1840年德國(guó)化學(xué)家萊比錫（Liebig）創(chuàng)立了植物礦質(zhì)營(yíng)養(yǎng)學(xué)，這一學(xué)說(shuō)慢慢變成現(xiàn)代化學(xué)農(nóng)業(yè)的金科玉律。此后一百多年里，化肥工業(yè)迅猛發(fā)展，覆蓋了全球的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，依靠化肥農(nóng)作物的產(chǎn)量的到了前所未有的增長(zhǎng)，那些不依賴(lài)化肥的傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)被擠到幾乎可被忽視的角落。
化肥的大量使用源于人類(lèi)對(duì)農(nóng)產(chǎn)品產(chǎn)量近乎貪婪的追求。當(dāng)人們通過(guò)使用化肥對(duì)土地產(chǎn)生刺激，短期內(nèi)土地產(chǎn)量得到大幅提升后，在短期利益的驅(qū)動(dòng)下，化肥生產(chǎn)者、農(nóng)場(chǎng)使用者或者農(nóng)民形成了巨大的合力，將化肥推上了現(xiàn)代農(nóng)業(yè)舞臺(tái)的中心
都是過(guò)量惹的禍！
當(dāng)施用化肥增產(chǎn)的效果下降時(shí)，人們開(kāi)始不斷地增加化肥的施用量。據(jù)2010年的統(tǒng)計(jì)，國(guó)內(nèi)化肥施用量在225公斤/公頃警戒線(xiàn)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(guò)，前四名都超過(guò)了500公斤，依次是海南、天津、福建和廣東。預(yù)計(jì)到2020年廣東、福建、北京和天津?qū)⒊^(guò)或接近600公斤。全國(guó)總使用量將很有可能突破6000萬(wàn)噸，平均全國(guó)單位使用量也將接近500公斤。
為什么是225公斤/公頃的警戒線(xiàn)
為了控制化肥過(guò)量使用對(duì)土壤和生態(tài)環(huán)境造成災(zāi)難，國(guó)際上制定了225公斤/公頃的化肥施用量警戒線(xiàn)，這里我們用一項(xiàng)科學(xué)實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)結(jié)果解讀這個(gè)警戒線(xiàn)的意義。
上圖是一項(xiàng)在土壤中使用化肥（尿素）對(duì)土壤數(shù)量影響的試驗(yàn)，我們看到當(dāng)施入量在9克/平方米（折純后施氮量約195公斤/公頃）時(shí)，土壤數(shù)量是增加，當(dāng)施入量達(dá)到21克/平方米（折純后施氮量約456公斤/公頃）時(shí)，土壤數(shù)量急劇下降到接近零，這是件極其危險(xiǎn)的事！
當(dāng)過(guò)量施用后，嚴(yán)重破壞了土壤微生物生態(tài)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(nóng)民戲說(shuō)地越來(lái)越饞，其實(shí)根本不是地的問(wèn)題，是人的問(wèn)題。
據(jù)世界糧農(nóng)組織（FAO）統(tǒng)計(jì)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(dāng)化肥的使用者發(fā)現(xiàn)，隨著化肥用量的不斷增加，其增產(chǎn)效應(yīng)卻開(kāi)始下降，80年代每公斤化肥的增產(chǎn)效果可以達(dá)到1:20，到了21世紀(jì)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(yīng)其實(shí)是以犧牲土壤為代價(jià)取得的。我們知道，除了陽(yáng)光空氣水這三大要素之外，農(nóng)作物生長(zhǎng)所需大部分營(yíng)養(yǎng)都是依靠土壤提供的，而土壤之所以能提供這些營(yíng)養(yǎng)是因?yàn)槊靠私】档耐寥览锎嬖谥蟹N類(lèi)過(guò)萬(wàn)、數(shù)以?xún)|計(jì)的微生物軍團(tuán)，它們的生長(zhǎng)代謝把無(wú)機(jī)質(zhì)和大分子有機(jī)物轉(zhuǎn)化為植物可吸收利用的有機(jī)質(zhì)，它們和地上的動(dòng)植物一起構(gòu)成了復(fù)雜而又和諧的地球生態(tài)鏈。
