一、前言

火药是我国的四大发明之一，一直在日常生活与工业生产中扮演重要的角色。在实现正规的工业化生产之前，土火药到底是如何炼成的呢？在湖南省张家界市永定区王家坪镇石堰坪村内有一处硝洞遗址，前人曾在其中生产土火药的成分之一——土硝。让我们走进石堰坪村，了解这段被尘封的历史。

二、硝洞简介

硝洞遗址所在洞穴名称为金鸡洞，位于湖南省张家界市永定区王家坪镇石堰坪村，西北距张家界市65公里，东南距桃花源70公里，南距沅陵五强溪50公里。因其隐蔽性良好，前人曾在洞内进行制硝活动，故又被当地百姓称为硝洞。硝洞遗址属于清代晚期的制硝遗址，直到20世纪80年代，仍有当地人到硝洞内取土制硝。后因洞内环境改变导致土体硝含量减少，以及现代制硝工业取代了传统制硝方法，当地人不再进入硝洞内取土制硝，硝洞被废弃。

硝的学名为硝酸钾（KNO3），为无色透明斜方晶体或白色粉末，无臭、无毒，有咸味和清凉感，易溶于水。硝酸钾是一种强氧化剂，易燃烧和爆炸，民间常用于制土火药。由于具有高溶解性，其有效成分氮和钾均能迅速被作物吸收，无化学物质残留，可用于花生、马铃薯等本地氯敏感作物，是本地常用的无氯氮钾肥。硝被清政府严格管制，前人通过制硝并出售补贴家用。

制硝过程其实就是将硝酸钾从土壤中提取结晶的过程。在石堰坪村走访的过程中，我们找到一位曾在硝洞内取土制硝的老人。根据老人对制硝流程的描述，结合硝洞内相关遗迹，我们还原了他年轻时的制硝流程，并与同时期文献中记载的制硝流程进行对比。

二、老人口述的制硝流程

①选址：由于硝受到清政府管制，故前人选择遗址隐蔽性良好的金鸡洞作为制硝场所。
②制作硝池：在硝洞内开挖硝池，池壁为泥土抹砌，局部有块石垒砌。硝池由一级滤池（大）与二级滤池（小）组成，两级滤池之间由排水孔连接。
③挖取硝土：在硝洞内挖取硝土。硝土中硝含量比普通土壤高，表面有一层霜状白色结晶。
④将硝土倒入硝池：在一级滤池底部铺一层干稻草，然后分多次倒入硝土，每次倒入后需压实硝土，直至硝土距一级滤池顶部约三十厘米。
⑤往硝土上淋水：从硝洞内水渠中取清水，缓缓倒入一级滤池。
⑥挖取滤池内渣土：淋水五小时后，将一级滤池内渣土挖出，重新倒入渣土并淋水。
⑦舀取硝水：待二级滤池内硝水充分静置后，取上层清液。
⑧将硝水挑回家：由于后续步骤需要用火，硝洞内空气流通较差，故在家中完成后续步骤。
⑨生火熬硝：将硝水倒入于铁锅中烧开，加入用本地棕榈树杆烧成灰后兑水制成的碱水，再大火煮半小时，过滤。滤去杂质后烧开，再次加入碱水并大火煮半小时。
⑩得到成品土硝：充分冷却后，表面有一层冰状固体析出，即为土硝。土硝与下层固体有明显分层，将其轻轻剥落，在干燥处存放，随用随取。

三、同时期文献中记载的制硝流程

上世纪五十年代末，大跃进活动在全国范围内展开，为了“支援钢粮元帅升帐”，各地人民公社大搞火药工厂以满足生产需要。硝作为黑色火药的原料之一，其纯度直接影响火药的质量，许多省份总结制硝经验并编写成册以供学习交流。通过查找与老人制硝同一时期的文献，我们总结出人民公社时期工厂制硝的流程。（参考书目为《土法制造火药与爆破方法》，人民交通出版社出版，1960）

①寻找硝土：硝土来源为天然硝土和人工培育硝土。天然硝土表面有一层白色霜状结晶，可通过焰色反应直观判断含硝量。人工培育法是指先把制过土硝的碎砖块和泥土等按10:1的比例与粪便或猪毛水混合，然后把混合物堆在阴干通风的平地上，厚约一到两尺，再在混合物上搭盖草棚，以防被雨水淋湿，但要保证空气流通且有日光照射，让其堆放二十天。人工培育的硝土出硝量往往更高。

②拌灰加入滤池：把桐子壳、荞麦秆等烧成灰，拌入硝土中。在水缸底部开一小孔，用木塞塞住，并铺上一层棕皮，于孔下放一水盆，制成滤池。将拌灰后的硝土分层填入滤池，压实后方可继续填入硝土，直至距滤池顶部三寸。

③一次热水多次冷水循环浸泡法：往滤池中加入煮沸的热水浸泡15-30分钟，打开小孔得到溶液1，然后倒入冷水浸泡3-5小时，得到溶液2，再次倒入冷水浸泡，得到溶液3。将溶液2煮沸后倒入滤池浸泡15-30分钟，得到下一组溶液1，然后倒入溶液3浸泡3-5小时，得到下一组溶液2，再倒入清水浸泡，得到下一组溶液3。依次类推，将上一组溶液2煮沸后浸泡得到下一组溶液1，上一组溶液3浸泡得到下一组溶液2，最后用清水浸泡得到溶液3。将多组溶液1混合，即为硝水。

④蒸发结晶：将硝水倒入锅中烧开煮沸，随时捞出附在表面的杂质，用竹筷浸液，滴在铁器上能迅速凝固并成晶体时，停止加热。熬好的溶液过筛后冷却，静置一天，有大量针状结晶析出，即为毛硝。把毛硝溶于热水，再次蒸发，滤去析出的氯化钠等杂质，冷却后结晶出土硝。

四、对比分析

硝洞遗址中制硝流程所用硝土均为硝洞内天然硝土，同期文献中制硝流程还可使用人工培育的硝土。硝易溶于水，在南方梅雨季节，天然土壤在雨水的冲刷下含硝量变低，无法制硝，而人工培育可打破这一气候限制。

硝洞遗址中制硝流程仅淋一次冷水，同期文献中制硝流程使用一次热水多次冷水循环浸泡法。一次淋水不能充分溶解硝土中的硝，导致硝土利用率低，造成原料浪费，多次挖废土、填新土也是对劳动力的浪费。

硝洞遗址中制硝流程所产土硝纯度较低，同期文献中制硝流程所产土硝纯度较高。纯度高低直接决定了土硝的适用面。纯度较低的土硝只能用于打枪、炸岩石、施肥等，纯度较高的土硝可用于生产工业火药。

综上，文献中记载的制硝流程受气候等外部条件影响较低，原材料利用率高，产物纯度高，加之运输成本降低等因素，硝洞遗址所产土硝失去竞争力，硝洞故而被废弃。