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| 化學肥料 |
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化學肥料是任一天然或合成的一種或多種植物成長發育所必需的營養元素，約30%~50%的作物產量增加是來歸因於天然或無機化學合成的商業肥料。市面上出售的肥料種類及品牌極多，依成分可分為無機肥料和有機肥料，肥料通常直接用於土壤，或噴灑於葉片。
基本內容
中文名：化學肥料
別名：化肥
性質：植物營養元素
外文名：Chemical fertilizer
種類：氮肥、磷肥、鉀肥、複合肥料
基本定義
用化學方法製成的含有一種或幾種農作物生長需要的營養元素的肥料。化學肥料的簡稱。只含有一種可標明含量的營養元素的化肥稱為單元肥料，如氮肥、磷肥、鉀肥以及次要常量元素肥料和微量元素肥料。含有氮、磷、鉀三種營養元素中的兩種或三種且可標明其含量的化肥，稱為複合肥料或混合肥料。化肥的有效組分在水中的溶解度通常是度量化肥有效性的標準。品位是化肥質量的主要指標，它是指化肥產品中有效營養元素或其氧化物的含量百分率，如：氮、磷、鉀、鈣、鈉、錳、硫、硼、銅、鐵、鉬、鋅的百分含量。
簡史
根據古希臘傳說，用動物糞便作肥料是大力士赫拉克羅斯首先發現的。赫拉克羅斯是眾神之主宙斯之子，是一個半神半人的英雄，他曾創下12項奇蹟，其中之一就是在一天之內把伊利斯國王奧吉阿斯養有300頭牛的牛棚打掃得乾乾淨淨。他把艾爾菲厄斯河改道，用河水沖走牛糞，沉積在附近的土地上，使農作物獲得了豐收。當然這是神話，但也說明當時的人們已經意識到糞肥對作物增產的作用。古希臘人還發現舊戰場上生長的作物特別茂盛，從而認識到人和動物的屍體是很有效的肥料。在《聖經》中也提到把動物血液淋在地上的施肥方法。
千百年來，不論是歐洲還是亞洲，都把糞肥當作主要肥料。進入18世紀以後，世界人口迅速增長，同時在歐洲爆發的工業革命，使大量人口湧入城市，加劇了糧食供應緊張，並成為社會動盪的一個起因。化學家們從18世紀中葉開始對作物的營養學進行科學研究。19世紀初流行的兩大植物營養學說是「腐殖質」說和「生活力」說。前者認為植物所需的碳元素不是來自空氣中的二氧化碳，而是來自腐殖質；後者認為植物可惜自身特有的生活力製造植物灰分的成分。1840年，德國着名化學家李比希出版了《化學在農業及生理學上的應用》一書，創立了植物礦物質營養學說和歸還學說，認為只有礦物質才是綠色植物唯一的養料，有機質只有當其分解釋放出礦物質時才對植物有營養作用。李比希還指出，作物從土壤中吸走的礦物質養分必須以肥料形式如數歸還土壤，否則土壤將日益貧瘠。從而否定了「腐殖質」和「生活力」學說，引起了農業理論的一場革命，為化肥的誕生提供了理論基礎。
1828年，德國化學家維勒（F .W?hler，1800-1882）在世界上首次用人工方法合成了尿素。按當時化學界流行的「活力論」觀點，尿素等有機物中含有某種生命力，是不可能人工合成的。維勒的研究打破了無機物與有機物之間的絕對界限。但當時人們尚未認識到尿素的肥料用途。直到50多年後，合成尿素才作為化肥投放市場。
1838年，英國鄉紳勞斯（L .B .Ross）用硫酸處理磷礦石製成磷肥，成為世界上第一種化學肥料。
1840年，德國化學家李比希（J .von Liebig，1803-1873）出版了《化學在農業及生理學上的應用》—書，創立了植物礦物質營養學說和規換學說，徹底否定了當時盛行的「腐殖質」和「生命力」兩大植物營養學說，為化肥的發明與應用奠定了理論基礎。李比希還在1850年發明了鉀肥。
1850年前後，勞斯又發明出最早的氮肥。1909年，德國化學家哈伯（F .Haber，1868-1934）與博施 （C .Bosch，1874-1940 ）合作創立了「哈伯-博施」氨合成法，解決了氮肥大規模生產的技術問題。
