廖宗文　劉可星　毛小云

（華南農(nóng)業(yè)大學(xué)資源環(huán)境學(xué)院　廣州　510642）

摘　要：有機(jī)碳肥可廣泛用于大田及大棚，可有效地消除碳短板對作物產(chǎn)量質(zhì)量的抑制。主要介紹了腐植酸有機(jī)碳肥的分類、養(yǎng)分以及有機(jī)碳營養(yǎng)的概念，深入研究了腐殖酸的有機(jī)碳營養(yǎng)的作用，并提出了一些有待糾正或澄清的概念。有機(jī)碳營養(yǎng)的研究及有機(jī)碳肥的開發(fā)具有廣闊的前景。

關(guān)鍵詞：腐植酸　有機(jī)碳肥　有機(jī)碳營養(yǎng)　碳平衡

High Level Organic Carbon Nutrient: A New Level of Humic Acid’s Advantage Position

Liao Zongwen, Liu Kexing, Mao Xiaoyun

(College of Resource and Environmental Sciences, South China Agriculture University, Guangzhou, 510642)

Abstract: Organic carbon fertilizer could use in farm land and greenhouse widely, and effectively avoid the control of carbon short board on plant yield and quality.It introduced the classification and nutrient of humic acid organic carbon fertilizer and the concept of organic carbon nutrient.Moreover, some concept needed to correct and clear.Study of organic carbon nutrient and development of organic carbon fertilizer have a wide application future.

Key words: humic acid; organic carbon fertilizer; organic carbon nutrient; carbon balance

腐植酸具有多種突出的功能，如改土、促長、提高作物抗病蟲、抗旱等，從植物營養(yǎng)的角度分析，都是有機(jī)碳營養(yǎng)的作用，更準(zhǔn)確地說，是其中大量的高端有機(jī)碳營養(yǎng)的作用。深入研究腐植酸的有機(jī)碳營養(yǎng)作用，將使使腐植酸的生產(chǎn)技術(shù)水平及使用的技術(shù)水平提升到一個新的高度。

1　有機(jī)碳營養(yǎng)——被忽略的短板　

在經(jīng)典植物營養(yǎng)理論認(rèn)定的16種必須元素中，碳居首位，而且是超大量元素，在植物體內(nèi)的含量可高達(dá)60%以上，遠(yuǎn)超NPK之和，達(dá)數(shù)倍之多。碳提供構(gòu)建植物體內(nèi)各有機(jī)成分的必需成分——碳架，包括鏈狀、環(huán)狀的各類碳架，是植物合成糖類、蛋白質(zhì)、氨基酸、酶、激素、信號傳遞物質(zhì)的基礎(chǔ)物質(zhì)。大田植物碳營養(yǎng)僅靠大氣二氧化碳的自然補(bǔ)充，僅為其需求量1/6，長期處于碳饑餓狀態(tài)。開發(fā)有機(jī)碳肥十分必要，這不僅是一個重大的植物營養(yǎng)理論問題，而且也是肥料新產(chǎn)品開發(fā)的技術(shù)制高點。遺憾的是，這一點尚未受到關(guān)注。有機(jī)碳營養(yǎng)具有明顯優(yōu)勢，可大大地減少因CO2不足和光照不足對作物生長的影響。

自然補(bǔ)碳途徑從無機(jī)CO2開始，經(jīng)過光合反應(yīng)生成單糖，有機(jī)碳肥補(bǔ)碳則跳過了初始反應(yīng)，不必從CO2開始，也不需光照，即可進(jìn)入后續(xù)的生化反應(yīng)。初始反應(yīng)的光合能可節(jié)省下來而用于后續(xù)反應(yīng)中，這在陰雨天光照不足時，更能顯示有機(jī)碳肥的優(yōu)點，如促長、抗病等。

