當(dāng)前國(guó)內(nèi)有機(jī)碳肥領(lǐng)域是個(gè)未受重視的研究盲區(qū)，同時(shí)也是生機(jī)勃勃的學(xué)術(shù)前沿和技術(shù)制高點(diǎn)，因此，肥料企業(yè)應(yīng)抓住有機(jī)碳肥發(fā)展的重大機(jī)遇。
作物“碳饑餓”是態(tài)常華南農(nóng)業(yè)大學(xué)資環(huán)學(xué)院新肥料資源研究中心教授廖宗文：隨著化肥施用量不斷增大，“碳短板”愈發(fā)突出，引起作物低產(chǎn)、劣質(zhì)、抗逆性降低等問(wèn)題。作物依靠自然狀態(tài)的二氧化碳營(yíng)養(yǎng)，這種靠天補(bǔ)碳方式僅能滿足其需求的五分之一，作物長(zhǎng)期處于“碳饑餓”中。平衡施肥是作物高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)的重要技術(shù)，碳是名列首位的營(yíng)養(yǎng)元素，通過(guò)有機(jī)碳肥補(bǔ)碳，可以有效地消除“碳饑餓”而實(shí)現(xiàn)碳平衡。
經(jīng)典的植物營(yíng)養(yǎng)理論認(rèn)定了17種必需元素，其中，碳、氫、氧三種元素主要來(lái)源于二氧化碳和水，一般在化肥工業(yè)中不予考慮。二氧化碳?xì)夥识嘤糜诖笈铮y以在大田使用。化肥工業(yè)誕生至今100多年來(lái)，除自然狀態(tài)的二氧化碳外，碳肥的研究、生產(chǎn)和應(yīng)用基本處于“有名無(wú)實(shí)”狀態(tài)，在理論中有其名，而施肥實(shí)踐中缺其用。
“碳短板”源于大家對(duì)碳營(yíng)養(yǎng)，主要是有機(jī)碳營(yíng)養(yǎng)的重大作用缺乏認(rèn)識(shí)。碳營(yíng)養(yǎng)的重要性，在于其提供構(gòu)建植物體內(nèi)各有機(jī)成分的必需成分——碳架，包括鏈狀、環(huán)狀的各類碳架，是植物合成糖類、蛋白質(zhì)、氨基酸、酶、激素、信號(hào)傳遞物質(zhì)等的基礎(chǔ)物質(zhì)。
當(dāng)今國(guó)內(nèi)外許多與肥料相關(guān)的重大問(wèn)題，如平衡施肥、水體富營(yíng)養(yǎng)化、農(nóng)產(chǎn)品高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)、提高肥料利用率等，不僅與現(xiàn)有化肥產(chǎn)品提供的養(yǎng)分有關(guān)，而且與碳營(yíng)養(yǎng)有密切關(guān)系。目前大田碳營(yíng)養(yǎng)的補(bǔ)充基本都依靠大氣中的二氧化碳來(lái)自然補(bǔ)充，遠(yuǎn)不能滿足平衡施肥的需要，尤其是在化肥施用量大的情況下更是如此。一般有機(jī)肥是否可以作為人工補(bǔ)碳的有效途徑呢?據(jù)了解，有機(jī)肥含有大量的碳但有效性甚低，水溶性一般小于10%，大都在2%左右，因此難以被根系吸收。
部分科學(xué)論文已報(bào)道了高等植物對(duì)有機(jī)物的吸收研究，但主要集中在作物對(duì)有機(jī)氮營(yíng)養(yǎng)的吸收與利用上。研究證實(shí)，氨基酸、尿素等可直接被作物吸收，且氨基酸等有機(jī)氮對(duì)作物的營(yíng)養(yǎng)效應(yīng)優(yōu)于無(wú)機(jī)氮。但是，這方面的研究均從氮磷營(yíng)養(yǎng)的角度來(lái)開(kāi)展，未注意到有機(jī)碳架，尤其是不含氮的有機(jī)碳架進(jìn)入植物體后的轉(zhuǎn)化機(jī)制與作用機(jī)理。
