歷史背景

肥料是現代農業生產中投入最大的一類農業生產資料,約佔總投入的二分之一。根據聯合國糧農組織估計,肥料在農產品增產中的作用佔百分之四十至百分之六十。肥料古已有之,人畜排泄物是最古老的肥料。在中國,早在兩三千年以前就有了使用有機肥的文字記載。但化肥的概念只有一百七十多年的歷史。一八四零年,德國化學家李比希提出的植物礦質營養學說與養分歸還學說。現在國際肥料工業協會將肥料定義為能供給土壤養分滿足作物高產需要,補償因植物收穫、淋失和氣態揮發所造成的土壤養分損失,並能維持和改善土壤肥力狀況的農用生產資料。

一八零九年,智利發現可工業化開採的硝石,氮肥開始被用於農業;一八四二年,英國建成了世界上第一個過磷酸鈣工廠,生產過磷酸鈣;一八六一年,德國利用光鹵石生產氯化鉀;一九一三年,德國用哈伯-博施工藝合成氨,隨後開始生產硝酸和硝銨;一九二二年,尿素在德國開始商業化生產。這些發展分別揭開了氮肥、磷肥、鉀肥工業發展的序幕。

複合肥料

複合肥料(Compound Fertilizer)是指包含氮、磷、鉀三要素中兩種或兩種以上的養分,並透過化學合成或物理加工製成的化學肥料。在現代農業轉型與精準施肥的趨勢下,複合肥料已逐步取代單質肥料(如尿素、過磷酸鈣),成為提升作物產量、改善農產品品質與維持土壤肥力的核心農資。

二十世紀初,美國農場把普通過磷酸鈣、智利硝石等混合起來施用,後來又把粉狀的過磷酸鈣、硫酸銨、氯化鉀等混合施肥。隨著基礎化肥工業發展,二十世紀五六十年代,磷銨、重過磷酸鈣、尿素等高濃度化肥大量生產。肥料二次加工成為可能。復合肥的比重開始增加,由百分之二十提高至百分之四十左右。二十世紀六七十年代,復合肥料快速發展。

複合肥料依據其生產工藝與物理性質,主要可分為三種常見類型。第一種是化學合成型複合肥,透過明確的化學反應合成,使每個顆粒內含相同的養分,具有養分釋放均勻、結構緊密與良好物理性質等特點,非常適合做為基肥施用及配合自動化機械播種。第二種是摻混型複合肥(又稱 BB 肥),這類肥料是依照特定比例將多種單質或複混顆粒進行物理混合而成,其最大優勢在於配方極具彈性,能完全針對土壤檢測結果進行客製化,廣泛應用於測土配方施肥與大面積作物種植。第三種則是複合液體肥,將多種養分溶解或懸浮於水中,具備無粉塵且養分吸收迅速的特點,配合灌溉系統使用效率極高,主要適用於設施農業、滴灌系統以及葉面追肥。

複合肥料的養分含量通常以「氮-磷-鉀(N-P-K)」的質量百分比標註。高濃度複合肥的總養分含量可高於45%,常見配方如15-15-15或20-10-10;低濃度複合肥的總養分含量則在25%至30%之間。此外,隨著農業科技進步,當前複合肥料亦常調配加入鈣、鎂、硫等中量元素以及鐵、鋅、硼等微量元素,發展出具備緩釋、控釋功能的特殊功能性複合肥,藉此降低對環境的肥害壓力與養分揮發。

目前發達國家的化肥消費結構中,有百分之三十五至百分之四十五的氮、百分之八十至百分之八十五的磷和百分之八十五至百分之九十的鉀由復合肥提供。美國和英國百分之七十九的化肥以復合肥料銷售;日本、法國、德國和其它西歐諸國也都在百分之六十至百分之八十之間。發展中國家如委內瑞拉、哥倫比亞、韓國、泰國、尼日利亞、喀麥隆等國,復合肥料使用也分別達到化肥消耗總量的百分之七十至百分之七十五。

複合肥料的核心優勢在於其均衡且多樣化的養分供給。相較於傳統單質肥料養分單一、容易施用不均的缺點,複合肥料能夠同時滿足作物在不同生長階段對多種大量元素的配合需求。這類肥料顆粒均一,內部養分分佈一致,不僅施用便利,還能有效提高肥料的利用率,減少化學成分在土壤中的流失與固定。

題圖:十九世紀初大量外資湧入智利的硝石開採工業,產量穩定成長。 1884年出口量約48萬噸;1888年約75萬噸,兩年後突破百萬噸大關。(來源:wikicommons,public domain)