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新中国成立前夕，美国国务卿艾奇逊在送呈《美国与中国的关系》白皮书致总统杜鲁门的信中说：“近代史上每一个中国政府必须面临的第一个问题，就是解决人民的吃饭问题，到现在为止，没有一个政府是成功的。”  言下之意，中国这个新政府，是解决不了当时5亿中国人吃饭问题的。而今天，中国的人口是14亿，我们不仅做到了自给自足，还能对外出口水果和水产。中国之所以能够用占世界上5%的土地养活占世界22%的人口，靠的是农业革命。 化肥引发的农业革命 植物体中存在着近60种不同元素，并不是植物生长发育所必需。植物生长发育必需的元素只有16种，碳、氢、氧、氮、磷、硫、钾、钙、镁、铁、锰、锌、铜、钼、硼和氯，这16种元素称为必要元素。前九种植物吸收量多，称为大量元素；后七种植物吸收量少，称为微量元素。  碳、氢、氧来自大气和水，其余元素均靠植物根系从土壤中吸收。每种元素的化合物形态很多，但植物根系只能吸收其自身可利用的化合物形态。由于人们在土地种植农作物，并连续拿走，土壤肥势必逐渐下降，当土壤养分不足，农作物的产量就会受影响。  自农业诞生以来，人类发展就面临着一个瓶颈：马尔萨斯陷阱（人口增长是按照几何级数增长的，而生存资料是按算术级数增长的，多增加的人口总是要以某种方式被消灭掉，人口不能超出相应的农业发展水平）。不过这一问题，被德国人解决了。 1908年，德国科学家弗里茨-哈伯发现，在一定条件下，氢和氮反应能产生6%左右的氨，即通常意义上的氮肥。反复试验后，哈伯于1909年成功发明合成氨技术，并申请 了专利。1910年，德国公司建立了世界上第一座年产7000吨的合成氨工厂。以氮肥为基础的复合肥、复混肥、水溶肥等现代化肥工业正式启幕，各国农业的产量在100年间呈几何级数增加，人类食物不再匮乏。 新中国的化肥产业 中国自古以来农业立国，天然有机肥利用历史悠久，多粪肥田的思想根深蒂固。但有机肥养分稀薄，肥效迟缓，化肥不得不借依赖进口。进口化肥带来巨额外汇支出和土壤变坏等问题，20 世纪30 年代初，在国内江浙等经济发达省份，出现了一股“抵制舶来化肥”的浪潮。 1937 年2 月，在经历了无数艰难曲折，突破了技术、资金等方面的重重障碍之后，由范旭东等一批民族工业先驱创建的中国第一座化学肥料企业———永利硫酸铔厂在南京长江北岸建成投产，中国人自造化肥的梦想终于变成了现实。1941年 永利化学工业公司将侯德榜研究成功的新法制碱命名为“侯氏碱法”。 可惜好景不长，抗日战争爆发，化工厂一直没能正常生产。到1949年，中国只有2家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。其他国家呢？美国是426万吨、苏联是124万吨、日本是62万吨，连隔壁的印度都有2万吨的年产量。 与之对应的，中国当年粮食总产量约1.1亿吨，摊到5亿人头上人均只有200公斤。工业基础几乎为零，全国工业基本集中在东北几个城市、上海、广州。产业工人只有1000万出头，工程师只有12万人，80%的国民是文盲，小学毕业已经算是有文化的了。 中国土地需要化肥，中国农民需要化肥，可化肥从何而来呢？工业体系最初搭架子不算太难，自己凑一点，别人给一点。在第一个五年计划中，中国为把全国力量统一纳入工业化建设中，先完成了对农业、手工业、私营工商业的社会主义改造。 第一个五年计划时期，苏联对新中国工业领域的156个援助项目。1957年，中国从苏联引进的3套氮肥装置之一的吉林化肥厂建成试生产。同时引进的兰州和太原两厂于1958年、1961年相继投产。兰州化肥厂产品为硝铵等，太原化肥厂产品为硝铵和尿素。 化肥工业最重要的部分是合成氨工业，其实不复杂：通过空气得到氮气，水裂解得到氢气，氮气和氢气在高温高压和催化剂作用下得到合成氨，以合成氨作为核心原料，人类生产出含氮化肥，比如尿素。