4-30 更新：

重写了沸石的在农业的应用效果部分，因为以前的版本容易引起误解。

增加”3.4 应用沸石的局限性“

增加”金坷垃“专题链接，感谢新浪微博@ 5U5 虑 提供链接。

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4-29 更新：

到底有没有“金坷垃”？

突然好多知友们提出“金坷垃”来改良土壤，到底“金坷垃”是什么，为什么这么流行，有没有真的“金坷垃”？我来随便聊聊，博君一笑。

1. “金坷垃”现象是怎么回事？

大约在 2007 年，有一个叫“金坷垃”化肥添加剂的广告突然出现在我国的一些地方台。他们的广告效果夸张，广告词朗朗上口，广告内容滑稽有趣，迅速成为了网民吐槽的热点；后来一些有才的网民根据金坷垃的广告来制作了一些恶搞视频，这在当时非常流行。最后由于广告过于夸大了使用效果，被有关部门叫停。

他们的经典广告词有[

金坷垃_百度百科

]：

非洲农业不发达，必须要有金坷垃！
肥料掺了金坷垃，一袋能顶两袋撒！

肥料掺了金坷垃，不流失，不蒸发，零浪费！

肥料掺了金坷垃，小麦亩产一千八！

以下是当时一些广告原版视频和恶搞视频，感兴趣的可以猛戳链接：

金坷垃原版广告 老外打架

史上最无敌最内涵版的金坷垃广告

【神曲】金坷垃电磁炮版

金坷垃 美日非 K 歌金曲 CD

金坷垃打电话 Telephone

(恶搞视频太多了，如果还想看，请点击

金坷垃 - 搜索结果

。)

2.“金坷垃”到底是什么？

“金坷垃”其实是一种化肥添加剂。在农业生产领域，化肥能够快速有效地给作物生产提供营养，但是也存在着养分流失，污染环境等负面影响。考虑到粮食安全，化肥在短时间内是不可或缺的，于是科研人员就在研究如何添加一些物质来减少负面影响。

由于篇幅限制（作者太懒），这里就不再展开，有想继续了解的请猛戳下方链接。

肥料添加剂的种类及特点

3)究竟有没有“金坷垃”？

讲到这里，有些人会问，到底有没有一种物质，能够像“金坷垃”一样，增加肥料效力、减少肥料流失、增加作物产量并减缓环境污染？答案是有滴——沸石(zeolite).

3.1 定义：

天然沸石是一类分布很广的硅酸盐类矿物。由通过共用氧连结在一起的硅氧四面体和铝氧四面体三维格架组成，三价铝取代四价硅产生的过剩负电荷由一价或二价的金属阳离子，通常为碱金属或碱土金属阳离子所平衡。

[

天然沸石_百度百科

]

3.2 沸石简介

沸石结构示意图如下所示[

http://www.sssj.org/ejssnt/

]。在微观尺度上，形成沸石的各个元素会组成一个类似于笼子(Cage)的结构，并且携带一定负电荷。由于负电荷的存在，沸石会吸附一些阳离子，例如钠离子(Na+), 钾离子(K+),铵根离子(NH4+), 汞离子(Hg2+)，铜离子(Cu2+)等等。这些吸附作用(Adsorption)就是沸石发挥作用的基础。

3.3 沸石的工作原理介绍

美国施肥大部分是尿素，主要成分是 NH4+。如果施用过多，植物无法吸收利用，NH4+ 就会经过硝化作用(nitrification)转化成 NO3-(Nitrate ). NO3- 极易溶于水，经常随着农业排水进入湖泊河流中，污染收纳水体水质。(请参考以前回答中的氮循环示意图，帮助理解。)

如果农民使用了金坷垃，哦不，是沸石(zeolite), 土壤对 NH4+ 的吸附大大增强。换言之，如果作物无法快速吸收 NH4+，多余的 NH4+ 会受到负电荷的吸引，进入沸石的 cage 中，安稳下来。等到土壤中 NH4+ 浓度降低，沸石又会释放 NH4+ 供作物吸收。

因此，沸石的作用有两个：

a. 吸附多余的 NH4+，防止转换成 NO3- 流失掉；

b. 在 NH4+ 浓度降低，释放 NH4+ 供作物生长。

于是，沸石既能提高化肥利用效率，又能增加作物产量，还能减少化肥流失与环境污染，足以匹配“金坷垃”的称号！ LOL.

