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| 化学肥料 |
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化学肥料是任一天然或合成的一种或多种植物成长发育所必需的营养元素，约30%~50%的作物产量增加是来归因于天然或无机化学合成的商业肥料。市面上出售的肥料种类及品牌极多，依成分可分为无机肥料和有机肥料，肥料通常直接用于土壤，或喷洒于叶片。
基本内容
中文名：化学肥料
别名：化肥
性质：植物营养元素
外文名：Chemical fertilizer
种类：氮肥、磷肥、钾肥、复合肥料
基本定义
用化学方法制成的含有一种或几种农作物生长需要的营养元素的肥料。化学肥料的简称。只含有一种可标明含量的营养元素的化肥称为单元肥料，如氮肥、磷肥、钾肥以及次要常量元素肥料和微量元素肥料。含有氮、磷、钾三种营养元素中的两种或三种且可标明其含量的化肥，称为复合肥料或混合肥料。化肥的有效组分在水中的溶解度通常是度量化肥有效性的标准。品位是化肥质量的主要指标，它是指化肥产品中有效营养元素或其氧化物的含量百分率，如：氮、磷、钾、钙、钠、锰、硫、硼、铜、铁、钼、锌的百分含量。
简史
根据古希腊传说，用动物粪便作肥料是大力士赫拉克罗斯首先发现的。赫拉克罗斯是众神之主宙斯之子，是一个半神半人的英雄，他曾创下12项奇迹，其中之一就是在一天之内把伊利斯国王奥吉阿斯养有300头牛的牛棚打扫得干干净净。他把艾尔菲厄斯河改道，用河水冲走牛粪，沉积在附近的土地上，使农作物获得了丰收。当然这是神话，但也说明当时的人们已经意识到粪肥对作物增产的作用。古希腊人还发现旧战场上生长的作物特别茂盛，从而认识到人和动物的尸体是很有效的肥料。在《圣经》中也提到把动物血液淋在地上的施肥方法。
千百年来，不论是欧洲还是亚洲，都把粪肥当作主要肥料。进入18世纪以后，世界人口迅速增长，同时在欧洲爆发的工业革命，使大量人口涌入城市，加剧了粮食供应紧张，并成为社会动荡的一个起因。化学家们从18世纪中叶开始对作物的营养学进行科学研究。19世纪初流行的两大植物营养学说是“腐殖质”说和“生活力”说。前者认为植物所需的碳元素不是来自空气中的二氧化碳，而是来自腐殖质；后者认为植物可惜自身特有的生活力制造植物灰分的成分。1840年，德国着名化学家李比希出版了《化学在农业及生理学上的应用》一书，创立了植物矿物质营养学说和归还学说，认为只有矿物质才是绿色植物唯一的养料，有机质只有当其分解释放出矿物质时才对植物有营养作用。李比希还指出，作物从土壤中吸走的矿物质养分必须以肥料形式如数归还土壤，否则土壤将日益贫瘠。从而否定了“腐殖质”和“生活力”学说，引起了农业理论的一场革命，为化肥的诞生提供了理论基础。
1828年，德国化学家维勒（F .W?hler，1800-1882）在世界上首次用人工方法合成了尿素。按当时化学界流行的“活力论”观点，尿素等有机物中含有某种生命力，是不可能人工合成的。维勒的研究打破了无机物与有机物之间的绝对界限。但当时人们尚未认识到尿素的肥料用途。直到50多年后，合成尿素才作为化肥投放市场。
1838年，英国乡绅劳斯（L .B .Ross）用硫酸处理磷矿石制成磷肥，成为世界上第一种化学肥料。
1840年，德国化学家李比希（J .von Liebig，1803-1873）出版了《化学在农业及生理学上的应用》—书，创立了植物矿物质营养学说和规换学说，彻底否定了当时盛行的“腐殖质”和“生命力”两大植物营养学说，为化肥的发明与应用奠定了理论基础。李比希还在1850年发明了钾肥。
1850年前后，劳斯又发明出最早的氮肥。1909年，德国化学家哈伯（F .Haber，1868-1934）与博施 （C .Bosch，1874-1940 ）合作创立了“哈伯-博施”氨合成法，解决了氮肥大规模生产的技术问题。
