中国氮肥发展、贡献和挑战

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今天文章

作者：张卫峰，马 林，黄高强，武 良，陈新平，张福锁

单位：中国农业大学植物-土壤相互作用教育部重点实验室

      中国农业大学资源环境与粮食安全中心，北京 100193

来源：《中国农业科学》2013年第15期

【目的】

氮素是生命活动的必需元素，也是生态系统变化的主要因子。定量氮素的来源和贡献，并确定未来的发展方向是协调中国资源、环境与粮食安全的重要内容。

【方法】

通过食物链模型分析中国陆地生态系统中氮素来源的构成、特点和变化，以及氮素投入变化对农业生产、人体营养改善的贡献，并通过国内外综合比较提出了未来中国氮素管理的重点方向。

【结果】

中国已是世界上最大的氮肥生产和消费国，对近二十年全球氮肥产用量增长的贡献达61%和52%。氮肥已占中国陆地生态系统氮素输入量的72%，中国人蛋白质消费量中有56%来自于氮肥，氮肥等新技术的增产作用相当于将人均耕地面积从0.08hm² 提高到了0.52hm²，扩大了6.5倍，这是中国以全球10%的土地资源、21%的灌溉面积养活20%的人口并不断提高生活水平的关键。但目前中国氮肥生产量超过了消费量、而消费量超过作物最高产量需求量，农业系统中的氮肥盈余量已经达到175 kg·hm^-2，成为环境污染因子。

【结论】

中国需要尽快转变发展方式，从鼓励施肥转向控制施肥，以同时实现增产和环保；从满足化肥供应数量转向提高质量，加强节能和产品优化工作；从单一促进农业管理转向能源、农业和环境管理的同步。

背景

氮素是生命繁衍、成长和活动的重要元素。氮素来自于大气，自然界中通过固氮菌或者强力的闪电将N₂转化成生物有效的形态（NH₄⁺，NO₃^-），但这种方式效率较低，只能将生物总数维持在较低水平，例如每公顷土地只能养活6-7个素食者，而目前每公顷可承载20-30人。氮素供应成为生态系统中的关键限制因素。19世纪初期，欧洲由于人口的增长迫切需要大量氮肥，曾尝试利用多种矿物源氮素作为肥料， 例如回收工业炼焦过程中的焦炉气（Coke-oven Gas，含NH₃0.7%-1.5%）制取硫酸铵（21%N），将自然界硝酸钠（1%-5%N）提纯干燥形成“智利硝石”（15%-16%N），用南美岛屿上的天然鸟粪（Gnano，14%N），但这些都是在消耗地球历史上通过生物固氮形成的有限资源，难以满足需要。因此，1895年欧洲科学家开始从大气中直接获取氮素，例如用电石法生产氰氨化钙（也称石灰氮，22%N），以及用电弧法生产硝酸，但这些方法都存在能耗高、规模难以扩大的问题，20世纪初期全球氮肥供应尚不足100万吨N。直到1908年Haber-Bosch合成氨工艺成功发明，并于1913年正式投产，全球氮肥生产才快速发展，并于2009年达到1 亿吨的水平。

