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研發(fā)背景
化肥是重要的農(nóng)田物資，對提高作物產(chǎn)量起到過很大作用。據(jù)發(fā)達國家統(tǒng)計，對作物的貢獻率達30 %~50 %，中國的研究證明貢獻率約30 %。隨著化肥施用量的增加對土壤產(chǎn)生了不良影響，主要表現(xiàn)在:增加土壤重金屬與有毒元素;導致土壤硝酸鹽積累;破壞土壤結(jié)構，促進土壤酸化;降低土壤微生物活動。從而改變了土壤的性狀，降低了土壤肥力，降低了作物產(chǎn)量，產(chǎn)生追施化肥的惡性循環(huán)。
土壤化肥
肥料是提供一種或一種以上植物必需的礦質(zhì)元素，改善土壤性質(zhì)、提高土壤肥力水平的一類物質(zhì)，是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的物質(zhì)基礎之一。中國早在西周時就已知道田間雜草在腐爛以后，有促進黍稷生長的作用。《齊民要術》中詳細介紹了種植綠肥的方法以及豆科作物同禾本科作物輪作的方法等;還提到了用作物莖稈與牛糞尿混合，經(jīng)過踐踏和堆制而成肥料的方法。在施肥技術方面，《泛勝之書》中有詳細敘述，強調(diào)施足基肥和補施追肥對作物生長的重要性。唐、宋以后隨著水稻在長江流域的推廣，施肥經(jīng)驗日益積累，從而總結(jié)出"時宜、土宜和物宜"的施肥原則，即施肥應隨氣候、土壤、作物因素的變化而定。隨著近代化學工業(yè)的興起和發(fā)展，各種化學肥料相繼問世。18 世紀中葉， 磷分為單元肥料（僅含一種養(yǎng)分元素）和復合肥料（含兩種或兩種以上養(yǎng)分元素），前者如氮肥、磷肥和鉀肥;后者如氮磷、氮鉀和磷鉀的二元復合肥以及氮磷鉀三元復合肥。有機肥料包括有機氮肥、合成有機氮肥等。中國習慣使用的有人畜禽糞尿、綠肥、廄肥、堆肥、漚肥和沼氣肥等。有機無機肥料即半有機肥料，是有機肥料與無機肥料通過機械混合或化學反應而成的肥料。由于一種肥料常有多種屬性，除上述分類外，還有常見的其他分類方法:①按肥料物理狀態(tài)可分為固體和流體肥料。固體肥料又分為粉狀和粒狀肥料。流體肥料是常溫常壓下呈液體狀態(tài)的肥料。②按肥料的化學性質(zhì)，可分為化學酸性、化學堿性和化學中性肥料。③按肥料被植物選擇吸收后對土壤反應的影響，可分為生理中性、生理堿性和生理酸性肥料。④按肥料中養(yǎng)分對植物的有效性，可分為速效、遲效和長效肥料。
為適應農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化發(fā)展的需要，化學肥料生產(chǎn)除繼續(xù)增加產(chǎn)量外，正朝著高效復合化，并結(jié)合施肥機械化、運肥管道化、水肥噴灌儀表化方向發(fā)展。液氨、聚磷酸銨、聚磷酸鉀等因具有養(yǎng)分濃度高或副成分少等優(yōu)點，成為大力發(fā)展的主要化肥品種。很多化學肥料還趨向于制成流體肥料，并在其中摻入微量元素肥料和農(nóng)藥，成為多功能的復合肥料，便于管道運輸和施肥灌溉（噴灌、滴灌）的結(jié)合，有省工、省水和省肥的優(yōu)點。隨著設施農(nóng)業(yè)（如塑料大棚等）的發(fā)展，蔬菜、瓜果對二氧化碳肥料的需求量將逐步增多。但是，長期大量地施用化學肥料，常導致環(huán)境污染。為了保持農(nóng)業(yè)生態(tài)平衡，應提倡有機肥與化肥配合使用，以便在滿足作物對養(yǎng)分需要的同時避免土壤性質(zhì)惡化和環(huán)境污染。