20世纪50年代以来，施用化肥得到了大规模应用。据统计，在各种农业增产措施中，化肥的作用占大约30%。
闽东的化肥生产始于1958年福安的磷肥生产。60年代后期，福安、宁德、古田先后引进合成法生产碳酸氢铵。1977年，古田化肥厂创造出螺旋流筛法，实现造气全烧碳化煤球，年产由70年代初期3000吨提高到5000吨。80年代初，一闽东合成氨厂开展全面技改：造气的料煤作精选净化处理，减少煤球杂质，提高合碳量；调节造气炉温度，选好催化剂，提高原料气转化得率和单炉发气量；调整氮、氢气间比例和合成塔内反应气体压力和温度，提高原料气向氨气的转化率，促进反应速度，增加氨气单位时间里的生成量；改造水冷器和热交换器使热能充分利用减少浪费。80年代中期，古田化肥厂进行技改，引用省化工设计院换热网络技术装置，通过变换循环热水向合成取热，并向精炼供热，实现能量逐级利用、节约能耗，吨氨成本减至114元，主要设备成为全国小氨行业第三代先进设备，合成氨从年产8000吨提高到1．2万吨。80年代后期，古田化肥厂继续完善改革各项配套工程，使碳酸氨按年产突破4万吨，含氮量>16.6%，含水量<5%，产品质量达国家二级品标准。
发展
2006年以来，中国化肥行业工业总产值总体上呈增长趋势。其中，2009年受金融危机影响，化肥市场需求下降，化肥行业产能缩减，全年实现工业总产值3938.79亿元，同比下降6.96%;2010年以来，化肥市场明显回暖，行业开工率明显上升，全年实现工业总产值5068.13亿元，较上年增长28.67%。2011年我国化肥行业工业总产值达到7192.25亿元。
我国化肥产业“十二五”发展重点已初步确定，其中企业整合和重组将成为重中之重。计划到“十二五”末，氮肥企业数量减少到200家以下，磷肥企业数量减少到150家以下。预测，“十二五”及2020年前的化肥需求还将有小幅增长，按粮食自给率98%测算，预计2015年化肥需求约5100万吨，2020年约5300万吨，国内化肥行业未来5年的产量和产品结构目标是：氮肥、磷肥自给率保持110%-120%，钾肥自给率60%以上，高浓度肥料维持合理比例。
农业作用
中国是一个人口众多的国家，粮食生产在农业生产的发展中占有重要的位置。通常增加粮食产量的途径是扩大耕地面积或提高单位面积产量。根据中国国情，继续扩大耕地面积的潜力已不大，虽然中国尚有许多未开垦的土地，但大多存在投资多、难度大的问题。这就决定了中国粮食增产必须走提高单位面积产量的途径。
施肥不仅能提高土壤肥力，而且也是提高作物单位面积产量的重要措施。化肥是农业生产最基础而且是最重要的物质投入。据联合国粮农组织(UAO）统计，化肥在对农作物增产的总份额中约占40%～60%。中国能以占世界7%的耕地养活了占世界22%的人口，可以说化肥起到举足轻重的作用。
远景
《2013-2017年中国化肥行业市场需求预测与投资战略规划分析报告》显示，原料上涨、能源短缺、物流成本高涨、通胀压力持续增强等宏观经济环境成为制约中国制造业发展的公敌，然而化肥行业却有其特殊性，季节性强、流通性差、进退机制缺失等产业结构不合理的情况长期存在。
尽管市场调节机制发挥了重要作用，但是中国农业保护政策压制化肥等农业物资价格的上涨，化肥生产企业的原材料价格补贴政策以及化肥的延伸政策的缺失使化肥生产处于长期亏损，而依靠高污染、高排放、高浪费、低效率的生产方式更是为化肥企业生产成本居高不小、利润逐渐萎缩雪上加霜，伴随着中国国际化进程的加快，企业管理运营水平成为限制中国化肥企业竞争力的重要因素。
前瞻网表示，我国化肥产业“十二五”发展重点已初步确定，其中企业整合和重组将成为重中之重，计划到“十二五”末，氮肥企业数量减少到200家以下，磷肥企业数量减少到150家以下。
产量
中国1998年化肥产量已达2956万吨（纯养分，下同），占世界总产量的19%，居世界第一位；中国1998年化肥纯养分使用量达3816万吨，也居世界第一位。
