（原刊载大型文献协同创新驱动工业生长）曾农业的生长史，就是一部科技进步史。世界农业的每一次进步，无不是农业技术进步的效果。从原始农业品种驯化走向杂交种的选育应用以及有机肥施用转向化肥的施用，无疑是世界农业科技的庞大进步。
然而，作物杂交种和化肥的发现应用并没有使世界农业发生重大的厘革，因为作物品种选育和化肥施用技术，至今并没有彻底挣脱古代农业生产中凭借的直接履历性。现在，世界施肥理论技术的严重滞后已成为每公斤化肥增产粮食严重下滑的重要原因，在世界许多地方增施化肥不再具有增产作用。与此同时，农产物品质下降、化肥严重浪费和情况污染已成为世界普遍存在的问题，世界面临重新认识化肥和施用有机肥的两难选择。山西省农科院农业资源与经济研究所的褚清河博士，历经39年潜心研究，像电力机革命首先提出电磁理论尔后发现电磁转换技术一样，他破译施肥与作物营养遗传特性联系的密码，提出土壤施肥配比理论，发现了堪称施肥学研究领域“哥德巴赫料想”的10种型号剂型复合肥及数字化施肥技术。
这一化肥创新产物及前所未有的数字化配套施用技术将会使世界农业由履历种植走向高产优质和无污染的数字化时代，从而引发新的世界农业科技革命。少年立志，追逐梦想1957年，褚清河出生于山西娄烦县一户普通的农家。他出生后正遇上大跃进和三年自然灾害时期，运气注定了崎岖的人生。
他生活的村子里耕地全是旱坡地，纵然好年景，亩产也不外百斤，他家里生活也十分艰辛，饥饿险些陪同了褚清河整个少年时代。贫穷与饥饿在他少年的心里打上了深深的烙印，他从小立下了要学习知识未来解决父老乡亲用饭问题的高远志向。1973年高中结业后，褚清河回到了家乡种田。
在务农的几年里，他学会了做耕、种、锄、犁等种种农活，同时他视察到，农作物亩产除好年景和一般年景有较大差异外，农民种地靠老祖宗传下来施有机肥和应用精耕细作栽培技术增产的潜力是十分有限的，几多年来传统种植方法下的亩产水平并没有多大改变。1977年，我国恢复高考制度之后，他为了早日实现自己的梦想报考了山西农业大学，并顺利考取了土壤农化系土壤农化专业，开始了梦想的追逐。笃学善思，斗胆质疑像久旱的禾苗遇到了春雨，大学学习期间，褚清河对土壤供肥和作物如何吸肥的知识体现出了极大的兴趣，学习很是受苦和勤奋，沉醉在知识的海洋中奋力前行。当到最后一学期学习作物营养与施肥这门课程时，老师关于经典施肥理论最小因子律、酬劳递减律以及施肥量与作物产量的函数关系为抛物线关系的解说，则使他陷入了深深的思考和不解之中。
他以为经典施肥理论和酬劳递减理论并不建立，而施肥量与作物产量的函数关系为抛物线的结论，则是试验不遵从单一差异原则下得出的错误结论。施肥最小因子理论，于1843年由德国著名化学家李比希首次提出，其理论的焦点是：作物产量是由土壤中相对含量最小的土壤养分决议的，增加最小因子以外的其他因子不再具有增产作用，至今被学术界称之为经典施肥理论，一百年来一直无人提出异议。但褚清河以为，老师对施肥最小因子理论并没有讲出它经典在什么地方，课本中也没有叙述理论提出的配景和试验依据。他以为植物是有生命的生物有机体，具有主动吸收和选择吸收土壤养分的功效。
同时，土壤养分散子间存在相助作用，即增施某一养分有助于植物对另一养分的吸收。因此，在土壤相对最小养分因子的含量不为零的情况下，增施最小因子以外的其他养分因子不行能不具有增产作用，显然，最小因子理论与植物主动吸收、选择吸收及离子相助作用的理论相悖。最小因子理论把由生命有机体决议的主动吸收作用，看成是完全受土壤情况中养分含量支配的被行动用，把增施一种养分可促进植物对另一养分吸收的土壤养分供应，比作崎岖差别桶板组成的木桶与容水量的关系，显然不是确切的科学比喻。
