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醒醒吧!“碳饥饿”才是产量上不去的真正原因!

来源:玉赐重工发布时间:2018.08.06 13:13:47 关注:103
平衡施肥是作物高产优质的重要技术,碳是名列首位的营养元素。但笔者以为,碳营养补充长期成为短板,业内鲜有关注。随着化肥施用量不断增大,“碳短板”愈发突出,引起作物低产、劣质、抗逆性降低等问题。
作物依靠自然状态的二氧化碳营养,这种靠天补碳方式仅能满足其需求的五分之一,作物长期处于“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。当前guo内有机碳肥领域是个未受重视的研究盲区,同时也是生机勃勃的学术前沿和技术制高点,因此,肥料企业应抓住有机碳肥发展的重大机遇。

1.作物“碳饥饿”是常态

经典的植物营养理论认定了16种必需元素,其中,碳、氢、氧三种元素主要来源于二氧化碳和水,一般在化肥工业中不予考虑。二氧化碳气肥多用于大棚,难以在大田使用。化肥工业诞生至今100多年来,除自然状态的二氧化碳外,碳肥的研究、生产和应用基本处于“有名无实”状态,在理论中有其名,而施肥实践中缺其用。

专家认为,“碳短板”源于大家对碳营养,主要是有机碳营养的重大作用缺乏认识。碳营养的重要性,在于其提供构建植物体内各有机成分的必需成分—碳架,包括链状、环状的各类碳架,还是植物合成糖类、蛋白质、氨基酸、酶、激素、信号传递物质等的基础物质。

当今guo内外许多与肥料相关的重大问题,如平衡施肥、水体富营养化、农产品高产优质、提高肥料利用率等,不仅与现有化肥产品提供的养分有关,而且与碳营养有密切关系。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。一般有机肥是否可以作为人工补碳的有效途径呢?据了解,有机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,因此难以被根系吸收。

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。

另外,经典植物营养原理的“zui小因子律”表达为木桶原理图,它形象地显示了营养元素短板对增产的重要性。但是,碳在经典理论上虽有其名,而在现有文献中的木桶图中却无其位。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”,导致实践中植物营养“碳饥饿”。

2.“碳短板”制约养分平衡

当前随着化肥施用量不断增大,“碳短板”更为突出,主要表现为以下三方面:

一是土壤肥力下降

土壤有机质浓度下降的后果众所周知,但是,其中有效碳(包括水溶碳、活性有机质)浓度的下降,更是值得关注的深层次原因。当下,化肥的用量越来越大,与土壤有效碳含量越来越低有关,亦即与土壤中“碳短板”越来越短有关。

二是作物低产、劣质多与“碳短板”有关。

尤其是农产品质量下降,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,均与有机碳缺乏而导致的养分不平衡有关。

三是抗逆性低

作物对于寒、热、旱、涝等逆境均有一套内在的对应机制,但是,若缺乏必需的信号物质及其传导、接收,则作物无法发挥其抗逆功能,而“碳短板”使得抗逆信号物质的产生、传导等受到抑制。同样,对于病虫害的抗御,发挥作物的内在机制,也需要克服“碳短板”才能充分发挥作用。

植物营养学理论指出,碳是植物营养中的大量元素,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。

若通过施肥补碳,调整及优化植物营养平衡而消除“碳饥饿”,可以预计,现有平衡施肥的增产潜力将得到进一步大幅提高。植物营养平衡中的碳平衡不仅是一个重大的植物营养理论问题,同时也为肥料新产品开发提供了一个新的技术制高点。

3.有机碳肥补“碳短板”

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。

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。jiu形态、应用范围及条件而言,有机gao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。

在生产实践中,基层农技人员和农民均有应用有机碳营养的经验,这也反映出有机碳营养的重要性。例如,山东农民在樱桃开花期喷施白糖,可使花期延长,授粉率提高。广东、山东的农民,对于受农药危害或受寒露风危害的水稻等作物喷施红糖也有良效。这与受害作物的光合作用受阻、碳水化合物合成不足有关。喷糖可以补充光合产物,因而可减轻药害或冷害。

4.重新认识有机碳肥营养

基于有效碳营养的认识,业内需要对有机肥的作用、生产技术、有机碳营养的优点及养分平衡等方面进行深入思考,对有机肥尤其是有机碳肥方面的技术创新有重要的促进作用。有机碳肥可归于有机肥,但前者的水溶性、生理活性远高于后者,两者不能混为一谈。

一般有机肥的当季肥效不明显,其肥效主要是通过改土而慢慢显示出来。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。

guo内外研究早已证实,小分子有机物如氨基酸、糖、维生素可被作物吸收。早在上世纪80年代,浙江农大孙羲先生领导的有机营养研究所jiu进行了作物的有机营养研究,证明有机肥中有机养分对作物的直接作用及其优越性。长期积累的研究成果为有机碳肥的研究提供了重要的基础。

但是,有机碳肥一直难以在平衡施肥中得以应用,其主要原因是有机物种类太多,远超17种营养元素,难以一一计算并调节其平衡。专家以为,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。试验结果表明,碳氮比在1左右,通常有很好的效果。而且研究证明,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。

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