光合作用獲得的第一級產(chǎn)品是葡萄糖，通過一系列相應(yīng)的生化反應(yīng)可生成雙糖、多糖、氨基酸、多肽等，參與構(gòu)建作物細(xì)胞及組織，并形成各類的激素和信號物質(zhì)調(diào)控合成、分解、抗逆(病蟲、旱、澇等)等生化過程。有機(jī)碳營養(yǎng)的成分復(fù)雜，遠(yuǎn)超一般氮、磷、鉀化肥，其中光合產(chǎn)物單糖及其延伸的雙糖類可稱為低端基礎(chǔ)成分，而后續(xù)多部反應(yīng)形成的營養(yǎng)如維生素、生物堿等次生代謝物質(zhì)等，則是高端成分。

2　腐植酸——高端有機(jī)碳營養(yǎng)

有機(jī)碳肥可大致分3類：(1) 按化學(xué)類型分：有機(jī)酸類 如乙酸、丙酸；糖類，如單糖、雙糖、多糖；醇類如乙醇、丙醇以及醛類等；鏈狀、環(huán)狀等。(2) 按存在狀態(tài)分：固體、液體 (氣態(tài)為CO2。(3) 按結(jié)構(gòu)復(fù)雜程度分：簡單有機(jī)C營養(yǎng)如單糖、乙酸、氨基酸等；復(fù)雜有機(jī)C營養(yǎng)如腐植酸、黃腐酸、多糖、激素、多肽、、維生素。結(jié)構(gòu)復(fù)雜的有機(jī)C營養(yǎng)，在植物體內(nèi)需經(jīng)多步反應(yīng)才能合成，生理功能更突出，肥效更明顯。腐植酸則是其中的高端產(chǎn)品，可謂有機(jī)碳肥金字塔尖上的明珠。腐植酸能夠提供這類高端成分的有機(jī)碳營養(yǎng)，腐植酸的許多促長、抗逆功能與有機(jī)碳營養(yǎng)的高端部分有密切關(guān)系。

作物的低產(chǎn)、劣質(zhì)及抗逆性低大都與碳短板有關(guān)。如能注意補(bǔ)充，可達(dá)到“四兩撥千斤“之功效，使平衡施肥的效果沖破碳短板的限制而更上一層樓。如福建省詔安縣綠洲生物有限公司的“綠烏龍”和“天佳”腐植酸產(chǎn)品，水溶性有機(jī)碳高達(dá)50%～90%，是普通有機(jī)肥的10倍以上，僅用5～10千克/畝，可明顯增產(chǎn)。山西美邦大富農(nóng)科技有限公司的腐植酸鉀系列產(chǎn)品均為高水溶有機(jī)碳的優(yōu)質(zhì)肥料，已暢銷海外40多個國家。西北農(nóng)林大學(xué)劉存壽教授研制的則是一種仿生型的化學(xué)加工有機(jī)碳營養(yǎng)產(chǎn)品，可使生物質(zhì)原料如藥渣、秸稈、糞便在4 h內(nèi)轉(zhuǎn)化為水溶性有機(jī)碳肥，轉(zhuǎn)化率達(dá)90%以上，肥效顯著。

3　碳平衡——不應(yīng)被忽略的養(yǎng)分平衡

養(yǎng)分平衡中的碳平衡十分重要，對作物產(chǎn)量、質(zhì)量都有重大影響。目前的配方施肥如能對碳平衡有所考慮，將進(jìn)一步提升配方施肥的效果。在碳平衡中，有機(jī)碳與氮營養(yǎng)的平衡最為重要。施氮量是否適宜，不僅應(yīng)考慮與磷、鉀的平衡，還考慮與碳的平衡，在陰天光照不足時，使光合作用的產(chǎn)物葡萄糖下降，因而碳/氮比下降，氮則易出現(xiàn)偏高的問題。此時應(yīng)注意施用有機(jī)碳肥以提高碳/氮比，將可有效地克服天氣(光照不足)所造成的影響，這是有機(jī)碳肥在各類營養(yǎng)元素中最突出、最獨特的優(yōu)勢，有助于克服陰雨天光照不足導(dǎo)致的生長慢，易感病等問題，值得深入研究。