農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中種植業(yè)的發(fā)展離不開肥料。我國的農(nóng)業(yè)已經(jīng)有了1萬年的悠久歷史，古代稱肥料為糞，施肥則成為糞田。我國的農(nóng)田施肥大約開始于殷商朝代，主要根據(jù)出土文物中當時已有罱河泥的木制工具以及殷商甲骨文中已有表示屎、壅等字形記載，并有施肥可以增產(chǎn)的卜詞。到戰(zhàn)國時期已經(jīng)重視并強調(diào)農(nóng)田施肥了。我國古代最多是利用動物糞便作為肥料，到戰(zhàn)國和秦漢又利用腐熟人、畜糞尿、蠶糞、雜草、草木灰、豆萁、河泥、骨汁等。在漢朝已很重視養(yǎng)豬積肥。《汜勝之書》已記述作物施基肥、種肥河特殊的溲種法。宋、元朝已開始使用石灰、石膏、硫磺、食鹽、鹵水等無機肥料。此時的農(nóng)業(yè)書籍中已有糞壤篇各論，把肥料分為六大類。到18世紀楊燦又把肥料增為十類，施肥技術上提出了"時宜、土宜和物宜"的觀點。在歐洲國家，整個中世紀經(jīng)濟發(fā)展很慢，農(nóng)業(yè)技術停滯不前，如在《馬耕農(nóng)業(yè)》一書中提到，耕作碎土的作用是使土壤成為極細顆粒便于進入作物根系的小口。當時普遍流行的觀點認為土壤供給作物的營養(yǎng)物質(zhì)是"精"和"油"。燃素學說在中世紀后期也盛行一時。自文藝復興時期的到來，隨著經(jīng)濟的發(fā)展，歐洲國家中有人開始探素植物營養(yǎng)理論，在燃素學說之后出現(xiàn)了腐殖質(zhì)營養(yǎng)學說，認為土壤腐殖質(zhì)是農(nóng)作物營養(yǎng)的來源。
發(fā)展歷史
改革開放后，中國奇跡般的用7%的耕地養(yǎng)活了世界上20%的人口。同時，在過去的五年中，中國糧食產(chǎn)量也實現(xiàn)了連續(xù)增產(chǎn)。然而，這背后付出太大的代價。與上述成就相伴的，是農(nóng)用化學品的過量使用，包括化肥、化學農(nóng)藥等。1996年至2006年間，中國氮肥和磷肥的施用量同比增幅分別為40%和60%,農(nóng)藥的使用量則同比上漲了80%.
這些化肥和農(nóng)藥已經(jīng)對公眾的健康和中國的環(huán)境帶來負面效果，特別是對土壤、水、空氣和生物多樣性的影響。比如大量的農(nóng)藥使用已經(jīng)造成我國的地表水、地下水和近海水域的污染，像北京以及珠江三角洲，均在2000年后發(fā)現(xiàn)過大量有機類農(nóng)藥污染物。同時，化肥在70年代被開始大量使用后，短短二三十年間，我們要面對它所引發(fā)的土壤板結(jié)、水體富營養(yǎng)化等一系列問題，所有這些問題無一不對糧食產(chǎn)量產(chǎn)生影響。
比農(nóng)藥和化肥稍晚些出現(xiàn)在"對抗饑餓"道路上的，是轉(zhuǎn)基因技術的大規(guī)模商業(yè)化應用，它甚至被一些科學家和決策者們視為解決人類糧食危機的途徑。然而，盡管與化肥農(nóng)藥相比，轉(zhuǎn)基因技術在世界農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中應用的規(guī)模尚小，但在已有的少數(shù)實例中，我們已經(jīng)看到它的問題。仍以中國為例，2009年，中國江蘇省的轉(zhuǎn)基因棉花由于無力抵抗黃萎病和次生蟲害，而出現(xiàn)大面積減產(chǎn)。而在已經(jīng)大范圍普及轉(zhuǎn)基因大豆的美國，已有的研究亦表明，轉(zhuǎn)基因大豆的種植增加了農(nóng)藥的使用量，同時導致土壤肥力下降，植物的病蟲害加劇。
更為吊詭的一個現(xiàn)象是，世界上大力鼓吹轉(zhuǎn)基因技術的公司，正是當年靠推廣農(nóng)藥和化肥發(fā)跡的生化公司。顯然，被大規(guī)模商業(yè)化應用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的轉(zhuǎn)基因技術，其背后的理念，與化肥和農(nóng)藥并無差異，即都是化學集約式農(nóng)業(yè)模式，都是依賴化學方式來改造農(nóng)業(yè)。人們有理由懷疑:化肥、農(nóng)藥和轉(zhuǎn)基因長期累積的對環(huán)境和人體健康的負面效果，在20年或50年后，是否非但沒有保證糧食產(chǎn)量，反而要讓人們對抗更加嚴峻的饑餓?