20世紀50年代以來，施用化肥得到了大規模應用。據統計，在各種農業增產措施中，化肥的作用占大約30%。
閩東的化肥生產始於1958年福安的磷肥生產。60年代後期，福安、寧德、古田先後引進合成法生產碳酸氫銨。1977年，古田化肥廠創造出螺旋流篩法，實現造氣全燒碳化煤球，年產由70年代初期3000噸提高到5000噸。80年代初，一閩東合成氨廠開展全面技改：造氣的料煤作精選淨化處理，減少煤球雜質，提高合碳量；調節造氣爐溫度，選好催化劑，提高原料氣轉化得率和單爐發氣量；調整氮、氫氣間比例和合成塔內反應氣體壓力和溫度，提高原料氣向氨氣的轉化率，促進反應速度，增加氨氣單位時間裡的生成量；改造水冷器和熱交換器使熱能充分利用減少浪費。80年代中期，古田化肥廠進行技改，引用省化工設計院換熱網絡技術裝置，通過變換循環熱水向合成取熱，並向精煉供熱，實現能量逐級利用、節約能耗，噸氨成本減至114元，主要設備成為全國小氨行業第三代先進設備，合成氨從年產8000噸提高到1．2萬噸。80年代後期，古田化肥廠繼續完善改革各項配套工程，使碳酸氨按年產突破4萬噸，含氮量>16.6%，含水量<5%，產品質量達國家二級品標準。
發展
2006年以來，中國化肥行業工業總產值總體上呈增長趨勢。其中，2009年受金融危機影響，化肥市場需求下降，化肥行業產能縮減，全年實現工業總產值3938.79億元，同比下降6.96%;2010年以來，化肥市場明顯回暖，行業開工率明顯上升，全年實現工業總產值5068.13億元，較上年增長28.67%。2011年我國化肥行業工業總產值達到7192.25億元。
我國化肥產業「十二五」發展重點已初步確定，其中企業整合和重組將成為重中之重。計劃到「十二五」末，氮肥企業數量減少到200家以下，磷肥企業數量減少到150家以下。預測，「十二五」及2020年前的化肥需求還將有小幅增長，按糧食自給率98%測算，預計2015年化肥需求約5100萬噸，2020年約5300萬噸，國內化肥行業未來5年的產量和產品結構目標是：氮肥、磷肥自給率保持110%-120%，鉀肥自給率60%以上，高濃度肥料維持合理比例。
農業作用
中國是一個人口眾多的國家，糧食生產在農業生產的發展中占有重要的位置。通常增加糧食產量的途徑是擴大耕地面積或提高單位面積產量。根據中國國情，繼續擴大耕地面積的潛力已不大，雖然中國尚有許多未開墾的土地，但大多存在投資多、難度大的問題。這就決定了中國糧食增產必須走提高單位面積產量的途徑。
施肥不僅能提高土壤肥力，而且也是提高作物單位面積產量的重要措施。化肥是農業生產最基礎而且是最重要的物質投入。據聯合國糧農組織(UAO）統計，化肥在對農作物增產的總份額中約占40%～60%。中國能以占世界7%的耕地養活了占世界22%的人口，可以說化肥起到舉足輕重的作用。
遠景
《2013-2017年中國化肥行業市場需求預測與投資戰略規劃分析報告》顯示，原料上漲、能源短缺、物流成本高漲、通脹壓力持續增強等宏觀經濟環境成為制約中國製造業發展的公敵，然而化肥行業卻有其特殊性，季節性強、流通性差、進退機制缺失等產業結構不合理的情況長期存在。
儘管市場調節機制發揮了重要作用，但是中國農業保護政策壓制化肥等農業物資價格的上漲，化肥生產企業的原材料價格補貼政策以及化肥的延伸政策的缺失使化肥生產處於長期虧損，而依靠高污染、高排放、高浪費、低效率的生產方式更是為化肥企業生產成本居高不小、利潤逐漸萎縮雪上加霜，伴隨着中國國際化進程的加快，企業管理運營水平成為限制中國化肥企業競爭力的重要因素。
前瞻網表示，我國化肥產業「十二五」發展重點已初步確定，其中企業整合和重組將成為重中之重，計劃到「十二五」末，氮肥企業數量減少到200家以下，磷肥企業數量減少到150家以下。
產量
中國1998年化肥產量已達2956萬噸（純養分，下同），占世界總產量的19%，居世界第一位；中國1998年化肥純養分使用量達3816萬噸，也居世界第一位。
