近兩年，作物的“碳營養”成為了不少業界專家和企業人士的關心話題。科研人員研究發現，作物生長僅靠自然狀態下的二氧化碳營養是不夠的，這種靠天吃飯似的補碳方式僅能滿足作物需求的五分之一，大量作物仍然長期處于“碳饑餓”的狀態中。前不久，在哈爾濱召開的中國植物營養與肥料學會2014年學術年會上，華南農業大學資環學院新肥料資源研究中心教授廖宗文的一篇關于作物營養碳短板與有機碳肥的報告引起了與會人士熱議。有機碳肥補碳可以實現營養平衡，有效消除作物“碳饑餓”的說法靠譜嗎？作為一個長期未受重視的研究盲區，有機碳肥又能得到肥料企業的熱捧嗎？對此，中國化工報記者進行了深入調查。

　　“碳營養”引發熱議

　　“2008年中國南方出現罕見特大冰雪災害，即使地處最南端的海南，許多作物也出現了不同程度的凍害，然而使用海藻肥（含有機碳）的文昌冬瓜、西瓜、黃瓜等作物，因為抗凍性強，在災后都得到了快速恢復，其中就是碳營養起了重要作用。”廖宗文如是說。

　　山西臨猗縣大棚冬棗用上碳能生物水溶肥后徹底告別了裂果時代，并受到了投資公司的關注。圖為山西奧德福生物科技有限公司董事長張銘強（左一）在大棚內向中行世融（北京）投資有限公司執行董事孫金廣（中）介紹產品效果。

　　中國植物營養與肥料學會秘書長趙秉強指出，近年來，在農業生產實踐中出現了一些有機碳營養現象，僅用礦質營養理論難以圓滿解釋，若用有機碳營養理論則可得到很好的解釋。比如牛奶西瓜、牛奶芹菜、牛奶草莓等現象，正是牛奶在土壤中分解后，除可提供礦質營養外，還可以產生氨基酸、多肽等小分子有機碳物質，這些物質可被植物根系直接吸收，參與體內代謝，節省能量，簡化有機產物合成途徑，從而起到提高作物產量、改善品質的作用。

　　“設施大棚黃瓜生產中，低溫或光照不足都會引起黃瓜花芽分化不良，造成落花落果，而噴施少量葡萄糖等小分子有機碳物質后，癥狀可明顯改善；低溫可導致豆角落花落果，而噴施一定濃度的葡萄糖可予以矯正。有機肥料可以改善作物品質、提高作物產量，除了利用礦質營養理論解釋以外，還很有可能是有機肥料被分解為小分子有機碳物質后，直接被作物吸收利用，有機碳營養在發揮作用。”趙秉強說。

　　不久前，在北京召開的水溶肥鋅肥暨水肥一體化推廣應用交流研討會上，山西奧德福生物科技有限公司董事長張銘強展示的一種碳能生物水溶肥引起了與會人士的極大興趣。張銘強指出，人們通常把陰雨連綿造成果樹萎頓甚至黃葉落葉歸咎于“水浸”，其實大多是因缺乏光合作用導致嚴重缺碳造成的“碳饑餓癥”。這個時候給果樹補充有機碳，讓根系直接吸收能量及最需的“碳”元素，不需進行光合作用、直接參與果實生長，調節果皮與果肉細胞分裂速度，減少裂果，增加樹體碳水化合物，進而使果實在陰雨天不受影響，促進果實膨大著色，作物碳營養可謂無處不在。

圖為錦州保豐肥業有限公司在新客戶洽談會上向農資經銷商介紹有機質生物控釋肥的性能特點。

　　為進一步解釋作物“碳營養”正逐漸被認識，張銘強講了一個神奇案例，今年9月份，正當紅富士等晚熟蘋果步入膨果、著色期，過多的降雨造成了土壤水分飽和，根系呼吸受阻，果實膨大加快、裂果增多、樹體猛長、花芽沖跑、葉片黃化等一系列病變。試了好多的辦法，最終還是碳能生物水溶肥解決了問題，即作物的碳營養起了作用。