目前，調(diào)節(jié)碳/氮平衡尚缺乏基本研究，當(dāng)前只能從定性的角度起步，有機(jī)肥的碳的水溶性高，則用量可相對減少，反之則相應(yīng)增多。若水溶性很低，則其營養(yǎng)作用很小，以改良為主。這類肥料如一般秸稈，雞糞堆肥，用量較大，若水溶性高、而且結(jié)構(gòu)復(fù)雜、功能團(tuán)較多的腐植酸則見效快，具備明顯的有機(jī)碳營養(yǎng)作用。與光合作用的初級產(chǎn)品單糖或下一級產(chǎn)品相比，腐植酸屬于經(jīng)過多道工序生成的生化產(chǎn)品或半成品，具有較高的內(nèi)能(光合能)。因而可大大減少對光能的依賴，在光照不足時，遠(yuǎn)勝于其他肥料(PPT)，因此這類高端有機(jī)碳肥量少而高效，用量遠(yuǎn)少于一般有機(jī)肥。

研究證明，有機(jī)與無機(jī)配合，可大大提高養(yǎng)分有效性及吸收率。在養(yǎng)分配方設(shè)計中，納入碳平衡的計算將進(jìn)一步提升平衡施肥的肥效?；趯τ袡C(jī)碳作用的認(rèn)識，碳/氮還是一個重要的作物營養(yǎng)診斷指標(biāo)。作物生長過程中，若碳不足，或氮過量，都會使碳/氮平衡失調(diào)而導(dǎo)致正常的合成受阻，植株水溶性碳與全碳，水溶性氮與全氮，以及水溶性碳/氮的比例將發(fā)生相應(yīng)變化。從這些變化中，可歸納出正常的碳/氮參數(shù)指標(biāo)，據(jù)此可判斷作物的碳、氮盈虧狀況，并采取合適的增氮或增碳措施進(jìn)行調(diào)控。

4　一些有待糾正或澄清的概念

(1) 有機(jī)質(zhì)、有機(jī)肥和有機(jī)碳營養(yǎng)。有機(jī)質(zhì)是原料經(jīng)化學(xué)加工堆翻發(fā)酵才能變成有機(jī)肥，其中的有機(jī)碳水溶性明顯提高，一般達(dá)到1%～2%，有機(jī)碳營養(yǎng)則是有機(jī)肥中最快見效、最為重要的水溶可被吸收的成分。優(yōu)質(zhì)有機(jī)肥和腐植酸就是這類提供有機(jī)碳的高端產(chǎn)品。

(2) 有機(jī)氮與有機(jī)碳。由于缺乏對有機(jī)碳的明確認(rèn)識，往往把二者混淆而不知，通常是把有機(jī)氮涵蓋有機(jī)碳。其實，有機(jī)氮是有機(jī)碳的一部分中的碳水化合物(糖、纖維素)，則是與有機(jī)氮無交叉的。這類成分具有重要的營養(yǎng)作用，是有機(jī)肥生產(chǎn)中需要保留的重要成分，若概念不清，似乎有機(jī)氮才值得關(guān)注，則糖、酸及纖維類等有機(jī)碳就被忽略了，在生產(chǎn)上堆肥有機(jī)碳大量為CO2損失，即是一例。明確有機(jī)碳概念，認(rèn)識其重要性，重新審視現(xiàn)行的堆肥或化學(xué)加工技術(shù)，注意防止或減少有機(jī)質(zhì)轉(zhuǎn)化為CO2的碳營養(yǎng)損失，將是提高有機(jī)肥技術(shù)水平和有機(jī)肥(包括腐植酸)產(chǎn)品競爭力的一個重要創(chuàng)新方向。

5　前景廣闊

有機(jī)碳肥為固體或液體，使用比氣態(tài)碳肥方便，可以廣泛用于大田及大棚，能夠有效地消除碳短板對作物產(chǎn)量、質(zhì)量的抑制，從而使作物的高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)躍升到一個新的臺階。有機(jī)碳營養(yǎng)的研究及有機(jī)碳肥的開發(fā)，不僅是肥料產(chǎn)業(yè)的一個新的經(jīng)濟(jì)增長點，而且也是植物營養(yǎng)領(lǐng)域新的學(xué)術(shù)生長點。

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