此外，他认为，纵然土壤施肥存在最小因子，相对最小的养分因子也不行能仅为1个一种情况，应该还存在一个或几个缺乏水平相同的情况。他以为在田间试验设计中，既然施用肥底可以消除最小养分的限制作用，使增施土壤相对较高的养分起到增产作用，也就是说，作物施肥同时施用相对最大和最小的养分因子均具有增产作用，那么界说最小因子为1个，并推理增施最小因子以外的其他养分也不再具有增产作用，显然相互矛盾，这使他无法相信老师讲的最小因子理论是正确的。厥后他把自己的看法说给了此外老师听，老师听后十分赞赏，沉思片刻后说：“我以为你说的有原理，作物施什么肥料增产效果好，很可能是由作物品种特性决议的。
你结业后有时机研究去吧，这很可能是施肥学上的一个大突破。”有了老师的勉励和支持，褚清河越发坚信自己的看法和看法，他要继续去探索，下定刻意把这一困扰自己的问题搞清楚，弄明确。
醉心科研，系统研究1982年，褚清河结业分配到山西省农业科学院农业资源与经济研究所事情。单元是一个多学科举行资源观察、农业区划及农业经济研究的综合研究单元。专业差池口并没有使他放弃研究施肥理论的想法，他一有时间就跑省图书馆查找有关李比希施肥理论的资料，终于有一天托熟人从省图书馆借到了李比希《化学在农业和生理学上的应用》原著翻译本，在不到一个月时间他就看了好几遍，终于知道了最小因子理论的来龙去脉。最小因子律是养分送还学说的一个详细内容，它以恢复土壤原有地力为目的，基础不是什么高产施肥理论。
今后他更确信自己的认识是正确的，也更坚定了举行这项研究的刻意。李比希经典最小因子理论是差别地块种植差别作物施相同数量厩肥产量差别得出的推论，因此，证明最小因子理论真伪不仅无前人的试验方法可借鉴，而且试验思路也不能局限于作物产量崎岖是由土壤养分最小因子及施肥量巨细决议这一简朴认识，还需从氮磷单施与配施是由作物品种营养遗传特性决议的施肥外在体现形式的角度举行思量。
因此，试验研究内容和难度远远凌驾经典施肥理论。此外，由于一些与施肥技术相关的栽培技术如作物追肥技术，多是在不具有严密科学试验方法下得出的结论，因此，证明最小因子理论正确与否，首先必须对作物的有效施肥期和最佳施肥期举行研究。因为以往的追肥试验方法和酬劳递减律研究方法一样，没有思量氮磷施用比例对试验结论的影响，更没有思量总施氮量差别（过量、适量和小于适量）追肥结论各异的问题。
1984年，褚清河与同事们有幸到场山西省科技厅三川河小流域治理课题，主持了黄绵土供肥纪律及谷子高产施肥技术的研究项目。在不停的实践中，褚清河设计了单施磷肥处置惩罚和施磷肥基础上差别氮用量共计6个处置惩罚、3次重复的氮肥用量田间试验方案，磷肥施用量为山西省化肥网试验确定的最大施肥量。从播种开始每隔17天取土测定土壤和谷子植株的氮磷钾含量。
同时，在差别处置惩罚土壤0-2米深度内每20厘米打钻取土测定土壤水含量。所有肥料均在作物播前一次施用，以后不再追肥。他从试验发现，谷子植株氮含量以苗期最高，苗期以后谷子植株体内氮含量呈逐渐递减纪律，苗期植株体内氮含量高者，以后各生育时期也高，而苗期植株氮含量高者产量一定也高。
由此得出结论，谷子吸收养分是由前一阶段吸肥水平决议后一阶段吸肥水平的系统一连历程，谷子的产量水平是由谷子苗期的氮素吸收水平决议的结论，而谷子苗期吸收氮素水平的崎岖又受土壤施氮量和氮磷施用比例的影响，这也是作物吸肥的普遍纪律。为了验证这一纪律，他又在水稻、小麦上划分作了大量的试验。
试验进一步证明，土壤肥力水平和养分对比关系决议着土壤的最大施肥量和最佳施肥比例，如果基肥施氮量到达土壤最大施肥量，追肥不仅不会增产，相反还会降低作物的产量水平。据此，褚清河提出了作物播种前一次施肥新理论。
