劉存壽:什麼是碳基營養肥?它和普通化肥有什麼區別?

劉存壽：什麼是碳基營養肥？它和普通化肥有什麼區別？

【頭條號】大農圈2017-10-30 20:49:38

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▲大農圈創始人曹昂（左）和劉存壽教授（右）自大農圈報導了西北農林科技大學劉存壽老師「植物碳基營養原理與天然有機物高效利用技術研究」科研成果後，大農圈朋友留言反饋熱烈，累計點讚、留言...

▲大農圈創始人曹昂（左）和劉存壽教授（右）

自大農圈報導了西北農林科技大學劉存壽老師「植物碳基營養原理與天然有機物高效利用技術研究」科研成果後，大農圈朋友留言反饋熱烈，累計點讚、留言達上千條，同時也提出「碳基營養肥料的含義」、「碳基營養肥料與化肥和有機肥的關係」、「碳基營養肥料的功能原理」等問題。

對此，我們採訪了植物碳基營養理論提出和碳基營養肥料發明人，西北農林科技大學植物營養與新型肥料專家劉存壽老師。為了使大家系統地分享劉老師的研究成果，大農圈設立專欄，請劉老師就土壤肥力、生態農業、植物營養、科學施肥、人體健康等專題撰寫文章，推動我國農業可持續發展。

今天是劉教授的第一講，歡迎感興趣的朋友在留言區留言，和劉教授互動。

一、神奇的碳元素

對於碳，大家並不陌生，甚至習以為常，因為碳無處不在。我們吃的食物、住的房子、用的家具，均是碳物質；我們欣賞的鮮花、種植的作物、養殖的動物、包括人類自己，均為碳生命。碳是地球上最廉價物質--枯枝落葉，也是最值錢的物質--鑽石；是最軟的物質--石墨，也是最硬的物質--金剛石。碳是地球上一切生命物體的基礎元素。植物光合作用將太陽能轉化成蛋白、脂肪、澱粉等生物質能儲存起來，提供給包括人類在內的所有動物生命過程需要的能量，沒有碳地球上就沒有多彩多姿的生命現象。

碳元素的神奇性源於其特殊的原子結構。碳原子是唯一可以與另一個碳原子氫、氧、氮、磷、氯、氟原子及構成共價鍵的原子，因此不僅使碳鏈無限延長，而且結構多樣，不同結構物的有序排列組合構成生命體的複雜性和生物多樣性。

二、化肥工業發展與化學肥料施用的理論基礎和化肥的問題

1840年，德國化學家李比希在英國舉辦的有機化學年會上發表了化學在農業和生理學上的應用」的著名論文，提出了植物礦質營養學說，其要點為：

（1）植物生長發育必須吸收礦物元素；

（2）植物以無機離子吸收礦物元素；

（3）各種礦物元素對植物的營養作用同等重要；

（4）一種元素的營養功能不能被另一種元素所替代；

（5）植物完成生命過程必須吸收16種元素，按照植物吸收量劃分為大量營養元素（碳、氫、氧；氮、磷、鉀）、中量元素（鈣、鎂、硫）和微量元素（鐵、錳、鋅、銅、氯、鉬、硼）。

該學說認為，大量元素碳氫氧源於空氣和水，中微量元素土壤含量豐富，一般不需要補充，大量元素氮磷鉀決定作物產量，通常不足，因而化學肥料僅生產無機氮磷鉀鹽類。

然而不幸的是，隨著化肥施用期延長和施用量增加，從發達國家到發展中國家無一例外地出現了化肥效益遞減、土壤環境惡化、農產品品質下降、作物抗性降低、生態惡化、食品安全等化肥副作用問題，而且表現4個一致：（1）但凡施用化肥必然出現副作用；（2）副作用的6種形式一致；（3）各形式出現的次序一致；（4）土壤有機質下降。

三、森林土壤告訴我們的自然植物營養原理

中國有幾千年的農耕文明，其間我們祖先們總結出一套休耕、綠肥、廄肥等維持地力常新、保障作物產量的農業生產方式被曾任美國農業部土壤局局長，被稱為美國土壤物理學之父美國人富蘭克林·H·金認定東方農耕是世界上最優秀的農業，東方農民是勤勞智慧的生物學家。如果向全人類推廣東亞的可持續農業經驗，那麼各國人民的生活將更加富足。他因此寫成《四千年農夫》一書，向全世界推廣中國的經驗。

