【云飞杂记】细菌传之肥当家

  约在1万年前,人类逐步学会驯化植物和动物，摆脱了完全依靠采集和狩猎为生的阶段，开始了原始农业。祖先用石刀、石斧把树木砍倒，晒干后放火焚烧，用简单的工具松土、播种。当杂草滋生、产量降低时，就换个地方刀耕火种。经过漫长岁月，逐渐发现以前撂下的荒地，若干年后再开垦，粮食产量又恢复了。据说，现今世界上经济比较落后、人烟稀少的地区，仍在撂荒耕作。

  随着生产工具和土地利用方式持续不断的发展，原始农业进入古代农业，中国种植业和养畜业进一步分离，充分的利用土地的精耕细作；欧洲农牧结合，恢复地力，采取划分土地，农耕放牧轮换进行的办法。东西方农业模式虽有不同，但都通过积累经验，慢慢传承发展，因此古代农业又称传统农业。

  从古至今，所有农作物的生长不能离开光照、温度、水分、肥料这四大因素，除了前三个自然因素外，最主要的就是靠肥料来生长。即使自然环境再怎么优越，如果只有少数的养料供给，农作物终究是达不到农民心中的理想效果。况且在传统农业时期，前三个自然因素，农民几乎是无法改变的，虽然有时候可通过灌溉来改变农作物的水分，但是没有充足的肥料供给仍然是无济于事。所以，农民想要让农作物增产增收，唯一能改变的就是增加给农作物提供营养元素的肥料，因此，就有了这句农谚，“庄稼一枝花，全靠肥当家”是农民长期生活和生产实践的总结和概括。看似简单的十个字却浓缩了世世代代农民的智慧，朴素的语言中蕴含着深刻的科学道理。一代又一代人通过口耳相传的方式逐渐继承下来，并以此来指导农业劳作。

  “近代欧洲人对农田施肥的理解，远不及中国”。咱们先人在处理肥料时并不是直接在农田里使用，而是先将这些肥料收集起来发酵之后使用。而欧洲人直接在农田里使用，结果就造成了烧苗等问题。

  健客：又是发酵啊！我知道发酵是生物化学反应，跟微生物生长繁殖有密切关系。但肥料是什么？为什么一定要发酵之后使用？另外，“近代”是何时？好多地方看到“近代”，这个提法，说的都不一样，觉得飘飘忽忽的，一会儿远，一会儿近。

  先说“近代”。这个词频频出现，但确有不同的指向。欧洲历史学界常见的三阶段（古代，中世纪，近代）分期法中的近代，一般以1453年君士坦丁堡陷落等一连串欧洲历史事件的发生为起点至今；四阶段分期法（古代，中世纪，近世与近代）中，近代为近世之后，意指18世纪法国大革命与工业革命之后至今。在中国，梁启超将“乾隆末年至今”称为“近世史”。民国时期，按照欧洲四阶段分期法，近代指18世纪法国大革命与工业革命之后至今。台湾史学界承继了这个传统。中华人民共和国建国后，中国史学界发展出另一个传统，中国近代史的时间为，从1840年战争到1949年中华人民共和国成立前。本文“近代欧洲人对农田施肥的理解，远不及中国”出自《19世纪为了争夺鸟粪资源南美洲国家曾经为此争斗不已》，我想大概是沿袭欧洲四阶段分期法指18世纪法国大革命与工业革命以前吧。

  再说“肥料”。至西周时期，咱们祖先通过实践总结，渐渐发现腐烂的植被和草木灰有助于作物生长，产生了施肥的初期概念。而到了战国时期，为了确认和保证连作田的产量，开始有意识施肥，“肥田”“粪田”等词也更多出现在了官方和坊间的史料中。所谓“强汉盛唐”，即汉朝已处于中国史上国势强盛，军功最壮盛的朝代，而保障军事强国的基础农业生产活动也得到了长足的发展。《汉书·艺文志》记载，农学著作有神农、野老、宰氏、董安国、尹都尉、赵氏、蔡葵、汜胜之、王氏等九家，但后来皆为失传。仅有《汜胜之书》因得《齐民要术》摘引幸以留存至今。《汜胜之书》原文共十八篇，《齐民要术》将其分散在不同章节中，摘引之处皆为精华。尤其是肥料相关联的内容，向我们展现了2000多年前中国肥料技术的发展状况，实属珍贵。而贾思勰的《齐民要术》则是中国6世纪的农业科学巨著。该书约于唐末时传入日本，至今日本还藏有北宋刊印的残本；19世纪传到欧洲，达尔文曾提及参阅了“一部中国古代百科全书”，并援引有关事例作为进化论的佐证，有说该书正是《齐民要术》。

