【化学与农业国内外现状】国内外农业发展现状

从化学农业到生态农业

——论化学与农业国内外现状

学号：111103106

姓名：韩欣宜

摘要

本文通过对于化学农业和生态农业的介绍以及实际例子的分析和讨论，并与此同时通过对一些常见的化学肥料和农药的介绍，分析传统化学农业和现在生态农业的利弊，得出从化学农业到生态农业是现在农业发展的必然趋势，生态农业可以更好地结合实际情况，因地制宜的发展当地的农业，使得农业生产得以持续的发展。文章中详细的介绍了一些常见化肥的成分以及现代制取方法，可以更加详细的了解到化学和农业的一些联系。文章中也对化学农业的问题和弊端做了全面的分析，从而为为什么要从化学农业转变为生态农业提供有力的依据。

关键词

农业 现状 化学农业 弊端 生态农业 未来发展

正文

农业是通过培育动物生产食品以及工业原料的产业。农业属于第一

产业，在人类社会中扮演了极其重要的角色，可以说，没有农业在今天的高度，也就没有人类社会发展的高度。在农业的发展中，自然离不开化学的重要作用，自古以来，人们就用化学办法来使农业产量增产，防治病虫害，提高农业的质量。发展至今，已经形成了种类繁多的化肥以及农药。在化肥和农药提高了农作物产量的同时，也造成了许多的环境问题。人们通过一些错误和教训也渐渐意识到了一些化学化肥和农药可能对环境造成的污染的危害。近年来农业也开始从化学农业转变为生态农业，如何更合理的使用化肥已经成为了全世界都在探索的问题。本文就通过对化学与农业现在国内外发展情况的分析为基础，简要的探讨一下如何从化学农业到生态农业，如何更好的利用化学提高农业，如果使农业更好的为人类社会的发展贡献力量。 从世界农业发展史看，农业发展大致经历了原始农业、传统农业、化学农业等主要阶段。原始农业是农业发展的初级阶段，是在生产力水平极其落后的状态下，人类从自然界单向取得食物的初始农业状态。化学农业又称石油农业，是现代农业的最初阶段，主要是指部分发达国家率先在石油化工的基础上，大量采用化学投入和机械作业来提高农业产量，这一时期的农业一度为人类创造了惊人的农业生产量。但是，由于这种以超投入追求超产出的农业生产方式，对农业资源进行的是掠夺式利用，致使大气、水、热、土地等主要农业生态急剧恶化。这些尖锐的矛盾暴露出来之后，人类不得不重新认识人与自然的关系，并开始考虑现代农业的发展方向和建设渠道。由此，70年代以来、有机农业、生物农业、生物动力农业、生态农业等各种类

型农业应运而生，其基本精神都是立足于生态环境的保护，力求按生态规律办事，以生态为基础，科技为主导，强调对农业资源的适度开发和综合利用，而把以石油为支撑的高产出目标放在次要位置。【1】可以说近些年来。人们已经意识到了生态农业的重要性并在努力在化学化肥和生态化肥中间寻求平衡，努力追求一种植物生长高效性和化肥生态性之间的平衡点。

要说化学与农业的发展现状，就不得不先说说化学农业。说到化学农业，那不得不提的就是化学肥料。化学肥料分为氮肥，磷肥，钾肥，复合肥料等等，每一种肥料有着其重要的作用和意义。

氮肥可以使得植物枝叶茂盛，促进叶绿素的形成，从而有利于光合作用，提高农作为的产量和质量。天然的氮肥主要有石灰氮和硝酸钠。化学氮气的生产首先是利用空气中的氮气和氢气反应合成氨。虽然合成氨的反应很简单，但需要催化剂以及很苛刻的条件。要得到氨气，前提是要得到氮气和氢气。可以通过压缩空气制的大量的氨气。利用碳和水蒸气反应制得的水煤气可以获得深感氨气所需要的氢气。除此以外，电解水，天然气制取氢，甲醇分解制氢，碳氢化合物脱氢都是制取氢气的重要办法【2】。除了利用空气中的氮合成氨，近些年来人工固氮的技术也得到了快速的发展。自然界中有些细菌和藻类能够把空气中的氮还原成氨，然后氨再被植物转变成氨基酸，蛋白质和其它含氮化合物。这就是一种天然固氮。经深入研究，科学家发现这种生物固氮作用与固氮酶有关。了解固氮酶，实际上就是人工固氮研究的核心工作。1970年Burns 等人第一次分离出固氮酶纯化的钼铁蛋白，

纯化了的钼铁蛋白的组分分析及有关的物理化学测定指出，从不同来源的固氮菌获得的钼铁蛋白均含有钼、铁、硫元素。而探究钼铁蛋白的结构，尤其是其空间结构，弄清固氮机理，则是非常困难的。钼铁蛋白分子是一个四聚体，含有两个a 亚基，两个p 亚基，其活性中心含两个钼原子，30～34个铁原子和30个活性硫(以无机硫存在) 原子。理论化学家根据钼铁蛋白各种生物、化学研究的结果，尤其是近年来对固氮酶进行X 射线、莫氏堡尔谱的测定，对固氮酶的情况提出了很多结构模型，这些模型都是由钼、铁与硫原子组成的原子簇类化合物。20世纪80年代，科学家夏侯提出了各种固氮酶的模型。【3】1992年美国生物化学家J.Kim 和D.S.Rees 成功地从生物体中分离出固氮酶并给出X 射线的结构。这是模拟生物人工固氮研究的一个突破性进展

【4】。相信在不久的将来，人类将有更高效，更环保的办法生产出高效的氮肥。

磷既是植物体内许多重要有机物的组成成分，又以多种方式参与植物体内的各种代谢过程。例如，磷是核酸的必要组分，而核酸又是组成蛋白质的重要部分。磷脂是生物膜的重要成分。磷可以提高细胞中原生质胶体的水合程度和细胞结构的充水性，使细胞中溶性糖和 磷脂含量增加。磷能促进植物根系发育，使根深入土壤，提高作物抗早性。远古时人们认识到动物的尸骨、鸟粪及鱼食等能做肥料用。实际上尸骨中含有大量的磷酸盐。1831年奥地利化学家库勒用硫酸处理尸骨，使其转化为可溶的过磷酸盐．1843年，拉乌斯用同样的方法处理磷矿石可得到过磷酸盐。

钾在植物体内仅以无机离子态存在。钾离子能顺畅地穿过细胞膜，钾离子是许多酶的活化剂，例如谷胱甘肽合成酶、丙酮酸激酶、6-磷酸果糖激酶等。同时，钾离子还能：①促进植物的光合作用；②促进糖和脂肪的合咸；③促进纤维素的合成；④提高植物抗旱、抗寒及 水分利用率。水稻缺钾时表现为出穗提前、籽粒不饱满、稻杆易折断倒伏等【2】。

除了以上所说到的三种常见的肥料，复合肥料在现在也越来越多的使用。比如15-15-15型复肥，就是氮磷钾1:1:1相等的复合肥，除此以外还有几十种批量生产的复合肥。还有流体肥料也是近些年来兴起的一种肥料，通常包括清液型，悬浮型和泥浆型三种。在全部肥料的使用中，流体复肥已占到了20%左右【5】。复合肥料的特点与单质肥料相比，复合肥料的优点较明显：它是一种精制、浓度高的肥料，养分种类多，所含营养元素易被植物吸收，副作用少，物理性状好，运输和贮藏方便，一次可施入两种以上养分，能节约劳动力，降低成本。缺点是养分比例固定，对于各种不同植物、不同施肥时间以及植物的不同发育阶段，不一定完全适用任何土壤和植物，施用时应当根据具体的土壤和植物情况选用其他类型肥料，予以调整。【6】

除了肥料以外，化学农药也在植物的生长以及病虫害防治方面发挥着重要的作用。农药按成分和来源可分为无机农药如砷酸钙和氟化钠，有机农药，植物农药，生物农药。按效用又可分为杀虫剂，杀螨剂，杀菌剂，杀鼠剂，除草剂，植物生长调节剂等等。【2】但是最开始使用的农药如DDT 和六六六等有机氯农药，由于极其难分解，残

留太大，严重污染环境，已被有机磷农药和有机氮农药所取代。【3】但是现在所用的这些化肥和农药也不是绝对安全的，如果没有没因地制宜，没有充分考虑实际的气候以及土壤条件，必将是灾难性的。 现在，传统化学农业的弊端已经逐渐显现。近50年来，世界化肥用量增加了60倍，农药增加了32倍。过量施用化肥的后果，一是破坏了土壤结构，导致土壤酸化，板结；二是使土壤中积累了大量的硝酸盐，使人体血液丧失输氧功能并导致癌症，小儿畸形等；三是导致周边水域水质恶化，化肥撒入土地之后，其利用率仅20%左右，未被植物吸收的部分，会进入水体，引起水域的富营养化，水质会逐渐变差。农药的使用可以通过富集作用，导致严重的人类健康问题。农药还大量毒杀害虫的天敌，许多益鸟，益兽正濒临灭绝，天敌日益减少，害虫的抗逆能力却相对的增强。【7】归结现在化学农业不可持续性的本因，是由于资本主义生产方式问世以来，人口开始迅猛增长，工业化，城市化和经济规模化也迅猛发展。传统自给自足农业的生产方式也很快被彻底打破，由自给自足转向了面向市场化生产，面向城市消费，使农业的自然关系和社会关系都发生了根本性的变化。就自然关系而言，传统的自给自足的农业所遵循的自然物质循环规律被彻底改变，没有腐败的植物来涵养土地，只能通过化学肥料来替代。有关研究显示，土壤中隐藏着人眼看不见的巨大的生物区系，这是人类至今还知之甚少的一个领域，通过大量的化学肥料来使农作物增长，久而久之必将破坏土壤的固有结构。同时，为了追求规模效益以及适应技术推广的要求，经营管理的简便，人们在平原地区广泛的清除自然生

态系统，将之变成区域化布局，单一性的种养和种养分离的产业化系统。使得自然地生态平衡被严重的打乱。就社会关系而言，传统农业自给自足的独立性为复杂的专业化分工和市场交换关系所取代。可以说，造成这些结果的原因，是现在化学农业把自然生态系统的一切做作了复杂事物简单化，单纯的过程复杂化的替代。同时又把单纯的自然过程做了复杂化的任务替代。【8】根据美国农业部的研究建议，为了不使现有许多农田在下个世纪变成荒芜之地，必须对传统的化学农业进行重大调整。【9】

所以近些年来，无论是国内外都看到了生态农业的重要性，在生态农业的研究与发展上也取得了大量的成就。生态农业是指在经济和环境协调发展的原则下，总结吸收各种农业生产方式的成功经验，以生态学、经济学理论为依据，运用现代科技成果和现代管理手段，在特定区域内形成的经济效益、社会效益和生态效益相统一的农业。生态农业吸收了传统农业的精华，借鉴现代农业的生产经营方式，以可持续发展为基本指导思想，以保护和改善农业生态环境为核心，通过人工设计生态工程，不断调整和优化农业结构及其功能，实现农业经济系统、农村社会系统、自然生态系统的同步优化，促进生态保护和农业资源的可持续利用。生态农业作为一种环保产业，强调农业生态系统总体效益的提高和产出结构的优化，强调生态系统各要素的整体性、综合性、协调性的有机统一，强调开放性与稳定性有机统一。国外又将生态农业称为自然农业、有机农业和生物农业等，其生产的食品称为自然食品、有机食品和生态食品等。尽管各国对生态产品的叫

法不同，但宗旨和目的是一致的：在洁净的土地上，用洁净的生产方式生产洁净的食品以提高人们的健康水平，协调经济发展与环境之间、资源利用与保护之间的关系，形成生态和经济的良性循环，实现农业的可持续发展。【10】作为生态农业，和传统化学农业有很大的一点就是因地制宜。生态农业建设有很强的地区性和针对性。讨论不同地区的生态农业模式首先必须了解当地的生态经济条件，特别是要分析制约因素或障碍因子，找出突破口。然后，针对生态经济方面的主要问题，抓住突破口，确定若干相辅相成、环环扣紧的生态工程项目，构成整体系统工程。然后，在选择和创新的基础上，因地制宜组建生态农业具体模式。【11】以华南典型流域生态农业模式的布局为例。华南区生态农业模式类型与布局简况华南区以山地丘陵为主，具有显著的流域地理特征。华南区发展的生态农业循环模式主要有适宜丘陵山地的农林复合系统如林—果—药生态农业模式、果—草复合模式、胶—茶—鸡农林禽复合模式等；以沼气为纽带的农牧结合模式，如猪—沼—稻(农作物) —果—鱼模式、猪—沼—稻(农作物) —果—菇(菜) —蚯蚓模式、猪—沼—果—稻—菜—加工模式、牛(猪) —沼—果—林模式、莲—沼—鱼能源生态模式、林—菌—气能源生态模式、牛—沼—草模式、稻—沼—蟹能源生态模式、猪—沼—菜—灯—鱼五位一体生态农业模式等；以农田立体种养为特征的生态农业模式，如稻—稻—菜—菜生态农业模式、稻田养鸭(养鱼) 模式、作物间套种复合模式(如蔗—花生或大豆—蘑菇) 等。【12】可以说在国内的部分地区，近年来生态农业已经形成了一定的规模，很多地方都形成了自己特有

的生态农业模式，但是在国内，生态农业的路还有很多要走，国外的生态农业近些年来的发展也是十分飞速的。而且国外的生态农业，有机食品的发展确实比国内走的更快一步，以美国的农业为例，1991年确立有机食品的国家标准，保护消费者对有机食品要求，为有机食品贸易创造条件的《有机食品生产法》正式颁布，1992年旨在协助农业部制订全国各有机食品标准的国家有机标准委员会成立。到1994年，据美国农业部估算，美国的有机农场总数已发展到2万个左右，如华盛顿州有300多个有机食品生产农场，有机食品的销售额超过3000万美元。仅由33个民间有机食品认证机构和11个州立认证机构认证的有机农场为4050个，认证的面积为4532万ha 。民间的有机食品认证机构如“加州认证有机农户协会”(CCOF)，1997年已认证600多个农户，约77万ha 土地。其认证活动均在州政府的监督下进行，每年向州政府食品农业局提交工作报告。【13】可以说，由于传统化学农业的弊端，现在生态农业已经得到了长足的发展，无论是在国内还是国外。化学在农业生产中的重要性和复杂性也越发的明显。 从化学农业到生态农业是农业发展的必然道路。在以后的农业发展中，生物和化学技术必将扮演更加重要的角色。只有结合实际情况，因地制宜，结合当地实际的生态气候环境，才能在农业上保持可持续发展。化学的进步必将带来农产品的增产增收和可持续发展。

结束语

无论是国内还是国外，现在化学和农业的结合已经越来越紧密，化学

的合理运用在农作物的增产增收上起到了重要的作用。但是由于一些不合理的过量的运用，单纯的化学农业的很多弊端也渐渐的显现出来。结合实际情况，因地制宜，遵循可持续发展的生态农业已经越来越广泛的运用到了生产生活中，相信在不久的将来，全面的可持续发展的生态农业，必将更多的造福于人类。

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