論「碳」元素的重要性

2021-01-20 菜農圈

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說起大量元素,人們首先想到的就是氮、磷、鉀,而不會去提及碳、氫、氧。從營養元素的功能和施肥實踐來看,植物對碳、氫、氧雖然需求很大,但它們來源於取之不竭、用之不盡的空氣和水分,在植物生長中,一般不需要人為供給,所以,一般不會引起農業生產者的關注。


植物中碳元素的主要來源是空氣中的二氧化碳還有部分土壤中的水溶性有機碳。它約佔植物乾物質的38%,是構成有機物骨架的基礎,如同一棟樓房的鋼筋一樣。同時,碳能與氫、氧元素形成多種多樣的碳水化合物,這些碳水化合物不僅構成植物永久的骨架,而且也是植物臨時儲藏食物或者參與體內物質新陳代謝活動。


當碳元素缺乏時,植物往往表現出長勢差,生長畸形,葉色失綠並無光澤;根系衰弱、植物早衰等,特別以溫室、大棚等種植模式比較常見。

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,這種靠天補碳的方式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就更嚴重了。

我們為作物補充各種元素,原因很簡單,這些是它們所需要的;目的更簡單,就是為了讓植物健康的生長。所提供的肥料就相當於植物的一日三餐。

試想,其他的元素我們都給予的「易消化的,易吸收的」,而唯獨碳元素我們就給一塊「難啃的骨頭」,這樣一來植物對碳的需求一直會處於一個半飽不飽的狀態。


有的朋友會感到疑惑,我們大量施用有機肥,為什麼還不能給植物補充到足夠的碳呢?


有機肥是緩效肥料,它的有機質含量雖高,但大部分在短近期不能溶於水。大部分有機質以腐殖質形式存在,須經土壤微生物長時間分解才能逐漸釋放出水溶性碳。


有人曾試驗:將有機肥兌4倍水混勻置於密閉容器中100天,測試其溶於水的有機碳僅1%!可見,施進土壤的有機肥,其當季被吸收的有機營養(主要是水溶有效碳)是非常少的。

有機肥之所以有肥效,一是它改變了土壤的結構,提高了土壤的物理肥力和生物肥力;二是它所含的N、P、K營養元素(一般在5%左右)作用發揮得比較充分,具備了一定的化學肥力。而其短近期內發揮作用的有機質肥力——水溶有機碳則很有限的,每100公斤僅1公斤左右。這就說明:連續地大量地使用合格有機肥,才能保證農作物根部吸收所需的有效碳。

要是天公不作美,連續的陰雨以致光合作用因沒有光被叫停,停止對二氧化碳的同化,土壤中的有機碳含量又很低的情況下,那可就要挨餓啦!

作物根系具有一定的趨向性,它們一般都是往土壤中營養物質和水分充足的地方延伸,根系發達,並且植物生長茂盛。

若土壤中有機質和水分含量嚴重缺乏時,植株根系生長緩慢,從土壤中吸收的有機質也相對減少。同時,還會影響土壤表面微生物群的生長繁殖。

所以土壤中缺少能被植物或者其他微生物直接吸收的碳源,將會引起植物根系的退化,甚至嚴重影響作物的產量和品質。

由於植物獲取碳源的途徑相對比較單一,除了通過自身從空氣中獲取二氧化碳外,只能從土壤中獲得,這容易導致植物表現出早衰、黃葉病和失綠症等症狀。

但是目前,我們絕大部分情況下是採取施肥措施,直接往土壤裡面添加足量的有機肥,希望植物能夠通過自身根系從土壤中吸收有機碳,實現物質積累和能量轉化。這樣還是沒有從根本上解決作物碳缺乏的問題,治標不治本!

