化肥与农业

化肥与农业

奚振邦

上海市农业科学院土壤肥料研究所，南京201106

现代农业的基本特点是农业劳动生产率的极大提高，一个劳动力生产的农产品，可以满足十几个人甚至几十个人的需求。其中，充分和合理地施用化肥，发挥了无可替代的重要作用。

一、使用化肥之必然

生产和使用化肥，是农业生产和科学研究发展到一定阶段的专必然产物。农业生产的不同历史阶段，有不同的主要肥源。刀耕火种时代，人们把播种的土地上的植物烧成灰肥，这是最早的，也是最原始的肥源和施肥方法。随着家畜的驯养和畜牧业的发展，人们从残留过粪便的土地上收到了好庄稼，由此总结了使用粪肥的经验，促进农牧业的结合和共同发展。至今“粪”字仍然是当代大多数国家用以代表肥料的一个词。以后随着宜垦地的减少和土地轮休制的扩大，要求更快更好地恢复地力。人们又发现了像苜蓿、紫云英（红花草）这样的豆科植物，能更好地恢复地力，使后作的产量增高。于是豆科绿肥又成了重要的肥源。人们虽未认识到，但实际上利用了生物固氮。但是，灰肥、粪肥和绿肥的数量，均受到一定面积耕地上植物产品的产量和农牧业比例的限制，也不可能超脱一定耕地上农业物质自然（有机）循环的局限。这是因为人们开垦荒地种植农作物，其实是利用荒地在长期自然循环下因不取走农产品而积累的自然肥力。荒地一旦变为耕地而年年种植，收获农产品，则只有这些产品被人畜利用后的废、副产物（秸秆、粪便等）才可能还田，显然不足以弥补和保持其地力，使人们不得不一方面从其他土地上收集有机废弃物作肥料，另一方面采用耕地休闲和轮种绿肥、牧草以恢复和保持地力，限制了耕地生产力的提高。直到19 世纪中叶以后，由于植物生理学和农业化学的发展，人们才逐渐认识到可以用无机养分，即化肥来归还土壤，不断增加作物单产，丰富农牧产品。到了20 世纪初，由于大规模合成氨方法的问世，化肥工业获得了迅速发展。今天一座年产30万t 合成氨或50万t尿素的化肥厂，一年能生产的氮素大约相当于种植80万hm2豆科绿肥或饲养3000万

头猪的猪厩肥所能提供的氮素。更为重要的是，化肥作为一种新肥源，突破了用农业废、副产品还田和农业物质自然（有机）循环的局限。它可以完全不依赖于土地及作物本身，不受气候和其他自然条件的影响，采用现代工业生产的方法，大量提供作物必需的养分，从而在现代农业中大放异彩。

上述肥源发展的每一个阶段，都以增加一种新肥源，不断丰富施肥内容和促进农业生产为其特征。但只有到了普遍使用化肥的阶段，才真正进入高生产力的现代农业阶段（图1）。

前苏联学者普里亚尼施尼柯夫（д.H. ПpЯниIII ников）根据对20世纪30 年代一些欧美国家农业发展的统计结果认为，粮食产量主要与这些国家的化学化指数（单位面积N+P205+K20 施用量）呈密切相关。人口密度高的国家，化学化

发展越快，化学化指数越高（表1）。

（图：图 1 农业生产中肥源发展阶段）

（表：表 1 若干国家粮食年产与化学化机械化发展程度的关系）

这已为一个多世纪以来不同国家的农业现代化实践所证明。那些耕地潜力有限的国家，如西欧各国和日本，农业现代化都从增施化肥起步。即在一个时期内，主要以化肥形式对农业增加投入，以提高作物单产为首要目标，进而实现农业机械化。而像美国这样拥有大量耕地，工业化早，工业基础雄厚，劳动力又昂贵的国家，则以发展机械化和扩大耕地面积为农业现代化的起点，主要目标是保持粮食总产的稳定增长，并解脱农业劳动力使之投向工业，进而机械化和化学化并举，保持作物单产和总产的更快据增长。例如1937-1938 年度，全世界消费化肥养分920 万t ，其中西欧消费470 万t ，占一半以上，使其粮食单产普遍达到2.6~3.0t/hm 2；而当时的美国，尽管在20世纪30年代已完成农业机械化，1940 年拥有拖拉机154.4 万台，但每公顷使用化肥少于7.5kg ，主要作物玉米的单产只有 1.64t/hm 2，与1910-1914 年玉米单产 1.63t/hm 2相似。而到1970 年，美国化肥的平均施用量增至88.5kg/hm2 对玉米的使用量达到 5.63t/hm 2。化肥消费水平的差异，也是发达国家与发展中国家农业水平差异的一个重要原因。因而，从20 世纪70 年代以后，发展中国家如中国、印度和一些亚洲国家，其化肥使用水平提高很快，这也是其农业生产快速发展的主要原因（表2）。

（表：表 2 世界上不同国家的化肥消费状况）

1980）及FAO肥料年鉴、化肥的巨大作用

由于历史的原因，对于化肥的一些传统观念甚至偏见深入人心。我国从20 世纪1901（台湾）-1906 （上海）年间引进和使用化肥开始，就有“化肥破坏土质（或破坏土壤结构）”之说，更有甚者，说施化肥如同吃“白粉” （毒品），能上“瘾”，不可为之。但事实是，欧洲大量使用化肥一个半世纪，我国使用化肥一个世纪来，都未发现和报道过有任何一块耕地是因施用化肥而被破坏后弃耕的。原因很简单，上述观念最早是对个别现象的片面解释，以后是在这种片面解释基础上的一种推论，而无任何实据。但却被一代代地流传下来，发展成一个传统偏见，认为“目前施用化肥是不得已而为之，将来总有一天化肥会被有机肥所全部代替”。因此，需要重复和全面认识化肥在农业生产中的积极作用，谨简析于下。

1. 增加作物产量。据联合国粮农组织（FAO）统计，在1950-1970 年的20 年中，世界粮食总产增加近1 倍，其中因谷物播种面积增加10600 万hm2，所增加的产量占22%；由于单位面积产量提高所增加的产量占78%。而在各项增产因素中，西方

及日本科学家一致认为，增加化肥要起到40%~65%的作用。

据全国化肥试验网1981-1983 年在29 个省（自治区）18 种作物上完成的6000 个田间试验结果，其中对粮食作物（水稻、小麦、玉米），每千克化肥养分平均可增产粮食9.4kg （每千克N，P2O5和K2O分别增产10.8 ，7.3 和 3.4kg ），其投入量比例为

1:0.4:0.1 （加权平均）。进入20 世纪90 年代后，由于化肥平均施用量的提高和肥效报酬递减等原因，氮、磷养分的增产作用有所降低，钾素养分的增产效果有所提高。按1986-1995 年部分试验资料统计，平均肥效降低约20%，即每千

克化肥养分均可增产粮食7.5kg 。这与鲁如坤（1998）据FAO在世界不同地区的试验结果相似（表3）。

（表：表 3 化肥对粮食作物的增产效果）

注释：注：①引自鲁如坤，1998 ，土壤- 植物营养学，PI 系每千克化肥养分的增产量，称生产指数，即我国所称的肥效。② 鲁如坤据FAO结果改算。

由于近半个世纪以来，在世界不同地区不同作物上的肥效试验结果颇为一致，故世界各国对化肥增产作用的评价也基本相同。大致而言，化肥在粮食中的作用，包括当季肥效和后效，可占到50%左右（表4）。