第二次世界大战以后，随着全球人口迅速增长，Haber-Bosch合成氨工业快速推广应用，氮肥施用也从少数发达国家逐步普及到大多数国家，包括非洲撒哈拉地区的极端贫困地区。进入21世纪，氮肥（再加上少部分通过化石能源燃烧产生的活性氮）已经超过生物固氮和闪电等自然合成的氮素，成为人类所需氮素的主要来源。即使考虑部分国家耕地面积扩大、自然草场和大量豆科作物生物固氮的贡献，到2008年全球有48%的人口依赖于化学氮肥提供蛋白质。而对于人多地少、自然草场和豆科作物固氮潜力小的中国等发展中国家而言，氮肥的贡献可能更大，而对氮肥的依赖也更大。随着世界人口不断增长，预计到2020年世界氮肥需求量将从目前的1亿吨增长到1.35亿吨，到2050年进一步增长到2.36亿吨。然而氮肥的大量施用很快打破了自然界氮素的平衡，其负面影响不断凸显。每年通过生物固氮、化石能源燃烧、氮肥生产活化近3亿吨N，但通过反硝化以N₂形式回到大气的只有1亿吨，其它活化的氮素以N₂O形式进入大气会导致温室气体（增温潜势是CO₂的298倍）和大气质量下降，以NO₃^-的形式进入水体导致硝酸盐超标、富营养化、近海赤潮（原因是促进了藻类的生长，降低了水体溶解氧浓度），以及以NH₃进入森林和草原等自然生态系统降低生物多样性。欧洲近期的评估表明，欧洲活性氮导致的环境成本已经高达700亿至3200亿欧元，而给农户带来的收益仅250-1300 亿。为此，全世界已经积极行动起来，致力于发挥氮肥的正面作用而减少负面影响。

然而世界氮肥发展并不平衡，欧美国家经过上百年的大量生产和施用已经进入了保护环境阶段，中国及印度、巴西等快速发展中国家不仅要用氮肥解决粮食安全问题也要面临巨大的环境压力，而非洲等欠发展国家还在为获取足够的氮肥而苦苦挣扎。中国作为世界上人口最多而经济发展最快的国家，仍面临经济增长、城镇化发展、饮食转变带来的食物需求增长的压力，而与此同时中国也面临着巨大的资源环境压力，尤其是近些年与氮相关的土壤酸化、水体污染和大气污染的普遍发生。因此，中国须重新审视氮肥的作用并采取正确的发展战略。本文尝试用世界肥料工业协会统计的氮肥生产、贸易、施用数据，联合国粮农组织统计的人口、耕地、农产品生产数据，结合研究组开发的NUFER 模型（nutrient flows in food chains，environment and resources use）以及部分文献资料，综合分析中国氮肥发展形势及对陆地生态系统氮素供应、人类蛋白供应、国家粮食安全、土地替代方面的贡献，并借鉴国际发展经验，分析中国氮肥发展思路。NUFER模型是结合中国文献资料，建立了中国食物链中氮、磷两种元素在农田、畜牧、家庭消费各个环节的转化系数，本文主要用此模型计算了陆地生态氮素来源、氮肥在蛋白消费中的作用。

1中国氮肥自给有余、拉动全球发展

发达国家于19世纪初期开始施用氮肥，在20世纪初期开始大量生产氮肥，到20世纪80年代中期以前都主导着全球氮肥生产和施用（图1）。相对而言，中国的氮肥发展起步较晚，经历了引进Haber-Bosch合成氨工艺、改进、国产化三个阶段。中国氮肥生产可从1935年建设大连化学厂和永利铔厂算起，但直到1949年以后才投产，随后通过引进少量小型氮肥装置，逐步掌握了硫酸铵和硝酸生产技术，开启了中国自行生产氮肥的新纪元，1961年氮肥生产量48万吨（纯N，下同），占世界生产量的3.5%。但这些技术需要用焦炭作原料、而且需要昂贵的不锈钢和铅，规模不能扩大，同时因为重工业基础薄弱和西方国家的技术封锁，氮肥生产技术仍很落后，远不能满足需求，例如1961年中国氮肥用量达到88万吨，进口依存度为45%。

因此，加快氮肥的生产迫在眉睫，侯德榜等研发了碳化法生产碳酸氢铵工艺，并开始用无烟煤作为燃料，极大地缓解了资金和原料对氮肥生产的限制，大幅加快了氮肥工业的发展，到1970年共建成中小型氮肥厂1572家。碳酸氢铵是中国自主研发的独特产品，而小氮肥是根据中国国情发展氮肥工业，并促进氮肥工业真正飞跃的关键。但小型企业生产效率较低，而发达国家已经改为使用天然气发展大型装置生产氮肥。因此，从1973年至20世纪90年代中国持续引进几十套大型装置，并对小型企业进行改造，同时大量发展商品性更好的尿素，又一次提升了氮肥产量。1991年氮肥产量达到1510万吨，跃居世界第一位，占世界的21.3%。但农业生产的快速发展更快地拉动需求发展，1991年中国氮肥消费量达到1923万吨，进口量达到460万吨，占全球进口量的25%，是最大的进口国。为加快氮肥国产化进度，中国政府在上世纪90 年代后期对化肥生产采取一系列有别于其它产业的特殊补贴和支持政策。

