粮食产量增3倍，氮肥用量增34倍；化学合成的肥料，可能成为明天的毒药
■本报见习记者 孙爱民
“我国的粮食产量在1950年到1998年间增加了3倍，氮肥用量却增加了34倍，每年因氮肥过量使用造成的直接经济损失达300亿元。”在日前由中科院遗传与发育生物学研究所举行的植物基因组及新绿色革命论坛上，重庆师范大学特聘教授张汉马给出的这组数据，让与会的生物学家倍感压力。
张汉马表示，氮肥是农作物产量的重要决定因素，也是上世纪“绿色革命”的主要贡献者之一，而在当下却很有可能成为“绿色革命”的毒药。
氮肥高效利用仍是国际性挑战
曾担任欧洲氮代谢协会主席的张汉马，在欧洲领导过不少有关氮代谢的科研项目，但氮肥的综合利用效率并没有提升，“全球因氮肥过量使用带来的问题越来越多，隐患越来越大”。
据了解，氮肥生产的成本高、能源消耗量大。生产一吨用于合成氮肥的氨需要2800公斤煤、1600度电。张汉马介绍说，我国氮肥生产每年耗费一亿吨标准煤，并以每年1000万吨的速度增长。以这样高的能耗生产出来的氮肥，其利用效率并不高，还给生态环境带来了灾难性的破坏。
我国长期关注磷对水环境的污染，其实农业氮同样是水环境的主要污染源。张汉马表示，农业氮流失造成的氮污染超过工业和生活污染的总和，是导致湖泊、河流、浅海水域富营养化和水质恶化的主要污染源。不仅如此，氮肥在生产和使用过程中还会产生有害气体。
三个关键科学问题无法回答
氮肥利用低下是一个全球性问题，却为何迟迟无法解决？在张汉马看来，主要原因是基础研究做得不够。
“植物内部对氮的调控，经过几亿年的发展已经形成了固定的系统与机制，而人类对这个最根本机制的认识基本上等于零，因此无法通过改变这个机制来增强固氮能力。”张汉马认为，在实验室中可以通过添加化学元素改变氮代谢的过程，但对这一过程是怎么发生的仍是一头雾水。
植物如何调控氮的吸收与利用？如何降低氮肥投入，同时保持作物高产？如何能使非豆科植物固氮？这是张汉马提出的解决氮肥高效利用的三个关键科学问题。
“基础研究搞不好，其他措施都是低效率的尝试。”张汉马说，氮肥高效利用这一全球性的挑战已引起国际上的高度关注。
比尔·盖茨和梅琳达基金会已于2012年7月宣布为一项旨在研究氮肥高效技术途径的项目投入一千万美元的项目经费，欧盟和美国也相继推出数千万英镑的项目专门研究如何提高氮肥利用效率。
相比之下，我国在这方面的基础研究投入明显不足。“据我所知，在已启动的国家重大项目中，还没有专门针对氮肥高效利用的项目。”张汉马表示。
中国政府的施肥指导缺位
中国农业大学教授张福锁的一项研究显示，我国拥有占世界7%的耕地，却消耗了全球35%的氮肥。我国的氮肥利用效率与欧美发达国家相比差距明显。
“在全球基础研究都没有大的进展的前提下，为什么欧美国家做得比我们好？在这方面，政府的引导与推动起了很大的作用。”张汉马认为。
“发达国家为本国农业生产提供很详细的施肥指导，像英国在施肥技术上持续探索了上百年。”张汉马说，哪个作物、在哪个区域、什么时候、该施多少肥，政府都提供明确的指导，农民不需要自己去研究。
中科院院士武维华曾在一次论坛上表示，与发达国家的农业从业者相比，我国农民盲目相信“肥有多大量、地就有多大产”。他在调研中发现，有的地区根本就不用施氮肥，农民却盲目地往地里倒肥料，反而影响了作物产量。
据张汉马介绍，施肥指导需要在充分掌握土壤情况、气候等情报的前提下才能给出科学的建议，一些基础性的研究与数据搜集显得更为重要。
“在三个科学问题没有得到解答的情况下，政府的详细指导能在提高氮肥效率方面起到作用。”张汉马表示，但最根本的还是要在生物学上找到植物固氮的机理。
《中国科学报》 (2013-02-21 第4版 综合)
