(1) 碳营养在土壤肥力中的核心作用。 碳营养是植物所需的基本元素, 也
是土壤肥力的核心。
土壤三大肥力都与碳营养有密切的关系。 碳营养以小分子有机化合形态存
在, 它同土壤中一些矿物质离子例如钙离子、 铁离子等结合, 成为土壤团粒结
构的核心。 碳营养丰富的土壤团粒结构好, 含氧涵水性好, 物理肥力强; 有机
化合小分子与矿物质营养 (通常是离子态) 结合成螯合 (融合) 体, 使矿物质
营养不挥发不流失, 并更容易被作物根系吸收, 因而提高了土壤的化学肥力;
微生物繁殖的基本条件是氧气和营养, 营养主要是碳和氮, 碳氮比25左右最
为适宜。 这个碳是水溶性小分子有机碳。 所以土壤中有机质里的碳并不是真实
的碳营养。 加入碳营养提高了土壤碳氮比, 土壤微生物大量繁殖, 提高了土壤
121有机碳肥知识问答
透气性, 好氧菌成了优势种群, 进一步分解土壤中有机质, 代谢出更多小分子
有机碳物质, 作物根系受刺激而更加强壮, 根端释放更多有机酸形成丰富的根
际微生物圈, 因此土壤生物肥力大大提升。 所以碳营养不但是土壤化学肥力的
重要成分, 还是土壤三大肥力互相联系和循环促进的能源。 要培肥地力, 就不
能忽视碳营养的核心作用而顾其他。
我国有机农业绵延不绝五千年, 农业一直是国家的稳定器和社会发展的基
础, 其重要原因是我们的先辈爱惜地力, 注重培肥地力, 几千年不间断地干物
质循环。 在那些年代, 就没听说什么土壤板结、 什么土传病害, 更不需要用大
量农药。 其实那个时代也开始使用化肥, 只是农民们沿袭祖先的 “积肥” 习
惯, 认为 “积肥” 是当农民要干的正经事。 因而在商品经济发达年代之前, 土
地就是健康的, 肥沃的。
“积肥” 的本质是什么? 就 是 往 耕 地 输 送 有 机 碳 营 养, 当 然 也 捎 去 了
品种丰富但 相 对 比 例 低 得 多 的 矿 物 质 养 分。 今 天 不 得 不 大 力 呼 吁 培 肥 地
力, 就是因为三十多年来一直在消耗地力, 消耗地 力 就 是 吃 老 本, 这 个 老
本就是碳营养!
缺碳是引发土壤病变的主因。 土壤板结也好, 土传病害也好, 都是因为土
壤严重缺碳, 土壤三大肥力互相联系和循环促进的动力消失了。 土壤微生态和
物质循环状态恶化, 土壤就病了。
这里要借用传统文化中阴阳平衡之说。 土壤中碳营养不足, 首先导致微生
物繁殖障碍和生物多样性缺失。 碳营养和微生物都是有机物质, 属阴, 出现阴
衰竭状态后, 以氮磷钾为代表的矿物质营养更加强力地 “掳” 尽稀有的碳营
养, 这就形成阴衰而阳盛的土壤生态。 平衡既已被破坏, 耕地质量危机就发
生了。
(2) 缺碳病对农作物的 严 重 危 害。 由 于 大 量 农 田 二 三 十 年 来 少 施 甚 至
不施有机肥, 这就造成土壤和农作物缺碳。 土壤缺碳造成 的 问 题 已 经 介 绍
过了, 可是农作物有二氧化碳吸收转化, 怎么也会 缺 碳 呢? 请 看 以 下 几 个
因素。
大量研究表明: 农作物光合作用时二氧化碳最适宜浓度是0.1%, 但大自
然空气中二氧化碳浓度平均为 0.03%。 也就是说正常情况下农 作 物 普 遍 都
缺碳。
在土壤板结等条件下, 农作物根系衰弱, 农作物肥水输送供应偏低, 枝不
壮叶不茂, 叶片光合作用效率低, 就加剧了缺碳的情形。
环境条件差, 例如连续阴雨天, 或大棚种植空气流动差, 或高原地区二氧
122第十四章 有机碳肥与土壤修复
化碳浓度更低等等, 农作物就更加处于碳饥饿状态。
农作物长时间碳饥饿就会发生缺碳病, 它使农作物直接发生一系列病害:
根系衰弱甚至腐根, 早衰、 亚健康、 易倒伏、 叶绿体发育不正常、 光合作
用效率低, 防病抗逆机能差、 产量低、 品质低下, 果实发育不正常、 种质退化
等等。
由于农作物的缺碳病而并发的其他农作物病害就更多, 例如炭疽病、 黄萎
病、 花叶病、 黑 腐 病、 青 枯 病、 霜 霉 病、 根 肿 病、 果 树 黄 化 病 和 早 落 叶 病
等等。
由此可见, 农作物缺碳病造成的危害超过农作物的其他任何一种病害, 可
称之为农作物的 “壹号病”。 缺碳病每年造成我国农业的损失最少超过全国农
业年产值的20%。 根除农作物缺碳病, 将使农业跃上一个新台阶, 这是国家
农业战略层面的大课题!