雖然中國的化肥總產量和總用量方面居世界第一位，並不意味着中國在化肥合理使用技術上也處於第一的位置，反而，恰恰相反，中國部分農村在施用化肥方面存在着嚴重不合理、不科學的問題，造成了化肥資源的浪費，增加了農業成本，使農民的收益下降，亟待改變。
中國是化肥生產和消費大國，隨着農村生產結構的調整，對化肥的需求將持續增加，2006年中國將全部取消農業稅，隨着糧食價格上升，糧食播種面積增加和農民種糧積極性提高，預計2006年化肥需求將達5000萬噸。2005年1～6月份中國化肥出現了良好的增長勢頭，1～6月份全國化肥總計2411.98萬噸，同比增長11.7%。其中氮肥產量1752.49萬噸，同比增長10.4%，磷肥產量544.1萬噸，同比增長9.6%，鉀肥產量113.4萬噸，同比增長高達54.5%。
影響化肥生產和流通成本的能源、原材料、運輸等諸多因素還將繼續起作用，因此2005年化肥價格繼續上漲的壓力不小。從2004年上半年開始，為穩定化肥市場價格，保護農民種植收益，各級政府已經採取了一系列調控措施，並起到了一定的效果，調控力度還將加大，化肥市場價格的上漲空間將在一定程度上被壓縮。
2005年推動化肥價格持續上漲的主要原因有化肥需求的增加、化肥生產成本增加、結構性供給不足和國際肥價持續上漲；這些因素2006年還將繼續起作用，因此2005～2006年化肥價格將會呈現持續上漲的趨勢。由於消費量的穩步增長，國內產能供應缺口仍將存在，特別是鉀肥、磷酸二銨和NPK合肥仍要靠進口來滿足需求。中國化肥的市場需求仍有很大的需求增長空間。中國化肥面臨良好的發展勢頭，這為中國化肥生產企業改善產品結構、進行技術改造和擴大規模提供了很好的機遇。
化肥利用率
中國化肥的利用率不高，當季氮肥利用率僅為35%。據聯合國糧食及農業組織的資料顯示，1980年至2002年中國的化肥用量增長了61%，而糧食產量只增加了31%。肥料利用率偏低一直是中國農業施肥中存在的問題。魯如坤等的研究發現，中國農田磷肥的利用率僅為10%～25%。磷肥利用率偏低不僅造成嚴重的資源浪費，還會使大量的磷素積累在土壤中，從而導致農田及環境污染。因此，提高磷肥的利用率對農業的可持續發展和環境保護等均具有重要意義。
化肥在農業生產成本（物資費用加入工費用）中占25%以上，占全部物資費用（種子、肥料、農藥、機械作業、排灌等費用）的50%左右，國家、地方和農民都為此付出了很大的代價。
農民每年為購買化肥要支付1400億元（按耕地面積計算，每年平均每公頃在購買化肥方面為1005元）。
國家和地方每年為進口化肥支付35億美元外匯
全國為增加化肥生產能力，每年投入160億元。
每年為生產化肥消耗能源6545萬噸標煤，占全國能源生產總量的5%。世界化肥市場總體呈供需基本平衡，略有富餘的局面。但各地區的發展不平衡。氮肥過剩的地區是前蘇聯、東歐和中東等地區，缺口地區是亞洲和西歐。磷肥生產集中在資源豐富的北美、前蘇聯、中國和非洲，缺口地區是亞洲、西歐和拉美等地區。鉀肥集中在加拿大和前蘇聯等少數有資源的國家。亞洲是世界上最大的化肥缺口地區，其中氮肥缺口10%，磷肥缺口30%，鉀肥90%。
環境污染
1.重金屬和有毒元素有所增加
直接危害人體健康，產生污染的重金屬主要有Zn、Cu、Co和Cr。從化肥的原料開採到加工生產，總是給化肥帶進一些重金屬元素或有毒物質。其中以磷肥為主。中國施用的化肥中，磷肥約占20%，磷肥的生產原料為磷礦石，它含有大量有害元素F和As，同時磷礦石的加工過程還會帶進其它重金屬Cd、Cr、Hg、As、F，特別是Cd。另外，利用廢酸生產的磷肥中還會帶有三氯乙醛，對作物造成毒害。研究表明，無論是酸性土壤、微酸性土壤還是石灰性土壤，長期施用化肥還會造成土壤中重金屬元素的富集。比如，長期施用硝酸銨、磷酸銨、複合肥，可使土壤中As的含量達50~60 mg/kg。同時，隨着進入土壤Cd的增加，土壤中有效Cd含量也會增加，作物吸收的Cd量也增加。
