碳饑餓，這才是産量上不去(qù)的真正原因

平衡施肥是作物(wù)高産優質的重要技術，碳是名列首位的營養元素。但筆者以爲，碳營養補充長期成爲短闆，業内鮮有關注。随着化肥施用量不斷增大(dà)，“碳短闆”愈發突出，引起作物(wù)低産、劣質、抗逆性降低等問題。

作物(wù)依靠自然狀态的二氧化碳營養，這種靠天補碳方式僅能滿足其需求的五分(fēn)之一(yī)，作物(wù)長期處于“碳饑餓”中(zhōng)。通過有機碳肥補碳，可以有效地消除“碳饑餓”而實現碳平衡。當前國内有機碳肥領域是個未受重視的研究盲區，同時也是生(shēng)機勃勃的學術前沿和技術制高點，因此，肥料企業應抓住有機碳肥發展的重大(dà)機遇。

1.作物(wù)“碳饑餓”是常态

經典的植物(wù)營養理論認定了16種必需元素，其中(zhōng)，碳、氫、氧三種元素主要來源于二氧化碳和水，一(yī)般在化肥工(gōng)業中(zhōng)不予考慮。二氧化碳氣肥多用于大(dà)棚，難以在大(dà)田使用。化肥工(gōng)業誕生(shēng)至今100多年來，除自然狀态的二氧化碳外(wài)，碳肥的研究、生(shēng)産和應用基本處于“有名無實”狀态，在理論中(zhōng)有其名，而施肥實踐中(zhōng)缺其用。

專家認爲，“碳短闆”源于大(dà)家對碳營養，主要是有機碳營養的重大(dà)作用缺乏認識。碳營養的重要性，在于其提供構建植物(wù)體(tǐ)内各有機成分(fēn)的必需成分(fēn)—碳架，包括鏈狀、環狀的各類碳架，還是植物(wù)合成糖類、蛋白(bái)質、氨基酸、酶、激素、信号傳遞物(wù)質等的基礎物(wù)質。

當今國内外(wài)許多與肥料相關的重大(dà)問題，如平衡施肥、水體(tǐ)富營養化、農産品高産優質、提高肥料利用率等，不僅與現有化肥産品提供的養分(fēn)有關，而且與碳營養有密切關系。目前大(dà)田碳營養的補充基本都依靠大(dà)氣中(zhōng)的二氧化碳來自然補充，遠不能滿足平衡施肥的需要，尤其是在化肥施用量大(dà)的情況下(xià)更是如此。一(yī)般有機肥是否可以作爲人工(gōng)補碳的有效途徑呢?據了解，有機肥含有大(dà)量的碳但有效性甚低，水溶性一(yī)般小(xiǎo)于10%，大(dà)都在2%左右，因此難以被根系吸收。

部分(fēn)科學論文已報道了高等植物(wù)對有機物(wù)的吸收研究，但主要集中(zhōng)在作物(wù)對有機氮營養的吸收與利用上。研究證實，氨基酸、尿素等可直接被作物(wù)吸收，且氨基酸等有機氮對作物(wù)的營養效應優于無機氮。但是，這方面的研究均從氮磷營養的角度來開(kāi)展，未注意到有機碳架，尤其是不含氮的有機碳架進入植物(wù)體(tǐ)後的轉化機制與作用機理。

另外(wài)，經典植物(wù)營養原理的“最小(xiǎo)因子律”表達爲木桶原理圖，它形象地顯示了營養元素短闆對增産的重要性。但是，碳在經典理論上雖有其名，而在現有文獻中(zhōng)的木桶圖中(zhōng)卻無其位。長期以來，人們僅依賴無機二氧化碳提供碳營養，卻未考慮在氣态碳肥以外(wài)開(kāi)發有機碳液肥或固态肥。可見，正是認識上的“碳短闆”，導緻實踐中(zhōng)植物(wù)營養“碳饑餓”。

2.“碳短闆”制約養分(fēn)平衡

當前随着化肥施用量不斷增大(dà)，“碳短闆”更爲突出，主要表現爲以下(xià)三方面：

一(yī)是土壤肥力下(xià)降

土壤有機質濃度下(xià)降的後果衆所周知(zhī)，但是，其中(zhōng)有效碳(包括水溶碳、活性有機質)濃度的下(xià)降，更是值得關注的深層次原因。當下(xià)，化肥的用量越來越大(dà)，與土壤有效碳含量越來越低有關，亦即與土壤中(zhōng)“碳短闆”越來越短有關。

二是作物(wù)低産、劣質多與“碳短闆”有關。

尤其是農産品質量下(xià)降，例如果蔬的口感差、維生(shēng)素C含量低、硝酸鹽含量高、不耐貯藏等，均與有機碳缺乏而導緻的養分(fēn)不平衡有關。

三是抗逆性低

作物(wù)對于寒、熱、旱、澇等逆境均有一(yī)套内在的對應機制，但是，若缺乏必需的信号物(wù)質及其傳導、接收，則作物(wù)無法發揮其抗逆功能，而“碳短闆”使得抗逆信号物(wù)質的産生(shēng)、傳導等受到抑制。同樣，對于病蟲害的抗禦，發揮作物(wù)的内在機制，也需要克服“碳短闆”才能充分(fēn)發揮作用