  最后说“为什么一定要发酵之后使用”。一是未经发酵的肥料携带大量寄生虫卵和致病菌、杂草种子等。施入农田后，一部分生虫卵和致病菌附着在作物上造成直接污染，一部分进入土壤造成间接污染；杂草种子发芽生长则会和农作物争夺养分。二是肥料在地里发酵，会释放氨气和热量，影响农作物生长，出现烧苗现象。三是肥料发酵后，营养元素更容易被植物根系吸收。这里面需要研究的问题还很多。

  踏粪之法是现今中国粪肥发酵的最早记述，《齐民要术》卷初“杂说”提供了相关记载：“凡人家秋收治田后，场上所有穰、谷等，并须收贮一处。每日布牛脚下，三寸厚；每平旦收聚堆积之；还依前布之，经宿即堆聚。”。踏粪法的成功出现，得益于古代劳动人民的累年实践，发现单纯依靠茎秆并不足以恢复地力，还需要施以粪肥。秋收后，把场上收获完的农作物茎秆堆放在一起，每天在牛圈里铺上约3寸厚一层，让牛在上面践踏、便溺，第2天将前日所放的茎秆及牛粪便铲出，堆积放置，日积月累。堆积的过程也就是发酵腐熟过程，热量散发出去后就不会烧苗了。可以说这是肥料史上的重要突破。基于《齐民要术》对踏粪的定义和推广，后世诸多农书均对踏粪之法进行了载录，并总结出了“苗粪、草粪、火粪、泥粪”等农业技术。

  18世纪中期随着资本主义在西方的兴起，古代农业开始向现代农业过渡。1799年，德国科学家亚历山大·冯·洪堡前往南美洲，进行为期五年的科学考察。正是在考察期间发现许多天然形成的鸟粪山，当地农民用鸟粪来肥田，他便收集了一些鸟粪样本。1804年，洪堡将鸟粪样品带回巴黎，经法国化学家沃克兰化验证明，鸟粪中含有大量磷、氮元素，一吨鸟粪可顶 33 吨农家肥。此后欧洲掀起了一场鸟粪热，仅 1844 年，英国就从那里运走上万吨鸟粪。美国鸟粪商接踵而至，大发横财。

  云飞：这样的一个问题好回答，也不好回答。尽管如今洪堡的著作躺在图书馆里积满灰尘，但他的名字却随处可见：流过智利与秘鲁海岸的洪堡寒流（又称秘鲁寒流），墨西哥的洪堡山脉和委内瑞拉的洪堡峰，格陵兰有洪堡海角和洪堡冰川，在南非、新西兰以及南极，也有以他名字命名的山脉；300种植物和100多种动物都以“洪堡”命名；多种矿物的名称中也有洪堡的名字。

  还记得埃伦伯格吗？创造“细菌”这个名词的人。1829年，已60岁的洪堡带他出访俄国，曾跋涉到西伯利亚最偏远的地方。那次探险，他们还到了当时位于额尔齐斯河右岸的清军哨所。洪堡在家信中激动地说：自己到过了中国，那个传说中的“天朝”。在甘肃省西南部与青海省界上、党河以南处，有一支属祁连山西段的山脉。曾名乌兰大坂山，现名党河南山。但在《中亚植物志》、《中国龙虱》等诸多自然志书中，该山脉有另一个名称——洪堡山，正是以他的名字命名的。

  在追随洪堡的后人中，达尔文尤为诚挚地表达了自己的钦佩之情。他在日志中写道，洪堡“就像另一个太阳，照亮我眼前的一切事物”。达尔文还坦承，正是洪堡的《旅行故事》促使他“去游历那些遥远的国度，并最终志愿登上女王陛下的‘小猎犬’号”。他一直将《旅行故事》带在身边，并在其中读到了洪堡关于“物种的逐渐转化”的论述。洪堡写道，动植物通过“持久的竞争”获得养分和领地，不断“限制彼此的数量”，只有强者才能生存下来。后来，这一思想成了达尔文自然选择理论中的核心组成部分。

