扯氮
作者：未知 来源：未知 2016-09-10 16:09
作者：未知 来源：未知 2016-09-10 16:09
作者：袁越
中国的人口为什么这么多？答案当然不是中国人的生殖力比别的民族强，而是因为中国的粮食亩产量一直处于世界领先地位。
这又是为什么呢？100多年前，有位名叫富兰克林•金（Franklin King）的美国农业土壤局局长访问了中国、日本和朝鲜，并于1911年出版了一本名叫《四千年来的农夫》（Farmers of Forty Centuries）的书，试图回答上述问题。他得出的结论是：中国粮食亩产量高的最重要的原因就是中国人以粪为肥，保证了中国的农田在种了4000多年的粮食后依然肥沃。西方人则只学会了刀耕火种，或者依靠休耕来恢复地力，复种指数比中国低很多。
大粪里面到底有什么东西这么宝贵呢？答案是氮元素。
分析一下植物身体的元素构成，你会发现含量最多的是碳氢氧，它们可以从水和空气中获取。含量排第四的是氮，蛋白质和核酸中都含有氮，但是氮没办法直接从空气中获得，因为氮气属于惰性气体，很难参与化学反应，需要变成“活性氮”，比如硝态氮（硝酸）或者氨态氮（氨气）。这个转化过程需要消耗能量，自然界的活性氮只能来自三个方面：闪电、某些土壤细菌，以及固氮菌。前两种方式转化率很低，总量不高，固氮菌虽然效率较高，但它只能和豆科植物共生，依靠植物提供的能量完成固氮过程。活性氮也可以通过反硝化过程重新成为氮气，自然界的“活性氮”总量一直是相对稳定的，“氮循环”一直处于某种平衡状态，并维持了几亿年。
然后人类出现了。
人类发明了农业，土壤中的氮元素逐渐被消耗殆尽。古代农民不认识氮元素，但也都知道“地力”这个概念。刀耕火种和休耕都是恢复地力的好方法，本质上就是让土壤中的微生物，以及闪电产生的活性氮随着降雨而补充到土壤中去。中国农民也不认识氮元素，但不知出于何种原因，尝试以粪为肥，终于部分地解决了氮缺乏的问题。值得一提的是，粪肥在很多热带地区并不适用，因为太脏了。事实上，有人认为中国人对细菌的抵抗力之所以比较高，原因就是多年吃沾染粪便的食物。
但是，随着人类逐渐向城市集中，氮元素的净流失越来越严重，农田缺氮的问题日益突出，成为限制粮食产量的那块短板。这个问题直到德国化学家尤斯图斯•李必希（Justus Liebig）搞清了植物的“食谱”（即氮磷钾理论），并发明了矿物质肥料后，才终于得以改善。再后来，德国化学家弗雷兹•哈伯（Fritz Haber）发明了一种廉价的氨气制备法，以消耗化石能源为代价，把空气中的氮气转变成氨气，进而合成出了化学氮肥。这件事对人类、乃至地球生态环境的改变非常之大，至于说这种变化是好是坏，各人有各人的判断。
中国人口多，耕地少，急需提高亩产量。这里面当然有精耕细作、水利设施，以及袁隆平等人的功劳，但最需要感谢的并不是他们，而是化肥。据统计，中国用世界上7%的耕地养活了22%的人口，但是却用了世界上35%的化肥，其中最主要的化肥就是尿素，目的就是补充氮元素。
尿素的生产需要消耗大量化石能源，加剧了全球变暖。但最大的问题还不是这个，而是氮循环的失衡。人类每年依靠化学方法从空气中固定的氮早就超过了自然界固氮的总和，研究表明，地球每年可以承受的固氮总量不应超过3500万吨，目前的水平是1.21亿吨，远超临界值。这么多氮元素进入生态系统，不但会污染空气和地下水，增加癌症和心血管病发病率，而且会造成水体的营养过剩，导致蓝藻过量繁殖，杀死江河湖海中的鱼类。