随着对引进技术的转化和吸收，中国逐步掌握了氮肥生产技术，并能自主开发生产装置，氮肥生产进入高速发展期，2009年中国氮肥生产量达到3608万吨，占全球的比重达到34%，而施用量也达到3360万吨，占全球的33%。21世纪以来中国氮肥生产逐步超过施用量，不仅满足了自己需要，而且一跃成为全球主要出口国，2009年出口占全球的8%，成为仅次于俄罗斯的第二大出口国。纵观全球发展，发达国家在20世纪80年代中期以后受环境问题的影响氮肥生产和施用都出现了不同层次的下降；而中国等发展中国家却迅猛增长，极大地拉动了全球氮肥的发展，1991-2009年间中国净增的氮肥生产量和施用量对世界净增量的贡献分别达到61%和52%。因此，中国氮肥问题成为全球氮肥问题的核心。

2化学氮肥成为中国氮素的主要来源

2.1  20世纪70年代以来氮肥成为中国陆地生态系统活性氮素的主要来源

除化学氮肥之外，进入陆地生态系统的氮素来源还包括通过闪电、生物固氮（自然草场、固氮作物、海洋）以及化石能源燃烧过程中产生的活性氮，这些氮素会以各种形式存在于生物圈和大气中，最终对生物活动和环境产生影响。关于中国陆地生态系统活性氮来源鲜有综合性研究。本文以中国陆地生态系统为边界，根据NUFER模型的参数，综合分析了1961-2009年进入中国陆地生态系统各种来源的氮素总量。其中考虑了海洋捕捞水产品产量及其氮含量，天然草场固氮带入量（包括天然牧草作为饲料的氮素数量），农田生物固氮量（包括豆科作物固氮和非豆科作物固氮两部分），进口食物中的氮（主要是动物性食物和植物性食物进口量减去其出口量）。由于受到数据限制，1961-1980年天然草场和农田生物固氮量无法计算，但这一时期中国尚未改革开放，农业生产规模和种植结构变化不大，因此假定天然草场和农田生物固氮量在1961-1980年间保持不变。

结果表明，1961年进入中国陆地生态系统的氮素总量为538万吨，而到2009年总量达到4694万吨，虽然20世纪80年代后期来自于生物固氮、进口食物的氮素不断增加，但化学氮肥增速更快，氮肥所占比例从16%增长到了72%（图2）。这一计算中尚没有考虑闪电和化石能源燃烧形成的氮素，根据Schlesinger对全球的估计，闪电产生的活性氮约500万吨，按照中国国土面积占全球的7.1%估计，中国闪电产生的活性氮约36万吨，可以忽略不计。1995年左右全球化石能源燃烧产生的活性氮约2500万吨，而当时中国化石能源燃烧占全球的比重为11%，中国化石能源燃烧排放约275 万吨。这些活性氮毫无疑问会进入大气系统和陆地生态系统，但通过闪电和化石能源燃烧产生的活性氮更多的是以NO_x形式存在，其对陆地生态系统的贡献尚不明确，再加上中国的研究数据尚无法给出清楚的判断，所以暂不予考虑。