在确立作物的土壤施肥潜在产量主要由作物苗期的土壤养分供应比例、供应量和供应时间三要素决议的看法后，1995年，山西省科技厅给褚清河立项，举行了《土壤作物量比线性极点一次性调控施肥技术研究》的科技攻关。研究证明，酬劳递减律是在其他因素保持稳定，只有一个养分施用的数量差别时取得的试验效果。试验没有把施肥比例与施肥量看成同等重要的因素，试验不遵从单一差异原则，同时，边际产量盘算中存在失误，即氮磷配合施用处置惩罚间相减盘算的边际产量与氮磷配合和单施处置惩罚相减盘算的边际产量不具有同一性质。
在最大施氮量规模与氮磷等比条件下，差别作物边际产量基本为一常数，现行品种和栽培密度条件下，小麦，玉米的边际产量基本在13公斤左右。进一步研究讲明，我国现在玉米的氮肥使用率在80%左右，生理使用率仅12.8%，但在氮磷施肥比例合理的情况下，玉米氮肥的生理使用率可到达30.9%。氮肥生理使用率低是造成我国及世界每公斤化肥增产粮食下滑的重要原因。
施肥量与作物产量为抛物线函数关系的理论依据是酬劳递减律，玉米最大施肥量规模内边际产量为常数，讲明施肥量与产量的函数关系为两条相交直线，在其它作物上举行的试验也得出相同的结论。研究发现了堪称施肥领域“哥德巴赫料想”的依土壤主要肥力指标和作物直接盘算土壤最大施肥量和施肥比例的数学方法。2004年和2008年，山西省科技厅和山西省农科院又给他继续立项后，他深入研究了土壤差别养分条件下玉米氮磷单施和配施的施肥效应和差别玉米品种营养遗传特性对氮磷单施和配施效效应的影响，从而破译了土壤施肥与作物品种营养遗传特性联系的“密码”，得出史无前例的结论：即差别玉米品种存在一个氮磷单施和配施的营养遗传特性及由营养遗传特性决议的最大施氮量，土壤最大施肥量和氮磷肥料单施与配施纪律则是作物品种内在营养遗传特性的外在施肥体现形式。
土壤施肥的目的就是要从时间上协调作物品种特性要求的施肥比例和施肥量。研究提出了土壤施肥配比理论： “土壤种植作物存在平衡与不平衡土壤养分类型，并具有相应氮磷和氮磷钾最佳施肥比例。在最佳施肥比例条件下，作物产量随施肥量的增加呈线性增加，最大施肥量后这种关系转化为负相关关系。
施肥比例的作用是调整作物苗期土壤供肥由不平衡供应转化为平衡供应或保持土壤原有供肥的平衡性，而施肥量的作用则是提高作物苗期土壤养分的供应强度。钾、微量元素与氮、磷元素具有差别的施肥性质。
作物要获得高产，氮磷在作物耐肥性允许的任何土壤养分含量水平下均需施用，而钾只有在缺乏即为最低量营养物质时才需与氮磷配合施用，否则就会降低作物产量水平，这是施肥的基本原则。作物施肥效应在施肥基本原则下，体现为土壤养分类型上相应元素的组合施肥效应，这种组合效应决议着作物的稳产高产与产物品质。”研究证明，“决议作物产量的，并非是经典施肥理论所论述的土壤中谁人相对含量最小的有植物生长因素，而是取决于施什么肥料效果好以及以什么比例施用和施几多合理的作物品种营养遗传特性。”褚清河说，这一结论，较为系统地论述了作物品种选育与数字化种植的理论方法和技术。
土壤施肥配比理论简直立与施肥比例纪律的发现，为世界生产具有科学意义和高科技含量的复合肥提供了理论基础和焦点技术，即土壤种植作物存在的氮高磷低、磷高氮低等10种养分状况和改变这10种状况的特定施肥比例纪律，从而发现了能尺度化生产的10种剂型复合肥，称之为“调控肥”，研究乐成依土壤主要肥力指标直接盘算土壤种植作物所需剂型复合肥型号种别和用量的“数字化施肥技术”。所谓“调”，就是调整作物苗期土壤养分供应比例；所谓“控”，就是控制作物苗期土壤养分供应强度。10种剂型复合肥与数字化施肥技术”体现为两个实体技术或产物：第一，物化了作物播前氮磷或氮磷钾最佳施肥比例的10种型号剂型复合肥。
