作为“人类最伟大的发明”“工业革命最伟大的成果之一”，化肥让全球78亿人口过得更好，但也常常成为国际博弈的筹码。

当年，我国进行了怎样的技术探索？当前，如何解决化肥翻倍涨价危及农民增收与粮食安全的顽疾？未来，我国化肥产业如何创新，进而引领世界？

近日，就相关话题，库叔专访了张福锁院士。

化肥应用的200多年来，人类文明进步呈现指数级增长，彻底打破了传统农业依赖地力缓慢恢复的瓶颈。

目前，化肥已成为现代农业的基本物资保障，广泛应用农业生产。

化肥让我们吃饱吃好。

新中国成立前，我国一直采用传统农业生产方式，即利用作物秸秆、人畜粪尿、绿肥等方式培肥地力，粮食产量增长极其缓慢而且长期处于较低水平。

如秦汉至清朝2000余年间，我国小麦产量仅从50公斤/亩增长到100公斤/亩左右。而新中国成立后至今仅70余年，小麦平均产量达到350-400公斤/亩，高产地区达到650公斤/亩以上；水稻产量从1949年的126公斤/亩提高到了2021年的474公斤/亩。

举个国内案例。包产到户政策实施后农业增产的效果很好，北京的农民总结的时候就说：一靠政策，二靠肥料，三靠勤奋。

我们分析得出改革开放至今粮食产量增加的原因，种子贡献30%左右，化肥约40%，农民的田间管理技术占30%左右。

化肥养活全球一半人口。

举个国际案例。目前非洲农业土地化肥施用量不足3公斤/亩，平均粮食产量不足150公斤/亩，水果和蔬菜不足700公斤/亩，每亩土地仅能养活不到半个人。目前非洲每年人均只有100公斤口粮、20公斤水果、100公斤蔬菜和20公斤肉，远远低于世界卫生组织制定的健康饮食标准，饥饿和营养不良人口普遍存在。

研究表明，1908-2008年的100年间，全球每公顷耕地可养活的人数从1.9人增加到了4.3人，这一增长主要是哈伯-博施合成氨的贡献。

什么是合成氨，后面我会详细阐释。

有人会问，如果不用化肥会怎么样？不用化肥，粮食产量今年开始可能下降幅度小一点，但是经过两三年，产量就会大幅度下降，最后能打出现在一半的产量就不错了。

化肥不仅保证了粮食的数量，还提高了农产品品质。

如果不用化肥，我国农产品的品质要差很多。今天小麦以及其他农产品中的蛋白质含量，因为氮肥的使用达到了13%以上，而解放初只有9%。如果不施化肥，水果长得大大小小都不一样，外观品质很差，风味也不地道。

化肥让土地更肥。

“耕地是粮食的命根子”。借助化肥，全国土壤养分整体提升。

化肥未大面积普及之前，我国土壤经过上千年的农业生产，由于投入少，绝大部分出现了不同程度的养分缺乏。

近30年来，通过施用磷肥，我国土壤有效磷含量上升到23毫克/公斤。另外，随着化肥施用，作物产量增加，作物根系也增加，为土壤输入的碳增加了，从而提高了土壤有机质，30年来，全国土壤有机质增加了25%，土壤速效钾增加了60%以上。

化肥让地球更绿。

美国国家航空航天局2019年公布的一份研究报告显示，2000-2017年中国的绿叶净增长面积全球最高，对全球的贡献达25%，其中42%的贡献来自植树造林工程，32%来自农业集约化生产，相当于农业集约化生产为全球绿叶净增长面积贡献了8%，这是相当了不起的贡献。

近年来，人们谈“肥”色变，对化肥有妖魔化倾向。

化肥少的时候，大家觉得它比金子还金贵；化肥多的时候，大家反倒视其为污染源，开始质疑化肥是化学品，不健康有污染，有机的就健康无污染。

这是误区！

把化肥比作食品就直白明了了。和饮食一样，现在施用化肥所产生的一些问题都与不合理施用有关，化肥施用过量、养分搭配不合理、施用方式粗放等产生的负面影响，需要科学分析、正确认识、理性对待。 

化肥利用率是指作物当季所吸收的化肥养分占化肥总投入养分的百分率。一般而言，化肥利用率越高，其经济效益也就越大，环境污染也就越少。

但化肥利用率不是固定不变的，它与化肥的种类和性质、土壤类型、气候条件、作物种类及田间管理等因素密切相关。

化肥利用率能达到100%吗？理论上说是不可能的，因为要让作物吸收所有的化肥养分，不让一点养分散到环境中是不可能的，就像人吃的饭也不可能百分之百被吸收利用一样。

由于作物吸收养分的主要器官是根系，很难保证将每一粒化肥都能喂到每一棵作物的根系周围，也就很难让根系把所有的化肥养分吸收了。加上土壤对肥料养分的转化和吸附固定等反应，化肥养分的利用率达不到100%。

近年来，我国三大粮食作物氮肥利用率从2013年的33%提高到了2020年的40%，这是很大的进步。

自我国施用化肥以来，因为农户技术水平不高，也没有机械，更没有滴灌设备，肥料大部分撒施在地表，再加上其他田间管理操作不到位，用量把握不准，所以利用率很低，最低时仅达到27%，目前提高到了40%（磷肥的利用率仍然只有20%左右），这是不小的成就，但是仍然较低。