  使用这种南美洲鸟粪种植，增加了产量，提高了品质，极大地缓解了当时欧洲粮食问题。南美的鸟粪资源极其丰富，欧洲便开始大量进口。当时南美国家刚刚独立，百废待兴，而鸟粪资源成了这些国家重要的外汇来源。比如，1840-1879年，秘鲁出口达1270吨，收入超1亿英镑。如果按照购买力换算，那时的1英镑相当于现在的90英镑。

  1879年11月，6艘军舰搭载7000名智利士兵在伊基克要塞附近登陆，凭借装备优势迅速地占领了秘鲁的塔拉帕卡省。1880年初，智利军队重创玻秘联军，玻利维亚失去了所有沿海领土，秘鲁海军全军覆没。战败的消息传到玻利维亚和秘鲁国内，舆论哗然，直接引发政府领导人下台。两国继任的领导人重整旗鼓，紧急组织军队反攻，但无法扭转被动局面。1883年10月秘鲁政府已经支撑不住，与智利议和，按照当时的国际惯例秘鲁政府割地赔款，签署了《安孔条约》。秘鲁退出了战斗，玻利维亚自然也没法继续战斗，于1884年4月玻利维亚与智利签订了《停战协定》，鸟粪战争正式宣告结束。

  从战争强度来说，4年下来双方共计14000人阵亡，在欧亚大陆不值一提。但这场战争确实改变了南美政治格局。秘鲁与玻利维亚战后渐渐走向衰落，而智利成为南美强国，被称为“太平洋上的普鲁士”。这次战争被外界称为“南美太平洋战争”，由于战争起因来自三国对鸟粪和硝石资源的争夺，因此也被称为“鸟粪战争”或“硝石战争”。

  我国农业生产的历史悠远长久,在施用肥料促进促进植物生长方面积累了很丰富的经验,但对植物营养科学理论的探索,最早是从西欧开始的。19世纪初流行的两大植物营养学说是“腐殖质”说和“生活力”说。前者认为植物所需的碳元素不是来自空气中的二氧化碳，而是来自腐殖质；后者认为植物可借自身特有的生活力制造营养成分。

  1837年，德国化学家李比希和法国化学家杜马联名向法国科学院提交一份研究纲领论文，断言无论在无机化学还是有机化学中，“化合的规律和反应的规律在两个化学分支中都是一样的。”这个宣言为人工合成有机物扫清了思想上的障碍，李比希和杜马因此在有机化学界被奉为新科学思想的领袖。

  云飞：嗯，据说杜马的学术演讲，激起了巴斯德从事科学研究的热情。杜马不仅是巴斯德的老师，而且还挑选巴斯德去迎战蚕病难题。

  作为一名科学家，李比希不仅关注理论研究，还一直怀有为人类谋福利的信念。当时德国农业遭受自然灾害，人们连吃饭都成问题。在这种情况下，李比希决心要用化学知识去帮助农民提高农业生产，于是开始了对土壤的肥力及其物质构成的研究。

  李比希自1840年始，直至去世前，他的研究重点转到了农业化学和生物化学上。他用化学方法，创造出人造化学肥料——钾盐和磷酸盐，并证明植物生长需要碳酸、氨等无机物；动物的排泄物只有转化为碳酸、氨等才能为植物所吸收。这些观点构成了近代农业化学的基础。后来，李比希把他的实验成果写在《有机化学在农业和生理学中的应用》一书中。在这本书中，他科学地论证了土壤的肥力问题，强调化肥对农业发展的重要性，这在科学史上还是第一次。由此，开拓了农业化学这一新领域。有的人赞成李比希的思想，有的人全然反对。一些思想开放而富于进取心的农民开始渐渐地使用各种无机肥料，极大地提高了农作物的收获量。李比希的“矿物质营养学说”从其诞生到人们广泛接受用了半个世纪，从欣赏到怀疑、从怀疑到争论、从争论到验证、从验证到接受，无数农学家、化学家、自然科学家、医生，更不可思议的是哲学家。参与其中。

  1840年的一天，李比希的化学实验室里洋溢着欢乐的气氛，世界上第一批钾肥和磷肥在这里诞生了。李比希把这些洁白晶莹的无机化肥小心地施洒在实验田里，密切关注注意着庄稼的变化。没过几天，一场大雨不期而至，那些化肥晶体被雨水冲没了，收获的季节到了，实验田里的庄稼并没有显著的增产。

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