正常情況下土壤微生物總是處于饑餓狀態(tài)，所以人工施用化肥給了土壤微生物一個(gè)巨大的、偏食的變量，使得一部分微生物迅速繁殖成為優(yōu)勢(shì)，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(tài)鏈被毀掉，原本能夠均衡地提供給植物養(yǎng)分的微生物種群結(jié)構(gòu)變得單一化。
萊比錫的植物礦質(zhì)營(yíng)養(yǎng)學(xué)說(shuō)還有個(gè)小因子定律，說(shuō)的是植物的生長(zhǎng)取決于那些處于少量狀態(tài)的營(yíng)養(yǎng)元素。當(dāng)土壤微生物種群遭到“偏食的”化肥入侵，某些可以產(chǎn)生植物必需的營(yíng)養(yǎng)元素的微生物處于弱勢(shì)或消失后，施用再多的化肥只會(huì)使短缺的元素更加短缺。
那么，我們可以生產(chǎn)滿(mǎn)足各種植物在不同生長(zhǎng)期所需要的全營(yíng)養(yǎng)素化肥嗎？結(jié)論是不可能。以目前的科技水平和認(rèn)知，我們對(duì)土壤微生物的了解尚不足5%，換句話(huà)說(shuō)我們根本不知道土壤微生物這個(gè)龐大而神秘的軍團(tuán)是如何運(yùn)作的，也不知道植物生長(zhǎng)過(guò)程中這些營(yíng)養(yǎng)元素的關(guān)系是如何構(gòu)建的，對(duì)于我們來(lái)說(shuō)，土壤微生物還是一個(gè)巨大而神秘的“黑箱”，自然也就無(wú)法生產(chǎn)出模擬自然土壤營(yíng)養(yǎng)組分的化肥！
過(guò)量的成因：
人類(lèi)的思維慣性決定，當(dāng)一件事情得到的收獲可能減少時(shí)，直接的沖動(dòng)就是增加投入來(lái)保證獲得數(shù)量不減少，除非直接的投入產(chǎn)出比不合算才會(huì)考慮停止或替代。化肥的過(guò)量施用也不例外，當(dāng)使用化肥出現(xiàn)了1:20的增產(chǎn)效應(yīng)時(shí)，人們沒(méi)有理由忽視它，當(dāng)這個(gè)效應(yīng)比開(kāi)始下降時(shí)，就加大施用量，希望保持較高的投入產(chǎn)出比。就這樣一年一年地不斷增加施用量，我國(guó)從1980年化肥產(chǎn)銷(xiāo)量1270萬(wàn)噸增加到2011年的6027萬(wàn)噸，數(shù)量增加了5倍，增產(chǎn)效應(yīng)卻從1:20下降到不足1:5。
過(guò)量的危害：
過(guò)量使用化肥不僅使土壤養(yǎng)分單一、肥力迅速下降，嚴(yán)重影響作物品質(zhì)，而且污染物流失，破壞了生態(tài)環(huán)境，因化學(xué)物殘留，危害人體健康，同時(shí)，還進(jìn)一步加劇了我國(guó)能源的短缺問(wèn)題。
給農(nóng)民帶來(lái)嚴(yán)重的收入損失
據(jù)抽樣調(diào)查，我國(guó)80%的農(nóng)戶(hù)習(xí)慣憑傳統(tǒng)經(jīng)驗(yàn)施肥，不考慮各種肥料特性，盲目采用“以水沖肥”、“一炮轟”等簡(jiǎn)單的施肥方法。全國(guó)有1/3農(nóng)戶(hù)對(duì)作物過(guò)量施肥，導(dǎo)致農(nóng)民種地投入不斷增加，雖然糧食產(chǎn)量增加，但增產(chǎn)不增收的現(xiàn)象越來(lái)越嚴(yán)重。
導(dǎo)致農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量下降
由于農(nóng)田大量施用單元素化肥，其養(yǎng)分不能被作物有效地吸收利用。氮、磷、鉀等一些化學(xué)物質(zhì)易被土壤固結(jié)，使各種鹽分在土壤中積累，造成土壤養(yǎng)分失調(diào)，部分地塊的有害重金屬含量和有害病菌量超標(biāo)，導(dǎo)致土壤性狀?lèi)夯?，作物體內(nèi)部分物質(zhì)轉(zhuǎn)化合成受阻，使農(nóng)產(chǎn)品品質(zhì)降低。超量使用化肥使果蔬生長(zhǎng)性狀低劣，并且容易腐爛，不易存放。
導(dǎo)致糧食和農(nóng)產(chǎn)品受到威脅
過(guò)量使用化肥極易使莊稼倒伏，而一旦出現(xiàn)倒伏，就必然導(dǎo)致糧食減產(chǎn)，威脅中國(guó)的糧食；過(guò)量使用化肥還容易發(fā)生病蟲(chóng)害。比如使用過(guò)量的氮肥，會(huì)使莊稼抗病蟲(chóng)害能力減弱，易遭病蟲(chóng)的侵染，繼而會(huì)增加防蟲(chóng)害的農(nóng)藥用量，直接威脅食品的性。
加劇環(huán)境污染
