科罗拉多州戈尔登市的和谐花园，一位农民在种植菠菜之前播撒由骨粉颗粒和磷酸盐组成的有机肥料。

摄影：JOE AMON，THE DENVER POST/GETTY IMAGES

撰文：JULIA ROSEN

一个阴天，Roger Sylvester-Bradley沿着山楂树篱慢慢走，皮靴上沾上了一层厚厚的泥土，之后他走进一片平缓的大麦地。

他弯下腰，从麦地里拔起一株到脚踝的幼苗，查看大麦细小的白根。他把幼苗拿在手里转动，说：“如果一棵作物缺磷，看起来绝不是这样。”

对英国剑桥的农业咨询公司ADAS的作物科学家Sylvester-Bradley来说，这确实让人感到吃惊。磷是植物生长的重要营养成分，自然存在于土壤中。数百年来，农民们一直在向田地里添加额外的磷以提高收成，但Sylvester-Bradley和同事们却在研究如何用更少的磷生产粮食。

原因有二：首先，来自农场的磷素径流导致了大范围的水污染。其次，我们没有太多磷可供浪费。

今天农民使用的磷，以及我们在食物中吸收的磷，几乎都开采于少数磷矿，主要位于美国、中国和摩洛哥。据估计，磷矿资源可能在50-100年内耗尽。地质学家知道其他的磷矿资源，但是这些磷矿很难开采，而且含磷较少。因此，磷的价格可能会上涨，进而导致种植者更加难以负担起肥料，消费者也更难买得起食物。

在片田里和英国的其他试点，Sylvester-Bradley和同事们已经为解决这个问题迈出了第一步：停止向一半的大麦地施用磷肥，以观察大麦的生长情况。8年后，他们开始观察这种方式对大麦尺寸和产量的影响。这些大麦依靠土壤中过剩的营养物质（所谓的“残留磷”）生长，有些人认为这是解决磷问题的关键所在。

研究人员通过计算发现，在英国和美国这样的国家，仅田地里的磷就价值数十亿美元，可帮助抵消对开采的磷的需求。使用这些磷还能抑制磷素径流。

Roger Sylvester-Bradley检查一株健康大麦的根部，寻找缺磷的迹象。这片大麦田已经近十年没有使用肥料，但植物才刚开始显示出轻微缺磷的征兆。

摄影：JULIA ROSEN

对兰卡斯特大学的土壤科学家、Sylvester-Bradley的合作者之一Paul Withers来说，利用残留磷是一件无需思考的事情，继续维持现状将会导致生态和人道主义灾难。“我们不能让农业污染环境，继续按照现在的方式使用资源。这最终只会导致崩溃，” Withers说。

磷是生命不可或缺的必需品。磷是DNA的重要组成元素，还是ATP（三磷酸腺苷，为细胞提供能量的分子）中的P。植物需要磷才能生长，这就是几千年来农民一直给庄稼施加磷肥的原因。

起初，在不理解化学原理的情况下，人们使用粪肥和人类排泄物作为肥料。到了19世纪，农民认识到富含磷的骨头和岩石也能起到肥料的作用。

John Bennet Lawes是一名从牛津大学辍学的学生，1842年，他申请了一项用酸处理新型磷矿物的方法专利，使磷更容易被作物吸收，很快他就开始销售世界上第一种人造肥料。

Lawes将丰厚的利润重新投入研究，研究地点是家族的乡村庄园，这个庄园后来成为罗瑟斯塔研究中心。在研究中心，科学家们发现磷是一种有些“狡诈”的营养物质。

Lawes生产的肥料含有一种作物很容易吸收的可溶性无机磷。不过，一旦磷进入土壤，其中很大一部分就会与土壤矿物质发生反应，形成作物无法吸收的化合物。还有一部分则形成作物无法吸收的有机化合物。

通过这些观察结果，科学家认为，农民不应该减少磷的使用。反之，他们应该加大磷的使用，尤其是在20世纪，全球的人口不断增加，需要的粮食也随之增多。

事实上，Withers曾经的工作就是传播上述信息。上世纪80年代，作为政府的农业顾问，他驾驶一辆红色沃尔沃旅行车行驶在英格兰乡村蜿蜒的道路上，告诉农民要确保作物获得足够的关键营养物质。

Withers称这种方法为“保险耕作方式”，目前仍盛行于全球的许多地方。在欧洲，我们每从食物中吸收一公斤磷，农民就要使用大约4公斤磷。在美国，这一比例约为9比1；在中国，比例可能高达13比1。（当然，在一些农民未获得足够磷肥的地区，比如非洲和南美洲的许多地区，也存在例外。)

磷在食物生产和加工的许多阶段都会流失。不过，随着磷的获取难度增加，价格的上涨，可能会破坏全球粮食系统的稳定，这些低效的使用方式带来了一个问题，Withers说。“我们有点过头，现在又将面临新的威胁。”