2.2  氮肥成为中国蛋白质的主要来源

氮素是蛋白的主要组分，而中国氮素来源的72%是氮肥，因此氮肥对蛋白的贡献直接可以用来反映氮肥对人类营养改善的作用。FAO（Food and Agriculture Organization of United Nations，联合国粮农组织）统计了1961-2007年各个国家人均动物蛋白、植物蛋白和水产蛋白的数据，笔者根据这些数据及中国人口总量，计算了中国消费的蛋白质总量，同时扣除非化肥供应的蛋白质产量（来自于进口食品、陆地农田生物固氮和海洋水产品带入的蛋白质，用NUFER模型计算），分析了化学氮肥对中国蛋白质供应的贡献。结果表明（图3），1961-2007年中国人均蛋白消费量增长了一倍，达到了88.9g·d^-1 的水平。

按照人口总量计算，1961-2007年，中国蛋白消费总量从1002万吨增长到了4386万吨，扣除增加的进口食物中提供的977万吨和海产品提供的103万吨，有3306万吨由陆地生态系统提供。陆地生态系统中，草原生态系统生物固氮增加了372万吨N（蛋白质含氮量16%），天然放牧系统氮素转化率约为10%，其中转化为人类可食的动物蛋白约为232万吨。农田生态系统中生物固氮增加了241万吨N，其中30%为可食用的植物氮，另外70%作为饲料氮，饲料氮素转化率为30%，由此分析，转化为人类可食的蛋白为768.2万吨。综合分析，1961-2007年，中国新增蛋白消费中，氮肥贡献了56%。氮肥对蛋白质的贡献低于氮肥在陆地生态系统氮素总量的比例（72%），说明氮肥的蛋白质生产效率低于生物固氮，而其主要原因是化学氮肥过量施用在农田中利用率低，而且大多数转化为谷物作物蛋白，而自然生态系统固氮大部分转入高氮含量的豆科作物。另外，谷物作物再转化为动物蛋白时效率远低于豆类作物。

3中国氮肥施用量大与特殊国情有关

3.1  自给自足国策促使氮肥大量施用

与大部分国家不同，中国一直秉承自给自足的国策，粮食自给率目标一直设置到95%甚至100%，而且努力生产国民所需的各种食物。如果以等比例的人口分配等比例的食物作为食物供应充足的衡量标准的话，可以看到1961年以来，中国人口占全球的比例一直高于20%（表1），而20世纪90年代以前所有农产品的产量比例都低于20%，食物供应不足的问题比较突出。而自20世纪90年代开始，谷物、纤维、蔬菜、禽蛋所占比例才与人口比例一致，1993年人均谷物占有量达到354kg，基本解决了温饱问题。而到2000年以后，水果、肉类才与人口比例一致，甚至蔬菜总产占全球的比重达到49%，人均蔬菜和水果拥有量分别达到383kg和85kg，远高于欧盟75kg和55kg水平。目前仅奶类和油料尚有不足。同步实现多种食物的自给在全球是比较罕见的，说明中国食物自给自足的国策基本实现。

土、肥、水是农业发展的基本资源，三者之间的耦合是保障粮食安全的关键。在有限的土壤和水资源条件下，全面实现口粮、动物食品、蔬菜、水果、纤维等多种农产品的自给自足加大了对氮肥的依赖。2009年中国氮肥消费量占全球的33%，超过了人口所占比例（20%），远高于农地所占比例（11%），也超过了大部分农产品产量所占比例（表1）。根据中国农业大学2001、2003、2008、2009年的氮肥施用调研资料，以及中国2009年氮肥生产、消费和贸易数据，笔者分析了2009年中国氮肥分配去向（图4）。2009年氮肥总产3608万吨，其中出口占5%，工业使用占10%，农作物占72%，其余用于林业、渔业、牧业等领域，说明中国氮肥需求很广泛，农林牧渔整个大农业的发展都离不开氮肥。与其他国家不同，中国水产品产量有一半来自于内陆淡水养殖，1961-2009年，中国淡水养殖产量从88万吨增长到了2435万吨，施用氮肥促进水体浮游植物的生长，是主要饲料来源。同样，中国肉蛋奶产量从1961年的679.1万吨增加到17262.0万吨，其中耗粮型动物（猪、鸡）占46%，而欧盟和美国仅分别占22%和17%，因此中国饲料粮消费量从1809万吨增长到12020万吨，除大豆外，97%来自于国内种植业（根据NUFER模型计算）。