作物對於寒、熱、旱、澇等逆境均有一套內在的對應機制,但是,若缺乏必需的信號物質及其傳導、接收,則作物無法發揮其抗逆功能,而碳缺乏使得抗逆信號物質的產生、傳導等受到抑制。

同樣,對於病蟲害的抗禦,發揮作物的內在機制,也需要克服碳缺乏才能充分發揮作用。

現如今很多蔬菜瓜果已經失去原生態的味道,這種情況的出現並不是由於土壤營養不良所引起的,可能與大量化肥的使用息息相關,雖然化肥在一定程度上能夠為植物補充所需的營養物質,但是卻很難實現土壤中有機碳的有效補給。

註:對照每畝底肥施複合肥50kg;B方案底肥在對照基礎上加施有機碳菌肥40kg;A方案在B方案上噴施2次液態有機碳共400ml

由於氣態碳肥的局限性,我們迫切需要一種簡單可行的補碳方式,研究表明,在土壤或葉面施用有機碳能有效的補充植物所需的碳元素。

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、醇類及胺基酸等。有機碳肥可為液態、固態,使用較氣態碳肥方便,可廣泛用於大田及大棚。就形態、應用範圍及條件而言,有機高效水溶碳肥較二氧化碳更為優越。

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於其他生化反應,製造其他必需物質,從而促進作物更好、更快地生長。

除此之外,將有機碳施用到作物根區,還能有效的提高根區土壤的碳/氮比,提高根區微生物的數量和活性,從而起到活化根區土壤養分、改善土壤理化性質,促進根系發育和養分的吸收。


根據原料及加工技術的特點,有機碳肥生產技術大致有四類:


①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,可以適當使用。對於蔗渣則採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。建議此類肥料和不同種類的肥料要輪換使用,因此類肥料酸性較強,在工業生產過程中添加的化學物質偏多一些,容易造成土壤板結。


②以中藥渣、煙梗等生物質為原料,通過分解反應使有機物降解為小分子,但不是徹底分解為CO₂和H₂O,而是以高活性小分子有機碳形式存在。該反應4小時內完成,水溶性達90%以上。

③以褐煤、風化煤等為原料,通過加鹼及微生物進行化學及生化反應,生成水溶性好、生理活性高的腐植酸肥料系列產品,其中分子量更小的、水溶性非常好的礦物源腐植酸——黃腐酸,就是非常不錯的碳源。碳是黃腐酸分子團芳香核的主要構成物質,佔黃腐酸質量的40~50%。由於小分子量黃腐酸水溶性好、滲透性和擴展性強,這就把碳變成水溶性好的易被作物根部吸收的有效碳。因此黃腐酸液態碳肥不但是高效有機肥,還是速效有機肥料。


④以海藻等海洋生物為原料,通過酶水解提取的海藻精華素,對作物即可補充海藻多糖、細胞激動素、細胞分裂素等多種活性物質,海藻提取物中的碳氫氧結構的物質相當豐富,大量使用,可起到補充一些碳元素的作用。


說起大量元素,人們首先想到的就是氮、磷、鉀,而不會去提及碳、氫、氧。從營養元素的功能和施肥實踐來看,植物對碳、氫、氧雖然需求很大,但它們來源於取之不竭、用之不盡的空氣和水分,在植物生長中,一般不需要人為供給,所以,一般不會引起農業生產者的關注。


植物中碳元素的主要來源是空氣中的二氧化碳還有部分土壤中的水溶性有機碳。它約佔植物乾物質的38%,是構成有機物骨架的基礎,如同一棟樓房的鋼筋一樣。同時,碳能與氫、氧元素形成多種多樣的碳水化合物,這些碳水化合物不僅構成植物永久的骨架,而且也是植物臨時儲藏食物或者參與體內物質新陳代謝活動。


當碳元素缺乏時,植物往往表現出長勢差,生長畸形,葉色失綠並無光澤;根系衰弱、植物早衰等,特別以溫室、大棚等種植模式比較常見。


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,這種靠天補碳的方式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就更嚴重了。

我們為作物補充各種元素,原因很簡單,這些是它們所需要的;目的更簡單,就是為了讓植物健康的生長。所提供的肥料就相當於植物的一日三餐。

試想,其他的元素我們都給予的「易消化的,易吸收的」,而唯獨碳元素我們就給一塊「難啃的骨頭」,這樣一來植物對碳的需求一直會處於一個半飽不飽的狀態。


有的朋友會感到疑惑,我們大量施用有機肥,為什麼還不能給植物補充到足夠的碳呢?


