基于化学氮肥看中国近代肥料科技的发展

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【摘 要】中国近代肥料科技的发展和整个中国社会的发展对农业的影响是密不可分的。科技的发展就要从科学技术手段来分析其发展过程。化学肥料一直以来都是近现代西方农业的主要肥料，而中国的化学肥料经历过一代一代农学家和化学家的改良后，已经在整个世界上处于一个领先地位，因此本篇文章就从我国近代引进化学氮肥的思路出发，试图分析化学氮肥在中国近代肥料科技的整个发展过程中所处的位置以及它起到的推动作用，这方面的研究对于未来的农业发展也有着重要意义。
【关键词】氮肥；化学肥料；科技史
中图分类号： S14-09；K25 文献标识码： A 文章编号： 2095-2457（2018）24-0146-002
DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2018.24.070
0 引言
中国在近代时期的发展史就是现代与传统的不断碰撞。在农业上的表现也尤为明显，在这个时期，以粪便、油渣、骨粉等的传统肥料为基础进一步发展，在此过程中以化学制品为主的新型肥料也逐渐进入了中国社会。传统的肥料制作技术和新兴的化学氮肥代表着科学技术的两个分化，而随着时代的进一步发展，这二者又进一步进行了有机融合。
在二十世紀中期，西方国家在化学方面取得了一系列重大的科技突破，化学肥料也顺势发展起来，以德国为例，在1930年德国的硫磺铵产量为190万吨，这个数字是19世纪的三十倍。硫磺铵的制造技术得到提升后农业也就随之发展起来，各国的化学氮肥产量都呈现了几何式的增长。土地的贫瘠在一定程度上得到了产量的改变。见此形势，中国的有识之士也纷纷意识到了学习西方先进科学技术的重要性。
1 化学氮肥是近代时期最重要的化学肥料
化学氮肥是农业科技的精华之所在，在近代，整个世界的粮食产量都有着极大的增长，这依靠的就是化学氮肥的广泛使用。原有的肥料只能对施肥时间点周期范围内的土地进行营养化改变，而无法长期起到增肥的效果。化学氮肥可以有效补充土壤中的氮含量，对于植物的生长周期不仅起着缩短的作用，也使土地的肥力得到了有效的改善。这种改善是长期有效的，两季的作物只要施肥就可以保证正常的生长，这不仅节省了土地资源，而且也让作物产量得到了飞跃性的提高。
西方化学氮肥的使用历史还要从第一次世界大战说起，一战以后，西方世界各国进一步加强了资源的利用率，积极地在周边环境中寻求新的资源，空气中的氮气作为空气中含量最大的一种常见气体开始被人们重视。很快，就在化学科学的基础上研究出了对空气中氮气的收集和利用方法，这就使得化学氮肥铵硫酸的大量生产成为了可能。使用化学氮肥硫酸铵的先驱也就是当时科技领先的德国，它是世界上最大的化学氮肥铵硫酸的输出国，掌控着整个欧洲化学氮肥铵硫酸的流通，同时德国也成为了智利硝石的主要进口国。德国的典型性从一战结束后开始为德国国力的提升做出了极大地贡献，化学氮肥铵硫酸的出口也为德国的锇催化剂打开了新的突破口。一战后十年左右，德国科学家哈伯用锇催化剂将氢气和氮气在17.5MPa-20MPa和500°C-600°C下直接合成。到了1912年，德国巴登苯胺纯碱公司在奥堡建成世界第一个日产30吨合成氨的装置。除了化学氮肥铵硫酸之外，像磷肥等有机肥料也在不断发展，但是化学氮肥在世界上仍占据着不可撼动的主导地位。
2 中国近代时期对化学氮肥的引进、研究、生产以及应用
中国的近代时期也从德国等先进国家吸取了一部分先进的科学技术。在以“师夷长技以制夷”为口号的的洋务运动中，化学氮肥也作为一种重要的技术被引进到国内。这首先就是翻译家的功劳，罗振玉翻译了德、法、英多国的农学著作并加以整合，编辑成了《农学丛书》，又加入了41种中国传统的农学书籍，涉及到了大量的肥料相关的知识。为化学氮肥在中国的发展打下了最坚实的基础。