它可整合世界上千种单质氮磷钾工业化肥和复合肥为10种型号的工业化肥，是世界化肥的更新换代产物；第二，依土壤四项肥力指标直接盘算取样地块种植作物所需剂型复合肥型号和最大施用量的盘算机系统。应用该系统对取样县市做出差别地块或同一地块种植差别作物所需剂型复合肥型号、用量的电子区划图，农民就可做到看图种庄稼。肥料实行播种前一次施用，以后不再追肥；作物增产幅度在30%以上，低产田增产幅度在80%以上；淘汰肥料投资1/3，不污染土壤，可有效提高农产物品质；盘算系统为世界唯一无二的技术。
土壤施肥配比理论与数字化施肥技术是施肥期、施肥理论、施肥技术及新型肥料的系统性研究项目。1984年立项并开始前期研究，1995年，正式立为省科技攻关项目举行作物最大施肥量数学盘算方法研究，以后又两次立项划分举行数字化复肥和土壤施肥配比理论研究。由于1994年之前已研究乐成依土壤四项肥力指标直接盘算土壤种植作物最大施肥量和最佳施肥比例的数学盘算方法，因此，立项后试验研究与技术推广同时举行。
到2000年已经在山西省16县市获得推广应用，累计推广面积129.99万亩，增产粮食1.71亿斤，增加纯收入1.86亿元。1999年，土壤作物系统量比线性极点一次性调控施肥技术研究通过山西省科技厅组织的海内专家判定。今后一连获山西省科技厅科技攻关和重点推广项目立项，三次立为省支农项目举行大面积推广应用。
2003年，该系列技术有偿转让企业，实现了工业化，企业年推广面积60万亩左右。技术转让实现了数字化复合肥工厂化生产应用。
各有关部门多次立项为大面积推广应用提供了资金保证，从而保证了技术推广面积的连续扩大。到2014年，土壤施肥配比理论与数字化施肥技术已在山西省75个县市获得推广应用，同时在山东省单县及江苏省昆山也举行了示范应用，取得了显著增产效果，累计推广面积283万公顷。土壤施肥配比理论简直立是学科生长的重要标志，对学科生长具有重要意义。
用褚清河的数字化施肥技术指导生产，可在世界规模显著提高施肥的经济效果，特别可制止盲目施用氮磷钾三元复合肥带来的钾素浪费和严重的情况污染，淘汰蔬菜硝酸盐含量和提高农产物品质。褚清河博士的数字化施肥技术的研究乐成与农业施肥育种理论的提出，是世界农业科技生长史上的又一里程碑，必将引领一场世界农业科技新革命，世界农业文明也将因此再前进一大步。破解难题，造福人类经由三十多年的受苦攻关，褚清河博士历尽千辛万苦，研发乐成的数字化施肥技术通过实践应用，使得农业实现了增产增收；破解了粮食连续增产的纪律：即作物耐肥性品种的周期性更新与土壤阶段施肥量的周期性增加，是我国粮食产量阶段性连续增加的基本纪律。
高肥力与中肥力土壤特别是中、低肥力土壤间作物产量的差异，并非完全是肥力水平差异造成的，很大水平上是土壤养分最小因子限制的效果。按最佳氮磷比例施肥，同时提高作物种植密度，培育中低肥力土壤上肥料高效使用品种是大幅度提高我国及世界农作物单元面积产量的科学方法和思路。真正解决世界粮食宁静问题，将圆褚清河少年时的梦想。
如今科技创新已成为中国梦，褚清河的科学梦已成为全中国甚至全世界人民的梦想，农业科技革命已离我们不再遥远，它的发生是世界饥饿和贫困的终止，世界几千年一直在召唤这一天的到来。现如今，他已经步入中年，褪去了幼年时的青涩，变得越发睿智从容，在他心目中，荣誉和奖励都不再重要，重要的是数字化施肥技术能够迅速在全国及全世界获得广泛应用，世界上不再有饥饿贫穷，尽早为人类造福这就是他今生最大的心愿。
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