尿素作为一种常见的肥料

如题所述

尿素是在农村长大的小伙伴最熟悉的一种肥料了,小时候,玉米植株大约1米多高时,大人就会推着几袋子尿素去地里“喂”玉米了,这是农活中最简单的一种,几乎不需要技术含量,我大概六七岁的时候就会干了,挎上一个小筐子装一点尿素,然后用手将尿素均匀的撒在靠近玉米根部的地面上就完成了。

一直以来,我都以为尿素只是单纯的一种肥料,但是前段时间去一个叔叔家的养牛场才知道,尿素竟然还能给牛吃。不过,值得一提的是尿素只能少量添加,一旦过量会导致牛生病甚至是死亡,这到底是怎么回事呢?我们一起来聊一下这个问题。

尿素喂牛?

01 尿素的由来

尿素是一种由碳、氮、氧和氢组成的有机化合物,它从动物出现就已经出现了,因为尿素其实是蛋白质在动物体内分解代谢过程中会产生氨,单纯的氨有毒会对动物机体有损伤,所以动物就必须想办法把它变成无毒的物质,然后代谢掉。

此时,动物肝脏的能力就体现出来了,氨会在肝脏中与二氧化碳、水以及天冬氨酸进行化学反应,从而生成尿素,这过程被称为尿素循环。

尿素形成后有少量的会进入血液,进而从我们汗液中排出,但是大部分还是通过了我们的肾脏进而由尿排出。由于尿素是一种易溶于水的白色晶体,所以我们夏天湿透了衣服后的白色盐渍,其实也有尿素的功劳,而一些经常排尿的地面上会形成一层类似于白霜一样的东西,这其实就是尿素了。

虽然尿素一直伴随着动物(哺乳和两栖动物)的代谢系统,但是人类真正发现尿素是在1773年,由法国的科学家Hilaire-Marin Rouelle发现的,进而应用到了农业种植中。

在尿素被发现后,人们一直以为动物的代谢才是产生尿素的唯一途径,但是这个认知在发现尿素后的55年后,也就是1828年被德国的化学家弗里德里希·维勒打破了,不过这次打破属于无心插柳,因为当时维勒是想用氰酸铵与硫酸铵发生反应得到新的化合物,但没想到竟然意外的得到了尿素。

这次发现不仅仅得到尿素,还打破了一直被公认的活力论,开辟了有机化学。不过,在如今尿素在工业上已经更加简化了,只用氨气和二氧化碳在一定条件下就能得到化工尿素。

02 尿素喂牛?

从尿素被发现以后,人们就在不断地开拓它的用途。1879年,国外的科学家在研究反刍动物时发现它们有一个能力-能将非蛋白质氮转化为菌体蛋白质,只不过,具体的机理当时还没有研究明白。

到了1949年,一位科学家在这个想法的基础上进行了进一步的研究,他将带有N15标记的尿素胶囊混在了绵羊的草料中,让绵羊吃下,结果发现4天后,绵羊的内脏和血液中都检测出了带有N15标记的蛋白质。

有了这个发现,在同年,另外一个科学研究团队直接给羊喂食了一定量的尿素,结果发现羊竟然能正氮平衡(氮的摄入量超过排出量),这也就意味着羊利用了尿素干了一些事情,通过进一步的研究,研究团队发现羊瘤胃中的微生物竟然能够利用尿素合成自身需要的蛋白质,从而让微生物有能量生长和繁殖,而且羊瘤胃中的微生物实际上合成蛋白质需要的是氮,而尿素是含氮量最高的肥料。

此时,问题就解开了,牛和羊都是反刍动物,它们的食物首先要进入瘤胃中,依靠瘤胃中大量的微生物去把草料中微量的蛋白质分解成牛需要的氨基酸以及自己需要的尿素。

而人工的给牛喂养适量的尿素能够让瘤胃中的微生物更加的活跃,从而让牛羊等反刍动物更好地消化和吸收食物,这样,显然牛和羊就会长得更好,而且胃部疾病这一反刍动物最大的“杀手”也会很少生病,这就是尿素能喂养牛的原因,同理不止是牛羊,其他的反刍动物也是同理的。

不过,尿素虽然对牛有利,但是物极必反,作为一种有机化合物,尿素也是一把双刃剑,根据科学的研究表明,尿素对牛的半数致死量(LD50,也就是杀死一半以上的牛所需的最小剂量)为0.45克/千克,也就是说一旦超过225克,即便体重为500公斤的牛也会死亡,这就叫“尿素中毒”。

这是因为一旦尿素过量,微生物无法将尿素利用,瘤胃中的脲酶就会把多余的尿素分解成二氧化碳和氨,从而导致牛中毒。

为什么野牛不需要补充尿素?

所有的家养动物都有一个野生的祖先,比如家猪的祖先是野猪,狗的祖先是狼,鸡的祖先是原鸡等等,牛也是一样的,以黄牛为例,它们的祖先是原牛(B.primigenius),这是一种曾经遍布欧亚大陆的一种野牛,它们最早在距今约8000年被人驯化。

显然,此时人们还没有发现尿素呢,而且野生的反刍动物也没有喝尿的行为,那么,为何原牛不需要补充尿素呢?答案就出在生存状态上。

首先是运动。在野生环境下,原牛的觅食时间一天可达10小时,在此期间,它们是边吃边走的,一天下来这运动量是拉满的,而且在欧亚大陆上,原牛曾经最大的天敌是狼群,狼群的追逐对它们的体力消耗也是非常关键的,这样运动多,消化也比较好,就不容易出现问题了。

而家牛如果是每天去放牛,这种半散养是不需要尿素的,但是养殖场里狭小的空间,让它们很少有活动的机会,这样消化能力就比较差。

其次是食物。在野生环境下,原牛吃的是草料,这些草料全部都是天然的,虽然热量低,但是用量大来弥补能量的不足,原牛反而不容易出现问题。但是在人的饲养下,牛的食物是合成的饲料,这些饲料虽然有科学的配比,但是在活动量少,食物保障度高的情况下,养殖场的牛是容易出现消化问题的,而大多数的消化问题集中在瘤胃中,就是吃得多,但消化的少,此时就需要尿素了。

总结

尿素属于“万金油”,因为它不仅仅适用于大多数的植物和土地,还有许多作用,比如一些塑料的原材料之一、撒在地面上防冻、一些洗发水、洗洁精等产品的添加、催雨剂、美白牙齿产品等等。

当然,除了这些应用外,它能作为饲料添加剂是许多人没有想到的,只不过,它们通常只针对反刍动物。最后,我们表面上看,牛是吃草的动物,但其实,它们能长一身结实的肌肉(蛋白质),除了食物中有少量的蛋白质外,最关键的是它们每天都在“吃肉”,这些肉就是瘤胃中跟随食物一起进入到消化系统中的微生物,所以,微生物的量对于这些动物来说是非常重要的。

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