民以食为天，自古以来，人类就靠管理土地以生产粮食。今天，地球上近三分之一的陆地表面被用于农业耕种。

    随着人口的不断增长，社会发展了许多提高粮食产量的方法，包括开发高产现代品种、发展灌溉技术、机械化耕作以及施用化肥等，其中，化肥工业的发展为全球粮食提质增产贡献了重要力量。

    1. 作物营养学研究的开端

    千百年来，不论是欧洲还是亚洲，都曾把粪肥当作主要肥料品种。

图：在秘鲁海岸外的马卡比岛上，当工人们从地上铲起鸟粪矿石并将其装进大袋子时，

瓜纳伊鸬鹚 Guanay Cormorants（因其大量产粪而得名）和秘鲁鹈鹕 Peruvian Pelicans 就站在一旁。Photo: Ernesto Benavides

    进入18世纪以后，世界人口迅速增长，同时在欧洲爆发的工业革命，使大量人口涌入城市，加剧了粮食供应紧张的局势，并成为社会动荡的一个起因。化学家们从18世纪中叶开始对作物的营养学进行科学研究。

    2. 李比希矿质营养学说的建立

    1840年，德国著名化学家李比希（J.von Liebig, 1803-1873）出版了《化学在农业及生理学上的应用》一书，创立了植物矿质营养学说和养分归还学说。提出只有矿物质才是绿色植物唯一的养料，有机质只有当其分解释放出矿物质时才对植物有营养作用；作物从土壤中吸走的矿物质养分必须以肥料形式如数归还，否则土壤将日益贫瘠。

 图：李比希的化学实验室。

    19世纪中期(c1885)。德国化学家李比希男爵(1803-1873)是他那个时代最杰出的化学家之一；他是农业化学的奠基人，氯仿和氯醛的发现者，以及与弗里德里希·维勒共同发现苯甲酰自由基的发现者。他极大地扩展了有机分析的方法，并发明了燃烧分析设备和李比希的冷凝器。

    矿质营养学说和养分归还学说的创立为化肥工业的兴起奠定了理论基础，也为解决世界粮食问题和提高人们的生活水平做出了巨大贡献。李比希还预言农作物需要的营养物质将会在工厂里生产出来，不久，他的预言就得以实现。

    3. 化肥工业诞生

    1843年，第一种化学肥料——过磷酸钙在英国诞生；1850年前后，英国乡绅劳斯（L.B.Ross）发明出最早的氮肥；1861年，德国首次开采钾盐矿；

    1909年，德国化学家哈伯（F.Haber，1868-1934）与博施（C.Bosch，1874-1940）合作创立了“哈伯-博施”合成氨法，解决了氮肥大规模生产的技术问题。

    合成氨技术是20世纪最伟大的技术发明之一，化肥生产进入了新的阶段。

 图：1860年伍斯特郡迪格利斯，韦伯化工厂Webb‘s chemical factory。烟囱后面右边的高楼里有用于生产硫酸的铅室。

图片来源：牛津大学科学档案馆/遗产图片/科学照片库

    4. 合成氨实现工业生产

    1910年，巴斯夫公司建立了世界上第一座合成氨试验工厂，1913年建立了工业规模的合成氨工厂，年产量为7000吨。

图：巴斯夫氨反应釜BASF Ammoniak reaktorhist。

巴斯夫第一批合成氨反应器之一，现在作为纪念碑矗立在位于德国路德维希港巴斯夫公司总部对面。在这个反应器里，55年内共生产了超过80万吨的合成氨。图片来源：BASF - The ChemicalCompany

    随着合成氨工业的不断发展，越来越多的氮肥通过这一方式被生产出来，在1931年全世界有50%的氮肥是经过合成氨技术生产出来的，到了20世纪末这一比例超过了99%。正是这些合成氨工业生产出的氮肥彻底改变了人类农业的格局。

二战后，全球粮食产量能够从20世纪中期的6.3亿吨增长至2021年27.8亿吨，人口数量从1950年的25.2亿增长至今天的78.9亿，化肥的普及和应用是重要的推动力之一。

