科技树，也是科技樹，技術樹，技能树，Tech Tree，과기수，⺁キス，technētscientia arbor。

科技树是指对某个文明一切科技成果的总结。

对东亚科技树的反思

东亚科技树倾向于实用主义，重视农业、水利、实用数学，连算筹、有理数、负数、天元术（类似于牛顿法解方程）等等都是中国人点亮的科技树。

中国是一个标准的农耕社会，古代技术进步主要都是体现在农耕部分。

比较典型的，中国古代科技领先的，有水利工程

技术，这个是农耕文明最重要的科技之一。

中国人开掘运河修筑堤坝的历史非常早，水平很高，这个也是因为需求而诞生的。

中国人的冶金技术，源自于武器与工具的需求。

也正是因为农耕文明的稳定性、内敛性，我们对于海运等技术的发展确实是落后的。

有了陶瓷技术，玻璃技能就没点亮。

甚至青铜器水平高，也让炼铁技术 点亮都晚一些。

中国之所以没能点亮科技树中的玻璃技能，以至于日本人称玻璃为【グラス】（古拉塑），是因为古代中国降水充沛，中国古人使用高岭土製作瓷器的技能很强大，所以用不着玻璃技能。后来，天工开物记载了生产琉璃（钾铅玻璃）的技术，也就是将铅、硝酸钾、沙子共同熔炼得到的玻璃：

2KNO₃ + 5Pb ══ K₂O + 5PbO + N₂↑

K₂O + SiO₂ ══ K₂SiO₃

PbO + SiO₂ ══ PbSiO₃

总反应式为

2KNO₃ + 5Pb + 6SiO₂ ══ K₂SiO₃ + 5PbSiO₃ + N₂↑

但是这种玻璃缺点很大很大，同样的电荷，钾离子半径大于钠离子半径，导致钾化合物的熔沸点明显低于钠化合物的熔沸点，比如钾肥皂就像洗髮水一样且有流动性而普通肥皂是成块的，氯化钾776℃而氯化钠的熔点为802℃，而铅则是软乎乎的毒金属，易从玻璃中释放出来，所以这种玻璃不耐热，且有毒，所以难堪大用，只能作为贵族的装饰品玩一玩。

而欧洲人吸收了西亚的玻璃生产方法，也就是二氧化硅、碳酸钠、石灰石共热方案：

SiO₂ + Na₂CO₃ ══ Na₂SiO₃ + CO₂↑

SiO₂ + CaCO₃ ══ CaSiO₃ + CO₂↑

高温下，该反应放出气体，从而使其发生，溶液中温度低于临界点，所以与之相反。

这种钠钙玻璃，由于钠离子半径小，钙离子半径类似于钠离子且钙离子硬乎乎的，既硬又环保，所以取代了不堪大用的钾铅琉璃。再加上钠的储量远远多于钾，钙的储量远远多于铅、钡，所以钠钙玻璃成了重要的技能。

钠钙玻璃还有其更好的产品，钾钙玻璃：

SiO₂ + K₂CO₃ ══ K₂SiO₃ + CO₂↑

SiO₂ + CaCO₃ ══ CaSiO₃ + CO₂↑

中国古代也点错了一次科技树，也就是硅酸铜钡，汉紫：

2SiO₂ + BaCO₃ + CuO ══ BaCuSi₂O₆ + CO₂↑

其色彩类似于颜料紫23，但含有毒金属钡，虽然铜是必需微量元素，生物会利用少量的铜来完成重要生理过程，但过量的铜就会造成中毒，过量的铜也会表现出毒金属的狰狞面目。

汉紫是中国古人无意间点亮的科技树，但讽刺的是，汉紫成了失味的盐，就像沙漠地区的盐柱一样溶解缓慢不堪大用，虽然氯化钠易溶于水，但氯化钠的溶解速率是很慢，即使磨细以增大表面积，并加以搅拌，也需要数分钟才能彻底被溶解。会不会人类对钡元素甚至毒金属元素的应用都会成为【失味的盐】，点错的科技树？！

埃及蓝(アエギ与ㇷ゚ト゚ㇲ蓝，CaCuSi₂O₆)虽然比汉紫更加环保，但其依然含有铜元素，而过量的铜则会表现出狰狞如同毒金属般的面目。

2SiO₂ + CaCO₃ + CuO ══ CaCuSi₂O₆ + CO₂↑

中国医学起步很早，但却始终未能发现细菌和病毒等微生物的存在，对于传统的中草药也始终只能通过品尝和经验来确定疗效，以至于近代中国面对很多疾病都束手无策。

中国发明了火药，但却未能真正洞悉火药的化学特性氧化还原反应，以至于武器装备极度落后，无法与列强相抗。至于其它方面的科技落后更是不胜枚举。为什么会这样呢？一个很重要的原因就是科技树点歪了。怎么点歪的？科技树下方一个很不起眼的科技没有点，它就是“玻璃制造术”。

中国的瓷器，世界闻名，在这些精美的瓷器面前，玻璃的光辉完全被掩盖了，所以直至清乾隆年间，中国都没有一个真正意义上的国产玻璃制造厂，第一个玻璃厂还是在乾隆皇帝的力推之下聘请西洋工匠建造的。

没有玻璃会怎样？没有玻璃就不可能制造出望远镜，就不可能意识到“天圆地方”是不对的。没有玻璃就不可能发明放大镜和显微镜，也就不可能发现微生物，医学也就无法发生跨越式进步。没有玻璃就没有办法在透明的容器外观察化学反应，后续的科技发展也就不会发生。这就是典型的一个基础科技没有点，后面很难再点到正确的道路上。

