平衡施肥是高作物高产优质的重要技术,碳是名列首位的营养元素。但笔者以为,碳营养补充长期成为短板,业内鲜为关注。随着化肥施用量不断增大,“碳短板”愈发突出,引起作物低产、劣质、抗逆性降低等问题。作物依靠自然状态的二氧化碳营养,这种靠天补碳方式仅能满足其需求的五分之一,作物长期处于“碳饥饿”中。通过有机碳肥补碳,可以有效地消除“碳饥饿”而实现碳平衡。当前国内有机碳肥领域是个未受重视的研究盲区,同时也是生机勃勃的学术前沿和技术制高点,因此,肥料企业应抓住有机碳肥发展的重大机遇。
经典的植物营养理论认定了17种必须元素,其中,碳、氢、氧三种元素主要来源于二氧化碳和水,一般在化肥中不予考虑。二氧化碳气肥多用于大棚,难以在大田使用。化肥工业诞生至今100多年来,除自然状态的二氧化碳外,碳肥的研究、生产和应用基本处于“有名无实”状态,在理论中有其名,而施肥实践中缺其用。
笔者认为,“碳短板”源于大家对碳营养,主要是有机碳营养的重大作用缺乏认识。碳营养的重要性,在于其提供构建植物体内各有机成分-----碳架,包括链状、环状的各类碳架,是植物合成糖类、蛋白质、氨基酸、酶、激素、信号传递物质等的基础物质。
当今国内外许多与肥料相关的重大问题,如平衡施肥、水体富营养化、农产品高产优质、提高肥料利用率等,不仅与现有化肥产品提供的养分有关,而且与碳营养有密切关系。目前大田碳营养的补充基本都依靠大气中的二氧化碳来自然补充,远不能满足平衡施肥的需要,尤其是在化肥施用量大的情况下更是如此。一般有机肥是否可以作物人工补碳的有效途径呢?据了解,有机肥含有大量的碳但有效性甚低,水溶性一般小于10%,大都在2%左右,因此难以被根系吸收。
部分科学论文已经报道了高等植物对有机物的吸收研究,但主要集中在植物对有机氮营养的吸收与利用上。研究证实,氨基酸、尿素等可直接被植物吸收,且氨基酸等有机氮对植物的营养效应优于无机氮。但是,这方面的研究均从氮磷营养的角度来开展,未注意到有机碳架,尤其是不含氮的有机碳架进入植物体后的转化机制与作用机理。
另外,金典植物营养原理的“最小因子律”表达为木桶原理图,它形象地显示了营养元素短板对增产的重要性。但是,碳在经典理论上虽有其名,而在现有文献中的木桶图中却无其位。长期以来,人民仅依赖无机二氧化碳提供碳营养,却未考虑在气态碳肥以外开发有机碳液肥或固态肥。可见,正是认识上的“碳短板”,导致实践中植物营养“碳饥饿”