如何解决这个问题？很多其它方法都是小打小闹，关键是如何减少化肥的使用。而对于这一点，不同领域的人士争得面红耳赤。某些环保人士认为有机农业才是解决问题的方法，但只要算一下氮的平衡就不难发现，有机农业永远只能是小范围、高投入的产业，很难扩展到整个农业体系。
磷病
扯完了氮，该聊聊磷病了。这哥俩一直是一对，都是植物的必需营养元素，同时也都是水体污染的罪魁祸首。他俩的故事主线非常相似，本身都是无辜的，直到农业出现后，土壤里的氮和磷逐渐消耗完了，人类就开始四处寻找新的来源补充土壤肥力，大自然无法承受这么多的氮和磷，问题就来了。
所以说，氮和磷的问题和人口的快速增长，以及居民生活水平的迅速提高密切相关，属于典型的“人祸”。
最近流行说“中国请你放慢脚步”，如果真的能慢下来，也许就万事大吉了，可惜我没有看到任何迹象表明人类有这个自制力，那些喜欢提倡“慢生活”的人大都是经济发展的既得利益者，开好车住豪宅，喝着上等普洱茶，以为只要自己晚餐只点两个素菜就算慢下来了，真是扯氮。
不过呢，如果再这样高速发展下去，又不考虑环境代价，大家肯定一起玩完。要想解决这个矛盾，只有依靠科学管理，最大限度地减少浪费，走一条可持续发展的路。这句话同样是个流行的口号，谁都会喊几声，如果不从具体的细节入手，找出改进的措施，这个目标就永远不会实现。
治疗磷病，必须先了解磷的循环。磷和氮很不一样，因为缺乏气态磷，磷元素循环一圈极为漫长，所以我们完全可以将磷视为一种不可再生资源。人类需要的磷几乎全部来自磷矿，几年前流行的说法是磷矿还够人类开采50-100年，可随着开采技术的进步，最新的说法是300-400年，所以现在还不必担心。不过，全世界80%以上的中高品位磷矿储量位于摩洛哥境内，对于粮食安全来说这也可算是一个危险的因素。
磷肥施到地里，自身不会变成气体跑掉，但这并不等于说磷肥可以多施，原因在于磷肥（主要是过磷酸钙和重过磷酸钙）会慢慢变成不溶于水的磷酸三钙（也就是磷酸钙，磷矿石的主要成分），成为无效养料。于是，磷肥的问题就和氮肥差不多了，两者都需要农民学会“测土施肥”，根据土壤肥力决定施肥力度。中国在这方面比较落后，地方农技站服务意识差，农民过量施肥情况相当严重。这是老生常谈，不多说了。
磷污染有两个比较特殊的来源值得说一说。第一是猪和鸡等单胃动物的粪便，原因在于植物性饲料中的有机磷大都以“植酸”的形式被储存，而单胃动物缺乏消化植酸的酶，所以大部分磷都被直接排出体外了。有机磷易溶于水，畜禽养殖业的粪便是中国水体磷污染的主因。
可是，老百姓得吃肉啊！猪和鸡又是中国人的主要肉食来源，你每次下饭馆点的那些宫保鸡丁和红烧肉，就是青岛浒苔和滇池蓝藻的源头。事实上，为了让猪和鸡多长肉，饲养场还得往饲料里添加磷粉（主要是磷酸氢钙），进一步加剧了磷的污染。
解决办法有两个，第一是往饲料里添加植酸酶，帮助猪和鸡消化植酸。可以想象，如果此法增加养殖户成本，无论对环境再好，也是不会普及的。事实上，植酸酶添加剂刚开始进入中国的时候，每吨饲料要比直接添加磷粉贵上几块钱，很难普及。后来随着磷粉涨价，以及植酸酶的降价，这才普及开来。即使如此，我国每年出栏生猪有一半左右仍然喂的不是加了植酸酶的饲料，因为它们都是散养的，普通农民没这个意识。