烧开水的技术，曾经我们用煤碳烧开水来获得动力，今天我们用原子能烧开水来获得电力，甚至于现如今的核反应堆输出能量的主要途径还是烧开水，未来的某一天我们可能通过反物质科技来烧开水

科技树除了表现在科学知识(scientia，ㇲキエㇴ丌ア)、技術(technēt，人工，工艺，テᆽネーㇳ)上，也表现在伦理哲学方法论上，比如表音文字技能会点亮律法技能，律法技能则会点亮普世价值技能、一神信仰技能、人权技能、笛卡尔二元论技能等等。

也就是科技树有三个重要的分枝：科学分枝、技術分枝、哲学分枝。

点歪的科技树

人类科技树有点歪的地方，比如人类选择了十进制而不是十二进制。如果人类选择十二进制，那么在除法等等运算上会活省去大量的【0.333333】式的负担。因为十二进制中， $\frac{1}{3}=0;4$ ，这样数学就会发展得更快，数学家会有更多精力研究其他数学问题，尤其是在不擅长计算的古代。

点亮十二进制之后，在工程计算、化学计算、物理计算上的精确度会大为提升。

科技树分支

科学分支

数学，进位制(推荐十二进制)，算筹，加法，减法，乘法、矩形面积，阶乘，除法、分割、均分，比例，分数，小数，负数，平方，立方，算术平均数，加权平均数，统计学，平行四边形面积，三角形面积，梯形面积，质数，奇数，偶数，3的倍数(十二进制有更好的识别)，勾股定理，幂，表音文字，代数思想，开平方，开立方，指数，对数，迭代，尺规作图，二刻尺作图，公理化形学，函数，鸡兔同笼，一元一次方程，二元一次方程，一元二次方程，直线方程，抛物线(petfut)方程，反函数，三角函数，函数的单调性证明，数列求和，数列相邻项之比，极限，级数，杨辉三角形，e(尤拉数)，导函数、微分、Δx，牛顿法解方程，对算筹计算能力的发扬光大(诸位有志之士请试一试)，积分，幂函数，用反正弦函数在二分之一处的取值间接计算圆周率，对数积分，发散级数的解析延拓，函数的解析延拓，黎曼ζ函数，尤拉乘积，质数定理，完美数，质数有无穷多，孪生质数有无穷多

物理，长度单位米，质量单位千克，时间单位秒，质量，静止，均速直线运动，均变速运动，抛物线运动，参数方程，牛顿三定律，万有引力定律，密度，选种技術，重力，弹力，摩擦力，浮力定律，杠杆原理，能量(功權，energīa)，功率，机械效率诶塔，噪声的防止，黄绿色与蓝紫色，电磁波的频率，反射，折射，瑞利散射，色散与三棱镜，温度单位开氏度，气体方程pV=nRθ，气体的溶解度规律，物态，物态变化，电荷，电学(欧姆定律、电功率、电解原理)，S=4πr²与平方反比，万有引力定律，直流电的使用，使用直流电的机器，电解技術，波的衍射，相对论效应，动量守恒定律，量子力学简述，原子核，核素，核裂变能源，核裂变技术的辅助安全保障技术，³He核聚变能源，核素分离，锆铪分离，强相互作用的探究，弱相互作用的探究，催化双β衰变获取核能源

化学，实验过程，混合物，纯净物，分离，溶液，质量分数，摩尔分数，摩尔单位，化学变化，溶解与蚀解的区别，降解与分解的区别，元素，单质，金属单质，非金属单质，元素周期律，元素周期表，氧化物，氧气的性质，氮气的性质，稀有气体的性质，分解反应，化合反应，置换反应，得电子性，複分解反应，酸，碱，盐，酸式盐，碱式盐，广义酸碱，制碱法，采集碳酸钠，从秸秆中获得钾元素，化工技术，对化学元素的探索，锆、铌、钼、铪、钽钢，无机非金属材料，有机化学，环保颜料，CaTaNO₂

生物学，区分生物与非生物，机器人不是生物，人工智能不是生物，设计对照组实验，生产者，消费者，降解者，细胞的构成，藻类植物，蕨类植物，松类植物(裸子植物)，开花植物(被子植物)，人工授粉，素食主义，对佛教五戒的研究，对佛教沙弥戒的研究，对人体的认识，色盲友好配色方案，杂交技术，选种技术，微生物，噬菌体，清真，去除葡萄汁中的乙醇菌，酱的生产，酱油的生产，豆腐的生产，豆浆的生产，动物分类，糖类，蛋白质，核酸，基因研究，细胞研究，生物体研究，生物工程比如杂交，给遗传素质好的人更多生育经费(本质上就是在符合律法的前提下，对杂交技术的推广形式，从而消除遗传病性状，比如血友病、蚕豆症、地中海贫血、镰刀贫血、白化病、苯丙酮尿症、易近视、蓝色盲、全色盲、眼球震颤、见光喷嚏、青少年型糖尿病、铜蓄积、无法获取铜元素、钠潴留、钠排泄过多、钾潴留、钾排泄过多、遗传性缺钙、Alzheimer病、视网膜母瘤、动脉瘤、血管瘤、三体综合症等等)，生态工程

天文，确定一天的长度，子午线，北极，自转，公转，一年的长度，六四，圭錶，恒星，行星，月亮，卫星，日食，月食，掩星，凌日，冲，大距，地球，大阳，开普勒定律，万有引力定律，银河系，河外星系，恒星的分类，白矮星，中子星，黑洞，伽马射线暴，类星体(类恒星之天体，quasar)