虽然中国的化肥总产量和总用量方面居世界第一位，并不意味着中国在化肥合理使用技术上也处于第一的位置，反而，恰恰相反，中国部分农村在施用化肥方面存在着严重不合理、不科学的问题，造成了化肥资源的浪费，增加了农业成本，使农民的收益下降，亟待改变。
中国是化肥生产和消费大国，随着农村生产结构的调整，对化肥的需求将持续增加，2006年中国将全部取消农业税，随着粮食价格上升，粮食播种面积增加和农民种粮积极性提高，预计2006年化肥需求将达5000万吨。2005年1～6月份中国化肥出现了良好的增长势头，1～6月份全国化肥总计2411.98万吨，同比增长11.7%。其中氮肥产量1752.49万吨，同比增长10.4%，磷肥产量544.1万吨，同比增长9.6%，钾肥产量113.4万吨，同比增长高达54.5%。
影响化肥生产和流通成本的能源、原材料、运输等诸多因素还将继续起作用，因此2005年化肥价格继续上涨的压力不小。从2004年上半年开始，为稳定化肥市场价格，保护农民种植收益，各级政府已经采取了一系列调控措施，并起到了一定的效果，调控力度还将加大，化肥市场价格的上涨空间将在一定程度上被压缩。
2005年推动化肥价格持续上涨的主要原因有化肥需求的增加、化肥生产成本增加、结构性供给不足和国际肥价持续上涨；这些因素2006年还将继续起作用，因此2005～2006年化肥价格将会呈现持续上涨的趋势。由于消费量的稳步增长，国内产能供应缺口仍将存在，特别是钾肥、磷酸二铵和NPK合肥仍要靠进口来满足需求。中国化肥的市场需求仍有很大的需求增长空间。中国化肥面临良好的发展势头，这为中国化肥生产企业改善产品结构、进行技术改造和扩大规模提供了很好的机遇。
化肥利用率
中国化肥的利用率不高，当季氮肥利用率仅为35%。据联合国粮食及农业组织的资料显示，1980年至2002年中国的化肥用量增长了61%，而粮食产量只增加了31%。肥料利用率偏低一直是中国农业施肥中存在的问题。鲁如坤等的研究发现，中国农田磷肥的利用率仅为10%～25%。磷肥利用率偏低不仅造成严重的资源浪费，还会使大量的磷素积累在土壤中，从而导致农田及环境污染。因此，提高磷肥的利用率对农业的可持续发展和环境保护等均具有重要意义。
化肥在农业生产成本（物资费用加入工费用）中占25%以上，占全部物资费用（种子、肥料、农药、机械作业、排灌等费用）的50%左右，国家、地方和农民都为此付出了很大的代价。
农民每年为购买化肥要支付1400亿元（按耕地面积计算，每年平均每公顷在购买化肥方面为1005元）。
国家和地方每年为进口化肥支付35亿美元外汇
全国为增加化肥生产能力，每年投入160亿元。
每年为生产化肥消耗能源6545万吨标煤，占全国能源生产总量的5%。世界化肥市场总体呈供需基本平衡，略有富余的局面。但各地区的发展不平衡。氮肥过剩的地区是前苏联、东欧和中东等地区，缺口地区是亚洲和西欧。磷肥生产集中在资源丰富的北美、前苏联、中国和非洲，缺口地区是亚洲、西欧和拉美等地区。钾肥集中在加拿大和前苏联等少数有资源的国家。亚洲是世界上最大的化肥缺口地区，其中氮肥缺口10%，磷肥缺口30%，钾肥90%。
环境污染
1.重金属和有毒元素有所增加
直接危害人体健康，产生污染的重金属主要有Zn、Cu、Co和Cr。从化肥的原料开采到加工生产，总是给化肥带进一些重金属元素或有毒物质。其中以磷肥为主。中国施用的化肥中，磷肥约占20%，磷肥的生产原料为磷矿石，它含有大量有害元素F和As，同时磷矿石的加工过程还会带进其它重金属Cd、Cr、Hg、As、F，特别是Cd。另外，利用废酸生产的磷肥中还会带有三氯乙醛，对作物造成毒害。研究表明，无论是酸性土壤、微酸性土壤还是石灰性土壤，长期施用化肥还会造成土壤中重金属元素的富集。比如，长期施用硝酸铵、磷酸铵、复合肥，可使土壤中As的含量达50~60 mg/kg。同时，随着进入土壤Cd的增加，土壤中有效Cd含量也会增加，作物吸收的Cd量也增加。