合成氨过程看似简单，但需要设备与管路承受巨大的高温高压，要合金钢无缝管生产为基础的。你觉得随便焊一下就能把特种钢材焊接成一个整体？那你造的不是合成塔，哪天一道裂缝出现，那个大铁疙瘩就爆炸了。  直到上世纪70年代，日本尿素还在风靡中国，全国农民都在用便宜又好用的日本尿素。中国每年大量进口日本化肥，明明人家苏联已经援建过化肥厂了啊，为什么自己不生产？那是因为我们自己建起来的化肥厂技术落后，产量低下，且成本高昂。 直到1972年，国际形势好转，欧美国家愿意向中出口技术和设备了，国家赶紧拿出积攒多年的43亿美元（当时人均年收入才213美元），从美国购买设备。造了26个现代工厂，其中13个是大型现代化肥厂，遍布全国13个省份（这就是鼎鼎大名的四三方案）。 合成氨技术突破，意味着化工工业的整体上了一个台阶。农药工业、农机工业伴随着合成氨一起腾飞，塑料薄膜（大棚种植材料）、塑料水管（引水灌溉工具）也大量普及。 在完整的化工产业链支持下，我们的粮食产量也逐步增长。从60年最低谷的1.3亿吨到80年超过3亿吨，再到2015年的6亿吨，同期还生产出6亿吨蔬菜与水果。   能生产化肥的国家不一定牛，但能造化肥厂的国家，一定可以造高能炸药，一定可以造主战坦克用的高强度无缝钢管，一定可以造核潜艇必须用的高压外壳，因为你没强大的工业体系去支撑，就是给你工厂图纸，也是造不出来。当然，中国是个例外。 我们从维修化肥厂零部件开始，慢慢专研，攻克一个又一个的技术难关，吃透、提高特种钢的性能参数。1983年，中国第一套52万吨/年尿素合成塔在南化公司机械厂制造成功。目前，我国是全球最大的化肥生产国和消费国，化肥年产量占世界总量的30%以上。2008年，中国化肥结束多年的短缺现象，开始对外出口化肥，甚至能出口整个化肥厂。 施肥的误区 如果不用化肥，我国农产品的品质会更好吗？不一定，但两三年后，农产品产量一定会大幅度下降。近30年来，通过施用磷肥，我国的土壤有效磷含量上升到23毫克/公斤。另外，随着化肥施用，作物的产量增加，作物根系也增加，为土壤输入更多的碳，从而提高了土壤的有机质。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。  化肥利用率能达到100%吗？实验室里也做不到。由于作物吸收养分的器官集中在根系，很难保证将每一粒化肥都能喂到作物的根系周围，也就很难让根系把所有的化肥养分都吸收。加上土壤对肥料养分的转化和吸附固定等反应，化肥养分的利用率是要打折扣的。 因为中国农户技术水平不高，也没有机械，更没有滴灌设备，肥料大部分就撒施在地表，再加上田间管理不到位，用量把握不准，利用率也就很低，最低时仅达到27%。 未被作物利用的养分会存于土壤中，下一季作物还可以利用。如果过量施肥，再不合理利用，就会散失到环境中，造成环境污染（特别是污染水源，水体富营养化，使得水体绿藻、蓝藻频发）。 很多人盲目崇拜有机食品的“高品质”，有科学依据吗？有机肥施入土壤后，一样需要被分解成为无机元素，被植物根系吸收利用。由于有机肥中养分含量较低，其施用总重量通常是化肥的十倍甚至数十倍才行，额外的成本投入也比普通化肥要多。先要保证大家吃饱，大家才能有资格谈吃好。  化肥价格的波动，也牵动粮食安全的“神经”。近年来粮食生产净利润明显下降，小麦、水稻每亩净利润仅为15-20元，而本轮肥料涨价导致每亩化肥成本增幅达60-100元，远高于粮食涨价带来的收益。化肥涨价进一步挤压了种粮利润，削弱了农户种粮积极性，导致粮田粗放管理、非粮化经营、撂荒现象频发，严重威胁中国粮食安全及农业高质量发展进程。   化肥不是一个可有可无的产业，是一个万亿产值、涉及200多万人就业的大产业，也是碳中和、绿色发展的焦点行业。要提高农业产值，就要工农融合，搞全产业链提升，开启绿色智能肥料的新时代。 |
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