不过，就像中国的很多其它行业一样，植酸酶行业正面临恶性竞争的局面。很多小厂加酶时不负责任，酶效很难保证，于是饲料预混厂为了保险起见，只好重新添加磷粉。在欧美国家，这是通过立法来实现的，国家规定养殖场的排放标准，不达标就罚款，所以植酸酶普及得非常好。
总之，这件事再次证明过分自由的市场经济是环保的敌人。
另一个解决办法是转基因，直接把植酸酶基因转入农作物。农科院做了转植酸酶玉米，拿到了安全证书，但距离大面积推广还有很长的距离。我个人认为，这是转基因应用的一个不好的案例，不是因为这项技术本身不好，而是在当前的大环境下，这么做不切实际。植酸酶可以很方便地人工添加（当然添加的也是通过基因工程手段生产的植酸酶），而如果一项转基因技术很容易找到替代品，就很难普及。这大概就是孟山都等大公司至今没有做的原因。所以，我个人认为，农科院在这件事上不值得夸奖，起码不值得夸得太狠。
磷污染的另一个来源是洗衣粉，因为表面活性剂里含有的磷元素很多。现在的所谓“无磷洗衣粉”也是含磷的，只不过比较少而已。解决办法也是有的，就是用酶制剂来代替表面活性剂。酶制剂的洗涤机理完全不同，对环境更加友好，是洗涤行业的一个根本性的转变，可惜在国内普及的速度非常慢，因为中国的消费者惯性特别大，只喜欢体积大，出泡多的洗衣粉。加酶洗衣粉体积小，出泡少，而且最合适的包装是浓缩液体包装（保持酶活性），这几条都不被中国家庭妇女们理解，所以推广不起来。
还有，中国加酶洗衣粉通常只加蛋白酶，国外要加好几种酶，分别对付蛋白质、脂肪和淀粉等污渍。这件事也和中国国家行业标准订得太低有关，低标准使得技术相对落后的企业得到了变相保护，其结果就是我们的生活环境遭了秧。
总之，磷病和这个国家很多其它的病一样，必须从根上治起。
（来源：http://blog.sina.com.cn/mumiannvren1978）
中国的人口为什么这么多？答案当然不是中国人的生殖力比别的民族强，而是因为中国的粮食亩产量一直处于世界领先地位。
这又是为什么呢？100多年前，有位名叫富兰克林•金（Franklin King）的美国农业土壤局局长访问了中国、日本和朝鲜，并于1911年出版了一本名叫《四千年来的农夫》（Farmers of Forty Centuries）的书，试图回答上述问题。他得出的结论是：中国粮食亩产量高的最重要的原因就是中国人以粪为肥，保证了中国的农田在种了4000多年的粮食后依然肥沃。西方人则只学会了刀耕火种，或者依靠休耕来恢复地力，复种指数比中国低很多。
大粪里面到底有什么东西这么宝贵呢？答案是氮元素。
分析一下植物身体的元素构成，你会发现含量最多的是碳氢氧，它们可以从水和空气中获取。含量排第四的是氮，蛋白质和核酸中都含有氮，但是氮没办法直接从空气中获得，因为氮气属于惰性气体，很难参与化学反应，需要变成“活性氮”，比如硝态氮（硝酸）或者氨态氮（氨气）。这个转化过程需要消耗能量，自然界的活性氮只能来自三个方面：闪电、某些土壤细菌，以及固氮菌。前两种方式转化率很低，总量不高，固氮菌虽然效率较高，但它只能和豆科植物共生，依靠植物提供的能量完成固氮过程。活性氮也可以通过反硝化过程重新成为氮气，自然界的“活性氮”总量一直是相对稳定的，“氮循环”一直处于某种平衡状态，并维持了几亿年。
然后人类出现了。
