，目前很多人把化學肥料推向了生態(tài)健康的對立面，基本上完全忽視了化學肥料在生態(tài)健康中的作用。為了正確認識化學肥料在人類發(fā)展和生態(tài)文明建設中的作用，以化學肥料與生態(tài)健康的關系為題，深入探討化學肥料在生態(tài)健康中的作用與地位，旨在引導正確認識化學肥料。
化學肥料是生態(tài)健康的基礎
糧食與人口的矛盾一直貫穿在人類發(fā)展的歷史長河中，1798年英國教士馬爾薩斯提出了著名的“人口論”，20世紀60年代美國學者著書《饑餓1975》《人口爆炸》等。幸運的是，這些書中的預言都沒有實現(xiàn)，其中重要的原因是1902年德國化學家哈博發(fā)明了合成氨技術，后人在評價該項技術時認為它“養(yǎng)活了地球上48％的人口” 。如果沒有氮肥供應，就需要增加１倍的耕地來養(yǎng)活全球的人口，這意味著生態(tài)災難。歷史的發(fā)展不能重來，更不能倒退，人類無法想象沒有化肥的世界是否會出現(xiàn)馬爾薩斯所描述的場景。
新中國成立后，我國化肥用量僅為6000t ，溫飽問題一直困擾著我國政府。為了解決我國4.5億人口的吃飯問題, 中央政府于 20世紀50年代拉開了開發(fā)北大荒的序幕， 開墾土地3500萬畝（1畝＝ 667ｍ2 ，下同），大片濕地開發(fā)成了萬畝糧倉。20世紀的農業(yè)學大寨運動，把坡度在50°以上的山坡改造成了“ 大寨田”。這其中的主要原因就是沒有化學肥料，土地生產力不足以養(yǎng)活已有的人口，只能以破壞生態(tài)環(huán)境為代價，換來人類賴以生存的糧食?？梢哉f，糧食是一切文明的基礎，在充足的糧食供應下的生態(tài)環(huán)境建設才是可持續(xù)的。
新中國成立初期，我國糧食平均產量僅為68.6ｋｇ／ 畝，至2018年達到408kg／ 畝，是新中國成立初期的近6倍。糧食單產的提高涉及多方面的因素，如品種改良、灌溉條件改善、植保技術提高等，其中化學肥料的作用不可低估。研究表明，目前作物產量對肥料的依賴程度在50％~60％，即不使用肥料（長期）作物產量僅能達到目前產量的一半。
正是由于化肥的使用，我國糧食產量得以大幅度提高，國家才有條件提出了還林還草政策。自1999年至2004年，國家安排的退耕還林任務共計19165500 hm2，其中退耕地造林面積為7886200 hｍ2。國家林業(yè)和草原局副局長張永利在2012年表示：“鞏固退耕還林成果、繼續(xù)推進退耕還林工程建設正處在一個十分關鍵的時期?！蹦壳埃呀浻兴拇?、貴州、甘肅等十幾個省區(qū)提出了重新啟動退耕還林工程的要求，許多省區(qū)在遭受重大自然災害后迫切要求擴大退耕還林面積。昔日的坡耕地變?yōu)樾忝赖纳酱?，這與化肥的貢獻是密不可分的。
由于化學肥料的應用、糧食產量的大幅度提高，我國才有條件進行城市化建設，才有條件進行退耕、休耕。2019年，我國計劃休耕500萬畝，這也是以我國糧食供應能滿足需求為前提的。
同時，化肥的使用也是減少CO2排放量的重要措施之一。據(jù)國際化肥工業(yè)協(xié)會估計，在合理施肥的范圍內，與不施肥相比，1hm2 耕地施用170kg氮肥可捕獲相當于1.8t 標準煤的能量，除去氮肥本身需消耗的273kg標準煤的能量，可凈捕獲約1.6t 標準煤的能量。所以，合理施肥有利于CO2的固定，減少CO2的排放 。
高度重視化肥的負面作用
