为什么氮气不能直接用作氮肥

植物在光合作用时，吸收空气中的二氧化碳和水中的碳、氢、氧三种元素，就可合成淀粉、纤维素和脂肪。可是构成生命的基础——蛋白质，除了含有碳、氢、氧三种元素外，一般都含有16.5％的氮。可以这样说，没有蛋白质就没有生命；而没有氮，也就没有蛋白质。

尽管空气中有大量的氮，其总量为4000万亿吨，可是，它们都以氮气的形式存在，植物不能吸收。这是因为空气中的氮气分子，是由两个氮原子以牢固的化学键结合在一起的。它在常温常压下，性质稳定，个性孤独。所以，虽然氮气笼罩着植物，可是大多数植物仍然患有“氮素缺乏症”，只有某些豆科植物的根瘤菌，能将氮气变成氮的化合物供植物吸收。要是能把空气中的氮，变成植物能吸收的氮的化合物，那该多好啊！

从20世纪初开始，就有化学家研究如何把空气中的氮变成氮的化合物。经过无数次的挫折和失败，人们终于找到了办法：当把氮气和氢气的混和气体，在高温（约500℃左右）、高压（约3000千帕）下，用铁作催化剂，可以生成氮氢的化合物——氨。然后将氨制成硫酸铵、碳酸氢铵、磷酸铵、硝酸铵或尿素等各种氮肥。据测算，平均每平方千米土地的上空，约含氮1000万吨，如果把这些氮素全部制成氮肥，再把这些氮肥施到田里，可以增产粮食400多亿千克！

我国已经建立起规模宏大的化肥工业。但是人工合成氨不仅要消耗大量能源，还造成了环境污染。所以近年来，科学家们正在研究“生物固氮”技术，研究表明，固氮微生物能在常温、常压下将空气中的氮转化成氨，不仅转化率很高，而且不耗能、无污染。可以相信，在不久的将来，“生物固氮”技术将为人类生产出更多的粮食和农副产品。

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