未能被作物利用的养分中的很大一部分存在于土壤中，下一季作物还可以利用。氮肥施用后能存留在土壤中的比例大概有20%（对磷肥来说，存于土壤中的比例会高达80%），剩下的才是真正损失到环境中的（氮肥损失大约20%，磷肥损失大约1%）。

如果过量施肥，用得不合理，就会浪费损失到环境里面，造成了环境污染。

化肥是一种营养物质，它不仅为作物提供营养，也为土壤和水体中的生物提供营养，如果化肥过量作物吸收不了，进入水体就会引起水体富营养化，造成藻类大量繁殖，也就是常见的水体绿藻、蓝藻暴发现象。当然过量的养分也会进入地下水，降低饮用水质量。

目前，我国水体污染问题比较突出，水体污染物有三大来源：农业源排放、工业企业及农村和城镇居民污水排放，以及与化石能源排放有关的大气干湿沉降。

《第二次全国污染源普查公报》显示，2017年全国废水中氨氮排放总量为96.34万吨。其中生活源排放69.91万吨，农业源排放21.62万吨，工业源4.45万吨，集中式排放源为0.36万吨。可见农业源低于生活源排放。

农业源污染又包括化肥流失、畜禽养殖业和水产养殖引起的氮、磷养分流失。据研究，化肥对农业源氮、磷排放的贡献分别为51%和36%左右。

综上所述，化肥对水体污染的贡献约24%，并不是最大的污染源。

我们可以通过科学施肥，避免或者减少化肥对水体污染，比如：

在农田控制好化肥用量，避免给作物过量施肥；加强施肥的精准性，如通过机械深施到作物根系周围，提高化肥利用率；灌溉水的配合，不能大水大肥，防止养分随水流失，等等。

很多人盲目崇拜有机食品的“高品质”，但并没有充分的科学依据支撑。

有机农业因其在生产中采用有机肥满足作物营养需求，完全或基本不用人工合成的肥料、农药、生长调节剂等物质而被广泛推崇。但实际上，有机肥施入土壤后，有机物质也需要被分解成为无机元素之后才能够被植物根系吸收利用。

此外，由于有机肥中的养分分解和释放无法人为控制，不能按照作物生长需要的时间和需求量释放，所以有机肥使用不当同样会对农作物产量与品质产生不良影响。

例如，单一施用有机肥易使水稻、小麦和大麦等谷类作物在生育前期发生氮素营养缺乏，而在生育后期发生氮素营养过剩，最终导致产量显著下降。即使当含氮量较小的有机肥改善作物的其他养分供应状况而显著增产时，也可能会产生对氮素的“稀释”效应，降低植株内的氮素含量，使农产品的蛋白质含量降低。

有机方式生产的农作物产品，其风味与非有机方式生产的产品无明显差异，有时甚至风味不如后者。研究表明，采用有机和非有机方式分别生产的五种蔬菜和四种水果，其收获后经品尝员鉴别并未发现口味存在明显差别。并且，相对于化肥农业，由于有机肥中养分含量较低，其施用总量通常是化肥的十倍甚至数十倍，额外成本投入较多。

因此，唯有通过化肥与有机肥协同作用，方能同步提升当季作物产量以及农产品品质。

2019年我给青海省做报告，当时省领导说，青海为保护生态环境，原来计划不用化肥只用有机肥。我讲完课后，他们就变成了用30%的化肥，70%的有机肥。今年我去，他们都高兴地说，有机无机结合效果就是好。

由于有机农业的产量要低于传统农业30%以上，不是所有人都能吃得上、吃得起的，只是满足部分高档消费人群的需要，这一农业模式难以保障14亿人口的粮食安全。

合成氨技术是20世纪最伟大的发明之一，技术发明者哈伯是第一个从空气中制造出氨的科学家，他使人类从此摆脱了依靠天然氮肥的被动局面，有力地推动了世界农业发展，因此于1918年被授予了诺贝尔化学奖。

他的合作者博施，改进了高压合成氨的催化方法，并实现了工业化生产，于1931年荣获诺贝尔化学奖。

在2007年，德国化学家埃特尔由于发现了合成氨的作用机理，并推动了表面化学动力学的发展，获得了诺贝尔化学奖。

因为合成氨的研究与应用，三位科学家先后获得诺贝尔化学奖，这在诺贝尔奖历史上是绝无仅有的，也说明了这一技术的极其重要性。

我国于1937年建成了第一个硫酸铵厂，1942年建成了第一个磷肥厂，但受抗日战争影响一直没有正常生产。新中国成立初期，我国只有2个濒临倒闭的硫酸铵厂，年产量只有6000吨氮肥，还不能满足60万亩高产田的施肥需求。

新中国成立后，著名科学家侯德榜先生真正开启了我国化肥工业建设，他是我国重化学工业的开拓者，也是近代化学工业的奠基人之一，是世界制碱业的权威。侯德榜先生在新中国成立前还曾帮助印度建立碱厂，受国家领导人的邀请，他历时50天绕道中国香港和朝鲜于1949年7月回到祖国，受到了毛泽东主席和周恩来总理的接见，毛主席提出殷切的希望：“革命是我们的事业，工业建设要看你们的了，希望共同努力建设一个繁荣富强的新中国。”

此后，侯德榜先生正式投入新中国化工事业，1958年他开始在上海规划建设合成氨厂，和全体组员同吃同住、同班倒，<strong style="margin: 0px; padding: 0px; outline: 0px; max-width: 100%; box-sizing: border-box !important; overflow-wrap: break-word !important; caret-color: rgb(192, 0, 0); color: rgb(192, 0, 0); font-family: