1840年德國化學家萊比錫（Liebig）創(chuàng)立了植物礦質(zhì)營養(yǎng)學，這一學說慢慢變成現(xiàn)代化學農(nóng)業(yè)的金科玉律。此后一百多年里，化肥工業(yè)迅猛發(fā)展，覆蓋了全球的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，依靠化肥農(nóng)作物的產(chǎn)量的到了前所未有的增長，那些不依賴化肥的傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)被擠到幾乎可被忽視的角落。
化肥的大量使用源于人類對農(nóng)產(chǎn)品產(chǎn)量近乎貪婪的追求。當人們通過使用化肥對土地產(chǎn)生刺激，短期內(nèi)土地產(chǎn)量得到大幅提升后，在短期利益的驅(qū)動下，化肥生產(chǎn)者、農(nóng)場使用者或者農(nóng)民形成了巨大的合力，將化肥推上了現(xiàn)代農(nóng)業(yè)舞臺的中心
都是過量惹的禍！
當施用化肥增產(chǎn)的效果下降時，人們開始不斷地增加化肥的施用量。據(jù)2010年的統(tǒng)計，國內(nèi)化肥施用量在225公斤/公頃警戒線以下的僅有黑龍江、貴州、青海、西藏和甘肅，其余省份全部超過，前四名都超過了500公斤，依次是海南、天津、福建和廣東。預計到2020年廣東、福建、北京和天津?qū)⒊^或接近600公斤。全國總使用量將很有可能突破6000萬噸，平均全國單位使用量也將接近500公斤。
為什么是225公斤/公頃的警戒線
為了控制化肥過量使用對土壤和生態(tài)環(huán)境造成災難，國際上制定了225公斤/公頃的化肥施用量警戒線，這里我們用一項科學實驗的數(shù)據(jù)結(jié)果解讀這個警戒線的意義。
上圖是一項在土壤中使用化肥（尿素）對土壤數(shù)量影響的試驗，我們看到當施入量在9克/平方米（折純后施氮量約195公斤/公頃）時，土壤數(shù)量是增加，當施入量達到21克/平方米（折純后施氮量約456公斤/公頃）時，土壤數(shù)量急劇下降到接近零，這是件極其危險的事！
當過量施用后，嚴重破壞了土壤微生物生態(tài)鏈，使土壤失去活性功能成為死土。有些常年大量使用化肥的農(nóng)民戲說地越來越饞，其實根本不是地的問題，是人的問題。
據(jù)世界糧農(nóng)組織（FAO）統(tǒng)計分析，目前世界平均每公頃耕地化肥施用量約120kg。
增量不再增收
當化肥的使用者發(fā)現(xiàn)，隨著化肥用量的不斷增加，其增產(chǎn)效應卻開始下降，80年代每公斤化肥的增產(chǎn)效果可以達到1:20，到了21世紀僅為1:5，而化肥的施用量卻從40公斤/公頃提高到400公斤/公頃，投入成十倍地增加了可收益卻下降了。
有得到就有付出，化肥的短期效應其實是以犧牲土壤為代價取得的。我們知道，除了陽光空氣水這三大要素之外，農(nóng)作物生長所需大部分營養(yǎng)都是依靠土壤提供的，而土壤之所以能提供這些營養(yǎng)是因為每克健康的土壤里存在中種類過萬、數(shù)以億計的微生物軍團，它們的生長代謝把無機質(zhì)和大分子有機物轉(zhuǎn)化為植物可吸收利用的有機質(zhì)，它們和地上的動植物一起構(gòu)成了復雜而又和諧的地球生態(tài)鏈。
正常情況下土壤微生物總是處于饑餓狀態(tài)，所以人工施用化肥給了土壤微生物一個巨大的、偏食的變量，使得一部分微生物迅速繁殖成為優(yōu)勢，久而久之，土壤微生物的多樣性遭到破壞，原有的平衡的生態(tài)鏈被毀掉，原本能夠均衡地提供給植物養(yǎng)分的微生物種群結(jié)構(gòu)變得單一化。