“碳短板”制約養(yǎng)分平衡。
當(dāng)前隨著化肥施用量不斷增大，“碳短板”更為突出，主要表現(xiàn)為以下三方面：
一、是土壤肥力下降。土壤有機(jī)質(zhì)濃度下降的后果眾所周知，但是，其中有效碳(包括水溶碳、活性有機(jī)質(zhì))濃度的下降，更是值得關(guān)注的深層次原因。當(dāng)下，化肥的用量越來(lái)越大，與土壤有效碳含量越來(lái)越低有關(guān)，亦即與土壤中“碳短板”越來(lái)越短有關(guān)。
二、是作物低產(chǎn)、劣質(zhì)多與“碳短板”有關(guān)。尤其是農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量下降，例如果蔬的口感差、維生素C含量低、硝酸鹽含量高、不耐貯藏等，均與有機(jī)碳缺乏而導(dǎo)致的養(yǎng)分不平衡有關(guān)。
三、是抗逆性低。作物對(duì)于寒、熱、旱、澇等逆境均有一套內(nèi)在的對(duì)應(yīng)機(jī)制，但是，若缺乏必需的信號(hào)物質(zhì)及其傳導(dǎo)、接收，則作物無(wú)法發(fā)揮其抗逆功能，而“碳短板”使得抗逆信號(hào)物質(zhì)的產(chǎn)生、傳導(dǎo)等受到抑制。同樣，對(duì)于病蟲(chóng)害的抗御，發(fā)揮作物的內(nèi)在機(jī)制，也需要克服“碳短板”才能充分發(fā)揮作用。
植物營(yíng)養(yǎng)學(xué)理論指出，碳是植物營(yíng)養(yǎng)中的大量元素，碳在植物體內(nèi)的含量平均為45%左右，遠(yuǎn)超大中微量元素之和數(shù)倍之多。大量施用化肥需要考慮各養(yǎng)分元素之間的平衡，這也是測(cè)土配方施肥的目標(biāo)。但是，在氮磷鉀施肥量大幅度增加的情況下，卻沒(méi)有考慮對(duì)碳的補(bǔ)充，使“碳短板”更為尖銳，平衡施肥的實(shí)際效果大打折扣。若通過(guò)施肥補(bǔ)碳，調(diào)整及優(yōu)化植物營(yíng)養(yǎng)平衡而消除“碳饑餓”，可以預(yù)計(jì)，現(xiàn)有平衡施肥的增產(chǎn)潛力將得到進(jìn)一步大幅提高。植物營(yíng)養(yǎng)平衡中的碳平衡不僅是一個(gè)重大的植物營(yíng)養(yǎng)理論問(wèn)題，同時(shí)也為肥料新產(chǎn)品開(kāi)發(fā)提供了一個(gè)新的技術(shù)制高點(diǎn)。
有機(jī)碳肥補(bǔ)“碳短板”
長(zhǎng)期以來(lái)，作物依靠自然狀態(tài)獲得碳營(yíng)養(yǎng)，遠(yuǎn)遠(yuǎn)未能滿足其需求而處于“碳饑餓”中。通過(guò)有 沖施肥補(bǔ)碳，可以有效地消除“碳饑餓”而實(shí)現(xiàn)碳平衡。 有機(jī)碳肥是指能夠提供水溶性高、易被植物吸收的液體或固體有機(jī)碳營(yíng)養(yǎng)的肥料，例如糖、酸、醇類及氨基酸等。有機(jī)碳肥可為液態(tài)、固態(tài)，使用較氣態(tài)碳肥方便，可廣泛用于大田及大棚。就形態(tài)、應(yīng)用范圍及條件而言，有機(jī)高效水溶碳肥較二氧化碳更為優(yōu)越。