植物(wù)營養學理論指出，碳是植物(wù)營養中(zhōng)的大(dà)量元素，碳在植物(wù)體(tǐ)内的含量平均爲45%左右，遠超大(dà)中(zhōng)微量元素之和數倍之多。大(dà)量施用化肥需要考慮各養分(fēn)元素之間的平衡，這也是測土配方施肥的目标。但是，在氮磷鉀施肥量大(dà)幅度增加的情況下(xià)，卻沒有考慮對碳的補充，使“碳短闆”更爲尖銳，平衡施肥的實際效果大(dà)打折扣。若通過施肥補碳，調整及優化植物(wù)營養平衡而消除“碳饑餓”，可以預計，現有平衡施肥的增産潛力将得到進一(yī)步大(dà)幅提高。植物(wù)營養平衡中(zhōng)的碳平衡不僅是一(yī)個重大(dà)的植物(wù)營養理論問題，同時也爲肥料新産品開(kāi)發提供了一(yī)個新的技術制高點。

3.有機碳肥補“碳短闆”

長期以來，作物(wù)依靠自然狀态獲得碳營養，遠遠未能滿足其需求而處于“碳饑餓”中(zhōng)。通過有機碳肥補碳，可以有效地消除“碳饑餓”而實現碳平衡。

有機碳肥是指能夠提供水溶性高、易被植物(wù)吸收的液體(tǐ)或固體(tǐ)有機碳營養的肥料，例如糖、酸、醇類及氨基酸等。有機碳肥可爲液态、固态，使用較氣态碳肥方便，可廣泛用于大(dà)田及大(dà)棚。就形态、應用範圍及條件而言，有機高效水溶碳肥較二氧化碳更爲優越。

衆所周知(zhī)，有機碳肥已經是有機态，無需消耗光能進行有機物(wù)轉化，這部分(fēn)節省的光合能可用于其他生(shēng)化反應，制造其他必需物(wù)質，從而促進作物(wù)更好、更快地生(shēng)長。有效地消除“碳短闆”，可使作物(wù)的産量、品質躍升到一(yī)個新的台階。

在生(shēng)産實踐中(zhōng)，基層農技人員(yuán)和農民均有應用有機碳營養的經驗，這也反映出有機碳營養的重要性。例如，山東農民在櫻桃開(kāi)花期噴施白(bái)糖，可使花期延長，授粉率提高。廣東、山東的農民，對于受農藥危害或受寒露風危害的水稻等作物(wù)噴施紅糖也有良效。這與受害作物(wù)的光合作用受阻、碳水化合物(wù)合成不足有關。噴糖可以補充光合産物(wù)，因而可減輕藥害或冷害。

4.重新認識有機碳肥營養

基于有效碳營養的認識，業内需要對有機肥的作用、生(shēng)産技術、有機碳營養的優點及養分(fēn)平衡等方面進行深入思考，對有機肥尤其是有機碳肥方面的技術創新有重要的促進作用。有機碳肥可歸于有機肥，但前者的水溶性、生(shēng)理活性遠高于後者，兩者不能混爲一(yī)談。

一(yī)般有機肥的當季肥效不明顯，其肥效主要是通過改土而慢(màn)慢(màn)顯示出來。實際上，有機肥的肥效不一(yī)定慢(màn)，慢(màn)是因爲其有效碳含量低。若提高其有效碳含量，肥效則快，尤其是在化肥用量偏高的情況下(xià)，補充有效碳，可消除“碳短闆”而恢複碳平衡，且見效快速。目前平衡施肥中(zhōng)缺乏對解決“碳短闆”的技術措施，若能改進，可收到“四兩撥千斤”之功，使平衡施肥的效果更上一(yī)層樓。

國内外(wài)研究早已證實，小(xiǎo)分(fēn)子有機物(wù)如氨基酸、糖、維生(shēng)素可被作物(wù)吸收。早在上世紀80年代，浙江農大(dà)孫羲先生(shēng)領導的有機營養研究所就進行了作物(wù)的有機營養研究，證明有機肥中(zhōng)有機養分(fēn)對作物(wù)的直接作用及其優越性。長期積累的研究成果爲有機碳肥的研究提供了重要的基礎。

但是，有機碳肥一(yī)直難以在平衡施肥中(zhōng)得以應用，其主要原因是有機物(wù)種類太多，遠超17種營養元素，難以一(yī)一(yī)計算并調節其平衡。專家以爲，可以從有機物(wù)的碳鏈、碳環入手，将各種有機物(wù)均歸納爲碳，以碳氮比爲量化指标，則可實現以簡馭繁，指導肥料生(shēng)産及施用。試驗結果表明，碳氮比在1左右，通常有很好的效果。而且研究證明，有機與無機元素配合，可大(dà)大(dà)提高養分(fēn)的有效性及生(shēng)理功能。