有機肥是緩效肥料,它的有機質含量雖高,但大部分在短近期不能溶於水。大部分有機質以腐殖質形式存在,須經土壤微生物長時間分解才能逐漸釋放出水溶性碳。


有人曾試驗:將有機肥兌4倍水混勻置於密閉容器中100天,測試其溶於水的有機碳僅1%!可見,施進土壤的有機肥,其當季被吸收的有機營養(主要是水溶有效碳)是非常少的。


有機肥之所以有肥效,一是它改變了土壤的結構,提高了土壤的物理肥力和生物肥力;二是它所含的N、P、K營養元素(一般在5%左右)作用發揮得比較充分,具備了一定的化學肥力。而其短近期內發揮作用的有機質肥力——水溶有機碳則很有限的,每100公斤僅1公斤左右。這就說明:連續地大量地使用合格有機肥,才能保證農作物根部吸收所需的有效碳。

要是天公不作美,連續的陰雨以致光合作用因沒有光被叫停,停止對二氧化碳的同化,土壤中的有機碳含量又很低的情況下,那可就要挨餓啦!

作物根系具有一定的趨向性,它們一般都是往土壤中營養物質和水分充足的地方延伸,根系發達,並且植物生長茂盛。

若土壤中有機質和水分含量嚴重缺乏時,植株根系生長緩慢,從土壤中吸收的有機質也相對減少。同時,還會影響土壤表面微生物群的生長繁殖。

所以土壤中缺少能被植物或者其他微生物直接吸收的碳源,將會引起植物根系的退化,甚至嚴重影響作物的產量和品質。

由於植物獲取碳源的途徑相對比較單一,除了通過自身從空氣中獲取二氧化碳外,只能從土壤中獲得,這容易導致植物表現出早衰、黃葉病和失綠症等症狀。

但是目前,我們絕大部分情況下是採取施肥措施,直接往土壤裡面添加足量的有機肥,希望植物能夠通過自身根系從土壤中吸收有機碳,實現物質積累和能量轉化。這樣還是沒有從根本上解決作物碳缺乏的問題,治標不治本!

作物對於寒、熱、旱、澇等逆境均有一套內在的對應機制,但是,若缺乏必需的信號物質及其傳導、接收,則作物無法發揮其抗逆功能,而碳缺乏使得抗逆信號物質的產生、傳導等受到抑制。

同樣,對於病蟲害的抗禦,發揮作物的內在機制,也需要克服碳缺乏才能充分發揮作用。

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註:對照每畝底肥施複合肥50kg;B方案底肥在對照基礎上加施有機碳菌肥40kg;A方案在B方案上噴施2次液態有機碳共400ml

由於氣態碳肥的局限性,我們迫切需要一種簡單可行的補碳方式,研究表明,在土壤或葉面施用有機碳能有效的補充植物所需的碳元素。

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、醇類及胺基酸等。有機碳肥可為液態、固態,使用較氣態碳肥方便,可廣泛用於大田及大棚。就形態、應用範圍及條件而言,有機高效水溶碳肥較二氧化碳更為優越。

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除此之外,將有機碳施用到作物根區,還能有效的提高根區土壤的碳/氮比,提高根區微生物的數量和活性,從而起到活化根區土壤養分、改善土壤理化性質,促進根系發育和養分的吸收。


總之:碳營養是植物所需大量元素之首,也是土壤肥力的核心.土壤三大肥力都與碳營養有密切的關係。碳營養不但是土壤化學肥力的重要成分,還是土壤三大肥力互相聯繫和循環促進的動力。要培肥地力,就不能忽視碳營養的核心作用而顧其他。

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