只需关掉固氮工厂，世界人口减少一半？

作者：于淼

审稿专家：张礼文（中国科学院农业生物所博士）

《复仇者联盟》里面灭霸消灭一半宇宙人口的计划失败后，他打算换个小目标，把地球人口减少一半，他该怎么做成功率最高？答案是：收购所有氮肥厂并停工。别不信，听我慢慢说。

很多人都知道，现代农业是人口的增长的基础，但是，到底是怎么发生的？很多人是完全没概念。

作为现代人，其实我们对世界的认识很多时候还停留在农业甚至狩猎采集时期，而造成这种认知断层的一个重要原因，就是不了解农业在过去六七十年间发生的绿色革命。

在农业社会出现前，全世界人口一直没有超过1500万。从农业社会出现到第一次工业革命的将近五千年中，伴随农业开荒与耕种技术进步，世界人口才勉强到达10亿。而人口是农业社会的基本劳动力单位，在相当长时间里被农产品产量所限制。马尔萨斯在《人口原理》中认为，食物的增长是算术级数，但人口的增长是指数级数，这两者之间的增长率不一样，一定会被增长较慢的食物制约。在马尔萨斯的时代，实证数据也确实展示出了这种矛盾：当人口增长率超过农产品增长率时，就会出现饥荒、战争等事件来降低人口，所以人口数就在靠天吃饭的粮食产量附近反复横跳，顺道发生些改朝换代。

而近现代社会的一个特点就是保证了农产品可以不断满足需求。在工业革命之后仅两百多年时间里，世界人口到达了70亿，而且这是个指数增长的过程：世界人口在1959年才到达30亿，1974年人口就到了40亿，现在距离芭比娃娃诞生的1959年不过61年，地球上多了40亿人口，这还不算印度、尼日利亚、印尼这种政府都吃不准统计人口的地方。

这里面现代医学对平均寿命的延长是一个重要因素，但纯多出来的这40亿人的口粮，都得从地里长出来。传统农业的生产率基本赶不上趟儿，甚至都满足不了提供副食的畜牧业所需的饲料供应，这中间的绿色革命起了很重要的作用。绿色革命出现在世界人口快达到30亿的时候，是农业工业化进程的一部分，农业机械、农药、灌溉系统，甚至新育种技术，都从底层推动了农产品产量产率的提高。绿色革命看似针对靠天吃饭的农作物，但动力其实是技术、煤炭、石油与钢铁，而不是面朝黄土背朝天。而绿色革命的输入输出体系中，输入的主要是农药和化肥，前者抵御病虫害，后者直接提高产量。

实际上，农药生产的本源也还是石油煤炭化工业。从物料守恒角度来看，石油煤炭其实是远古浮游动物与藻类的尸体在历史上的沉积，这个过程动辄上亿年。工业化要做的，就是把这些有机物一部分烧了做能源，另一部分通过化学反应转化成能作为农药的分子。

做化肥也是同样的道理，不过作为化肥，最终是要按农作物需要来制备。农作物要想生长起来，碳氢氧氮磷一个都不能缺。碳氢氧通过自然界里到处可见的空气与水就可以得到，但有两种元素是不够的，那就是氮与磷。自然界里不缺氮元素，空气里比重最大的就是氮气。但对于生物体中所需的氮，氮气实在是活性太低，要想创造更多的生物分子，活性氮就不可或缺。自然界固氮需要别的物种辅助，那就是固氮菌，但固氮菌效率比较低，对生产要求比较高。另一种自然固氮方法是高能固氮，也就是打雷，但比生物固氮的固氮量低了一个数量级。

但工业固氮就简单多了，最出名的就是哈柏法。这个反应极其简单，用氮气和氢气在铁催化剂高温高压下得到氨气，这就是活性氮了。氮气直接在空气里就有，而氢气则可以通过水煤气或甲烷（天然气主要成分）与水反应制备。这些固定的氮通过农作物与食品，转换成了构成接近80亿人口的蛋白质。据估计，合成氨大概支持了当前接近一半的人口。在这个意义上如果没有工业固氮技术，我们身体中一半的氮元素都还应该是空气中氮气。

所以，回到开头的问题。灭霸的小目标成功率最高的方式其实是收购所有氮肥厂然后停工摆烂，这样会最终使一半的人口的因为氮元素短缺而消失。

这个问题的现实意义在于，由于新冠流行这两年全世界的化肥生产及运输其实也受到了影响，这个影响对很多国家而言是非常严重的，这也是我国党中央国务院每年第一份文件，也就是中央一号文件都是农业主题的原因。

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