2.微生物活性降低，物质难以转化及降解
土壤微生物是个体小而能量大的活体，它们既是土壤有机质转化的执行者，又是植物营养元素的活性库，具有转化有机质、分解矿物和降解有毒物质的作用。中科院南京土壤研究所的试验表明，施用不同的肥料对微生物的活性有很大的影响，土壤微生物数量、话性大小的顺序为：有机肥配施无机肥>；单施有机肥>；单施无机肥。中国施用的化肥中以氮肥为主，而磷肥、钾肥和有机肥的施用量低，这会降低土壤微生物的数量和活性。
3.养分失调，硝酸盐累积
中国施用的化肥以氮肥为主，而磷肥、钾肥和复合肥较少，长期施用造成土壤营养失调，加剧土壤P、K的耗竭，导致NO3-N累积。NO3-N本身无毒，但若未被作物充分同化可使其含量迅速增加，摄入人体后被微生物还原为NO2-，使血液的载氧能力下降，诱发高铁血红蛋白血症，严重时可使人窒息死亡。同时，NO3-N还可以在体内转变成强致癌物质亚硝胺，诱发各种消化系统癌变，危害人体健康。在保护地栽培条件下，即使是以施用有机肥为主的100 cm土层中NO3-N累积量也在240~740 kg/hm2。
4.酸化加剧，pH变化太大
长期施用化肥加速土壤酸化。一方面与氮肥在土壤中的硝化作用产生硝酸盐的过程相关。首先是铵转变成亚硝酸盐，然后亚硝酸盐再转变成硝酸盐，形成H+，导致土壤酸化。另一方面，一些生理酸性肥料，比如磷酸钙、硫酸铵、氯化铵在植物吸收肥料中的养分离子后，土壤中H+增多，许多耕地土壤的酸化和生理性肥料长期施用有关。同时，长期施用kcl，因作物选择吸收所造成的生理酸性的影响，能使缓冲性小的中性土壤逐渐变酸。此外，氮肥在通气不良的条件下，可进行反硝化作用，以NH3、N2的形式进入大气，大气中的NH3、N2可经过氧化与水解作用转化成HNO3，降落到土壤中引起土壤酸化。化肥施用促进土壤酸化现象在酸性土壤中最为严重。土壤酸化后可加速Ca、Mg从耕作层淋溶，从而降低盐基饱和度和土壤肥力。
污染防治
1.强化环保意识，加强监测管理
加强教育，提高群众的环保意识，使人们充分意识到化肥污染的严重性，调动广大公民参与到防治土壤化肥污染的行动中。注重管理，严格化肥中污染物质的监测检查，防止化肥带人土壤过量的有害物质。制定有关有害物质的允许量标准，用法律法规来防治化肥污染。
2.增施有机肥，改善理化性质
施用有机肥，能够增加土壤有机质、土壤微生物，改善土壤结构，提高土壤的吸收容量，增加土壤胶体对重金属等有毒物质的吸附能力。可根据实际情况推广豆科绿肥，实行引草入田、草田轮作、粮草经济作物带状间作和根茬肥田等形式种植。另外，作物秸秆本身含有较丰富的养分，推行秸秆还田也是增加土壤有机质的有效措施，绿肥、油菜、大豆等作物秸秆还田前景较好，应加以推广。
3.普及配方施肥，促进养分平衡
根据作物需肥规律、土壤供肥性能与肥料效应，在以有机肥为主的条件下，产前提出施用各种肥料的适宜用量和比例及相应的施肥方法。推广配方施肥技术可以确定施肥量、施肥种类、施肥时期，有利于土壤养分的平衡供应，减少化肥的浪费，避免对土壤环境造成污染。
4.应用硝化抑制剂，缓解土壤污染
硝化抑制剂又称氮肥增效剂，能够抑制土壤中铵态氮转化成亚硝态氮和硝态氮，提高化肥的肥效和减少土壤污染。据河北省农科院土肥所贾树龙研究，施用氮肥增效剂后，氮肥的损失可减少20%~30%。由于硝化细菌的活性受到抑制，铵态氮的硝化变缓，使氮素较长时间以铵的形式存在，减少了对土壤的污染。
5.采取多管齐下，改进施肥方法
深施氮肥，主要是指铵态氮肥和尿素肥料。据农业部统计，在保持作物相同产量的情况下，深施节肥的效果显着；氮铵的深施可提高利用率31%~32%，尿素可提高5%~12.7%，硫铵可提高18.9%~22.5%。磷肥按照旱重水轻的原则集中施用，可以提高磷肥的利用率，并能减少对土壤的污染。还可施用生石灰，调节土壤氧化-还原电位等方法降低植物对重金属元素的吸收和积累，还可以采用翻耕、刻土深翻和换土等方法减少土壤重金属和有害元素。[1]