3.4 应用沸石的局限性

伊朗有人研究表明，沸石大约能提高 40%到 65%的氮肥利用效率，但是达不到“金坷垃”广告的宣传效果，即“一袋顶两袋撒”和“亩产一千八‘的效果，原因有二：

a. 沸石吸附能力是有限的，如果增加化肥的施用量，可能超过沸石的吸附能力，仍然会造成化肥流失。

b. 作物的产量是多个因素的影响的结果，例如日照、水分、气温等等，不能仅凭一个因素下结论。

3.5 总结

“金坷垃”广告中的效果在近期内是无法达到的，的确涉及到虚假宣传。

沸石能够发挥“金坷垃”所宣传的效果，但是不能匹配他们宣传的有效程度。

End.

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如何在缺乏营养元素的土地中快速增加或者保持土壤营养元素(以氮 N 为例)

作物生长需要最多的元素为 C、H、O、N、P、K 六大元素，其中作物的 C 源可以为二氧化碳、H 和 O 源可以为水或者氧气，所以作物生长的限制性元素基本为 NPK，这也是农业施肥的目的。还有一些微量元素也是作物生长必须的，暂不讨论。

所以题主问题可以转化为：

如何在缺乏营养元素的土地中快速增加或者保持土壤营养元素(以氮 N 为例)。

(先占坑，回来慢慢分析国内外的施肥方法)

-------------------------------------------2014 年 3 月 21 日填坑 -------------------------------------------------------

1、氮循环示意图

想要了解如何增加氮含量，首先要研究氮在土壤中是如何循环的(如下图)。

最初成土母质形成土壤的过程中是没有氮素的，氮素的初始来源是固氮作用(N-fixation)，包括根瘤菌和闪电固氮等等。等土壤中的氮素足够多时，微生物、植物和动物开始出现。

当生物排除废物或者死去后，它们的排泄物和残留物进入土壤，成为分解者(Decomposer)的能量来源。

分解者将有机氮转换为无机氮，主要存在形式为氨氮(NH4+)或者硝氮(NO3-)。

部分无机氮被植物或者微生物吸收，再次进入土壤氮循环。还有一部分经过反硝化作用(Denitrification) 转化为气体(主要为 N2)逸散入大气中，通过固氮作用进入土壤氮循环。

(

File:Nitrogen Cycle.svg

)

2、施肥原理与方法介绍

如果限定为农田中，植物的范围缩小到农作物。从氮循环的角度出发，提高氮素含量的方法无非“开源节流”：增加土壤氮素的供给，或者减少氮素的消耗。

2.1 开源

增加农田氮素含量的方法有：施用化肥、 施用农家肥或绿肥、种植豆科作物、秸秆还田等等。

2.2 节流

除了必要的作物吸收外，其他形式的氮素消耗均视为流失，主要方法包括：低温地下施用液态尿素、添加土壤添加剂来吸附 NH4+（缓释肥）与控制排水等等。

2.3 分析

如果按照题主的要求，快速的增加氮素含量，最好的方法还是施用化肥。

化肥的生产原理为：

(见：

Haber process

)

这个反应需要高温高压催化剂等条件才能进行。

化肥的优点是效果快，直接施用无机氮，作物能够直接吸收。缺点很多，在此不在赘述。

3 讨论

考虑到题主明确提出不考虑化肥，下文讨论一下较为快速、而且比较成熟地增加氮素含量的方法：

使用有机肥 + 轮作豆科植物 + 撂荒 = 增加(或保持)土壤肥力

其中有机肥的来源可以是牲畜排泄物，也可以是堆肥(Compost)。一般种植两季之后，轮作大豆等豆科植物。在必要时，也需要撂荒一季，使土壤能够缓慢恢复。 这也是美国部分地区保护土壤的方法。

4 实例

4.1 农田土地实例

下图为美国某农场示意图，从图中可以看出农田的土壤肥力非常好，表层土壤基本是黑色的，而且当季为撂荒，没有种植农作物。(至于为什么黑就肥力高，请联想东北黑土地。如果还不明白，先埋个坑。)

4.2 城市绿化土壤

在美国城市中，土壤表面往往铺上植物堆肥(Compost), 优点包括：增加土壤肥力、增加土壤渗透性和孔隙度、防止杂草滋生、抑制飞尘等等。下图为工作人员正在铺设堆肥。

5 补充

第三部分中提出的方法虽然比较成熟、有效，但是不适合我国的国情，效果也比较慢。现在比较前沿的研究有：

• 利用基因工程改造土壤固氮菌，开发超级细菌(Google)；
• 设计和开发不同的土壤改良剂；
• 设计和改良施肥方法来减少氮素流失；

这些方法都在研究过程中，还没有大规模的实施，具体的效果还需要实践的检验。

PS：

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