近年來，由于大量施用化學肥料，給環(huán)境造成了巨大的壓力。據(jù)估計，美國切斯比克灣的污染有一半來源于化肥，美國密西西比河流域因過量使用氮肥而形成了15540 km2（6000平方英里）的“死亡區(qū)”。由于施用化肥，我國每年從農田排放的氨約為5430kt，給大氣環(huán)境造成了很大的影響。
近年來，人們對化肥的認識發(fā)生了很大的變化，甚至對國家的決策產生了一定的影響，究其原因是對化肥的不合理宣傳。有一份報告這樣表述：“連續(xù)大量施用化肥不僅浪費資源、增加農業(yè)生產成本，也帶來水體富營養(yǎng)化、溫室氣體排放、土壤酸化和病蟲害加重等一系列環(huán)境問題”。我國農業(yè)生產中的化肥施用量是否合理呢，筆者詳細分析如下。
很多資料認為， 合理的施肥水平是225kg／hm2。按2014年的統(tǒng)計數(shù)據(jù)，農作物播種面積為24.82億畝， 茶園和果園面積分別為0.40億畝和1.97億畝，化肥施用量為59 959kt，其中氮肥施用量為32390 kt（復合肥含氮質量分數(shù)按40％計），折合氮肥施用量不足180kg／ hm2，何來嚴重過量？某些人拿一些數(shù)字進行簡單的比較，從不分析數(shù)字背后的具體原因，不僅誤導群眾，而且還會誤導黨和政府的決策。
我國確實存在土壤酸化的問題，其根本原因不是施用化肥所致。根據(jù)“植物酸生長理論”，植物在生長過程中會通過根系分泌氫離子而引起土壤酸化，且植物生長量越大對土壤的酸化作用越強。如果說土壤酸化與化肥有關的話，也是施肥使植物生長更旺盛，植物分泌的酸就更多，土壤酸化的速率就越快。解決土壤酸化的問題，施用石灰或其他堿性物質即可。有人認為采用石灰中和酸性土壤的成本太高，難道施用所謂的“土壤調理劑”改良土壤酸性就廉價了？這里不乏一些土壤調理劑生產企業(yè)的片面宣傳，但如果所謂的“專家”也推波助瀾，則十分令人遺憾。
目前，施用化肥的農產品往往被認為是不安全的。需要指出的是，化肥的作用是為植物生長發(fā)育提供必需的營養(yǎng)元素，植物通過吸收肥料中的氮、磷、鉀等營養(yǎng)元素后才能轉化合成各種營養(yǎng)成分，如蛋白質、氨基酸、維生素等，諸如“瓜不甜、果不香”的原因是沒有合理施用化肥，而不是化肥造成了農產品品質的下降。
不施化肥的農業(yè)不是可持續(xù)農業(yè)
隨著生活質量的不斷提高，人們對食品安全越來越重視。國際有機農業(yè)運動聯(lián)盟于1972年在法國成立，該聯(lián)盟對有機農業(yè)思潮在世界范圍內的興起起到了推波助瀾的作用。在我國，有機農業(yè)與有機肥料往往密切結合在一起，有人錯誤地認為施用有機肥而不施用化肥的農業(yè)就是有機農業(yè)。19世紀的西方學者認為腐殖質是植物營養(yǎng)的唯一來源，該理論被稱為“腐殖質營養(yǎng)學說” 。德國科學家泰伊爾在《合理的農業(yè)原理》一書中提出：“土壤肥力決定于土壤腐殖質的含量，原因是基于它是植物養(yǎng)分的唯一來源”。
