背景：地球上有75亿人口(2017年)。他们需要确保自然资源安全的粮食生产。这些资源可能是空气、水、土壤等等。到2050年，人口预计将接近100亿。我们需要找到保护资源和养活后代的做法和解决办法。

你想过植物从哪里获得营养吗？它们生长在土壤里！农民和园丁种下的小种子长成植物，可以在农民的田里种出粮食，也可以从你的院子里种出几个多汁的西红柿。种植种子的土壤对植物的健康以及由此产生的作物的健康起着很大的作用。

健康的植物需要从土壤中获得元素才能健康生长。例如，人体需要铁来制造健康的血液，植物也需要铁才能正常生长。对植物来说不可替代的元素被称为必需营养素。这意味着没有这些元素，植物就不能生长、繁殖或完成其生命周期。除了铁，其他一些对植物健康生长必不可少的元素还有氮、硫、磷、钠和钾。甚至像铜和锌这样的金属也是重要的植物营养素。

植物——以及它们生长的作物——从它们生长的土壤中获取营养。生长在营养丰富土壤中的作物具有较高的营养成分。 Illustrator: J. Toomey

土壤养分来自各种自然资源。岩石可以提供像钙这样的基本矿物质。腐烂的有机物可以提供氮、碳和其他物质。但是在花园和农场里，植物吸收养分的速度往往比自然界补充养分的速度要快。这可能导致低土壤肥力和植物病害和营养不足。它会影响土壤中生长的作物的质量。让我们举个例子。

你听说过骨质疏松症吗?女性尤其容易患上这种影响骨骼的疾病。如果没有足够的维生素D和钙，他们的骨骼就会失去密度。这会导致骨折和其他严重疾病。但是骨质疏松症是一种你无法通过观察一个人来诊断或发现的疾病。从外表看，骨质疏松症患者看起来很好。

同样的道理，如果植物生长在缺乏营养的土壤中，它们可能“病弱”，但看起来却很好。假设你种了两种相同品种的番茄。在你花园的某个区域，一株番茄会生长在肥沃的土壤里。在你花园的另一个区域，你去年秋天忘记添加堆肥或者没有添加肥料。那土壤虽然缺乏营养，但在你看来还不错。你在那里种了第二个西红柿。两种植物都产出红色多汁的西红柿，味道相同。但是如果对番茄进行营养测试，结果将会有所不同。生长在健康土壤中的植物比生长在贫瘠土壤中的植物有更多的营养可供你食用。但是你不能只看西红柿就知道！你的菜园也很有可能从生长在缺乏营养的土壤中的植物中产出更少的西红柿。

这些圣女果生长在健康、营养丰富的土壤中，将含有最好的营养。Credit: Morguefile

农民也面临着同样的问题。他们每年都需要种植农作物来养活世界，为他们的农场创造收入。他们有很多方法来改善土壤，但通常他们需要使用肥料作为一种修正。

肥料就是你在土壤中添加的东西，提供营养，以帮助植物生长良好。从历史上看，许多文明社会都使用了某种物质来给植物施肥，提高生产力。例如，有证据表明，罗马人和巴比伦人在他们的土地上施用木灰作为肥料。

今天，肥料分为无机肥料和有机肥料。无机肥料的生产方法多种多样。除了复合尿素外，它们通常不含任何碳。无机肥料可以一次提供单一或多种营养物质。你可能在花园商店里对这些很熟悉。通常人们根据氮(N)、磷(P)和钾(K)的比例来选择肥料。无机肥料中的氮来自大气，而磷和钾来自开采的矿藏。

有机肥是由植物或动物源性物质的循环利用而生产的，含有碳。(在科学界，含有碳的化学物质被称为“有机”——这与杂货店里发现的“有机食品”不是同一个术语!在我们的帖子中，我们指的是有机的科学术语。)堆肥、粪肥和其他材料被归类为有机肥料。罗马人使用的木灰被认为是一种有机肥料，与今天的生物炭关系不大。

最常用的肥料是氮基无机肥料，因为植物需要大量的氮才能健康地生长并获得良好的产量。种植者和园丁需要注意氮肥的使用。在添加任何营养物质之前，通过您的县推广机构与检测工具，最好先检测一下自家花园的土壤。过量施用无机肥料对环境的影响包括水污染、土壤酸化、土壤中有毒化学物质的积累以及温室气体一氧化二氮和甲烷向空气中释放的增加。

然而，如果不使用肥料——不管是有机肥料还是无机肥料——我们目前无法养活世界人口。据估计，全球至少有30-50%的作物产量可归因于施肥。这使得化肥成为维持粮食生产以满足全球人口增长的关键因素。农学家继续发展更好的管理方法，在保护环境的同时种植足够营养、价格合理的粮食。

特别声明：

1、文章来源：https://sustainable-secure-food-blog.com/2018/01/22/how-do-fertilizers-help-with-food-security/。

2、诺丽科技翻译，不足之处在所难免。