人类发明了农业，土壤中的氮元素逐渐被消耗殆尽。古代农民不认识氮元素，但也都知道“地力”这个概念。刀耕火种和休耕都是恢复地力的好方法，本质上就是让土壤中的微生物，以及闪电产生的活性氮随着降雨而补充到土壤中去。中国农民也不认识氮元素，但不知出于何种原因，尝试以粪为肥，终于部分地解决了氮缺乏的问题。值得一提的是，粪肥在很多热带地区并不适用，因为太脏了。事实上，有人认为中国人对细菌的抵抗力之所以比较高，原因就是多年吃沾染粪便的食物。
但是，随着人类逐渐向城市集中，氮元素的净流失越来越严重，农田缺氮的问题日益突出，成为限制粮食产量的那块短板。这个问题直到德国化学家尤斯图斯•李必希（Justus Liebig）搞清了植物的“食谱”（即氮磷钾理论），并发明了矿物质肥料后，才终于得以改善。再后来，德国化学家弗雷兹•哈伯（Fritz Haber）发明了一种廉价的氨气制备法，以消耗化石能源为代价，把空气中的氮气转变成氨气，进而合成出了化学氮肥。这件事对人类、乃至地球生态环境的改变非常之大，至于说这种变化是好是坏，各人有各人的判断。
中国人口多，耕地少，急需提高亩产量。这里面当然有精耕细作、水利设施，以及袁隆平等人的功劳，但最需要感谢的并不是他们，而是化肥。据统计，中国用世界上7%的耕地养活了22%的人口，但是却用了世界上35%的化肥，其中最主要的化肥就是尿素，目的就是补充氮元素。
尿素的生产需要消耗大量化石能源，加剧了全球变暖。但最大的问题还不是这个，而是氮循环的失衡。人类每年依靠化学方法从空气中固定的氮早就超过了自然界固氮的总和，研究表明，地球每年可以承受的固氮总量不应超过3500万吨，目前的水平是1.21亿吨，远超临界值。这么多氮元素进入生态系统，不但会污染空气和地下水，增加癌症和心血管病发病率，而且会造成水体的营养过剩，导致蓝藻过量繁殖，杀死江河湖海中的鱼类。
如何解决这个问题？很多其它方法都是小打小闹，关键是如何减少化肥的使用。而对于这一点，不同领域的人士争得面红耳赤。某些环保人士认为有机农业才是解决问题的方法，但只要算一下氮的平衡就不难发现，有机农业永远只能是小范围、高投入的产业，很难扩展到整个农业体系。
磷病
扯完了氮，该聊聊磷病了。这哥俩一直是一对，都是植物的必需营养元素，同时也都是水体污染的罪魁祸首。他俩的故事主线非常相似，本身都是无辜的，直到农业出现后，土壤里的氮和磷逐渐消耗完了，人类就开始四处寻找新的来源补充土壤肥力，大自然无法承受这么多的氮和磷，问题就来了。
所以说，氮和磷的问题和人口的快速增长，以及居民生活水平的迅速提高密切相关，属于典型的“人祸”。
最近流行说“中国请你放慢脚步”，如果真的能慢下来，也许就万事大吉了，可惜我没有看到任何迹象表明人类有这个自制力，那些喜欢提倡“慢生活”的人大都是经济发展的既得利益者，开好车住豪宅，喝着上等普洱茶，以为只要自己晚餐只点两个素菜就算慢下来了，真是扯氮。
不过呢，如果再这样高速发展下去，又不考虑环境代价，大家肯定一起玩完。要想解决这个矛盾，只有依靠科学管理，最大限度地减少浪费，走一条可持续发展的路。这句话同样是个流行的口号，谁都会喊几声，如果不从具体的细节入手，找出改进的措施，这个目标就永远不会实现。
治疗磷病，必须先了解磷的循环。磷和氮很不一样，因为缺乏气态磷，磷元素循环一圈极为漫长，所以我们完全可以将磷视为一种不可再生资源。人类需要的磷几乎全部来自磷矿，几年前流行的说法是磷矿还够人类开采50-100年，可随着开采技术的进步，最新的说法是300-400年，所以现在还不必担心。不过，全世界80%以上的中高品位磷矿储量位于摩洛哥境内，对于粮食安全来说这也可算是一个危险的因素。