“腐殖質營養(yǎng)學說”被當時的學術界廣為接受，但并未在土壤培肥或提高作物產量方面發(fā)揮作用。德國化學家李比希的《化學在農業(yè)和生理學上的應用》于1840年出版，從而創(chuàng)立了現(xiàn)代農業(yè)三大理論基礎之一的“植物礦物質營養(yǎng)學說”，其認為植物的原始養(yǎng)分只能是礦物質，因為地球上的腐殖質出現(xiàn)于植物之后而不是植物之前。這２個學說的根本區(qū)別在于植物所需的營養(yǎng)物質不是有機質而是礦物質。試想，被證明是錯誤的“腐殖質營養(yǎng)學說”在200多年后還能用于指導當前的農業(yè)生產嗎？
英國非有機小麥的產量是8000 kg／hm2，而有機小麥的產量為4000 kg／hm2，如果歐洲國家采用有機農業(yè)滿足對糧食的需求，農田面積需增加28000000 hm2，這相當于法國、德國、丹麥和英國森林面積的總和。將森林改為農田，還能保持生態(tài)環(huán)境嗎？美國從2002年開始實施有機認證，有機農業(yè)的年增長率從初期的15％降至2010年的7％，目前有機農業(yè)的產品在美國食品市場僅占4％，有機農產品在美國仍是少數(shù)。人均耕地面積為66.46ｈｍ2 的美國尚無法大面積發(fā)展有機農業(yè)，我國人均耕地僅為0.098ｈｍ2，有機農業(yè)不可能是發(fā)展方向。
科學用肥，解決化肥的負面作用
化肥在保證糧食安全的同時，也給環(huán)境造成了巨大的壓力，這是不爭的事實。為了解決化肥的高效利用問題，農業(yè)部于2015年印發(fā)了《到2020年化肥使用量零增長行動方案》，一百多年來土壤肥料科技工作者已經從不同的角度在此方面開展了大量的研究工作。施肥零增長就是要實現(xiàn)減量不減產，這必須通過科技手段來提供支撐。在肥料生產技術或施肥技術沒有實現(xiàn)突破的情況下，減量就意味著減產，想高產就要多施肥。
要減少施肥量，就必須提高肥料利用率，就需要合理施肥。合理施肥應把握4個“正確”，即正確的肥料、正確的用量、正確的時間和正確的位置。
?、僬_的肥料。通過肥料技術的創(chuàng)新，生產出符合我國農業(yè)現(xiàn)代化要求的肥料，多利用、少損失，且便于施用。
?、谡_的用量。我國在之前10年的測土配方施肥中一直在研究農作物生長最合適的施肥量，肥料施用量超過了作物的需求就是浪費，因此，所說的減量就是要把不合理的過量部分減下來。
③正確的時間。作物在不同的生長時間段內對養(yǎng)分的需求量不盡相同，如果時間不對，所施用的肥料不能被作物吸收而在土壤中長時間存留，通過揮發(fā)、淋溶，不但造成浪費，而且會污染環(huán)境。因此，在作物最需要的時候施肥，其效果是最好的。
?、苷_的位置。比如肥料放在離農作物的根部近一點，吸收效果就非常好。
近年來，我國成功引進并研發(fā)出很多新的施肥技術，如精準施肥、灌溉施肥、測土配方施肥等，也研制出了一批環(huán)境友好型的新型肥料品種，這些技術和產品的合理使用能大大減少化肥的用量，有些技術是很成熟的，但農民不愿意采用，一是操作麻煩，二是成本高。這就需要政策來引導，給予鼓勵。
因此，采用高效施肥技術，在保證糧食安全的前提下，把化肥對生態(tài)環(huán)境的影響降至最低程度，需要科技和政策的雙重支撐才能逐步實現(xiàn)。（本文節(jié)選自“化學肥料與生態(tài)健康”，原文刊載于《肥料與健康》第一期 ，作者為中國植物營養(yǎng)與肥料學會理事長，農業(yè)農村部植物營養(yǎng)與肥料研究室主任，中國農業(yè)科學院農業(yè)資源與農業(yè)區(qū)劃研究所研究員、博士生導師 白由路）