    1. 化肥需求快速增长

    根据IFA（国际肥料协会）数据，2021年全球肥料消费量（N+P2O5+K2O）总计为2.038亿吨，同比2020年增长6.3%，这是自2010年以来矿质肥料增幅最大的一年。

注：1)以上统计的均为肥料年度数据，即上一年的3月初至当年的2月底，下不赘述；2)上述为IFA于2021年11月的修正数据。

    2. 全球氮(N)肥需求占比超55%

    按肥料类型来看，2021年全球氮(N)肥需求量占比约55.8%，其次是磷(P2O5)肥和钾(K2O)肥，需求占比分别为24.4%、19.8%。

    2021年全球化肥消费量较2020年增加了近1200万吨。其中氮肥需求较上年增长5.0%（550万吨），达1.137亿吨；磷肥需求较上年增长了6.8%（310万吨），达到4970万吨；钾肥需求较上年激增9.1%（340万吨），至4040万吨，在2018/19年下降（-0.9%）和2019/20年停滞（-0.2%）之后，钾肥消费量的增长尤为强劲。

    3. 需求上涨的驱动因素

    2020/21年全球对化肥需求的大幅增加主要源于农作物价格上涨、肥料价格与农作物价格之间的有利比率、主要消费国天气适宜以及政府对农业的扶持力度加大等因素。此外，2020年一些农民比平时更早购买化肥，以避免潜在的交付延迟或货币进一步贬值造成的损失，这可能也造成了肥料需求的增长。

    IFA预计2022年全球肥料需求将下降3%，降至1.982亿吨。这一需求下降预期背后的主要因素是化肥对农作物的可负担性降低。

    根据FAO（联合国粮农组织）的数据，2019年全球氮肥（N）产量约为1.23亿吨，全球前十大氮肥生产国分别为中国、印度、美国、俄罗斯、埃及、印度尼西亚、加拿大、巴基斯坦、卡塔尔、沙特阿拉伯。

    2020年全球氮肥贸易额共225亿美元，全球前十大氮肥进口国分别为印度、巴西、美国、法国、澳大利亚、泰国、土耳其、墨西哥、德国、英国。

    2020年全球磷肥贸易额约为14.3亿美元，全球前十大磷肥进口国分别为巴西、印度尼西亚、美国、法国、澳大利亚、荷兰、乌拉圭、阿根廷、布隆迪、缅甸。

    2020年，全球钾肥贸易额约为151万美元，其中中国、美国、巴西是最主要的进口国。全球前十大钾肥进口国分别为美国、巴西、中国、印度、印度尼西亚、比利时、缅甸、韩国、波兰、越南。

    2020年，世界最大的化肥出口国是俄罗斯（76亿美元），其次是中国（69.9亿美元）、加拿大（54.9亿美元）、摩洛哥（37.1亿美元）和美国（36.8亿美元）。分区域来看，欧洲和亚洲占据了全球肥料出口的主要份额。

    全球氮肥（N）出口主要来自亚洲及欧洲，全球前十大氮肥出口国分别为中国、俄罗斯、沙特阿拉伯、荷兰、埃及、卡塔尔、阿曼、阿尔及利亚、德国、比利时。中国、俄罗斯是最重要的两大氮肥出口国。

    中国和摩洛哥是磷肥出口最主要的国家，中国是目前全球最大的磷肥生产国及出口国，摩洛哥拥有全球最大的磷矿石储量。全球前十大磷肥出口国分别为中国、摩洛哥、埃及、以色列、荷兰、约旦、泰国、黎巴嫩、墨西哥、澳大利亚。

    全球钾肥出口主要集中在欧洲及北美洲，其中加拿大、俄罗斯、白俄罗斯占据全球钾肥出口市场的主要份额。全球前十大钾肥出口国分别为加拿大、白俄罗斯、俄罗斯、德国、约旦、美国、以色列、中国、立陶宛、比利时。