地理、地质，南北，经度，纬度，球面坐标系，自转，公转，地形，海洋，沙漠，草原，热带雨林，温带森林，寒带松林，苔原，冰原 | 雪原，地质作用，测量河流长度

技術分枝

钻木取火，燧石取火，木工技术，耕地技术，纺织技术，缝纫技术，衣物生产，食品生产，铜的发现，青铜技术，炼铁，机械使用，用沙子、石灰石、粘土製造房子，扶壁(フヘキ)，燃烧反应，钙元素的利用，用石灰石生产生石灰，造纸術，雕版印刷，活字印刷(推荐字母文字)，连环画用于数理化教学，工笔国画艺术，数理化公式雕版印刷，分式的印刷，湿法冶铜，硫的发现，碳的发现，使用煤炭、石油(洧水)、天然气，氧的发现，氮气不支持碳的燃烧，硫酸的发现，铁蚀解于硫酸产生硫酸亚铁，玻璃的生产，食盐的采集，碳酸钠的采集，降温结晶法，提纯技术，清真用品的生产技术，元素论，原子论，元素周期律，元素周期表，焰色反应，光谱，制碱法，化工技术，氯碱工业，有机化学，环保颜料，衣物染色，核素分离，对镧系元素的充分应用，锆钢、铌钢、铪钢、钽钢的普及（对于航天至关重要），无机非金属材料的开发，太阳能发电(建议直流电)，太阳能光解水，太阳能製取化工品，到达火星，利用生态工程改造火星，开采贫矿(低品位矿石)，开发火星，抗寒能力，开发木卫二，开发土卫六

思想分枝

表音文字，代数思想，律法，十戒，五戒，沙弥戒，清真，普世价值，彼岸思想，殉道精神，一神信仰，人权精神，笛卡尔二元论，对弱者的关爱，对贫困者的关爱，人人机会平等，爱仇敌(但不等于放纵)，对左派的防范，对共产主义的防范，对一神信仰普世价值的进一步发掘，对不速之客的防范(稍类似于黑暗森林法则，也就是害人之心不可有，防人之心不可无)，居安思危

科技树中可有可无的部分

人工智能，交流电，互联网、元宇宙、电视、电影等等虚拟现实类的技术，金融类技术，基于企业制度的生产制度

人工智能打败了李世乭，目前人工智能在围棋上已经是上帝级存在了，九段选手都成了无用功。

虚拟现实类技术让更多人只知道内斗，撕★，忘记了人类目前的危机。

现代社会，金融制度成了人类内斗的工具。

基于企业制度的生产制度成了进一步限制人类发展的绊脚石。

面临这么严峻的情况，如果人类是一个整体，我们肯定像鲁滨逊(ロビㇴソㇴ)那样，节约资源，拼命造船，在资源耗尽前把船找出来，去开个分矿，收集新的资源。

但实际上人类在干嘛呢？炒房炒股，打打贸易战什么的。

据说蜜蜂这种生物是个体很低等，但群体表现有一定的智慧。比如修蜂巢啥的。

人类呢？个体很聪明，相对论都能搞出来。群体呢？基本是一个智障。

有个费米悖论，说的是宇宙已经存在这么久，人类才几百万年就登上了月球。那为啥我们见不到外星人呢？

我觉得吧，外星人跟人类也差不多。在自己的星球中，沉迷在文明内部斗争中，到死也不会往宇宙中看一眼。

另外，十进制容易出现【0.333333】式的除法误差，也就是除法误差过多，且增加计算位数也不能完全消除这种误差，而十二进制能最大程度地避免除法误差。

交流电存在严重的感抗损耗，如果当时人类大规模普及是是直流电该多好，尤其是家家户户都使用太阳能光解水技术发电，这样的话，不仅电工技术很简单，且电损耗的计算也很简单，用欧姆定律就能算出来：

W=Pt=UIt= $\mathrm{\frac{U^{2}t}{R}}$ = $\mathrm{\frac{U^{2}t \Sigma}{\rho L}}$ ，这样的话，我只需初中数理化知识，就能完全实现电化工业(第二次工业革命，也叫再次实业变迁)，只需高中以内知识外加极限、微积分、简单的微分方程、级数、弧长计算，以及利用算筹进行十二进制的加、减、乘、幂、阶乘、除、开平方、开立方、数列求和、级数、指数、对数等等的计算，再加上现有的技术，对锆钢、铌钢、铪钢、钽钢的普及，我就能实现另一个版本的大航天时代(第三次实业变迁)！

中国古人发明的算筹，确实是不可多得的神级计算工具，使得老百姓都有了强大的计算加减乘除、幂运算，如果加上级数运算，就可以进行指数、对数、幂级数、通过后弦函数的级数计算圆周率、复杂如对数积分般的微积分计算，那样的话，可能很晚，甚至晚70年，人们才会想到计算机(computer，计算者)的发明，如果是十二进制的话，计算机的发明不会在这个基础上晚50年，可能直到2056年才会出现第一台实验计算机，但由于此时很多人已经通过航天技术、生态工程实现了入住火星，电脑游戏、VCD、智能手机、人工智能、兽印芯片等等有争议的科技几乎无法产生，还真的有一些坐飞船打遊戏的意味！

有了算筹电工化学航天盆克(朋克，punk)之後，我都用不着蒸汽朋克、人工智能朋克、赛博朋克了！

杂言

好用的方法，对老百姓来说就是脱愚，对聪明者来说就是如虎添翼。为什么人类选择了十进制而不是十二进制，这真是科技树歪了！

十进制连粪都不如！十二进制才是王道！

如果把你用营养液养着，控制你的思维，让你做一辈子的关于荣华富贵的白日梦，你愿意么？

士大夫的回答

我受够了该屎的地狱中国梦！

我受够了氢化铵试题！

我受够了中国的应试教育！

宁可殉道也不要与旃陀罗同流合污！

stay rather dead than red!