近代中国面对先进的西方农学知识，开始了大量的研究工作，将中国传统的民间施肥经验与《农学丛书》中有关的化学氮肥的知识结合起来，形成了适合中国国情的新式化学氮肥。北平大学农学院的刘守初在1935年研究了北京西郊所用牛粪、羊粪、马粪、骆驼粪、猪粪、鸡粪、鸽子粪、人粪等传统有机肥料中的铵态氮。进行了成分的比对之后刘守初发现硫酸铵在肥料中的作用是十分显著了，可以说是远胜其他有机物质，尤其是对植物茎叶的发育催化有极大的帮助。
化学氮肥是第一批我国开始进行自主研发的外来技术，我国试图在生产方面与外国的企业合作，但是被一再拒绝，在一系列的谈判失败之后，我国建设了第一个化学肥料企业，也就是永利化学工业公司，范旭东任总经理。永利化学工业公司采用了哈伯-波许法（Haber-Bosch Process）方法从自己的原料中生产化学氮肥，这不仅是中国化学氮肥技术的开端，也成为了我国化工技术在近代的第一次突破性尝试。到1926年至1937年，永利和天原两公司陆续建成较大规模的现代重化工企业，开始生产纯碱、烧碱、盐酸、漂粉、合成氨、硫酸铵、硝酸等基本化工原料，由此初步奠基了中国化学工业的基础。1937年，永利铔厂生产出了中国第一包化肥——“红三角”牌硫酸铵（时称“肥田粉”），当时“红三角牌”硫酸铵在全国供不应求。范旭东曾在《记事》里写道：“列强争雄之合成氨高压工业，在中华于焉实现矣。我国先有纯碱、烧碱，这只能说有了一翼；现在又有合成氨、硝酸、硫酸，才算有了另一翼。有了两翼，我国化学工业就可以展翅高飞了。”因此，不难发现氮肥不仅对我国近代化肥料的发展发挥着举足轻重的作用，而且在我国近代化学工业的发展历程中也占据着重要地位。
20世纪50年代中期，我国为了发展农业，迫切需要发展化肥工业。1957年初，化工部提出遍地开花办小氮肥厂的战略构想，在当时引起了广泛的讨论。1958年，侯德榜提出了“碳化法合成氨流程制碳酸氢铵”的化肥新工艺的设想，并且亲自参与设计、设备试制、安装及试验，甚至亲自参加爆破试验，确保安全可靠才同意成套设备在小氮肥厂中采用。在1962年通过技术验收后，碳化法合成氨流程制碳酸氢铵化肥的新工艺在全国各地迅速被推广。其后的二十多年，全国采用这一方法建立了中、小型氮肥厂一千多个，所产氮肥多年来占我国氮肥产量的一半以上，这对我国农业的发展做出了不可磨灭的贡献。
历史了解之后，从化学氮肥的实际应用上来看，我国的化学氮肥也并非是完全有利而无害的。化学氮肥毕竟是化学制品，在绿色环保方面无法与中国传统的粪便肥料相提并论。化学氮肥施肥滞后的影响只能说是利弊参半。从实际应用方面来看，化学氮肥中大量使用硫磺铵，硫磺铵获取容易成本低。而其肥效及其显著，但是硫酸铵中的铵在被植物根系吸收以后，无法被植物吸收的硫磺跟留在了土壤当中，这就会使土壤渐渐的成为酸性土壤，不利于未来的种植。因此，现在中国没有完全照搬化学氮肥的运营模式，而是自己开拓思路，本着可持续发展的理念走出了属于自己的一条化学氮肥的本土化道路，从而形成了“以传统有机肥料为主，以现代化学肥料为辅”的发展模式。
3 结语
总而言之，化学氮肥的引进和后续研究在中国近代肥料科技的发展中处于一个无可撼动的重要地位，它为中国的农业打开了新世纪的大门，也为中国的化工产业开启了最初的道路。化学氮肥在中国农业生产中的应用延续至今并将在进一步改良之后继续沿用。它的输入、生产、研究、应用历程在一定程度上体现着中国近代农业肥料科技的现代化、本土化发展历程。而这个过程在倍受列强欺压的中国近代背景下顽强的延续了下去，在现在的农业当中也走出了一条“以传统有机肥料为主，以现代化学肥料为辅”的路子。历史的意义在于它的参考作用，就我国农业发展来看，化学肥料的进一步改良仍是当务之急，化学氮肥也必将走上属于它的创新之路。
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