2.微生物活性降低，物質難以轉化及降解
土壤微生物是個體小而能量大的活體，它們既是土壤有機質轉化的執行者，又是植物營養元素的活性庫，具有轉化有機質、分解礦物和降解有毒物質的作用。中科院南京土壤研究所的試驗表明，施用不同的肥料對微生物的活性有很大的影響，土壤微生物數量、話性大小的順序為：有機肥配施無機肥>；單施有機肥>；單施無機肥。中國施用的化肥中以氮肥為主，而磷肥、鉀肥和有機肥的施用量低，這會降低土壤微生物的數量和活性。
3.養分失調，硝酸鹽累積
中國施用的化肥以氮肥為主，而磷肥、鉀肥和複合肥較少，長期施用造成土壤營養失調，加劇土壤P、K的耗竭，導致NO3-N累積。NO3-N本身無毒，但若未被作物充分同化可使其含量迅速增加，攝入人體後被微生物還原為NO2-，使血液的載氧能力下降，誘發高鐵血紅蛋白血症，嚴重時可使人窒息死亡。同時，NO3-N還可以在體內轉變成強致癌物質亞硝胺，誘發各種消化系統癌變，危害人體健康。在保護地栽培條件下，即使是以施用有機肥為主的100 cm土層中NO3-N累積量也在240~740 kg/hm2。
4.酸化加劇，pH變化太大
長期施用化肥加速土壤酸化。一方面與氮肥在土壤中的硝化作用產生硝酸鹽的過程相關。首先是銨轉變成亞硝酸鹽，然後亞硝酸鹽再轉變成硝酸鹽，形成H+，導致土壤酸化。另一方面，一些生理酸性肥料，比如磷酸鈣、硫酸銨、氯化銨在植物吸收肥料中的養分離子後，土壤中H+增多，許多耕地土壤的酸化和生理性肥料長期施用有關。同時，長期施用kcl，因作物選擇吸收所造成的生理酸性的影響，能使緩衝性小的中性土壤逐漸變酸。此外，氮肥在通氣不良的條件下，可進行反硝化作用，以NH3、N2的形式進入大氣，大氣中的NH3、N2可經過氧化與水解作用轉化成HNO3，降落到土壤中引起土壤酸化。化肥施用促進土壤酸化現象在酸性土壤中最為嚴重。土壤酸化後可加速Ca、Mg從耕作層淋溶，從而降低鹽基飽和度和土壤肥力。
污染防治
1.強化環保意識，加強監測管理
加強教育，提高群眾的環保意識，使人們充分意識到化肥污染的嚴重性，調動廣大公民參與到防治土壤化肥污染的行動中。注重管理，嚴格化肥中污染物質的監測檢查，防止化肥帶人土壤過量的有害物質。制定有關有害物質的允許量標準，用法律法規來防治化肥污染。
2.增施有機肥，改善理化性質
施用有機肥，能夠增加土壤有機質、土壤微生物，改善土壤結構，提高土壤的吸收容量，增加土壤膠體對重金屬等有毒物質的吸附能力。可根據實際情況推廣豆科綠肥，實行引草入田、草田輪作、糧草經濟作物帶狀間作和根茬肥田等形式種植。另外，作物秸稈本身含有較豐富的養分，推行秸稈還田也是增加土壤有機質的有效措施，綠肥、油菜、大豆等作物秸稈還田前景較好，應加以推廣。
3.普及配方施肥，促進養分平衡
根據作物需肥規律、土壤供肥性能與肥料效應，在以有機肥為主的條件下，產前提出施用各種肥料的適宜用量和比例及相應的施肥方法。推廣配方施肥技術可以確定施肥量、施肥種類、施肥時期，有利於土壤養分的平衡供應，減少化肥的浪費，避免對土壤環境造成污染。
4.應用硝化抑制劑，緩解土壤污染
硝化抑制劑又稱氮肥增效劑，能夠抑制土壤中銨態氮轉化成亞硝態氮和硝態氮，提高化肥的肥效和減少土壤污染。據河北省農科院土肥所賈樹龍研究，施用氮肥增效劑後，氮肥的損失可減少20%~30%。由於硝化細菌的活性受到抑制，銨態氮的硝化變緩，使氮素較長時間以銨的形式存在，減少了對土壤的污染。
5.採取多管齊下，改進施肥方法
深施氮肥，主要是指銨態氮肥和尿素肥料。據農業部統計，在保持作物相同產量的情況下，深施節肥的效果顯着；氮銨的深施可提高利用率31%~32%，尿素可提高5%~12.7%，硫銨可提高18.9%~22.5%。磷肥按照旱重水輕的原則集中施用，可以提高磷肥的利用率，並能減少對土壤的污染。還可施用生石灰，調節土壤氧化-還原電位等方法降低植物對重金屬元素的吸收和積累，還可以採用翻耕、刻土深翻和換土等方法減少土壤重金屬和有害元素。[1]