3.2  施用氮肥增产是缓解耕地资源不足的重要措施

耕地是农业生产的基础物质条件，耕地总量和人口的匹配决定着一国社会经济的发展。为了获得足够的发展空间，一方面需要新开垦耕地，另一方面需要在有限的耕地上尽可能地获取更多的产出，主要途径是增加收获次数或者提高单位面积产量，通过这两种途径都相当于扩大了实际占有耕地面积，笔者称之为虚拟耕地面积。因此本研究中以1961年为基准年，分析了至2009年人均实际占有耕地面积及人均虚拟耕地面积的变化，由此分析通过氮肥增产对中国耕地替代的特殊意义。结果表明主要国家新开垦耕地的潜力越来越小，例如1961-2009年中国耕地总面积仅增长了6%，而美国和欧盟由于城市化发展和生态环境保护的需要，耕地面积减少了9.9%和11.6%。而随着人口的快速发展，人均耕地资源量都出现了大幅度下降，耕地制约越来越凸显，例如中国人均耕地面积从1961年的0.15hm²下降到0.08hm²（表2），下降了近一半，欧美的降幅也很大。

各国解决耕地紧缺的方式不同，中国人均耕地面积太小，只能一方面采取复种的措施增加收获次数，即通过轮作、套作、间作等方式实现了两年三熟、一年两熟、一年三熟，在1961年中国人均收获面积就达到0.23hm²，接近欧洲0.25hm²的水平，然而农民兼业化导致复种不断下降，到2009年中国人均收获面积下降到0.14hm²。而随着20世纪60年代的绿色革命的开展，各个国家都大幅度提高了单位面积的产量，但由于基础产量不同、种植结构不同，增幅也不同。以谷物为例，美国以玉米为主体的谷物平均单产从2.52t·hm^-2增长到了7.24t·hm^-2，欧洲以麦类为主体的谷物平均单产仅从1.99t·hm^-2增长到了5.05t·hm^-2，而中国综合发展小麦、玉米、水稻将谷物单产从1.21t·hm^-2增加到5.45t·hm^-2，超过了欧洲。中国、欧盟和美国单产的增加相当于人均耕地面积提高了0.38hm²、0.26hm²和0.63hm²。虽然关于中国氮肥对作物增产贡献的定量化研究较少，但一些研究证明肥料的贡献接近50%，由于氮肥用量占化肥总用量的60%以上，则氮肥的贡献应该接近30%。

综合分析可以发现，虽然中国人均实际耕地面积从1961年的0.15hm²下降到了2009年的0.08hm²，但通过复种、提高作物单产增加了0.44hm²的虚拟耕地面积，因此可获得食物的虚拟耕地面积总量达到0.52hm²，已经超过了欧盟人均0.46hm²的水平。单产的提高是缓解耕地面积不足的关键措施，但在单产提高过程中，各个国家的方式和效率各不相同，所以每提高一个公顷的虚拟耕地面积所消耗的氮肥是不同的，例如中国消耗了63.1kg N，而欧盟和美国只需要46.2kg N和41.2 kg N，换句话说中国增加1kg N 仅相当于新增了0.016hm²的耕地，而欧盟和美国分别达到0.022hm²和0.024hm²，中国氮肥增产效率明显偏低。