一个对学生都用毒金属达姆弹镇圧的团伙连黑社会都不如！

damning kuso serpimolot!

中国古代的科技树点歪了吗？

世界各地绚烂的文明史中，黄河和长江流域孕育出的中华文明可谓独树一帜、辉煌灿烂。但近二三百年开始，曾经大幅领先世界的中华文明却逐渐开始落后，这种落后尤其体现在科技方面，这最终导致闭关锁国的清朝国门被列强的坚船利炮轰开，开启了中华文明最低潮的百年屈辱史。

对此，有人说是因为中华文明的科技树点歪了。

以对科技发展中起着巨大作用的玻璃为例，中国古代只能造出烧成温度较低的琉璃（铅钡玻璃、钾铅玻璃），不仅易碎、透明度差，还有一定的毒性，只能做工艺品用，价格也较贵；而西方则造出了烧成温度较高的玻璃（钠钙玻璃），不仅价格便宜、而且无毒无害、透明度高、结实耐用，可以用于制造望远镜镜片、试管、烧瓶、烧杯等，而这些玻璃制造的工具对天文、物理、化学、医疗等的发展至关重要。

不过，笔者认为即便制造出了钠钙玻璃，也不见得能让古代中国的科技水平有多大进步。比如同样是火药，西方拿来制造枪炮，中国却主要拿来制造烟花爆竹；比如同样是罗盘，西方拿来航海探险，中国却更多拿来看风水；再比如1793年，英国马戛尔尼使团向乾隆皇帝准备了天文望远镜、地球仪、前膛枪、炮舰模型、钟表等代表了英国科技和工业文明的礼物，但乾隆皇帝却不屑一顾，斥之为“奇技淫巧”。

决定文明发展的不是一些技术或产品，而是思想和教育。

在发明玻璃器皿、蒸汽机和电池之前，西方已经在科学理论和哲学上走得很远了。公元前的古希腊罗马时期，就已经诞生了自然哲学和数学、力学、物理等概念，这是西方注重于对基本规律的探索，并崇尚理论思维的开端。这不仅促使其自然科学最早走向理论化、系统化，而且为欧洲近代自然科学的产生和发展提供了科学思想、科学问题和科学方法等多方面的借鉴和启发。

以19世纪中叶后西方快速发展的冶金技术为例，就是在其冶金理论指导下发展起来的。在中国的读书人还沉迷于“四书五经”之时，西方已经开始将显微镜用于金属组织研究，将光谱方法用于金属成分测定，将热电偶用于金属加热和冷却过程的温度测量，从而奠定实验冶金学的基础；科学的燃烧理论，揭示了金属的氧化还原过程的本质，尤其是运用相图后，更为冶金技术的发展指明了方向。

西方冶金技术的飞跃发展，同其冶金学理论体系建立、发展分不开。一百多年后的今天，中国在冶金方面与西方的差距仍然是巨大的。比如搞懂航空发动机的原理其实并不难，难的是材料的耐用度，这背后就与冶金技术密切相关。

其实古代中国已经做到了农耕文明的顶端了，但是中国传统科技大多是生产经验和对自然现象的简单总结，实用性强，一般能直接满足人们生产、生活的实际需要，却很少能用逻辑方法对这些经验材料进行整理，作出理论概括和分析。

（△古代中国科技成就）

而西方善于分析法，近代弗兰西斯·培根把西方长于分析的实践上升到科学方法论的高度加以阐明，从而给近代科学理论提供有效方法和明确方向，使近代科学的各主要学科在分析中不断深化分支。如物理学不仅有力学、热学、声学、磁学、电学、光学等学科的分化，还有从分子、原子、原子核、基本粒子等层次上的深入，当代各学科正处于不断分化组合之中，新学科不断产生，这些有力地说明，近代科学就是分析法的胜利。

笔者认为，中国古代不是科技树点歪了，而是思维树、教育树点歪了，这反而更加严重。需要注意的是，传统思维和教育的不良影响依然影响着今天的我们，想要在科技方面彻底赶上西方，依然任重而道远。

可以看出中国科技树，是以吃饭为核心来展开的。

科技树歪了

烧开水的技术，曾经我们用煤碳烧开水来获得动力，今天我们用原子能烧开水来获得电力，甚至于现如今的核反应堆输出能量的主要途径还是烧开水，未来的某一天我们可能通过反物质科技来烧开水

觉得科技树没点歪的同学，请拿起你们的手机，告诉我这个包含了人类科技树

顶端几乎所有技术的智能终端，里面最落后的部分是什么？

首先，它有一块面积巨大，毫无科技感的电池。这就是人类忘了点的一个重要的科技树，便携式高密度能源技术。在眼前，它制约了手机，制约了电动汽车，还制约了芯片的最大功率。在未来，它还将制约人类探索太空的步伐，决定人类的最终命运，是在地球上默默存在过，留下文明的遗迹，还是升级成为星舰文明，去别处看看其它文明的遗迹。

其次，手机屏幕上面贴了一块丑陋的膜。这是人类材料学科技忘了点的后果。我们居然找不到一块硬到不会被划伤的透明材料来做屏幕吗？很遗憾，是这样的。

这又意味着啥呢？地球是宇宙中的一个孤岛，我们想要出去，得有宇宙飞船。但我们现在的科技树，既造不出船桨(能源技术)，也造不出船壳(材料技术)，那么等岛上的资源耗尽，我们就饿死在孤岛上。