包括中國在內(nèi)的全球農(nóng)業(yè)已經(jīng)走到了一個十字路口。一邊是在不顧大自然的規(guī)律，冒險大規(guī)模采用新的化工技術來解決之前此類技術所造成的問題。這樣做，或許能為我們帶來短期的好處，但也有事實證明，它更有可能造成長期的對環(huán)境和人體健康更嚴重的破壞。另一方面，仍有一些科學家及政策制定者開始反思此前化肥農(nóng)藥之于農(nóng)業(yè)的意義，重新思考農(nóng)業(yè)技術、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)與環(huán)境的關系，并提出農(nóng)業(yè)生產(chǎn)應該更生態(tài)，技術的運用也應該遵循大自然內(nèi)在循環(huán)規(guī)律。這兩個方向究竟該如何選擇?我們是否能用一種可持續(xù)的方式來解決饑餓、發(fā)展農(nóng)業(yè)?這是一個需要思考的問題。
化肥影響
有毒金屬
重金屬是化肥對土壤產(chǎn)生污染的主要污染物質(zhì)，進入土壤后不僅不能被微生物降解，而且可以通過食物鏈不斷在生物體內(nèi)富集，甚至可以轉(zhuǎn)化為毒性更大的甲基化合物，最終在人體內(nèi)積累危害人體健康。土壤環(huán)境一旦遭受重金屬污染就難以消除。產(chǎn)生污染的重金屬主要有Zn 、Ni 、Cu 、Co 和Cr 。從化肥的原料開采到加工生產(chǎn)，總是給化肥帶進一些重金屬元素或有毒物質(zhì)，其中以磷肥為主。
營養(yǎng)失調(diào)
中國施用的化肥以氮肥為主，而磷肥、鉀肥和復合肥較少，長期這樣施用會造成土壤營養(yǎng)失調(diào)，加劇土壤P、K 的耗竭，導致硝酸根累積。硝酸根本身無毒，但若未被作物充分同化可使其含量迅速增加，攝入人體后被微生物還原為亞硝基，使血液的載氧能力下降，誘發(fā)高鐵血紅蛋白血癥，嚴重時可使人窒息死亡。同時，硝酸根還可以在體內(nèi)轉(zhuǎn)變成強致癌物質(zhì)亞硝胺，誘發(fā)各種消化系統(tǒng)癌變，危害人體健康。
促進酸化
長期施用化肥還會加速土壤酸化。這一方面與氮肥在土壤中的硝化作用產(chǎn)生硝酸鹽的過程相關。整個過程分為兩步，首先是銨轉(zhuǎn)變成亞硝酸鹽，然后亞硝酸鹽再轉(zhuǎn)變成硝酸鹽。可見在通氣良好的土壤中，硝化作用的結(jié)果是形成H+ ，因此當氨態(tài)氮肥和許多有機氮肥轉(zhuǎn)變成硝酸鹽時，釋放出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(yǎng)分離子后土壤中H+ 增多，許多耕地土壤的酸化和生理性肥料長期施用有關。
降低活性
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(zhì)轉(zhuǎn)化的執(zhí)行者，又是植物營養(yǎng)元素的活性庫，具有轉(zhuǎn)化有機質(zhì)、分解礦物和降解有毒物質(zhì)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，在紅壤、水稻土和潮土中，土壤微生物數(shù)量、活性大小的順序為: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(shù)量和活性。
儀器簡介
土壤養(yǎng)分是農(nóng)作物健康成長的必需品，土壤養(yǎng)分的測試對農(nóng)業(yè)工作非常重要。土壤化肥測試儀正是應市場需求，能快速測定，化驗氮、磷、鉀等土壤養(yǎng)分，故被稱為土壤化肥測試儀 、土壤養(yǎng)分化驗儀。土壤化肥測試儀可快速測定土壤全磷、全鉀、有機質(zhì)含量，土壤酸堿度及土壤含鹽量。
土壤化肥測試儀又稱土壤養(yǎng)分化驗儀，主要是用來測量分析土壤養(yǎng)分，測定土壤硝化作用的。土壤化肥測試儀 由浙江托普儀器研發(fā)制造，土壤化肥測試儀采用旋轉(zhuǎn)比色暗盒設計，同時測試四個樣品，大屏幕液晶漢字背光顯示引導操作流程;主機配備微型打印機。可快速測試土壤、化肥、植株中的氮、磷、鉀、有機質(zhì)、腐殖酸、酸堿度（定性）。儀器內(nèi)存60種農(nóng)作物生長發(fā)育所需養(yǎng)分量，可根據(jù)用戶需要輸出指導施肥量并打印出來。
參考資料
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