4中国氮肥可持续发展的挑战与对策

4.1  控制施肥，同步实现增产和环保

从表1的分析中可以看到，中国虽然实现了大部分食品自给自足，但奶类和油料仍远远不足。而且人口仍在继续增长，城镇化和经济在飞速发展，对动物性食品需求的增长隐含着对氮素需求的增长，中国是不是要继续增加氮肥投入？这是一个国内外普遍关注的问题。目前中国作物单产水平还略低于部分发达国家，但是氮肥施用强度已经达到发达国家的两倍（表2），例如中国华北地区小麦玉米体系氮投入达588kg·hm^-2，美国西部玉米大豆体系仅155kg·hm^-2。尤其重要的是自20世纪70年代后期中国氮肥投入已经明显超过了作物地上部吸收量，并且不断加剧，到2009年每公顷土地上的盈余量就达到175kg N（图5），换言之，即使不用氮肥，仅环境盈余已经接近欧洲的限量指标（要求每公顷土地有机肥投入不能超过175kg N），而如果再考虑生物固氮以及其他来源的氮素，盈余量更大。氮素盈余对环境影响逐步显现，2010年公布的全国污染源调查报告表明，全国水体污染物中总氮的57%来自于农业，朱兆良等研究发现太湖地区施肥对水环境中氮负荷的贡献达24%。Guo 等在Science上发表文章表明主要农田土壤pH下降0.5个单位，其中60%-90%的贡献来自于氮肥；Liu等在Nature上报道了全国大气氮沉降增长了60%，主要与氮肥有关；据Good和Beatty研究，中国如果保持目前的发展趋势，2020年氮肥的环境成本将达到50亿美元，2030年达到143亿美元，2050年达到271亿美元，占全球的58%。

中国必须选择合适的战略尽快转变发展方式。反观发达国家，自20世纪80年代以来在能源和环境的双重压力下已经降低氮肥的生产和消费量，他们通过严格的环境限量指标控制氮肥投入，而且经过调整氮肥产品结构、优化农学技术使氮肥投入量与作物吸收量平，从而实现了作物产量提高和环境改善的目标。欧美国家在二十多年前所作的这些工作中国才刚刚开始。大量实验证明，通过管理措施实现化肥投入与作物吸收是可能的，但途径完全不同。华北平原和太湖地区的小麦-玉米轮作试验表明，养分综合管理在保证作物产量不减的情况下氮肥用量可以减少30%-60%。而通过土壤-作物体系的综合管理，保持目前的农户用肥量可将玉米产量提高92%。鉴于中国人多地少的国情，增加作物产出仍是必然道路，因此应该根据社会经济发展和技术条件，改善肥料管理，转变农田施用技术实现化肥投入与作物吸收平衡。但这仅是第一步，通过有机废弃物管理实现农业系统的养分平衡，通过更加精确的管理实现陆地生态系统与大气的平衡，都是二十一世纪中国需要面临的问题。

4.2  工业升级，助推肥料高效利用

科学发展氮肥产品是提高农田利用效率、增产和环保的有效途径之一。世界肥料工业协会分析全球研究结果表明，尿素和碳酸氢铵是各种氮肥中气体损失率最高的产品，气体损失率高达15%-20%，而硝酸铵以及氨水等产品损失率仅2%-6%。欧美国家为了实现氮肥增效的目的，发展了特殊的氮肥产品。例如，德国是全球氮肥发展最早的国家之一，其氮肥产品中硝态氮肥占30%左右，而铵态氮肥占70%左右（表3），充分发挥了硝态氮肥肥效快、气体损失少而铵态氮肥肥效慢、淋溶损失少的特点，搭配施用实现了速效与缓效结合、生产与环保结合的目标。美国发展了氮肥注射施用的方法，其氮肥产品中较多地使用了液氨以及尿素硝铵溶液（氮溶液）等液体肥料，而且通过管道运输以及液体储存罐，降低了产品造粒、包装、运输等环节的能耗和氮素损失，比固体颗粒肥料更容易通过注射施入耕层，从而降低损失、提高利用效率。

