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空气炼金术-化肥的产生

空气炼金术-化肥的产生
2020年11月23日 22:55 新浪网 作者 阳苏戴

  在19世纪以前,人们认为植物只能吸收土壤中的有机腐殖质作养料。腐

  殖质是死亡以后的有机物在土壤中经过微生物分解而形成的有机物质,因此

  当时农业生产中所需要的肥料来源只能局限于粪便、河泥、种子饼、死鱼、肉

  粉、骨粉及屠宰场的废料等。土地里只使用这些肥料,很难大幅度提高产量,

  从而限制了农业的发展。

  

  由于人口的增长速度远大于食物的增长速度,如何增强土壤的肥力?提高粮食产量?成了人们必须研究的紧迫问题。随着有机化学的发展,为化学应用于农业提供了条件。1828 年,维勒用无机物氯化铵和氰酸银反应,制得了有机化合物--尿素,打破了有机物和无机物的绝对界限,促进了有机化学的发展。维勒的朋友,有机化学家李比希在研究植物所需要的碳和氢的来源问题时。发现植物中碳的含量不会随着土壤条件的不同而不同,因此他得出结论:植物中的碳来自空气。.他还发现各种植物的汁液中都含有氨,同时发现雨水中也有氨。大气中的氮很不活泼,不能直接被植物所吸收,而氨却容易被植物吸收,他由此判断植物是通过吸收氨来获得含氮养料的。

  

  1840年,李比希编著出版了《化学在农业及生理学上的应用》一书,他在这本书中科学地论述了土壤肥力问题。他认为除碳、氢、氧、氮之外,植物还需要硫、钾、磷、铁、锰、硅等元素。植物吸取上述各种元素的唯一源泉就是土壤。为了保持土壤的肥力,必须使用人工肥料。此后,他进一步用实验证明植物生长需要碳酸、氨、氧化镁、磷、硝酸以及钾、钠和铁的化合物等无机物;人和动物的排泄物只有转变为碳酸、氨和硝酸等才能被植物吸收。他提出的著名的“植物矿质营养学说”认为:植物生长需要碳、氢、磷、钾等化学元素,这些元素主要存在于无机盐中,无机盐的逐渐消耗导致土壤肥力下降,他提出可通过补充无机盐的方法使土壤保持充足的植物养分。

  

  他经过研究发现,当时常用的肥料一一骨粉里所含的磷酸钙不溶于水,不能被植物吸收。必须将骨粉用硫酸处理,以便使磷酸钙转变为可溶性的酸式磷酸钙。李比希提出,将煤气工业生产中的副产品一氨水转变成硫酸铵,就是很好的氮肥。他还提出了化肥合理搭配使用的理论。根据李比希的理论,世界上出现了专门生产化肥的工厂。1842年,约翰●劳韦斯建立起第一-个用骨粉和硫酸生产过磷酸钙的工厂,这是化学肥料工业的开端。化肥的使用,带来了农业的革命。李比希的发现,为人类生存及生活改善作出了巨大的贡献。从而使农业生产发生了巨大的飞跃。李比希也因此被尊为“农业化学之父”。

  

  19世纪以来,人类步入了现代化的历程。随着农业的发展,氮肥的需求量在不断提高,一些有远见的化学家指出:考虑到将来的粮食问题,我们必须寄希望于能实现大气固氮。全世界无论何处,大气的五分之四都是氮,如果能廉价地、大规模地把单质的氮转化为化合物的形式,那么,氮是取之不尽、用之不竭的化肥原料。因此将空气中的氮固定下来并转化为可被利用的形式,成为一项受到众多科学家注目和关切的重大课题。

  

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