眾所周知，有機(jī)碳肥已經(jīng)是有機(jī)態(tài)，無(wú)需消耗光能進(jìn)行有機(jī)物轉(zhuǎn)化，這部分節(jié)省的光合能可用于其他生化反應(yīng)，制造其他必需物質(zhì)，從而促進(jìn)作物更好、更快地生長(zhǎng)。有效地消除“碳短板”，可使作物的產(chǎn)量、品質(zhì)躍升到一個(gè)新的臺(tái)階。目前，中國(guó)已經(jīng)出現(xiàn)了一些有機(jī)碳肥的成功企業(yè)，其有機(jī)質(zhì)水溶性高達(dá)50%～90%，是普通有機(jī)肥的20 倍，增產(chǎn)增收效果明顯。
在生產(chǎn)實(shí)踐中，基層農(nóng)技人員和農(nóng)民均有應(yīng)用有機(jī)碳營(yíng)養(yǎng)的經(jīng)驗(yàn)，這也反映出有機(jī)碳營(yíng)養(yǎng)的重要性。例如，山東農(nóng)民在櫻桃開(kāi)花期噴施白糖，可使花期延長(zhǎng)，授粉率提高。廣東、山東的農(nóng)民，對(duì)于受農(nóng)藥危害或受寒露風(fēng)危害的水稻等作物噴施紅糖也有良效。這與受害作物的光合作用受阻、碳水化合物合成不足有關(guān)。噴糖可以補(bǔ)充光合產(chǎn)物，因而可減輕藥害或冷害。
根據(jù)原料及加工技術(shù)的特點(diǎn)，沖施肥肥生產(chǎn)技術(shù)大致有三類：一是以發(fā)酵工業(yè)廢液(酒精、味精、酵母)和生物質(zhì)(蔗渣、秸稈)為原料，通過(guò)活化降解廢液提高有機(jī)碳產(chǎn)物活性。對(duì)于蔗渣則采取以厭氧為主的少翻堆技術(shù)，減少氧化以免二氧化碳損失，同時(shí)促進(jìn)有機(jī)物分子降解為小分子，提高其活性。二是以中藥渣等生物質(zhì)為原料，通過(guò)分解反應(yīng)使有機(jī)物降解為小分子，但不是徹底分解為CO2和H2O，而是以高活性小分子有機(jī)碳形式存在。該反應(yīng)4小時(shí)內(nèi)完成，水溶性達(dá)90%以上。三是以褐煤為原料，通過(guò)加堿及微生物進(jìn)行化學(xué)及生化反應(yīng)，生成水溶性高、生理活性高的腐植酸系列產(chǎn)品。
重新認(rèn)識(shí)有機(jī)碳肥營(yíng)養(yǎng)
基于有效碳營(yíng)養(yǎng)的認(rèn)識(shí)，業(yè)內(nèi)需要對(duì) 沖施肥的作用、生產(chǎn)技術(shù)、有機(jī)碳營(yíng)養(yǎng)的優(yōu)點(diǎn)及養(yǎng)分平衡等方面進(jìn)行深入思考，對(duì)有機(jī)肥尤其是有機(jī)碳肥方面的技術(shù)創(chuàng)新有重要的促進(jìn)作用。有機(jī)碳肥可歸于有機(jī)肥，但前者的水溶性、生理活性遠(yuǎn)高于后者，兩者不能混為一談。 一般有機(jī)肥的當(dāng)季肥效不明顯，其肥效主要是通過(guò)改土而慢慢顯示出來(lái)。實(shí)際上， 沖施肥的肥效不一定慢，慢是因?yàn)槠溆行己康汀Ｈ籼岣咂溆行己浚市t快，尤其是在化肥用量偏高的情況下，補(bǔ)充有效碳，可消除“碳短板”而恢復(fù)碳平衡，且見(jiàn)效快速。目前平衡施肥中缺乏對(duì)解決“碳短板”的技術(shù)措施，若能改進(jìn)，可收到“四兩撥千斤”之功，使平衡施肥的效果更上一層樓。
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