反观中国氮肥产品结构，中国为了促进供应量，不断引进各个国家的生产工艺，也不断根据国内的资源和经济形势改造，虽然氮肥产品不断发展演变，但出现了单一化的趋势。例如20世纪80年代以前，中国主要氮肥产品是硫酸铵和碳酸氢铵，而随着大型装置的引进，尿素所占比例越来越高，到2009年尿素占66.7%。另外，中国以固体颗粒肥料为主，与德国等欧洲国家相似，但忽视了铵态和硝态的配合，硝态氮肥的比重已经下降到0.3%。而且氮肥施用更趋向于复合化，2009年复合肥提供的氮素占12.1%，但IFA统计数据仅考虑了用合成氨直接生产的复合肥，没有考虑用尿素、氯化铵及硫酸铵经过二次加工生产的复合肥，据李亮科等在全国的调研表明，由于越来越多的农户选择用复合肥作为基肥一次性施用，实际进入农田的氮肥有32.1%是由复合肥提供的，相对而言，美国和德国正在增加单质氮肥的施用以提高利用率。

只考虑生产工艺和资源形势，而忽略肥料与农业发展的匹配，是中国氮肥利用率只有27%，而用量不断增加的原因之一。当前迫切需要加强氮肥工业与农业的配合，共同实现氮肥增效环保的目的。首先要生产出适于中国农业增产增效的氮肥产品，例如如何对现有的尿素进行改性（长效碳铵、开发低成本的抑制剂或者包膜肥料）、如何开发适于机械深施和灌溉施肥的氮肥、如何提高硝态氮肥和铵态氮肥的配合等，这些工作目前大多停留在由农业科学家小规模试验的层次，需要氮肥工业参与快速推进。同样在服务方式中要突破快速、有效的氮肥诊断技术和服务模式，要前瞻性地解决氮肥施用与土壤酸化、作物品质等问题。

4.3   加强战略管理保障可持续供应

全球50多个科学家分析了21世纪世界农业面临的100个问题，与肥料相关的有多个问题，包括肥料的供应能力和环境污染问题。在一些人口快速增长而工业基础薄弱的发展中国家和非洲等欠发展国家氮肥供应本来就不足，将来随着能源价格高涨和能源供应紧张，化肥供应不足的问题会进一步加剧。因此中国在实现了氮肥的充足施用和供应之后，正逐步扩大出口满足国际市场的需求。预计2010-2014年全球新建合成氨装置中有35%来自于中国。然而这种发展模式将受到资源、环境和政策的多重制约。据中国氮肥工业协会统计，2009年中国氮肥消耗了全国天然气总产量的13%，煤炭总产量的3.2%（消耗了55%的优质无烟块煤），全国发电总量的1.9%。中国煤炭、石油、天然气可供应能力都不足50年，2010年中国15%的天然气、62%的石油依靠进口，目前以天然气、石油以及优质无烟块煤为原料的氮肥企业都面临着转向资源更加丰富的低质煤炭，未来扩大氮肥生产在资源数量、质量和价格上都将面临更加严峻的挑战。另外，目前中国化肥工业补贴已经高居世界第二位，仅次于印度，工业补贴降低化肥价格是中国农民能够大量施用氮肥的关键原因，未来随着能源价格不断提高和化肥市场化进程加快，通过工业补贴保障化肥价格平稳的难度也越来越大，如何保障化肥价格平稳、促进农业发展也是一个问题。为了实现农业增产、农民增收、环境友好，最佳途径是尽快提高氮肥农田利用效率、减少损失，并且加强有机资源的储存和施用。

5结论

经过半个世纪的努力，中国终于实现氮肥的自给，在保障粮食安全、社会发展方面做出了巨大的贡献，而且支撑了全球氮肥生产的发展。但进入21世纪，中国氮肥生产量超过消费量、消费量超过作物地上部吸收量，氮肥对环境的负面影响开始凸显，而资源和能源形势的转变也成为氮肥可持续供应能力的潜在威胁。中国过多依赖于化学氮肥，而忽略其他来源的氮素，更多地注重了氮肥的增产作用而忽略了其环境影响，21世纪氮肥管理成为中国可持续发展的关键问题。尽快转变发展观念，充分利用各种氮素来源，实现氮肥投入与作物需求匹配，转变氮肥工业格局，生产高效的氮肥产品，在发挥氮肥增产作用的同时努力减少其环境污染是当务之急。

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