尿素是一种常见的肥料

尿素是我在农村长大的朋友最熟悉的肥料。小时候玉米植株大概1米高的时候,大人会推着几袋尿素在地里“喂”玉米。这是最简单的一种农活,几乎不需要什么技术含量。大概六七岁的时候,我会把它晒干,放一点尿素在一个小篮子里,然后用手均匀地撒在玉米根部附近的地上。

一直以来,我都以为尿素只是一种简单的肥料,但是前段时间去了一个叔叔的养牛场才知道尿素还是可以给牛吃的。但值得一提的是,尿素只能少量添加。一旦过量,会导致牛生病甚至死亡。这是怎么回事?这个问题大家一起来说吧。

牛用尿素?

01尿素的来源

尿素是由碳、氮、氧和氢组成的有机化合物。从动物出现就有了,因为尿素其实就是蛋白质,在动物体内分解代谢的过程中会产生氨。纯氨毒性会损害动物机体,所以动物必须想办法把它变成无毒物质,然后代谢掉。

这时候动物肝脏的能力就体现出来了。氨会与肝脏中的二氧化碳、水和天冬氨酸反应生成尿素,这就是所谓的尿素循环。

尿素形成后,有少量会进入血液,然后从我们的汗液中排出,但大部分会经过我们的肾脏,然后通过尿液排出体外。因为尿素是一种易溶于水的白色晶体,所以夏天我们的衣服浸湿后出现的白色盐渍其实就是因为尿素,在我们经常小便的地面上会形成类似白霜的东西,其实就是尿素。

虽然尿素一直伴随着动物(哺乳动物和两栖动物)的代谢系统,但它是在1773年被法国科学家Hilaire-Marin Rouelle发现,然后应用于农业种植。

尿素发现后,人们一直认为动物的新陈代谢是产生尿素的唯一途径,但这一认知在尿素发现55年后被德国化学家弗里德里希·维勒打破,即1828。不过这次决裂是无意之举,因为当时威勒想用氰酸铵和硫酸铵反应得到新的化合物,没想到意外得到了尿素。

这一发现不仅获得了尿素,而且打破了长期以来公认的生命力理论,开辟了有机化学。但现在工业上尿素更加简化,在一定条件下只需要氨和二氧化碳就可以得到化学尿素。

02牛用尿素?

自从尿素被发现以来,人们一直在不断探索它的用途。1879期间,国外科学家发现反刍动物具有将非蛋白氮转化为蛋白质的能力,但当时并不了解具体的机制。

在1949中,一位科学家在这个想法的基础上做了进一步的研究。他将标有N15的尿素胶囊混入羊草料中,让羊食用。发现4天后在羊内脏和血液中检测到标记为N15的蛋白质。

有了这个发现,同年另一个科研小组直接给羊喂一定量的尿素,发现羊其实是正氮平衡的(氮的摄入超过了排泄),也就是说羊用尿素做了一些事情。通过进一步的研究,研究小组发现,绵羊瘤胃中的微生物实际上可以利用尿素来合成它们需要的蛋白质,从而使微生物可以带着能量生长繁殖。此外,绵羊瘤胃中的微生物实际上需要氮来合成蛋白质,而尿素含有氮。

至此,问题解决。牛羊是反刍动物,它们的食物首先要进入瘤胃,依靠瘤胃内大量的微生物将饲草中的微量蛋白质分解成牛所需的氨基酸和自身所需的尿素。

人工饲喂奶牛适量的尿素,可以使瘤胃内的微生物更加活跃,使牛、羊等反刍动物更好地消化吸收食物。这样,显然牛羊会长得更好,反刍动物最大的“杀手”胃病也很少会生病。这就是尿素能喂牛的原因。不仅牛羊如此,其他反刍动物也是如此。

然而,尿素虽然对牛有益,但物极必反。尿素作为一种有机化合物,也是一把双刃剑。根据科学研究,尿素对牛的半致死剂量(LD50,即杀死一半以上牛所需的最小剂量)为0.45g/kg,这意味着一旦超过225g,即使是500kg重的牛也会死亡,这就是所谓的“尿素中毒”。

这是因为一旦尿素过量,微生物无法利用,瘤胃内的脲酶会将过量的尿素分解成二氧化碳和氨气,导致奶牛中毒。

野牛为什么不需要尿素补充?

所有的家畜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,鸡的祖先是原始鸡,等等。牛也是如此。以黄牛为例,他们的祖先是B.primigenius,一种曾经遍布欧亚大陆的野牛。它们早在8000年前就被驯化了。

很明显,人还没有发现尿素,野生反刍动物也不喝尿,那么为什么牛不需要补充尿素呢?答案在于存在的状态。

首先是锻炼。在野外环境下,牛一天的觅食时间可达10小时。这期间他们吃饭走路,这个运动量到一天结束就满了。而且在欧亚大陆,牛的最大天敌是狼,对狼的追击对它们的体力消耗也很关键。所以不容易因为运动多,消化好而出问题。

但是如果每天都放牧家养的牛,这种半自由养殖是不需要尿素的,但是养殖场狭小的空间让它们很少有活动的机会,所以消化能力差。

其次是食物。在野外环境下,原牛吃的是草料,都是天然的。虽然热量低,但是量大弥补能量不足,所以原牛不容易出问题。但是,在人类饲养的条件下,牛的食物是合成饲料。虽然这些饲料是科学搭配的,但是在活动量少、食物安全性高的情况下,养殖场的牛很容易出现消化问题,消化问题大部分集中在瘤胃,也就是吃的多消化的少,这时候就需要尿素了。

摘要

尿素是“万金油”,因为它不仅适合大多数植物和土地,而且还有很多功能,比如一些塑料的原料之一,铺在地上防止结冰,添加一些产品如洗发水和洗涤剂,雨水促进剂,美白牙齿的产品等等。

当然,除了这些应用,它还可以作为一种很多人没有想到的饲料添加剂,但它们通常只针对反刍动物。最后,从表面上看,牛是草食动物,但实际上,它们可以长出很强壮的肌肉(蛋白质)。除了食物中的少量蛋白质,最重要的是他们每天都吃肉。这些肉类是瘤胃中随食物进入消化系统的微生物,所以微生物的数量对这些动物来说非常重要。