水溶性肥料基本知识（农业施肥科学的创立者褚清河）

作者：惠金义（原新华社高级记者、新华社山西分社釆编主任）

谁都知道，现代种田，离不开化肥。化肥成了当今人类赖以生存的重要因素了。但由于世界缺乏深入的施肥科学研究，化肥又被看成是一把“双刃剑”,既能使农作物增产，又带来土壤板结，农产品质量下降等弊端。因而人们忧心忡忡，给化肥加了不少莫须有的罪名。

其实，造成这种弊端的不是化肥本身，而是人们不会科学使用。化肥是德国化学家李比希提出“矿质养份学说”与“养份归还学说”后诞生的。一个半世纪以来，人们虽然不懈探索出五花八门的施肥法，但都处于盲目状态，因而出现了一系列的副作用。

科学施肥，这是个大概念，是复杂的系统工程，难度很大。许多老一辈研究者由于种种原因中途转行，而山西农科院农业资源综合考察研究所的年轻人褚请河，却初生的牛犊不怕虎，自愿走进这个领域，开始了一生艰苦的探索。

首战告捷

褚清河出生在吕梁山中贫困的娄烦县农村，艰苦的生活磨炼出坚强的意志，靠着勤奋好学，1977年考入山西农业大学，1982年毕业，选拔到山西农科院业资源综合考察研究所。这个山里娃，却有着大志向。他的梦想就是要解决世界施肥难题，最终建立起科学的施肥理论并发明新型化肥及其施用技术。

到所第一年，所长给他的任务是调查种粮大户。第二年派他参加了吕梁地区山川河流域综合治理的考察，住在了离石县田家会的小枣林村。他在完成考察任务的同时，自我加压，开始了“黄绵土供肥规律与谷子高产施肥技术”的研究。他为什么要开设这样的课题呢，目的是想通过谷子生长期消耗土壤养分的变化与植株里养分含量的关系，来确定有效施肥期和最佳施肥期。他认为最佳施肥期是农业科学研究之首，也是作物获得高产因素之一。

当时研究者及农民对施肥认识比较粗糙，只追求“有效”，不追求“最佳”。对有效期也认识混乱，有三、四种说法，什么苗期、拔节期、抽穗期、灌浆期。但普遍的说法是苗期与拔节期。褚清河这位年轻人却爱“打破沙锅问到底”，偏要弄清最佳期。

他从生产队要了二亩地，试验开始了。他按“以氮定磷”或“以磷定氮”的方法，分成不同的小区布局。他像农民一样头顶太阳背朝天，自己下种，自己施肥，自己锄草，自己收获。所不同的是苗子出土之后，每17天他对不施肥、单施磷肥及施磷肥基础上，不同施氮肥的共计6个小区要采一次土与四五根植株，共采集8个生育时期的土样和植株样。一次采来的土样集中起来就有100多斤，他从地里汗流浃背地背回来，然后化验，将数字记下来。1985年又这样重新试验了一年。他积累了两年的田间数据，并对系列数据进行方差分析研究，建立起了作物生长期间，观察研究作物供肥吸肥动态的试验研究方法和分析方法，从而能搞清楚不施肥、单施磷肥、施磷肥基础上施不同数量氮肥条件下，土壤供肥与作物的吸肥规律，即苗期施肥比例和施肥量对谷子吸肥水平的影响，谷子苗期吸肥与后期吸肥的关系，整个生育期，施肥小区土壤养分较不施肥小区的增减变化规律。他从田间试验记录的数据看出这样一种现象：苗期植株含氮量高，以后各生育期含氮量也高，产量也高；而苗期植株含氮量高低与苗期土壤供氮量和氮磷比例高低相关，且苗期植株含氮量高者，后期植株氮含量一般也高，而高施氮量小区，植株氮含量并未明显提高。所有施肥小区，不同时期取样测定的土壤速效养分含量均高于不施肥小区。高施氮量小区，土壤速效氮养分明显较低施氮小区提高，但植株含氮量并未显著高于低施氮小区的植株氮含量。整个生育期，施氮小区土壤供肥并不存在脱肥的问题。试验使他得出一个结论，作物播种期是施肥的最佳期，只要这时一次施足底肥，到苗期补充进来的肥的养分与土壤中的养份完全溶合，正好保证了苗期对养份的需要。人们往往对施肥的认识有一个误区，认为施肥是要满足作物各生育期对养分量的需求，其实不是。施肥的作用是提高作物苗期的土壤养分供应强度和调整氮磷钾养分供应比例，以协调解决作物苗期土壤供肥能力不足和作物吸肥能力弱的矛盾。作物有一个特性，只要苗期“吸饱”了养分，达到“胎里富”，以后各生育期都能正常生长，不需要再追肥了。如果在以后的拔节期、抽穗期、灌浆期再追肥，实属无效施肥，造成化肥浪费。至此，他提出了一次性施肥理论。攻读博士研究生后，他又在潘根兴导师的指导下，在水稻上做了总施氮量为适量、小于适量和大于适量下，肥料播前一次施用和分次施用的试验，试验证明作物播种前一次性施肥理论是正确的。试验论文在《土壤通报》上发表。尽管人们对此仍有争论，但实践出真知，因他的结论来自实践，又经历多次对比试验，很难推翻他的结论。

