■杜昌文
自從有了化肥以來，我國糧食產量大幅提升。以水稻為例，解放前沒有化肥時水稻畝產不足100公斤，而今全國平均每畝水稻產量在500公斤以上，而華東太湖地區則能達到600公斤以上。根據全國肥料網試驗測算，化肥對我國糧食產量的貢獻達40%以上，因此化肥在我國糧食安全中發揮了巨大的不可替代的作用。
然而，近三十年來，化肥大量或過量施用，在增產穩產的同時，也導致了不可否認的副作用，如資源浪費、水體富營養化等。所以，公眾對化肥產生了負面認識，如化肥導致土壤酸化和板結，並開始過度放大這種負面作用，甚至於憎恨化肥。然而，事實是這樣嗎？
施用化肥真的導致土壤酸化和土壤板結嗎？通過大量的相關文獻調研，我們發現該結論沒有足夠的科學數據支撐。
化肥主要是小分子或各種鹽，不會直接導致土壤酸化。所謂生理酸性化肥如氯化鉀，是指植物吸收大量的鉀而交換出氫離子，導致土壤變酸，同時植物也會分泌有機酸，所以化肥致酸的主要源頭是植物而不是化肥。換句話說，要穩產和增產，植物就必須吸收相應的養分同時產生相應的酸。
中國科學院封丘農業生態試驗站長達30年的定位施肥試驗表明，與不施肥料的處理相比，長期施用化肥令有機質含量顯著提升，土壤容重顯著下降，而土壤酸度沒有顯著變化。也就是說，施用化肥的土壤不是變板結，而是變得更疏鬆，且土壤生產力可持續。
同樣，美國密蘇裡州於1888年設計的長期定位施肥試驗（SanbornField），已經運行了130年，得到與封丘試驗站類似結果。
那為什麼我國農田土壤變酸了呢？
首先，由於鹽基離子的淋溶，土壤酸化是土壤發生演變的必然趨勢。例如，我國南方雨熱資源比北方豐富，鹽基離子的淋溶強度大，所以南方土壤酸化進程更快、土壤更酸。
其次，我們再看一組數據。我國現在年化肥施用量近6000萬噸(折純)，其中約1/2~1/3來自尿素。施用的氮肥呈鹼性，而施用的磷鉀肥呈中性或鹼性，根據酸鹼平衡原理，化肥的施用致鹼，如何致酸？再來看一下我國的乾濕沉降，據不完全估算，每年我國硫氧化物沉降3000多萬噸，氮氧化物沉降約2000萬噸，這兩項加起來就達5000萬噸，乾濕沉降保守估計在1億噸以上，主要進入農田。前者5000萬噸化肥只是中性或鹼性，而後者1億噸乾濕沉降是強致酸性物質，從化學的角度，如果土壤變酸，這5000萬噸強致酸的氮硫氧化物無疑發揮重要乃至決定性作用，而把土壤酸化歸罪於化肥顯然不科學。
近30年來，不施化肥的自然土壤如森林土壤的酸化比耕地更顯著，而化肥施用量顯著高於耕地的溫室大棚土壤卻出現鹽鹼化，這些均表明化肥影響了土壤酸化，但不是土壤酸化的直接因子，更不是主導因子。
化肥是植物的「糧食」，沒有這些「糧食」，植物就無法生長，更不用談產量或品質。所以，有植物生長的地方就有化肥，而不施化肥不等於沒用化肥。有機肥能提供一些礦物質元素，但含量十分有限，很難滿足作物產量或品質需求。化肥的主要功能是提供植物必需的營養元素，而有機肥的主要功能是通過改善土壤組成與結構以便作物能更好地吸收這些營養元素。因此，化肥與有機肥不是相互牴觸而是相互支撐的關係。
化肥的大量施用會導致利用率下降，這一方面浪費資源，另一方面會汙染水體。這正如事物的兩面性，禁止施用化肥非常不科學且不符合實際生產需求。與其批評化肥，不如加強對人的約束，即如何高效施用化肥。所以國家出臺了減肥增效政策，也就是在穩產或增產的前提下，採用綜合的技術措施提高養分利用率，降低化肥用量，減少對環境的汙染。
國家重點基礎研究發展計劃（「973」計劃）項目「作物高產高效群體與關鍵生態因子的匹配及其調控」下的課題「支撐高產群體的關鍵土壤過程及動態調控機理」，就是通過相關技術的研發與集成，使得營養元素的供給和作物需求相匹配，從而實現更高效施用。通過在太湖地區水稻生產中進行的大面積示範應用發現，在水稻穩產或增產的前提下，氮肥可以減施15%以上，有效支撐了減肥增效的國家需求。
（作者單位：中國科學院南京土壤研究所）
《中國科學報》 (2019-06-04 第6版 農業科技)