曲辕犁的成功推广，如同春风拂过靖朝疆域，带来了实实在在的耕作便利，也让云湛“精于格物、心系民生”的名声更上一层楼。然而，云湛自己却并未满足于此。深耕固然能改善土壤结构，但地力的根本提升，仍需养分的持续补充。
皇庄那几块试验田的挫败，并未让他气馁，反而促使他更加系统地梳理思路。直接合成氮肥在这个时代无异于天方夜谭，那么，就只能从自然界中寻找相对富集、且能通过现有技术初步加工利用的养分来源——磷和钾。
他的目光，首先投向了动物骨骼。
将作监后一处僻静的院落被改建成了简易的“肥田粉”试验工坊。院内垒起了数座小型坩埚炉，不同于炼铁的高炉，这些炉子更注重温度控制和密封性。收购来的各类兽骨被仔细清洗、晾干、破碎，然后投入坩埚中，在严格控制火候下进行高温煅烧。
“大人，这骨头烧成灰，真能肥田？”负责此事的是一位姓雷的老匠人，原本擅长烧制陶器，对火候极为敏感，被云湛特意调来。他看着坩埚中逐渐变得酥脆、最后化为灰白色骨炭的骨头，仍旧有些疑惑。
“雷师傅，骨中精华在于磷。”云湛拿起一块冷却后的骨炭，轻轻一捏便碎成粉末，“寻常骨粉难以被作物吸收，但经此煅烧，结构改变，再研磨成极细的粉末，其磷质便易于溶出，渗入土壤，供作物取用。此谓‘骨炭粉’，乃磷肥之一种。”
他命人取来几个陶盆，装上取自不同田块的土壤，分别标记。有的只拌入寻常草木灰，有的加入未经煅烧的粗骨粉，有的则加入新制的骨炭粉，再撒上麦种，置于向阳处，每日浇水观察。
数日后，差异初显。加入骨炭粉的陶盆中，麦苗明显更为青绿健壮，叶片也略宽厚些。虽然差距不算惊人，却足以证明方向正确。
“果然有用！”雷师傅等人欣喜道。
“仅此还不够。”云湛摇头，“骨炭获取不易，且磷含量终究有限。需寻天然磷矿。”
他凭借着模糊的前世记忆和这段时间恶补的本朝地理矿物志，将目标锁定在几种可能含磷的矿石上，如“磷灰石”（此时多被方士称为“彩石”或“夜光石”的某种变种）、“蓝铁矿”等。他画出大致的矿物特征，派出数支小队，持工部文书，前往京畿周边及更远的山西、淮南等地，访寻矿窑、询问药农石匠，收集疑似样本。
同时，另一项工作也在进行——收集、提纯草木灰。草木灰是天然的钾肥，但杂质多，肥效不稳。云湛设计了几种简单的“淋洗-沉淀-蒸发”装置，尝试从大量草木灰中提取相对纯净的碳酸钾粗品。这项工作相对顺利，虽然纯度无法与现代工艺相比，但得到的“灰碱”样品，含钾量已远胜直接施用草木灰。
磷矿的寻找却颇费周折。月余时间，收集来的“疑似”矿石堆积了半个院子，但经过简单的酸浸试验（使用醋或发酵液）和灼烧观察，大多不符合要求。就在众人有些气馁时，一支从淮南归来的小队，带回了几块灰白中泛着隐隐蓝绿光泽、质地较软的石头。当地矿工称之为“酥石”，偶有产出，但用途不大，多被弃置。
云湛拿起一块，掂了掂，又用小锤敲下些许粉末，放入醋中，可见微弱气泡，粉末在火焰上灼烧，能闻到特有的气味（实为磷燃烧，但他无法明言）。
“就是它！”云湛眼中终于露出喜色。这很可能是一种低品位的磷灰石或类似矿物。
接下来的日子，试验工坊更加忙碌。如何将这种“酥石”加工成可利用的磷肥？直接粉碎施用？效果恐怕不佳。云湛再次尝试煅烧法，但温度控制要求更高，还需尝试加入一定比例的骨粉或石灰石共煅，以改变其物理化学性质，提高有效磷的溶出率。
失败了一次又一次。不是温度过高烧结成块难以粉碎，就是温度过低有效成分转化不足。坩埚炸裂、烟气刺鼻、成品时好时坏……过程艰辛而枯燥。
终于，在又一个不眠不休的试验之夜后，雷师傅捧着一小撮灰白色、质地均匀细腻的粉末，激动地冲到云湛面前：“大人！您看这次！按您说的‘中温长时煅烧’，又加了那磨细的石灰，出炉后酥脆易碎，水浸后沉渣少了许多！”
云湛接过，仔细检视，又取了少许溶于稀醋，观察反应。他脸上终于露出了如释重负的笑容。虽然距离高效磷肥还很遥远，但这无疑是关键的一步。这种初步煅烧活化后的磷矿粉，配合骨炭粉和提纯的草木灰碱，应该能形成一种具有一定肥效的复合“肥田粉”。
他立刻着手进行盆栽和小区试验。在皇庄专门划出的薄田里，设置对照区（不施肥）、常规区（施农家肥）、试验区（施不同配比的“肥田粉”）。试验作物选择了生长周期较短、对肥料反应较敏感的粟和蔬菜。
这一次，效果更为明显。施用优化配比“肥田粉”的试验田，作物出苗更齐，幼苗长势更旺，叶片颜色浓绿。随着时间推移，差异愈发显着。当对照区的粟苗刚抽穗时，试验区的穗子已经沉甸甸地垂下，籽粒明显更为饱满。
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