　　作物生長暴露短板

　　據了解，在碳攝入量相當的情況下，植物的有機碳營養效應會比礦質碳營養效應更大，作物生長也更好。農田試驗表明，與傳統肥料相比，含有腐植酸、氨基酸、海藻酸等有機碳小分子物質的肥料，較傳統肥料增產效果更加明顯，其重要原因就是有機碳營養在起作用。但由于業界對碳營養，尤其是對有機碳營養的重要作用缺乏認識，導致作物的“碳短板”逐步顯現。

　　“現在施肥面臨的重大挑戰之一就是缺乏有機碳肥?！绷巫谖闹毖圆恢M地指出，農民不斷施用氮磷鉀復合肥，作物生長所需的有機碳元素卻長期被忽視，直接導致作物養分嚴重失衡，生長差、抗性低。研究顯示，最近30年我國土壤中的碳元素降低了50%，而氮元素卻增加了30%。

圖為農民正在向福建正和肥料有限公司技術人員咨詢碳能活性肥料的施用方法。

　　眾所周知，經典植物營養理論認定了17種必需元素。其中，碳、氫、氧3種元素主要來源于二氧化碳和水，一般在化肥工業中不予考慮；而二氧化碳氣肥多用于大棚，難以在大田使用?；使I誕生至今100多年來，除自然狀態的二氧化碳外，碳肥的研究、生產和應用基本處于“有名無實”狀態，盡管理論有其名，而施肥實踐中卻缺其用。而隨著化肥施用量不斷增大，作物“碳短板”現象愈發突出。

廖宗文表示，植物營養學理論指出，碳在植物體內的含量平均為45%左右，遠超大中微量元素之和數倍之多。大量施用化肥需要考慮各養分元素之間的平衡，這也是測土配方施肥的目標。但是，在氮磷鉀施肥量大幅度增加的情況下，卻沒有考慮對碳的補充，使“碳短板”更為尖銳，平衡施肥的實際效果大打折扣。

　　據了解，目前大田碳營養的補充基本都依靠大氣中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的情況下更是如此。盡管一般的有機肥含有大量的碳，但其有效性甚低，水溶性一般小于10%，難以被根系吸收，這正是施了有機肥后，作物的“碳短板”依然凸顯的根本原因。

　　據廖宗文介紹，經典植物營養原理的“最小因子律”可以表現為木桶原理圖，它形象地顯示了營養元素短板對增產的重要性。碳在經典理論中雖有其名，但在木桶圖中卻無其位。長期以來，人們僅依賴無機二氧化碳提供碳營養，卻未考慮在氣態碳肥以外開發有機碳液肥或固態肥?？梢?，正是認識上的“碳短板”，導致實踐中植物出現了“碳饑餓”的病癥。

　　養分失衡元兇現形

　　專家們表示，隨著化肥施用量的不斷增大，“碳短板”更為突出，對養分平衡造成了很大的制約。首先，隨著化肥的用量越來越大，土壤中的有效碳含量卻越來越低；其次，作物低產、劣質多與“碳短板”有關，例如果蔬的口感差、維生素C含量低、硝酸鹽含量高、不耐貯藏等農產品質量下降的問題，都與有機碳缺乏而導致的養分不平衡有關。

　　趙秉強也表示，“碳短板”制約植物養分平衡，使作物品質變差和抗逆性減弱。部分科學論文已報道了高等植物對有機物的吸收研究，但主要集中在作物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吸收，且氨基酸等有機氮對作物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展，未注意到有機碳架，尤其是不含氮的有機碳架進入植物體后的轉化機制與作用機理。

　　“一般有機肥的當季肥效不明顯，實際上，有機肥的肥效不一定慢，慢是因為其有效碳含量低。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，補充有效碳，可消除‘碳短板’而恢復碳平衡，且見效快速。目前平衡施肥中缺乏對解決‘碳短板’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層樓?！绷巫谖恼f。