磷肥施到地里，自身不会变成气体跑掉，但这并不等于说磷肥可以多施，原因在于磷肥（主要是过磷酸钙和重过磷酸钙）会慢慢变成不溶于水的磷酸三钙（也就是磷酸钙，磷矿石的主要成分），成为无效养料。于是，磷肥的问题就和氮肥差不多了，两者都需要农民学会“测土施肥”，根据土壤肥力决定施肥力度。中国在这方面比较落后，地方农技站服务意识差，农民过量施肥情况相当严重。这是老生常谈，不多说了。
磷污染有两个比较特殊的来源值得说一说。第一是猪和鸡等单胃动物的粪便，原因在于植物性饲料中的有机磷大都以“植酸”的形式被储存，而单胃动物缺乏消化植酸的酶，所以大部分磷都被直接排出体外了。有机磷易溶于水，畜禽养殖业的粪便是中国水体磷污染的主因。
可是，老百姓得吃肉啊！猪和鸡又是中国人的主要肉食来源，你每次下饭馆点的那些宫保鸡丁和红烧肉，就是青岛浒苔和滇池蓝藻的源头。事实上，为了让猪和鸡多长肉，饲养场还得往饲料里添加磷粉（主要是磷酸氢钙），进一步加剧了磷的污染。
解决办法有两个，第一是往饲料里添加植酸酶，帮助猪和鸡消化植酸。可以想象，如果此法增加养殖户成本，无论对环境再好，也是不会普及的。事实上，植酸酶添加剂刚开始进入中国的时候，每吨饲料要比直接添加磷粉贵上几块钱，很难普及。后来随着磷粉涨价，以及植酸酶的降价，这才普及开来。即使如此，我国每年出栏生猪有一半左右仍然喂的不是加了植酸酶的饲料，因为它们都是散养的，普通农民没这个意识。
不过，就像中国的很多其它行业一样，植酸酶行业正面临恶性竞争的局面。很多小厂加酶时不负责任，酶效很难保证，于是饲料预混厂为了保险起见，只好重新添加磷粉。在欧美国家，这是通过立法来实现的，国家规定养殖场的排放标准，不达标就罚款，所以植酸酶普及得非常好。
总之，这件事再次证明过分自由的市场经济是环保的敌人。
另一个解决办法是转基因，直接把植酸酶基因转入农作物。农科院做了转植酸酶玉米，拿到了安全证书，但距离大面积推广还有很长的距离。我个人认为，这是转基因应用的一个不好的案例，不是因为这项技术本身不好，而是在当前的大环境下，这么做不切实际。植酸酶可以很方便地人工添加（当然添加的也是通过基因工程手段生产的植酸酶），而如果一项转基因技术很容易找到替代品，就很难普及。这大概就是孟山都等大公司至今没有做的原因。所以，我个人认为，农科院在这件事上不值得夸奖，起码不值得夸得太狠。
磷污染的另一个来源是洗衣粉，因为表面活性剂里含有的磷元素很多。现在的所谓“无磷洗衣粉”也是含磷的，只不过比较少而已。解决办法也是有的，就是用酶制剂来代替表面活性剂。酶制剂的洗涤机理完全不同，对环境更加友好，是洗涤行业的一个根本性的转变，可惜在国内普及的速度非常慢，因为中国的消费者惯性特别大，只喜欢体积大，出泡多的洗衣粉。加酶洗衣粉体积小，出泡少，而且最合适的包装是浓缩液体包装（保持酶活性），这几条都不被中国家庭妇女们理解，所以推广不起来。
还有，中国加酶洗衣粉通常只加蛋白酶，国外要加好几种酶，分别对付蛋白质、脂肪和淀粉等污渍。这件事也和中国国家行业标准订得太低有关，低标准使得技术相对落后的企业得到了变相保护，其结果就是我们的生活环境遭了秧。
总之，磷病和这个国家很多其它的病一样，必须从根上治起。
（来源：http://blog.sina.com.cn/mumiannvren1978）