微生物的力量-化肥农业范式的再思考
- 2026-03-22 08:47:33
微生物的力量-化肥农业范式的再思考因为遇到过不少坚定拥护化肥政治正确的读者，请让我将重要的表态写在最前： 以下正文是我经过农校教育、化肥农业领域工作这些年的一些反思，纯粹是关于自然科学的探讨，所以，要是有化肥卫道士感到冒犯，评论前烦请一定对照开头的表态。 
第一次对上述在课堂所学定律产生冲击的，是Elaine Ingham教授在牛津大学关于土壤微生物的讲座。虽然当时就觉得醍醐灌顶，但翻译完讲座后，那种对信条产生动摇的恐怖感觉，在日常工作中又淡下去了，只留下一个浅浅的印象。 尽管这些年出差遇到不少肥料用的舍得，但作物问题不断，产量反而很低的案例，以及这两年在不同地方做土壤检测时发现，同一地的农户，有的土壤有效养分含量极低，但作物长势却比邻居要好的情况，我都还只是觉得这只是施肥用法、用量的问题。 触动我认真重新反思的是最近两件事情： 25年底的土壤肥料培训，一个大田种植区的农资零售店老板问我，“为什么80斤的肥料效果比100斤的更好，加那一点腐殖酸就那么神奇？”她的语气，不是刻意赞扬，而是真切好奇背后的原理； 两个月前，在一场生态农业技术讲座上，我又看到仅使用有机发酵液即获得良好作物长势的多个案例，且投入品的矿质养分投入量远低于常规农业的投入量。 而在学术圈，从事农业土壤管理研究的徐明岗院士团队近年总结72个平均持续19年的长期定位试验，也表明只要补充部分有机质，就能显著提高产量等关键指标。 
这种养分含量无法支撑实际增产需求的有机质替代化肥的案例，难以按化学农业的理论解释，反映了农业长期受植物营养学所谓养分归还理论影响，偏倚无机化学而忽略土壤生态复杂影响，整个农业科学的研究也以化肥投入作为范式的现实，以及附属于化工资本的化肥行业对农业的叙事权。 但是，越来越多新的实例正促使人们重新思考人为补充速效矿质肥料和借用土壤自然机制的权衡。 
或许这不应是什么顿悟。最近，女儿就问我，为什么公园里的石头缝里明明没有土，却能长出草。类似的现象应该每个人都看过，只是我们活在了人类家长式包办的农业思维惯性里，极少从大自然生态的角度研究。 2007年，生态学家Helmut Haberl发表了一篇在生态学上具有里程碑意义的文章。他统计了农业系统和自然生态系统的生产力，结果表明农业系统的平均净初级生产力为8.2吨干物质每年每公顷，不如自然生态系统的11吨。 
要知道自然生态系统可是没有人为添加的肥料的，植被所需的所有矿质营养，都只能从根系所在的矿物、和活跃在根系和矿物之间的各种微生物中获得。 这等生产力的基础，是所有土壤中自有的矿物。按照目前粮食作物每公顷产量中含有的氮（~10kg）磷（~4kg）钾（~3kg）计算，土壤矿物里固有的元素足够数百年的种植。 讽刺的是，目前我国粮食作物每公顷的施肥量是收获养分的数十倍（氮约200kg、磷约100kg、钾约80kg），远远超过所谓的养分归还理论。 
而自然生态中，营养的利用率高，可能源于这些营养不易流失，更多是以矿物的形式存在。而矿物到营养的转变，则仰赖土壤微生物。 它们常给人个体微小，所以力量微小的错觉，但我越来越感觉，无处不在且数量巨大的微生物，是所有生命变化的调控者。他们通过极短周期的代谢，适地适时地给植物根系传递需要的每一种营养，让无论在沙漠还是雨林中的原生植物都能获取足量且均衡的营养。 现在的化肥生产系统，代替了微生物的作用，但本质上跟微生物的原理还是相通的。两者都利用阳光作为能量来源，微生物将植物光合作用的产物作为能量，化肥生产则消耗地质里的远古光合作用演化而成的化石能源。 区别在于，自然的机制利用当前的太阳能，就地地将适应需求的矿物营养集中到植被中；而化肥生产，则要用远古自然机制留下的太阳能，利用高温高压的化学反应将矿物中的营养提纯，然后再分散到不同地方的农作物里。 
此外，要是将微生物本身看作植物营养元素的来源，数量众多的微生物通过将容易流失的游离营养固定在生物体内，变成有机结合态的矿物质，也延长了营养元素可供作物吸收的时间。 国际土壤生态学家Kuzyakov在2010年发表的一篇综述也将微生物放在与有机质同样重要的土壤核心位置，还认为微生物的激发效应更能通过微生物能量级间传递的作用，放大为作物提供矿质营养的能力。 除了满足化肥的功能外，土壤微生物也能满足农药的功能。按照Ingham教授的说法，这是有益微生物在建立了与植物共生联网后，共同与致病微生物自然竞争的结果，就像小偷小摸往往在人少的地方发生，而少在众目睽睽之下出现。 那么也就不难理解有机肥除了营养之外的作用。比如下面的试验，利用有机肥刺激土壤里的微生物增殖，也能达到杀菌剂的类似效果。