(3) 农作物缺碳病的防治。 防治农作物缺碳病, 得从农作物碳营养两个通
道来分析。 第一也是主通道, 即叶片吸收二氧化碳通道, 现在不少专家和企业
在研究, 尤其在大棚作物中, 如何增加二氧化碳浓度或被吸收率, 有许多研究
成果。 第二即根部吸收碳营养通道, 研究的人反而比较少, 也许 “二通道说”
还没有被普遍认可吧。 本文着重讨论这第二 “通道” 问题。
“有效碳” 首先作用于土壤微生物、 作物根系和矿物质营养, 使微生物大
量繁殖, 使作物根系发达 (肥水吸收量大增), 使矿物质营养由离子态转化为
有机融合态 (易被根部吸收)。 这些变化导致土壤有机质分解, 土壤含氧涵水。
叶片得到更充分肥水供应, 脉粗叶厚、 展开度好, 在阳光下不萎蔫, 光合作用
效率大大提高, 碳水化合物转化和营养积累更丰富。 这就是根吸碳养分通道和
第一 “通道” 二氧化碳吸收转化的关系。 图14-1是同一块地同一种作物在午
间阳光下的不同表现。
图14-1(b) 为每亩加施3公斤液态有机碳。 最终收获地上生物量增产960
公斤, 折成干物质约为210公斤。 施入土壤里的液态有机碳仅3公斤, 其中干
物质才1.5公斤, 却增收210公斤干物质, 说明农作物的碳积累主要靠二氧化
碳吸收转化, 但根部吸收 “有效碳” 大大提高了叶片光合作用效率, 起到 “四
两拨千斤” 的作用。
(4) 如何给土壤 (农作物) 补碳? 首先来了解各种形态的 “碳” 和 “碳营
养” 功能的关系 (见表14-1)。
123有机碳肥知识问答
图14-1 午间阳光下叶片光合作用情况对比图
表14-1 各种形态的碳的 “碳营养” 功能
类别 物质 水溶性 分子状态 碳营养功能
单质碳 金刚石、石墨、炭 不溶 大分子稳定态 无
无机碳
二氧化碳 不溶 气体状态 经叶绿素光合作用转化
碳酸盐 水溶或微溶 固体 分解出 CO2不能根吸
有机碳
农家肥 水溶性较好 大分子小分子 肥效好但可能产生肥害
商品有机肥 水溶性差 腐殖化大分子 肥效低、慢
腐殖物质 几乎不溶 大分子 无碳营养功能可改良土壤
液态有机碳肥 全水溶 小分子有机碳 碳营养是商品有机肥的十几倍
固体有机碳肥 部分水溶 小分子有机碳丰富 碳营养是商品有机肥的5~10倍
因此, 有机碳肥系的产品才是目前可供选择的碳营养最佳肥料产品。
目前市场上以 “能水溶” 标榜有机碳的某些产品, 其实是用有机废水浓缩
液泡制或浓缩液喷雾干燥制造的, 这类产品分子粒径3000多纳米, 农作物根
系和微生物不能直接吸收, 施到地里造成根系缺氧, 多用就危害耕地安全。 看
看 DLS纳米粒径分析仪的检测结果[5] , 就可看出真假有机碳肥产品的区别
了[7] (见图14-2~图14-4)。
(5) 有机碳肥。 产品所含 “有效碳” 比率是一般商品有机肥的5倍以上,
以给土壤 (农作物) 提供碳营养为目标的有机质类肥料产品, 称为有机碳肥。
有机碳肥以有机废弃物为原料, 分固体有机碳肥和液态有机碳肥两大类。 有机
124第十四章 有机碳肥与土壤修
图14-4 有机浓缩液喷雾干燥分子团粒径分布图 (DLS)
碳肥与商品有机肥的区别见表14-2。