尿素作為壹種常見的肥料
尿素是在農村長大的小夥伴最熟悉的壹種肥料了,小時候,玉米植株大約1米多高時,大人就會推著幾袋子尿素去地裏“餵”玉米了,這是農活中最簡單的壹種,幾乎不需要技術含量,我大概六七歲的時候就會幹了,挎上壹個小筐子裝壹點尿素,然後用手將尿素均勻的撒在靠近玉米根部的地面上就完成了。
壹直以來,我都以為尿素只是單純的壹種肥料,但是前段時間去壹個叔叔家的養牛場才知道,尿素竟然還能給牛吃。不過,值得壹提的是尿素只能少量添加,壹旦過量會導致牛生病甚至是死亡,這到底是怎麽回事呢?我們壹起來聊壹下這個問題。
尿素餵牛?
01 尿素的由來
尿素是壹種由碳、氮、氧和氫組成的有機化合物,它從動物出現就已經出現了,因為尿素其實是蛋白質在動物體內分解代謝過程中會產生氨,單純的氨有毒會對動物機體有損傷,所以動物就必須想辦法把它變成無毒的物質,然後代謝掉。
此時,動物肝臟的能力就體現出來了,氨會在肝臟中與二氧化碳、水以及天冬氨酸進行化學反應,從而生成尿素,這過程被稱為尿素循環。
尿素形成後有少量的會進入血液,進而從我們汗液中排出,但是大部分還是通過了我們的腎臟進而由尿排出。由於尿素是壹種易溶於水的白色晶體,所以我們夏天濕透了衣服後的白色鹽漬,其實也有尿素的功勞,而壹些經常排尿的地面上會形成壹層類似於白霜壹樣的東西,這其實就是尿素了。
雖然尿素壹直伴隨著動物(哺乳和兩棲動物)的代謝系統,但是人類真正發現尿素是在1773年,由法國的科學家Hilaire-Marin Rouelle發現的,進而應用到了農業種植中。
在尿素被發現後,人們壹直以為動物的代謝才是產生尿素的唯壹途徑,但是這個認知在發現尿素後的55年後,也就是1828年被德國的化學家弗裏德裏希·維勒打破了,不過這次打破屬於無心插柳,因為當時維勒是想用氰酸銨與硫酸銨發生反應得到新的化合物,但沒想到竟然意外的得到了尿素。
這次發現不僅僅得到尿素,還打破了壹直被公認的活力論,開辟了有機化學。不過,在如今尿素在工業上已經更加簡化了,只用氨氣和二氧化碳在壹定條件下就能得到化工尿素。
02 尿素餵牛?
從尿素被發現以後,人們就在不斷地開拓它的用途。1879年,國外的科學家在研究反芻動物時發現它們有壹個能力-能將非蛋白質氮轉化為菌體蛋白質,只不過,具體的機理當時還沒有研究明白。
到了1949年,壹位科學家在這個想法的基礎上進行了進壹步的研究,他將帶有N15標記的尿素膠囊混在了綿羊的草料中,讓綿羊吃下,結果發現4天後,綿羊的內臟和血液中都檢測出了帶有N15標記的蛋白質。
有了這個發現,在同年,另外壹個科學研究團隊直接給羊餵食了壹定量的尿素,結果發現羊竟然能正氮平衡(氮的攝入量超過排出量),這也就意味著羊利用了尿素幹了壹些事情,通過進壹步的研究,研究團隊發現羊瘤胃中的微生物竟然能夠利用尿素合成自身需要的蛋白質,從而讓微生物有能量生長和繁殖,而且羊瘤胃中的微生物實際上合成蛋白質需要的是氮,而尿素是含氮量最高的肥料。
此時,問題就解開了,牛和羊都是反芻動物,它們的食物首先要進入瘤胃中,依靠瘤胃中大量的微生物去把草料中微量的蛋白質分解成牛需要的氨基酸以及自己需要的尿素。
而人工的給牛餵養適量的尿素能夠讓瘤胃中的微生物更加的活躍,從而讓牛羊等反芻動物更好地消化和吸收食物,這樣,顯然牛和羊就會長得更好,而且胃部疾病這壹反芻動物最大的“殺手”也會很少生病,這就是尿素能餵養牛的原因,同理不止是牛羊,其他的反芻動物也是同理的。
不過,尿素雖然對牛有利,但是物極必反,作為壹種有機化合物,尿素也是壹把雙刃劍,根據科學的研究表明,尿素對牛的半數致死量(LD50,也就是殺死壹半以上的牛所需的最小劑量)為0.45克/千克,也就是說壹旦超過225克,即便體重為500公斤的牛也會死亡,這就叫“尿素中毒”。
這是因為壹旦尿素過量,微生物無法將尿素利用,瘤胃中的脲酶就會把多余的尿素分解成二氧化碳和氨,從而導致牛中毒。
為什麽野牛不需要補充尿素?
所有的家養動物都有壹個野生的祖先,比如家豬的祖先是野豬,狗的祖先是狼,雞的祖先是原雞等等,牛也是壹樣的,以黃牛為例,它們的祖先是原牛(B.primigenius),這是壹種曾經遍布歐亞大陸的壹種野牛,它們最早在距今約8000年被人馴化。
顯然,此時人們還沒有發現尿素呢,而且野生的反芻動物也沒有喝尿的行為,那麽,為何原牛不需要補充尿素呢?答案就出在生存狀態上。
首先是運動。在野生環境下,原牛的覓食時間壹天可達10小時,在此期間,它們是邊吃邊走的,壹天下來這運動量是拉滿的,而且在歐亞大陸上,原牛曾經最大的天敵是狼群,狼群的追逐對它們的體力消耗也是非常關鍵的,這樣運動多,消化也比較好,就不容易出現問題了。
而家牛如果是每天去放牛,這種半散養是不需要尿素的,但是養殖場裏狹小的空間,讓它們很少有活動的機會,這樣消化能力就比較差。
其次是食物。在野生環境下,原牛吃的是草料,這些草料全部都是天然的,雖然熱量低,但是用量大來彌補能量的不足,原牛反而不容易出現問題。但是在人的飼養下,牛的食物是合成的飼料,這些飼料雖然有科學的配比,但是在活動量少,食物保障度高的情況下,養殖場的牛是容易出現消化問題的,而大多數的消化問題集中在瘤胃中,就是吃得多,但消化的少,此時就需要尿素了。
總結
尿素屬於“萬金油”,因為它不僅僅適用於大多數的植物和土地,還有許多作用,比如壹些塑料的原材料之壹、撒在地面上防凍、壹些洗發水、洗潔精等產品的添加、催雨劑、美白牙齒產品等等。
當然,除了這些應用外,它能作為飼料添加劑是許多人沒有想到的,只不過,它們通常只針對反芻動物。最後,我們表面上看,牛是吃草的動物,但其實,它們能長壹身結實的肌肉(蛋白質),除了食物中有少量的蛋白質外,最關鍵的是它們每天都在“吃肉”,這些肉就是瘤胃中跟隨食物壹起進入到消化系統中的微生物,所以,微生物的量對於這些動物來說是非常重要的。