图表源于《the Nature and Properties of Soils》第十五版 
重视微生物的作用，完全可以撬动农业生产在意的矿质营养。图片由Nanobanana生成 现在社交软件发达，人人都是自媒体，但网上不少观点很机械、很还原：非常强调某一个化学过程、某一程度的酸或碱、某一种有效性低的元素，似乎一个因子就彻底影响作物生长一样。但其实农业贴近生物学多于化学。但事实上，农业贴近生物学远多于化学。 这不仅是因为作物本身是生物，更是因为现在的作物可是复杂的“生物复合体”。经过漫长的演化，作物的基因里不仅嵌入了祖先的遗传信息，将微生物变成细胞构件，还包含了与其他生物协作共生的机制密码。其中的关键，就是微生物。 作为所有高等生物的共同祖先，微生物在远古时期经历过最极端、最恶劣的环境，关键还存活下来。它们将非生命变幻成生命，克服各种逆境（什么酸碱度、元素有效性地都是小菜一碟），还开启生命演化的序章，将生命信息嵌入植物的基因，更通过无所不在的共生机制将不同等级的个体连在一起，支撑彼此。 所以，但凡我们从自然界物种演化的顺序来想想：微生物可是所有高等生物的之根，就算强悍的恐龙枝条断了，照样可以延伸出今日我们看到的所有物种之花。这些代谢简单、消耗极少、繁衍极快的生物，个体至精微，影响却至广大。忽视他们的作用，该是多么愚蠢的事情。 因此，一旦尝试用生态学的角度来看农业，很多现在的做法大概都会有所转变： 比如投入土壤的可能不再是化学反应的底物，而是能在生态系统活跃的生命；看到杂草时的第一念头可能不是要喷什么药剂，而是自然界是怎样捕获每一寸阳光的能量，转化成改造环境的力量…… 
就算新作物品种的生长速度远超野生种，若能充分发挥自然原有机制，作为补充的化肥能大大减少。 图片由Nanobanana生成 春节假期时和邻居聊天，被问到搞农业研究是不是挺有意思的，我回答说我感觉是这样的。自然科学学的越多，当一片片拼图组合起来时，会逐渐收获人文领域的感叹：每一个生命都是一个奇迹；人从来没有跳出大自然物质和能量循环。对此越是学习，越能感觉到谦卑。 如果我们都愿意花点时间观察，和想一下，农业可能会变得不一样。
相关推荐： 关于农业我们需要先思考的几个问题 由此观之，生命何其恢弘壮丽！ 一个物种挽救了黄石国家公园的生态，那农田土壤的呢？ 微生物的力量-如何从生态学角度检视当今农事操作的可持续性 有机农业何去何从：理想与现实的拉锯
我国耕地有限人口众多，按目前农业土壤的情况，要是不用化肥农业产量很可能下降一半，换个说法，化肥养活一半人（我在关于有机农业的文章里就写过，按照食物层级能量传递效率和食物系统生产和分配遵循的经济机制，不用化肥更有可能70%的人要饿肚子）。因此，化肥为全世界现代化发展做出了伟大贡献。否定历史，企图回归刀耕火种的原始农业社会是反人类的想法。
01 化肥农业不总能解释实际现象
绿色革命往后的农业理论教育里，植物养分归还学说是重要的核心定律。这个定律是指，由于农作物收获，系统的矿质营养被随之带走，因此，必须补充对应的矿质营养，因此施肥是必要的。
而在实际操作中，逻辑往往是反过来的，即：为了获得更大产出，就必须将更多矿质元素通过化肥的形式补充进土壤里。而土壤母质矿物里固含的营养，因为不是直接可以被作物吸收利用的，因此认为可以不用考虑，以作为土壤的养分库保留下去。
数据源于论文《Effects of agricultural management practices on soil quality: A review of long-term experiments for Europe and China》
02 土壤矿物质几乎取之不尽
03 微生物食物网-化肥农药的高效工厂
04 进化顺序的启发
本文来自网友投稿或网络内容，如有侵犯您的权益请联系我们删除，联系邮箱：wyl860211@qq.com 。