萊比錫的植物礦質(zhì)營養(yǎng)學說還有個最小因子定律，說的是植物的生長取決于那些處于最少量狀態(tài)的營養(yǎng)元素。當土壤微生物種群遭到“偏食的”化肥入侵，某些可以產(chǎn)生植物必需的營養(yǎng)元素的微生物處于弱勢或消失后，施用再多的化肥只會使短缺的元素更加短缺。
那么，我們可以生產(chǎn)滿足各種植物在不同生長期所需要的全營養(yǎng)素化肥嗎？結(jié)論是不可能。以目前的科技水平和認知，我們對土壤微生物的了解尚不足5%，換句話說我們根本不知道土壤微生物這個龐大而神秘的軍團是如何運作的，也不知道植物生長過程中這些營養(yǎng)元素的關(guān)系是如何構(gòu)建的，對于我們來說，土壤微生物還是一個巨大而神秘的“黑箱”，自然也就無法生產(chǎn)出模擬自然土壤營養(yǎng)組分的化肥！
過量的成因：
人類的思維慣性決定，當一件事情得到的收獲可能減少時，直接的沖動就是增加投入來保證獲得數(shù)量不減少，除非直接的投入產(chǎn)出比不合算才會考慮停止或替代?；实倪^量施用也不例外，當使用化肥出現(xiàn)了1:20的增產(chǎn)效應時，人們沒有理由忽視它，當這個效應比開始下降時，就加大施用量，希望保持較高的投入產(chǎn)出比。就這樣一年一年地不斷增加施用量，我國從1980年化肥產(chǎn)銷量1270萬噸增加到2011年的6027萬噸，數(shù)量增加了5倍，增產(chǎn)效應卻從1:20下降到不足1:5。
過量的危害：
過量使用化肥不僅使土壤養(yǎng)分單一、肥力迅速下降，嚴重影響作物品質(zhì)，而且污染物流失，破壞了生態(tài)環(huán)境，因化學物殘留，危害人體健康，同時，還進一步加劇了我國能源的短缺問題。
給農(nóng)民帶來嚴重的收入損失
據(jù)抽樣調(diào)查，我國80%的農(nóng)戶習慣憑傳統(tǒng)經(jīng)驗施肥，不考慮各種肥料特性，盲目采用“以水沖肥”、“一炮轟”等簡單的施肥方法。全國有1/3農(nóng)戶對作物過量施肥，導致農(nóng)民種地投入不斷增加，雖然糧食產(chǎn)量增加，但增產(chǎn)不增收的現(xiàn)象越來越嚴重。
導致農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量下降
由于農(nóng)田大量施用單元素化肥，其養(yǎng)分不能被作物有效地吸收利用。氮、磷、鉀等一些化學物質(zhì)易被土壤固結(jié)，使各種鹽分在土壤中積累，造成土壤養(yǎng)分失調(diào)，部分地塊的有害重金屬含量和有害病菌量超標，導致土壤性狀惡化，作物體內(nèi)部分物質(zhì)轉(zhuǎn)化合成受阻，使農(nóng)產(chǎn)品品質(zhì)降低。超量使用化肥使果蔬生長性狀低劣，并且容易腐爛，不易存放。
導致糧食和農(nóng)產(chǎn)品受到威脅
過量使用化肥極易使莊稼倒伏，而一旦出現(xiàn)倒伏，就必然導致糧食減產(chǎn)，威脅中國的糧食；過量使用化肥還容易發(fā)生病蟲害。比如使用過量的氮肥，會使莊稼抗病蟲害能力減弱，易遭病蟲的侵染，繼而會增加防蟲害的農(nóng)藥用量，直接威脅食品的性。
加劇環(huán)境污染