面临这么严峻的情况，如果人类是一个整体，我们肯定像鲁滨逊那样，节约资源，拼命造船，在资源耗尽前把船找出来，去开个分矿，收集新的资源。

但实际上人类在干嘛呢？炒房炒股，打打贸易战什么的。

据说蜜蜂这种生物是个体很低等，但群体表现有一定的智慧。比如修蜂巢啥的。

人类呢？个体很聪明，相对论都能搞出来。群体呢？基本是一个智障。

有个费米悖论，说的是宇宙已经存在这么久，人类才几百万年就登上了月球。那为啥我们见不到外星人呢？

我觉得吧，外星人跟人类也差不多。在自己的星球中，沉迷在文明内部斗争中，到死也不会往宇宙中看一眼。

沙漠地区为什么发展出了一神信仰，从而实现【歪打正着】

沙漠地区气候亁燥，气温变化大，降水少，亁旱，难以种植农作物，所以沙漠地区容易出现抢夺资源的现象，甚至连习以为常的水资源都成了蓝金。这样，为了避免不愉快的事情持续，就出现了基于一神信仰的律法，并发展成普世价值。

也就是沙漠地区的人更加在乎公平公正，更加关注孤苦贫困者。

这也是为什么一神信仰具有如此大的威力的原因。

这也是为什么广东等等水资源丰富的地区信教者较少的原因。

人类活化氮代价巨大出路在有机农业

看来，化肥、农药真是点错的科技树。就不该点化肥分枝、农药分枝。

人类200多年前就发现了氮元素。自从发现了氮，人类可以通过化学方法制造氮肥，大量使用化学氮肥对地球氮元素循环产生了重大影响，造成的环境危害丝毫不亚于碳的影响。目前人类过度关注了碳平衡，温室气体与全球变暖当然值得关注，但是氮失衡更应当关注，因为其影响更深远。人类将惰性气体的氮气活化了，造成的环境问题本身就会导致气候变化，氧化亚氮、五氧化二氮本身就是温室气体。另外水体污染、食物污染、营养失衡、疾病爆发都与氮素人为活化有关。氮占空气的比例78%，二氧化碳仅占0.04%，两个不在一个数量级上。如果我们不去人为活化氮，能不能满足人类食物生产对氮的需要呢？答案是一定能。人类几千年文明史就没有工业合成氮这一过程，不过以前人口没有今天那么多。从理论上计算，地球上所有生物固氮加上雷电固氮的量能够满足人类生产食物的需要。我们的研究表明，中国农业生态系统包括食品加工、屠宰场、养殖场、人类排泄物（没有计算城市人群）、城市园林和可降解废弃物含有的可获取的氮，是18亿亩农田所有栽培植物实际吸收的化学合成氮总量的4.12倍。从实践中来看，我们完全不用化肥、农药、除草剂、地膜、激素，可以实现由低产田到吨粮田（年亩产主粮2000斤以上）的突破。这就是说，人类不需要工业活化空气中的氮，也能够生产出足够量的食物来，且告别了农药残留，告别了农田面源污染，保护了人类健康与生存环境。

土壤喜欢摄入什么？

养育土壤需要什么样的材料呢？即土壤喜欢摄入什么样的物质？自然界中所有的有机物，即物种制造的物质，无论是活的或者是死的，还是它们的排泄物，食物，土壤都喜欢。可利用的有机物包括动物的粪或尿液、人类的粪便或者尿液、死亡动物个体、植物的枯枝落叶、秸秆、菌棒、酒糟、醋糟、茶渣、陈化粮、城乡可降解生活垃圾、园林废弃物、果园剪枝、水产品加工废弃物、肉类加工废弃物、杂草等等。所涉及的物种包括自然界中所有的物种，达千万种之多。很多生物质材料是可以就地或就近获取的，含有土壤必需的氮素等营养元素。

根据我们的研究，中国13类生物质材料中，其含有的生物质氮是全国所有栽培植物吸收的化学合成氮素的4.12倍，且大部分是可获取的。这就是说，人类即使不开化肥厂，也是能够满足农业植物对氮等营养元素需求的。

土壤不喜欢化肥、农药、除草剂、地膜、人工合成激素等非生命过程制造的物质。用天然有机物养地，地越养就越肥沃，所生产的食物口感好，没有农药残留，没有环境污染；反之，用化学合成的物质喂地，地就越来越板结、酸化、土壤生物群落下降，病虫害增加，所生产的食物口感也会下降，还会带来食物安全与人体健康问题，同时带来环境污染。

中国科学院两个研究团队分别用健康草原和退化农田做实验，各自实验15年左右，出现了截然相反的结果。尿素，也就是碳酰二胺，O═C(NH₂)₂，一种含氮量达 $\frac{2\cdot 14}{4\cdot 1 + 12 + 2\cdot 14 + 16}=\frac{28}{60}=\frac{7}{15}=0.4\overline{6}$ 的化肥。碳酰二胺有个缺点，就是需要含镍的尿素酶才能变成可被利用的形式，镍也是毒金属，可以导致脱氧核糖核酸突变，产生癌细胞。也就是说，尿素是最垃圾的化肥！一个团队用化肥尿素处理的健康草原，结果严重退化，基本长不出牲口爱吃的草；另一个研究团队用秸秆等等有机肥养地，将板结、酸化退化的低产田养育成高产稳产的吨粮田，有机质从0.7%提高到5%。 可见，对于土壤的保护与利用，需要大量使用天然有机物，减少或停止人造化学物质。这是一个长期的工作，关乎农业的可持续发展，关乎未来人类的命运。