最佳施肥比例的发现与调控肥的诞生

在研究施肥期过程中，褚清河同时又发现了一个新的现象，从土壤养份供应和作物吸收角度考察，决定作物高产的因素并不完全是土壤氮磷钾的施用量，养分之间的比例协调关系也是一个重要因素。主要养分比例不协调，仍然影响作物高产。于是他改变了实验方法，把施肥比例也作为一个重要因素重搞试验。但试验刚刚开始，领导却调他搞农业动态调查去了，一搞就是5年。

在农业动态检测调查中，他也魂牵梦绕着土壤中养分比例协调关系。在农业动态调查结束的那年，他在汾阳县肖家庄村布置了按比例施肥的试验，记录的数据出来以后，证实了他预想的结果。于是1994年，他鼓起勇气，向院里申报了研究课题，评审委员会的专家慧眼识珠，经论证，顺利地列入了院里计划，第二年就转为省科技厅的攻关项目。

他又苦熬了3年，在大田里做了四、五十个试验。试验作物扩大到棉花、高粱、玉米、小麦、水稻。地域由晋中扩大到长治、忻州、吕梁。每一个试验，将两亩地划作13个方格，每格是一种处理，每种处理又要重复3次，这样得来数据才有可信度。3年下来，得到1000多个数据，分析这些数据，获得了不少新的认识：1、从科学施肥的角度考虑，土壤养分应划分类型，平衡与不平衡两大类，不平衡状态，又能分若干类。2、土壤施肥，氮磷钾养分之间存在着一种最佳比例关系，不考虑这种关系，光增大施肥量，是达不到最高产量的。这就是说，决定作物潜在产量的并非是土壤养分最小因子，确切地说应该是氮磷钾养分之间的最佳比例和施肥量。播种前的施肥比例与施用量，低于或高于这个比例和用量，都不能获得地力所允许的潜在最高产量。3、在最佳比例条件下，施肥量的增加与产量的增加函数关系是一条直线，而不是过去认为的抛物线，因而不存在报酬递减率。这些结论都是当时书本上没有的，来自田间试验的结果，突破了化肥鼻祖李比希的养份归还学说中的最小因子论、米采利希的报酬递减理论。根据最小因子论，施肥通常是缺什么，补什么，结果并不能达到高产。养分之间最佳比例的发现，弥补了经典理论的不足，属重大发现。他初步把研究的成果概括为“量比线性极点养份平衡”理论。

褚清河并没有把这个理论束之高阁，而是进一步探索，把它变成实用技术，于是他又继续研究使用方法，最初他把土壤的四种类型，即氮磷平衡的、氮多磷少的、磷多氮少的、缺钾的，以后随着研究的深入，分类越来越精准，最终确定10种养分类型，研究出各种类型的最佳比例，根据各类型的最佳比例，制作出10种型号的复合肥，因施肥只是一种调节手段，能将土壤氮磷钾供肥比例调整到最佳状态，施肥量达到不多不少的最适状态，把这种复合肥称为调控肥。