過量使用化肥，當肥料量超過土壤的保持能力時，就會遷移至周圍的土壤中，形成農(nóng)業(yè)面源污染，使河流、湖泊水體呈富營養(yǎng)化，導致藻類滋生，出現(xiàn)部分河流、湖泊的魚蝦發(fā)生死亡的現(xiàn)象。
過量的化肥還會滲入20 m以內(nèi)的淺層地下水中，使地下水硝酸鹽含量增加，若長期飲用此類水源就會危害人類的身體健康。據(jù)統(tǒng)計，中國每年因不合理施肥造成1 000多萬噸的氮素流失到農(nóng)田之外，直接經(jīng)濟損失達300億元。
浪費大量緊缺資源
化肥成本之所以居高不下，是因為生產(chǎn)原料緊缺。如氮肥主要以石油為原料，現(xiàn)在則以煤和天然氣為主，這些都是我國緊缺的資源。而且每年化肥生產(chǎn)還要消耗大量高品質(zhì)的磷礦石，而磷礦石也已被列入國土資源部2010年后的緊缺資源之列。有數(shù)據(jù)表明，2004年我國化肥生產(chǎn)消耗約1億噸標準煤，超過國家能源消耗比重5%；每年化肥生產(chǎn)消耗的高品位磷礦石超過1億噸；并消耗了我國72%的硫資源。目前，我國每年生產(chǎn)和消費的化肥量超過4500萬噸，而全國氮肥利用率僅有30%左右。
過量施用化肥使其成為名副其實的土地鴉片，以摧毀長期安身立命的本錢（土地地力）為代價得到的短期愉悅，在比較效益逐年降低時，獲得的愉悅感越來越少，于是加大投入（化肥）企圖提高收益，結(jié)果投入越多，本錢越少，最終兩敗俱傷。
▼真正的出路在于生態(tài)有機農(nóng)業(yè)！
在西方國家，丹麥是控制化肥使用的典型，氮磷鉀三大類化肥總體施肥量，從上個世紀80年代初的224公斤下降到1996年的144公斤。目前，丹麥化肥用量還一直保持在這個水準上下，而且化肥利用率接近60%。實施了嚴格的化肥減量控制后，農(nóng)作物的單位產(chǎn)量不僅沒有下降，反而呈上升的趨勢。如每公頃小麥的產(chǎn)量從70年代中期的5027公斤上升到1997年的7172公斤。2011年，丹麥的有機農(nóng)業(yè)種植面積占農(nóng)業(yè)總面積7%，處于地位。不過，丹麥政府依舊沒有就此止步，他們計劃到2020年將有機種植的農(nóng)田面積提升至15%。
多年來，丹麥66%以上的糧食、黃油、豬肉、牛肉等農(nóng)產(chǎn)品出口到世界170多個國家和地區(qū)，其中出口到歐盟的農(nóng)產(chǎn)品占60%，故此丹麥有“歐洲食櫥”之稱。
生態(tài)有機農(nóng)業(yè)以保持良好生態(tài)環(huán)境下生產(chǎn)高品質(zhì)農(nóng)產(chǎn)品為特征，是解決過量施用化肥、降低化肥面源污染直至恢復優(yōu)良生態(tài)環(huán)境的選擇。
盡管在原有化肥污染的土地上實施生態(tài)有機農(nóng)業(yè)改造會面臨短期內(nèi)產(chǎn)量下降的風險，但是在先進的生態(tài)改良技術(shù)的幫助下，將很快跨過過渡期，一旦土壤的地力恢復后，就進入到持續(xù)穩(wěn)定的高品質(zhì)、高產(chǎn)出階段，這是治本之策。
眼下雖然我們已提出要化肥減量，但在過去幾十年重數(shù)量輕品質(zhì)的政策導向和市場環(huán)境影響下，化肥這個土地鴉片可能還在小范圍繼續(xù)肆虐，如果能在實施化肥零增長目標的同時，把農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方式導向生態(tài)有機農(nóng)業(yè)，給予更多政策和財政的扶持，相信能夠更早地解決化肥過量施用對土壤的毀滅性的破壞和由此形成的面源污染。