农业六不用

一是化肥会引起土壤板结，土壤酸化，食物口感下降，营养元素失衡，毒金属污染，环境污染等，同时加重二氧化碳、氮氧化物等等的排放；

二是农药会造成食物中农药残留，环境污染，天敌受害，生态失衡，导致自然物种灭绝等；

三是除草剂会造成土壤有益微生物受害，食物残留，环境雌激素进入食物链等；

四是地膜会带来二噁英，塑化剂，微塑料污染，进入环境中的二噁英是臭名昭著的致癌物，进入食物链中的塑化剂和微塑料会造成健康危害；

五是激素会破坏人体内的激素平衡。有人说对植物起作用的激素不会影响动物，更不会影响人类，这个说法是错误的，是不负责任的。儿童性早熟是与食物中的非自然激素有很大关联的，露水草中的蜕皮激素照样会让蝉宝宝蜕皮；

六是转基因会造成杀虫蛋白与草甘膦残留，对人体内的肠道中的微生物是不利的；食物营养成分发生了变化；转基因种子不能留种；会造成基因污染；转基因作物根系分泌物会破坏土壤微生物群落；造成蜜蜂等昆虫受害等等。

害虫、杂草也是资源

害虫、杂草是放错位置的资源

以往的措施是在害虫们出现后才借助农药灭杀，我们的办法是在害虫父母辈的时候就实施计划生育。诱捕一对金龟甲成虫就意味着减少了102头后代危害。杂草具有斩草不除根的特点，不断与庄稼争夺养分和空间，由于人工费昂贵，这个农活被除草剂代替了。然而，除草剂污染远比农药为剧，长期下去土地就会受损害。为此，我们设计了玉米地养鸡试验。鸡既控制了虫子，又将杂草尽收“囊”中，鸡的粪便还给庄稼施了肥，且这个流动的施肥机可将优质有机肥均匀施加在庄稼需要的地方。具体作法是，在玉米生长到小喇叭口阶段，自由放养一定密度的柴鸡或者白羽鸡，或者其他任何种类的鸡鸡チチチチ，用人工光源引诱害虫，有效补充蛋白源，不足的食物以小麦粒补充。我们称上述作法为禽粮互作模式。

在夜间人工紫外线光源的诱导下，成群结队的害虫飞来聚会。多的时候一只灯下10小时内收获的金龟甲多达1.25千克，约有2080只，相当于20万只后代一夜之间被控制了。在鸡能够游走到的地方，玉米地里几乎也不见杂草踪影。由于害虫成了鸡的美餐，金龟甲再也形不成危害，我们随机抽取了试验田里10株没有农膜覆盖的花生，仅见到了一只很瘦小的幼虫害虫。而在能毒死人的花生地里，尽管使用了大量剧毒农药，金龟甲照样出现，且个个膀大腰圆，也就是其产生了抗药性变异，不论多少农药都毒不死。 　　 庄稼地养鸡，既充分利用了空间资源，又将除虫、除草、施肥的工作让鸡这个物种全包了，节省了大量农资费和人工费。此外，养鸡收入远比种植效益高。初步估算，每亩放养100只鸡，每只鸡净收入20元，亩可收入2000元，是玉米和小麦两季作物总收入的2倍以上。毫无疑问，增加的财富是用那些害虫和杂草换来的。传统的散养柴鸡，在2斤左右的时候，每天需粮食50克以上；玉米地养鸡，日粮不超过25克，且根本不需喂养植物蛋白。更重要的是，在玉米地自由空间里成长的鸡精神饱满，不生病，不需要喂养药物，这样产出的食物是健康安全的。

可见，杂草、害虫是放错位置的重要资源，就看我们如何利用它们。一味将其视为农业之敌除之而后快，徒有增加生产、环境、人类健康诸多成本耳。国家有关部门是否也该转换一下观念，在投入了巨额的研发经费，搞所谓的安全农药、放心除草剂、转基因技术和可降解农膜等等单一技术，而屡不见成效后，是否回过头看一下所走过的路，考虑一下生态学的贡献呢？我们拭目以待。

害虫越治越多，恢复生态平衡才是正道

在中国古代各种农书上，介绍有机肥养地的方法很多，如何治理杂草也有介绍，但较少涉及害虫治理。古代不存在害虫危害吗？古代当然也有害虫，但中国人的祖先并没有当回事，而是观察到了蝗虫等少数害虫的危害。

据邹树文先生统计，在1911年之前的2630年中，中国共记载虫灾645次，其中蝗虫520次，螟虫49次，黏虫29次，三种共占92.7%,其中蝗虫80.6%。

1950年，国家层面上防治或消灭病虫害11种中，害虫仅有8种。2015年，我国害虫739种之多，其中水稻、小麦、玉米、面花害虫30多种。历史上的3～8种害虫种类，上升到今天的739种，增加了91倍（以上数据摘自南京农业大学严火其教授《2020中国人文社科环境论坛生物多样性衰减与生物安全》发言的PPT报告）。

事实充分说明了，害虫是越杀越多的。从历史上的几种，到目前的739种害虫。期间，农药种类从建国初的几种到目前的几万种，害虫为什么没有败下阵来，反而出现了因农药大量使用造成人类医院不断扩大的严重局面呢？分析其中的原因如下：

第一，所谓的害虫，其实是昆虫，昆虫在地球上已经生存了许久许久。所有物种都有生存的本能，试图灭杀它，如果不造成其灭绝，势必会造成其繁殖力加强，害虫物种通过产生大量后代与人类抗争。

第二，农药灭杀了害虫，同时也灭杀了害虫的天敌，包括益虫、鸟类已经部分小型哺乳动物，害虫失去了天敌威胁更能够大量繁殖。

第三，害虫是益虫的食物，当害虫被灭杀后，益虫就没有了食物来源，可能被迫改变食性，被迫变成害虫。

第四，使用化肥和农药的植物更不抗虫，反而害虫最喜欢吃。所有的植物都有天然的抵御病虫害能力，庄稼蔬菜和果树也不例外，植物的此生代谢物质就是起化学防御作用的。害虫更倾向于取食用化肥种植的植物。