　　據廖宗文介紹，有機碳肥一直難以在平衡施肥中得以應用，主要原因是有機物種類太多，難以一一計算并調節其平衡。他認為，可以從有機物的碳鏈、碳環入手，將各種有機物均歸納為碳，以碳氮比為量化指標，則可實現以簡馭繁，指導肥料生產及施用。研究證明，有機與無機元素配合，可大大提高養分的有效性及生理功能，從而更好地實現養分平衡。

　　補碳還需有機碳肥

　　長期以來，作物依靠自然狀態獲得碳營養，遠遠未能滿足其需求而處于“碳饑餓”中。通過有機碳肥補碳，可以有效地消除“碳饑餓”而實現碳平衡?！疤寄苌锼芊实男Ч黠@就在于它加速了植物新陳代謝和光合速率，同樣投入情況下投入產出比更高，靠有機碳肥補充‘碳短板’是可行的?！睆堛憦娊榻B說。

　　“通過補碳來實現碳與其他元素平衡是完全可以的，這方面已有一些成功的例子。如福建、廣東、山西和內蒙古均有一些企業生產出水溶性很高的有機碳系列肥料，增產效果很明顯?！绷巫谖恼f。

　　據悉，有機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碳營養的肥料，例如糖、酸、醇類及氨基酸等。有機碳肥可為液態、固態，使用較氣態碳肥方便，可廣泛用于大田及大棚。就形態、應用范圍及條件而言，有機高效水溶碳肥較二氧化碳更為優越。

　　眾所周知，有機碳肥已經是有機態，無需消耗光能進行有機物轉化，這部分節省的光合能可用于其他生化反應，制造其他必需物質，從而促進作物更好、更快地生長。有效地消除“碳短板”，可使作物的產量、品質躍升到一個新的臺階。目前，中國已經出現了一些有機碳肥的成功企業，其有機質水溶性高達50%～90%，是普通有機肥的20倍，增產增收效果明顯。

　　廖宗文告訴記者，根據原料及加工技術的特點，有機碳肥生產技術大致有三類：一是以發酵工業廢液（酒精、味精、酵母）和生物質（蔗渣、秸稈）為原料，通過活化降解廢液提高有機碳產物活性。對于蔗渣則采取以厭氧為主的少翻堆技術，減少氧化以免二氧化碳損失，同時促進有機物分子降解為小分子，提高其活性。二是以中藥渣等生物質為原料，通過分解反應使有機物降解為小分子，但不是徹底分解為二氧化碳和水，而是以高活性小分子有機碳形式存在。三是以褐煤為原料，通過加堿及微生物進行化學及生化反應，生成水溶性高、生理活性高的腐植酸系列產品。

　　“鋅腐酸肥料增效劑以風化煤或褐煤為主要原料，利用專門的微生物發酵技術，提取濃縮后形成的高分子活性腐植酸增效液，該增效劑為天然物質提取，安全環保，其中含有大量羧基、酚羥基、羰基等活性基團，可調節作物有機碳營養平衡。因此在促進作物生長，增強光合作用，促進作物增產優質方面效果明顯。”化肥增值產業技術創新聯盟、秦皇島五弦維愛科技開發有限公司總經理田耀雄對公司的招牌產品鋅腐酸增值肥有著這樣的定位。

　　推廣應用效果良好

　　廖宗文告訴中國化工報記者，其實在生產實踐中，基層農技人員和農民已經有應用有機碳營養的經驗。例如，山東農民在櫻桃開花期噴施白糖，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，噴糖可以補充光合產物，因而可減輕藥害或冷害。

　　“在生產實踐中，有機碳肥顯示出很好的增產效果。錦州保豐肥業有限公司利用有機碳營養理論建成有機碳控釋尿素生產線，產品在內蒙古通遼玉米上效果明顯，對比等價值施用有機碳控釋尿素和傳統尿素，玉米增產8%～15%，畝增產值100元以上，而且玉米籽粒成熟早、不禿尖?！绷巫谖呐e例說。