過(guò)量使用化肥，當(dāng)肥料量超過(guò)土壤的保持能力時(shí)，就會(huì)遷移至周?chē)耐寥乐?，形成農(nóng)業(yè)面源污染，使河流、湖泊水體呈富營(yíng)養(yǎng)化，導(dǎo)致藻類(lèi)滋生，出現(xiàn)部分河流、湖泊的魚(yú)蝦發(fā)生死亡的現(xiàn)象。
過(guò)量的化肥還會(huì)滲入20 m以?xún)?nèi)的淺層地下水中，使地下水硝酸鹽含量增加，若長(zhǎng)期飲用此類(lèi)水源就會(huì)危害人類(lèi)的身體健康。據(jù)統(tǒng)計(jì)，中國(guó)每年因不合理施肥造成1 000多萬(wàn)噸的氮素流失到農(nóng)田之外，直接經(jīng)濟(jì)損失達(dá)300億元。
浪費(fèi)大量緊缺資源
化肥成本之所以居高不下，是因?yàn)樯a(chǎn)原料緊缺。如氮肥主要以石油為原料，現(xiàn)在則以煤和天然氣為主，這些都是我國(guó)緊缺的資源。而且每年化肥生產(chǎn)還要消耗大量高品質(zhì)的磷礦石，而磷礦石也已被列入國(guó)土資源部2010年后的緊缺資源之列。有數(shù)據(jù)表明，2004年我國(guó)化肥生產(chǎn)消耗約1億噸標(biāo)準(zhǔn)煤，超過(guò)國(guó)家能源消耗比重5%；每年化肥生產(chǎn)消耗的高品位磷礦石超過(guò)1億噸；并消耗了我國(guó)72%的硫資源。目前，我國(guó)每年生產(chǎn)和消費(fèi)的化肥量超過(guò)4500萬(wàn)噸，而全國(guó)氮肥利用率僅有30%左右。
過(guò)量施用化肥使其成為名副其實(shí)的土地鴉片，以摧毀長(zhǎng)期安身立命的本錢(qián)（土地地力）為代價(jià)得到的短期愉悅，在比較效益逐年降低時(shí)，獲得的愉悅感越來(lái)越少，于是加大投入（化肥）企圖提高收益，結(jié)果投入越多，本錢(qián)越少，終兩敗俱傷。
▼真正的出路在于生態(tài)有機(jī)農(nóng)業(yè)！
在西方國(guó)家，丹麥?zhǔn)强刂苹适褂玫牡湫停租浫箢?lèi)化肥總體施肥量，從上個(gè)世紀(jì)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(gè)水準(zhǔn)上下，而且化肥利用率接近60%。實(shí)施了嚴(yán)格的化肥減量控制后，農(nóng)作物的單位產(chǎn)量不僅沒(méi)有下降，反而呈上升的趨勢(shì)。如每公頃小麥的產(chǎn)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(jī)農(nóng)業(yè)種植面積占農(nóng)業(yè)總面積7%，處于地位。不過(guò)，丹麥政府依舊沒(méi)有就此止步，他們計(jì)劃到2020年將有機(jī)種植的農(nóng)田面積提升至15%。
多年來(lái)，丹麥66%以上的糧食、黃油、豬肉、牛肉等農(nóng)產(chǎn)品出口到世界170多個(gè)國(guó)家和地區(qū)，其中出口到歐盟的農(nóng)產(chǎn)品占60%，故此丹麥有“歐洲食櫥”之稱(chēng)。
生態(tài)有機(jī)農(nóng)業(yè)以保持良好生態(tài)環(huán)境下生產(chǎn)高品質(zhì)農(nóng)產(chǎn)品為特征，是解決過(guò)量施用化肥、降低化肥面源污染直至恢復(fù)優(yōu)良生態(tài)環(huán)境的選擇。
盡管在原有化肥污染的土地上實(shí)施生態(tài)有機(jī)農(nóng)業(yè)改造會(huì)面臨短期內(nèi)產(chǎn)量下降的風(fēng)險(xiǎn)，但是在先進(jìn)的生態(tài)改良技術(shù)的幫助下，將很快跨過(guò)過(guò)渡期，一旦土壤的地力恢復(fù)后，就進(jìn)入到持續(xù)穩(wěn)定的高品質(zhì)、高產(chǎn)出階段，這是治本之策。
眼下雖然我們已提出要化肥減量，但在過(guò)去幾十年重?cái)?shù)量輕品質(zhì)的政策導(dǎo)向和市場(chǎng)環(huán)境影響下，化肥這個(gè)土地鴉片可能還在小范圍繼續(xù)肆虐，如果能在實(shí)施化肥零增長(zhǎng)目標(biāo)的同時(shí)，把農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方式導(dǎo)向生態(tài)有機(jī)農(nóng)業(yè)，給予更多政策和財(cái)政的扶持，相信能夠更早地解決化肥過(guò)量施用對(duì)土壤的毀滅性的破壞和由此形成的面源污染。