第五，害虫对农药产生抗药性，人类来不及发明那么多农药。人类发明农药的速度不如害虫变异产生抗药性的速度快，且大量农药使用后更造成生态失衡，造成恶性循环。试图通过转基因技术把植物细胞变成农药厂，比如Bt毒蛋白棉花、Bt毒蛋白小麦、Bt毒蛋白水稻，依然是在对抗思维的错误道路上一意孤行，是错上加错。

那么，如果不用农药害虫会怎样呢？我们做了一个长期试验，彻底停止农药、化肥、地膜、激素、除草剂，也不使用转基因种子。用秸秆喂牛，牛粪等有机肥养地；人工+机械除草；物理+生物方法预防害虫，恢复生态平衡。实验进行15年了，在这15年中，害虫是最先败下阵来的。每盏紫外线诱虫灯捕获的害虫量从实验初期的0.45 千克·天⁻¹(0.45千克每天)，下降到目前 0.02千克·天⁻¹(每天20克)；每盏紫外线灯年捕获量从33.8千克下降到2.4 千克。对于大田作物，每盏灯控虫面积 $\mathrm{0.\overline{6} }$ 公顷～1公顷，其中，1公顷=10000平方米=0.01平方千米，相当于边长为100米的正方形的面积。虽然害虫、杂草犹在，但已经不能成灾了。

可见，对于害虫的防治，还是要借助古人智慧，加上现代生态技术，恢复生态平衡才是上策。

未来农业氮素(nitrogenium，ニㇳロゲニュㇺ)来源：生物固氮和生物质氮再利用

梁鸣早 蒋高明

氮对植物生长是至关重要的。植物体内各种蛋白质、核酸、磷脂都需要氮的参与才能合成。蛋白质(含氮16%～18%)是构成植物体内细胞原生质的基本组成，蛋白质丰富才能促进细胞不断地分裂、增长，使果实更饱满。核酸是脱氧核糖核酸（DNA）和核糖核酸（RNA）的总称，是遗传物质。磷脂是细胞膜的重要组成，是一种两性分子，一端为亲水端，含氮或磷的一极，另一端为疏水（亲油）。氮还是组成叶绿素，可维持生命活动，在提高农作物的产量改善品质方面，具有极其重要的作用。

氮还是植物体内很多种酶的组成元素，酶是植物代谢的催化剂。一些氨基酸和蛋白质具有防御功能，如细胞分裂素和生长素等植物内源激素、病原相关蛋白、植物抗毒素等都需要氮参与才能够合成。细胞分裂素细胞分裂素促进细胞分裂、消除顶端优势、促进侧芽的迅速生长、延缓植物衰老、抑制茎伸长；生长素或称吲哚乙酸，其作用是保持顶端优势、植物向性、茎延长、形成层细胞分裂和根萌发。病原相关蛋白是植物受到病原物侵染或非生物因子刺激后产生的一类水溶性蛋白，主要功能是攻击病原体， 降解细胞壁大分子，降解病原物毒素，抑制病毒外壳蛋白与植物受体分子的结合等。β_葡聚糖酶、几丁质酶等为植物体内合成的一种具有生物催化活性的水解酶类，可增强杀虫效果、增强抗病性。

氮的上述作用早在150年前科学家就开始关注了。德国人尤斯图斯·冯·李比希男爵（Justus von Liebig，ユㇲト゚ㇲ·ヲㇴ·リービㇰ，也可译作リービᆽ，1803～1873），最早发现了氮对于植物营养的重要性，因此也被称为肥料工业之父。リービᆽ指出：土地肥力丧失的主要原因是，植物消耗了土壤里的生命所必需的矿物成分，诸如钠、钙、磷等。他第一个主张用化肥代替天然肥料进行施肥。他认为植物所必需的氮是从大气中直接吸收的，所以在他的化肥配料表中没有加入氮化物。这一点后来被纠正了，从而使农业生产发生了巨大的飞跃。

氮肥已经被发明出来，在农业上起到非常大的作用，第一次绿色革命成果的取得，很大程度上来自氮肥的贡献。中国从上世纪三四十年代引进化肥产业，经过七八十的发展，如今成为世界上最大的化肥生产国与使用国。截止到2017年，中国合成氨年产能超30万吨的企业102家，尿素年产能超50万吨的有66家。截至2018年底，全中国合成氨产能合计6689万吨·年⁻¹，全中国尿素产能合计6954万吨·年⁻¹。1991年，中国成为世界最大氮肥生产国，2003年成为净出口国，2007年成为世界最大出口国。

遗憾的是，氮肥生产量远远超过实际使用量，而实际使用量又大大超过作物能够吸收量，盈余氮素造成了严重的环境污染。2011年中国农科院学者发表文章谈到，中国通过各种途径年输入农田的纯氮素量约为4 916万吨，化肥氮占各种肥料总量的58.2%，而作物真正吸收的氮只有1 905万吨。通过各种途径损失的氮1 947万吨，氮素盈余量1 064万吨，占总投入量的61.2%。2010年调查发现，全国有17个省氮肥平均量超过国际公认上限225公斤·公顷⁻¹。在经济效益较高的蔬菜、果树和花卉的氮肥用量更高，为普通大田作物的数倍甚至数十倍。