原始森林，一種封閉的自然營養循環系統，既不需要施肥也不需要噴藥，各種植物健壯生長，病蟲害鮮有大規模爆發，而施用化肥僅幾十年便導致如此嚴重的系統性問題，其原因為何？因此，我們試圖從確森林土壤營養轉化過程中的植物營養特徵和營養特徵隱含的自然植物營養原理揭示化肥副作用形成的原因。

自然植物營養源於土壤微生物將枯枝落葉等土壤有機物降解成小分子水溶物質才能被植物吸收利用，水溶腐殖酸是營養活性最高部分。首先，我們突破性地完成了土壤水溶腐殖酸物質組成測定（沒有相關文獻），分析研究測定到的2000多種物質，獲得了三條自然植物營養特徵：（1）多種有機小分子；（2）38種礦物元素；（3）礦物元素與有機小分子結合成有機配合物。通過對自然植物營養特徵的植物營養學意義逐一研究，表明每一條營養特徵隱含著多項植物營養功能。如有機小分子中的多種植物內源激素及其衍生物刺激植物髮根、生長；內源抗性物質增強植物抗旱、抗寒和抗病蟲能力；礦物元素有機配合物不僅在土壤中穩定又防止無機鹽複分解反應，有機配體及承擔礦物元素「載體」，又作為有機營養，一工多能，能量消耗最低。自然植物營養特徵反映了三條自然植物營養原理：（1）植物能夠且必須吸收有機營養；（2）植物健康生長需要吸收多種礦物元素（遠遠多於16種元素）；（3）礦物元素的有機配合物植物生物有效性高於無機離子。

四、植物碳基營養理論與植物碳基營養肥料

將化肥與自然植物營養特徵相比較，化肥在礦物營養元素種類、礦物元素的化學形態和是否含有有機營養三個方面均不一致，也就是說，化肥有悖於自然植物營養原理，這就是從發達國家到發展中國家無一例外地出現了化肥副作用的原因。

自然植物營養來源是天然有機物，核心是有機碳；

自然植物營養特徵和自然植物營養原理表明，水溶有機碳不僅是植物的有機營養，更決定著礦物質營養的有效性，核心是有機碳；

天然肥力是土壤生物肥力、物理肥力和化學肥力的總稱。生物肥力指土壤微生物種類、總量和活力，土壤有機碳是土壤微生物食物；物理肥力指土壤團粒結構的粒級組成、水穩定性及由此決定的土壤容重、透氣性、保水性等影響土壤微生物和植物根系的條件。土壤團粒結構是有機物與礦物結合成的有機無機膠體；化學肥力指土壤土壤腐殖質含量、組成、水溶礦物元素總量、比例、化學形態等。很顯然，每一種肥力均與有機碳相關，生物肥力決定物理肥力和化學肥力，核心是有機碳。

因此，我們提出了植物碳基營養新理論。比較植物碳基營養理論和植物礦物質營養理論，植物碳基營養理論沒有否定植物需要礦物質營養，而且擴大了植物營養範疇，區別在於植物碳基營養理論強調有機碳植物營養的核心作用。

植物碳基營養肥料是在植物碳基營養理論指導下依據自然植物營養原理用現代技術製備的首創性新型肥料。所謂用現代技術製備指模擬微生物降解天然有機物原理，用化學酶快速降解天然有機物，速率是微生物的180倍，碳利用率98%，同時無害化轉化抗生素、殺滅有害菌和蟲卵；再將降解而成的多種有機小分子與包括氮磷鉀元素在內的38種無機礦物控制條件下反應，使無機礦物有機化。也就是說，工廠化快速製備同森林土壤營養物質組成、化學形態和比例完全一致，同時彌補其大量元素不足的缺陷的肥料，濃度是森林土壤的2-3萬倍。

五、碳基營養肥料的特點與功能

碳基營養肥料既不是化肥也不是有機肥，它保留了化肥和有機肥的全部優點又克服了兩者的缺點，實現作物優質與高層、營養與抗性、用地與養地、農業生產與生態保護相統一。