为了使调控肥能够根据不同作物，不同地块的肥力指标，做到定量化使用，又继续探索数学计算公式，这可是个难点。本来他可把测到的数据，找数学专家帮助计算，可性格倔强的他偏要啃这块硬骨头。他运用他所有的数学知识，对测来的数据进行分析，从中寻找规律，一遍一遍的演算，半年过去了，毫无结果，他急得吃不下饭，睡不着觉，苦思冥想，头脑昏昏沉沉，有时头疼得很厉害，神经高度紧张，走路两眼直直的向前看，很少左顾右盼，见了熟人也不答话。别人都说他神经了，他自己也觉得自己不正常，常常坐在斗室里对着那些数据发呆。就在迷茫困惑中，突然有一天，像菩萨指点迷津一样悟了，换了一个思路演算，茅塞顿开，几个疑点迎刃而解，终于确立了数学计算公式，编出程序，输入电脑，建立起了相配套的计算机系统，使调控施肥变得非常简单，只要将地块测出的4项肥力指标、种植作物的名称，输入计算机系统，很快就能计算出所需的调控肥型号和施用量。有的专家把它形象地比作“中成药”。

他不在是一张愁苦的脸，而是心情爽快，精神饱满，马不停蹄地开始大田试验。在临县、太谷、隰县、垣曲等地运用调控肥及其施肥技术试验种植，结果喜人，不管是谷子、小麦、玉米、棉花、马铃薯、烟叶，比传统的施肥方法，亩增产都在30%以上，旱地优佳，有的增产在50%左右。而且土壤不板结，农产品品质好。又是一次施用，简单方便，农民非常喜欢。迅速在寿阳、原平等县推广开来。

2003年山西垣曲调控肥示范

读博“充电” 理论提升

褚清河在研究道路上成果颇丰，顺利地登上了职称的顶峰——“研究员”，但他感到自己理论水平不足，思维受限，影响着自己对一些成果理论上的阐释，一股求知的欲望时刻在心头涌动，于是产生了读博的念头。可这时他已47岁，这么大年龄的人，在大学都是教授了，你却去当学生，不怕丢人？这些世俗的看法，他不在乎！当年就报了南京农业大学农化系（后来改为资环学院）的博士招考。可惜，英语只差2分没有录取。这个挫折并没能改变他的求学的决心，第2年再考，考中了，48岁的时候走进了南京农业大学的大门。和他同岁同职称的著名教授潘根兴成了他的导师。有人戏谑他考博，创下了全国两个第一，年龄是全国博士生最大的，职称是全国博士生最高的，全国再没有第2个研究员考博的。这两个第一，足以看出他对知识的渴望与意志的定力。

他非常珍惜来之不易的学习机会，在校期间他学习刻苦努力，不管必修课、选修课都能认真听讲，对年龄比他小、职称比他低的教师授课一样尊重。认真做作业，认真做实验，认真参加考试，所有课程考试都一次通过，没有不及格的。《高级作物营养学》这门课，考试难度最大，用英文出题，要求英文答卷。英文不熟练学生是答不了这些题的，而他却一次考试过关。使他受益最多的课程是（《科技史》。这门课程讲了世界上几百位科学家的精神风貌与成功的经验、失败的教训，有的科学家的故事从来闻所未闻。这门课程的学习使他开阔了视野，思路洞开，施肥上的一些结解开了。3年的读博生涯，增强了运用实践论、矛盾论的观点，由表及里探寻事物规律的意识，从而提高了他的辩证思维、逻辑思维和综合分析能力。他用学来的新知识，新见解，审视过去的成果，写出的论文，达到较高水平，“氮磷等比与以磷定氮条件下玉米最大施肥量的研究”一文，赫然登在了一级刊物《土壤学报》上。他的毕业论文《配比施肥理论的研究》，经过内外专家盲审与答辩，给予较高评价，认为取得了创新性成果，丰富了作物养分与产量的理论。专家意见栏这样写道：“本文研究思路清楚，设计合理，工作量大，数字分析较为充分，表达基本清楚，具备了一定的理论意义和实际应用价值，并且有一定的创新性”。