化学氮肥利用率低缘于其易挥发性和速溶性，尿素气态率高达15%～20%。化学氮肥是全水溶性肥，施到土壤中瞬间溶解在土壤溶液中，有些被植物根系吸收；有些随着土壤水渗透到地下水；有些成为温室气体的组成；只有很少的部分通过硝态氮还原成氮气回到大气中。土壤中的氮最多只有3个月有效期，这就是为什么农民种地需要不断追氮肥的主要原因，然而过量施用氮肥造成土壤板结和酸化。

中国农业大学张福锁院士团队发现，从上世纪 80年代开始的大约30年间，我国的所有土壤类型都发生了土壤的酸碱度下降现象，平均下降了0.1～0.8单位，相当于土壤中的氢离子浓度增加了2倍。在自然界，这种规模的土壤酸化大多需要数十万年的时间。土壤酸化的主因是氮素化肥的过量施用。

植物根系可以吸收铵态氮和硝态氮。水稻以吸收铵态氮NH₄为主，比如碳酸氢铵NH₄HCO₃、磷酸氢二铵(NH₄)₂HPO₄、氨水NH₃(aq)；旱地作物主要吸收硝态氮NO₃，比如硝酸钾KNO₃、硝酸钙Ca(NO₃)₂、硝酸镁Mg(NO₃)₂、硝酸亚铁Fe(NO₃)₂，虽然幼苗期吸收铵态氮多，可以施用硝酸铵NH₄NO₃，但主要生长期吸收硝态氮。植物吸收的氮，无论是铵态氮还是硝态氮，都需要在根系中被同化为氨基酸，再由韧皮部将氨基酸运输到植物体内。

动物粪便和植物秸杆等有机物质进入土壤后，在一系列土壤微生物的作用下，经过一系列降解转化过程释放出氮素。当碳氮比小于25时，会释放出铵态氮，铵态氮在硝化细菌作用下，经过二步变为硝态氮。土壤温度、湿度、通气状况、酸碱度、微生物种群数量等条件决定其转化速率和数量。当碳氮比大于30时，有机质需要吸收一部分土壤氮，待碳氮比小于25后再释放氮。

在自然生态系统中，每年新增加的，可为有机体所用的氮主要来源于生物固氮，如植物体内的氮约80%～90%来源于生物固氮，其中约80%来源于联合固氮菌的内生固氮。如果⼈类⽣产活动能模拟自然⽣态模式，将不用化肥厂就能够提供足够的氮素。

以往科学家认为只有豆科植物才能够固氮，后来发现了不少非豆科植物也有固氮的能力，其实是微生物发挥了重要作用。1965年，北京大学学者首先发现巨大芽孢杆菌具有固氮作用，后来该菌用于生产实践。中国农业科学院土壤肥料研究所国家菌肥质量检测中心登记的3000多家菌肥企业，注册的代表菌以芽孢杆菌属为主。

高效固氮芽孢杆菌是从自然界筛选出来的，其固氮能力较强，竞争适应性也强，可广泛农作物品种，可为水稻、玉米、小麦、棉花、蔬菜、果树等非豆科农作物提供氮素养分。此外，中国农科院的学者还发现植物体内存在大量的内生固氮菌，玉米、水稻、小麦的内生固氮菌组成各有其特色，并建立了粮食作物内生固氮菌菌种资源库，库存资源3500株， 62属256种。中国内生固氮菌资源库在菌株数量、种群多样性等研究与英国方面居国际前列。我国主要粮食作物内生固氮菌包括，类芽孢杆菌属（Paenibacillus，パエニバキルㇲ）和芽孢杆菌属（Bacillus，バキルㇲ），它们是作物根际和农田环境中自生固氮微生物的优势种群，广泛分布在多种作物和不同地区。假单胞菌属（Pseudomonas）、根瘤菌属 （Rhizobium，リﾁｮビュㇺ）和芽孢杆菌属（Bacillus）是水稻、小麦、玉米等作物可培养内生固氮菌的优势种群。

在实际应用中，国内已有企业实现了规模化生产和应用，应用成本略低于化肥。如山西某企业生产的地力旺菌肥，其有益生物菌包括，枯草芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌（高固氮菌）、巨大芽孢杆菌、胶质芽孢杆菌（高解钾菌）、嗜酸乳杆菌、 苏云金芽孢杆菌（占比90%）；侧孢芽孢杆菌、5406放线菌、光合细菌、鼠李糖乳杆菌等。其复合菌产品活菌数达20亿·克⁻¹，远高于国家标准2亿·克⁻¹。

芽孢杆菌类和光合细菌有固氮作用。复合微生物菌群可为作物提供两种活性氮：一种微生物固氮为作物提供氨态氮、另一种微生物降解有机物生成的小分子高活性的有机氮，100%替代尿素。化学氮肥在土壤中只有三个月的有效期，而微生物与作物内生，可不间断地提供给作物活性氮，是真正的“化肥工厂”，且其作用是慢慢释放的，不存在环境污染问题。

地球上所有的光合产物均可以作为有机肥，包括秸秆、畜禽粪便、生活垃圾、果园废弃物、蔬菜废弃物、园林废弃物、酒糟、菌棒、中草药残渣、屠宰场废弃物、渔业废弃物等，其最初的来源也是空气中的氮。据统计每年全中国这些生物质含纯氮2553万吨，远超过全国氮肥总用量。关于这个巨大潜力，我们将另文专门介绍。

从上面的介绍来看，充分利用微生物固氮空气中的氮，循环城乡可获取的利用生物质氮，化肥是可以100%替代下来的，且产量不会下降，还有提升的空间。围绕这个重要课题，国内学者已经密集实验了几十年，成果领先国外同行学者。

（梁鸣早为中国农业科学院土壤肥料研究所退休副研究员、蒋高明为中国科学院植物研究所研究员、中国科学院大学岗位教授）