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大量作物“碳饥饿” 有机碳肥能否补天缺



  廖宗文表示,植物营养学理论指出,碳在植物体内的含量平均为45%左右,远超大中微量元素之和数倍之多。大量施用化肥需要考虑各养分元素之间的平衡,这也是测土配方施肥的目标。但是,在氮磷钾施肥量大幅度增加的情况下,却没有考虑对碳的补充,使“碳短板”更为尖锐,平衡施肥的实际效果大打折扣。
  据了解,目前大田碳营养的补充基本都依靠大气中的二氧化碳来自然补充,远不能满足平衡施肥的需要,尤其是在化肥施用量大的情况下更是如此。尽管一般的有机肥含有大量的碳,但其有效性甚低,水溶性一般小于10%,难以被根系吸收,这正是施了有机肥后,作物的“碳短板”依然凸显的根本原因。
  据廖宗文介绍,经典植物营养原理的“最小因子律”可以表现为木桶原理图,它形象地显示了营养元素短板对增产的重要性。碳在经典理论中虽有其名,但在木桶图中却无其位。长期以来,人们仅依赖无机二氧化碳提供碳营养,却未考虑在气态碳肥以外开发有机碳液肥或固态肥。可见,正是认识上的“碳短板”,导致实践中植物出现了“碳饥饿”的病症。
  养分失衡元凶现形
  专家们表示,随着化肥施用量的不断增大,“碳短板”更为突出,对养分平衡造成了很大的制约。首先,随着化肥的用量越来越大,土壤中的有效碳含量却越来越低;其次,作物低产、劣质多与“碳短板”有关,例如果蔬的口感差、维生素C含量低、硝酸盐含量高、不耐贮藏等农产品质量下降的问题,都与有机碳缺乏而导致的养分不平衡有关。
  赵秉强也表示,“碳短板”制约植物养分平衡,使作物品质变差和抗逆性减弱。部分科学论文已报道了高等植物对有机物的吸收研究,但主要集中在作物对有机氮营养的吸收与利用上。研究证实,氨基酸、尿素等可直接被作物吸收,且氨基酸等有机氮对作物的营养效应优于无机氮。但是,这方面的研究均从氮磷营养的角度来开展,未注意到有机碳架,尤其是不含氮的有机碳架进入植物体后的转化机制与作用机理。
  “一般有机肥的当季肥效不明显,实际上,有机肥的肥效不一定慢,慢是因为其有效碳含量低。若提高其有效碳含量,肥效则快,尤其是在化肥用量偏高的情况下,补充有效碳,可消除‘碳短板’而恢复碳平衡,且见效快速。目前平衡施肥中缺乏对解决‘碳短板’的技术措施,若能改进,可收到‘四两拨千斤’之功,使平衡施肥的效果更上一层楼。”廖宗文说。
  据廖宗文介绍,有机碳肥一直难以在平衡施肥中得以应用,主要原因是有机物种类太多,难以一一计算并调节其平衡。他认为,可以从有机物的碳链、碳环入手,将各种有机物均归纳为碳,以碳氮比为量化指标,则可实现以简驭繁,指导肥料生产及施用。研究证明,有机与无机元素配合,可大大提高养分的有效性及生理功能,从而更好地实现养分平衡。
  补碳还需有机碳肥
  长期以来,作物依靠自然状态获得碳营养,远远未能满足其需求而处于“碳饥饿”中。通过有机碳肥补碳,可以有效地消除“碳饥饿”而实现碳平衡。“碳能生物水溶肥的效果明显就在于它加速了植物新陈代谢和光合速率,同样投入情况下投入产出比更高,靠有机碳肥补充‘碳短板’是可行的。”张铭强介绍说。
  “通过补碳来实现碳与其他元素平衡是完全可以的,这方面已有一些成功的例子。如福建、广东、山西和内蒙古均有一些企业生产出水溶性很高的有机碳系列肥料,增产效果很明显。”廖宗文说。 
  据悉,有机碳肥是指能够提供水溶性高、易被植物吸收的液体或固体有机碳营养的肥料,例如糖、酸、醇类及氨基酸等。有机碳肥可为液态、固态,使用较气态碳肥方便,可广泛用于大田及大棚。就形态、应用范围及条件而言,有机高效水溶碳肥较二氧化碳更为优越。
  众所周知,有机碳肥已经是有机态,无需消耗光能进行有机物转化,这部分节省的光合能可用于其他生化反应,制造其他必需物质,从而促进作物更好、更快地生长。有效地消除“碳短板”,可使作物的产量、品质跃升到一个新的台阶。目前,中国已经出现了一些有机碳肥的成功企业,其有机质水溶性高达50%~90%,是普通有机肥的20倍,增产增收效果明显。
  廖宗文告诉记者,根据原料及加工技术的特点,有机碳肥生产技术大致有三类:一是以发酵工业废液(酒精、味精、酵母)和生物质(蔗渣、秸秆)为原料,通过活化降解废液提高有机碳产物活性。对于蔗渣则采取以厌氧为主的少翻堆技术,减少氧化以免二氧化碳损失,同时促进有机物分子降解为小分子,提高其活性。二是以中药渣等生物质为原料,通过分解反应使有机物降解为小分子,但不是彻底分解为二氧化碳和水,而是以高活性小分子有机碳形式存在。三是以褐煤为原料,通过加碱及微生物进行化学及生化反应,生成水溶性高、生理活性高的腐植酸系列产品。


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