2008年他戴上了博士帽。

2008年南京农业大学

向深度与广度进军

磨刀不误砍柴工，经过3年的学习，他的研究能力大大提高了，好像带上了显微镜与望远镜，对施肥配比理论的研究继续向深度推进，要把感性的东西去伪从真，变成理性的，要从理论上阐明许多为什么。诸如为什么会有最大施肥量？为什么会有最佳施肥比例？它们在品种中起什么作用？土壤为什么要化分10种类型？等等。经过4年的努力，这些问题都基本得到解决，从而提出了土壤施肥配比理论，专著《土壤施肥配比理论和方法的研究》于2013年由山西科技出版社出版。2012年山西省科技厅主持进行鉴定，有院士参加的专家鉴定组认为从理论到实践都有创新，科学地回答了作物高产供肥的三大要素——施肥时间、供肥量与肥料养分比例问题，达到国际领先水平。

印度尼西亚

褚清河是研究施肥的，但他把研究的对象逐步延伸到育种领域。他要寻根问底，因为他认为土壤施肥量和施肥比例是由作物品种内因决定的。他观察到几种现象。一、每更换一次品种，增大一次施肥量，换品种实际是提高品种的耐肥性，耐肥性越高，产量潜力水平越高，说明土壤存在一个由肥力水平和氮磷等养分含量决定的最大施肥量，而作物品种也存在一个由性状基因决定的最大施肥量。二、有的作物吸肥能力强，莖杆长的很茂盛，但结籽能力（生物利用率）差 ，不能把充足的养分转换成丰富的籽粒，达不到高产的目的，其原因是作物品种的养分利用效率（包括养分利用率和生理利用率）不高。养分效率应该是品种的一个重要内在性状，它是由施肥比例基因决定的，土壤施肥比例是品种内在性状的外在表现形式，施肥比例和施肥期不合理必然不能高产。三、现在的杂交育种，是靠株型选优，育种材料历几代才能确定父本母本。他发现测定育种材料苗期的植株的氮磷含量，就可选优，确定父本母本。这样可以缩短杂交育种的周期。这几种现象都与土壤的肥力有关。他综合起来考虑，经过试验，总结出了“高产性状基因育种理论”这个理论的主要特点：一、发现土壤有自己允许的最大施肥量，品种也有自己潜在的最大需肥量，这两个量相匹配才能高产。二、提出了作物的耐肥性与利用效率的概念，弄清了耐肥性、利用效率与产量的正比关系。把作物耐肥性、利用效率作为一个育种指标。因而特别关注育种地的肥力状况与施肥量，主张同时在高、中、低3种土壤上布局育种，最后育出的就是适合3种土壤的高产品种。各有各的高产品种，避免了过去将适合高肥的品种种在低肥力的土地上的乱象。三、阐明了施肥与基因的关系，施肥量激活品种产量基因；施肥比例激活作物有效利用率。四、杂交育种只需3步，就能得到杂交组合，进入区域试验，大大缩短了育种时间。所选育品种可真正做到按高、中、低肥力水平土壤最大施肥量与品种最大施肥量相匹配种植，实现不同肥力土壤普遍高产。总之，优点很多，为杂交育种开辟了新的途径。

褚清河一直痴迷于自己的梦想，他退休了，仍然科研不停步，现在离他建立《农业施肥科学》梦想的距离更近了。他正在著书立说，运用丰富的土壤学、栽培学、遗传学、育种学等知识，以他自己的科研成果为主干，并对社会上的施肥的积极成果与教训，进行梳理总结，使其系统化、理论化。这部专著，将有挑战传统、挑战权威、挑战经典的色彩，是一部充满新意的著作，给人以启迪。一旦出版发行将推动我国以至世界施肥走向科学化，人类不在为吃饭发愁，不再恐惧化肥、誹谤化肥。（完）