　　廖宗文表示，水溶性有機碳營養的優越性表現在，跨越了從二氧化碳經過光合反應生成有機物的過程，因而節約了光能，肥效快，而且便于在大田施用，這些突出特性是二氧化碳不能比擬的。因此，開發非氣態有機碳肥消除“碳短板”，在改善碳營養、活化礦物養分及調控土壤微生態方面均有明顯的效果。有機碳肥的研究及應用，將改變千百年來農作物“靠天補碳”的狀態，開創“有機碳肥補天缺”的高產新途徑。它不僅是肥料技術創新的一個制高點，植物營養研究中富有生機的學術點，而且是肥料企業效益新的增長點。

　　“隨著新型肥料的發展和碳營養逐步被農民認可，有機碳營養水溶性肥料或液體肥料、有機碳營養型復混肥料或有機無機復混肥料、有機碳營養型有機肥料、有機碳營養型肥料助劑等必定會快速發展。”趙秉強對有機碳肥的前景非常看好。中國化工報記者發現，除了山西奧德福生物科技有限公司、錦州保豐肥業有限公司外，福建省綠洲生化有限公司、廣西地源之本肥業有限公司等企業都在涉足“碳營養”領域，并積極推出市場歡迎的碳肥產品。

　　（本文圖片均由本報記者馬彥平提供）

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觀點

　　有機碳營養助力肥料升級

　　中國植物營養與肥料學會秘書長趙秉強：近年來研究表明：高等植物的根系及地上部分（主要是葉片），不僅可以直接吸收礦質營養元素，也能直接吸收氨基酸、多肽、糖類等小分子有機碳物質，起到植物營養的作用。有專家認為，牛奶在被土壤微生物分解為礦質營養后供給作物吸收利用，沒有其他作用。其實，牛奶在土壤中分解后，除可提供礦質營養外，還可產生氨基酸、多肽等小分子有機碳物質，這些物質可被植物根系直接吸收，參與體內代謝，起到改善作物品質的作用。

除了利用礦質營養理論解釋以外，有機肥料被分解為小分子有機碳物質后直接被作物吸收利用，有機碳營養在發揮作用。因此，有機肥料的營養作用僅通過礦質營養理論來解釋還很不夠，需要運用好有機碳營養理論幫助傳統肥料產品升級。

植物優產靠“碳”養

山西奧德福生物科技有限公司董事長張銘強：植物發芽、長葉、開花、結果等器官形成和新陳代謝過程，除需要營養元素外，還需要能量來提供動力。萬物生長靠太陽，植物優產靠“碳”養。隨著農資新技術的發展，已有不少科研工作者將目光轉移到“碳”元素。

　　近年來，山西奧德福致力于生物碳能水溶肥的開發和推廣，公司產品在有機碳的基礎上適當添加其他作物必需營養元素和有益微生物，產品中的有機碳既是能被植物直接吸收的小分子營養團，又是直接提供動力的能量源，可葉面噴施、涂干、蘸根、浸種。與常規有機肥比，有機碳既能為作物提供營養又能提供能量，是果蔬增產增收的營養團和能量源，可起到“四兩拔千斤”的作用。

有機質包膜肥前景廣

　　錦州保豐肥業有限公司總經理張希純：傳統肥料產能過剩及肥料利用效率急需提高的背景下，省工、省時、高效、一次施肥作物后期不脫肥的緩控釋肥得到了市場的認可，近年來發展速度很快。但是樹脂包膜產品的膜材料不易降解，硫黃包膜產品容易造成土壤進一步酸化及微生態環境改變。而用有機碳包膜，給作物補碳的同時克服以上包膜控釋肥的問題。

　　近年來，保豐肥業堅持科技創新，公司歷經三年反復試驗和具體實踐，在國內率先研制出可降解、無殘留、易吸收的有機質包膜生物控釋尿素和控釋鉀肥等產品。目前，公司擁有國內唯一的年產能達十萬噸的有機質生物控釋肥生產裝置。與普通尿素相比，公司的有機碳控釋尿素在同等投入下，玉米可增產8%～15%，且玉米籽粒成熟早，不禿尖。產品可根據農作物生長需求同步釋放氮（鉀）養分長達90～180天，利用率達到70%以上。