“碳饥饿”严重，这才是产量上不去的真正原因！|163

碳是构成有机物骨架的基础，每一个有机物分子，都是以碳原子为核心搭建起来的复杂结构，其中，碳水化合物更是植物营养的核心物质。比如木质素、纤维素、果胶质等，都是碳与氢、氧等元素结合形成的化合物，这些物质是细胞壁的组分；维生素与植物激素等也是碳与其他元素构成的活性物质，他们是植物体正常代谢活动的必须参与物质；此外，糖、脂肪等化合物，也是碳结构形成的植物临时储备能量库或是参与体内物质代谢（包括各种无机盐的吸收、合成、分解与转运等），相互转化后形成种类更繁多的物质。

碳的营养功能

陆生植物光合作用所需的CO2主要来自空气，虽然空气中CO2的浓度并不高，仅约为0.03%，但是随着空气流动，叶片周围的CO2浓度能够随时补充。一般来讲，空气流通较弱的大棚内，CO2浓度降低时，光合作用速率将急剧减慢。那么是不是CO2浓度越高越好呢？

显然不是，有科学家研究表明：如果将大棚内空气中的CO2的浓度提高至0.1%，就能明显提高植物光合作用强度（50%）并增加产量；但是当空气CO2的浓度超过0.1%时，也会对植物产生淀粉累积、叶片卷曲等不良影响。生产上，只有在植物生长茂盛、叶片密集的植物群体中，适量使用CO2肥料（干冰等）的增产效果才比较显著，特别是对于CO2浓度要求较高的C3植物（卡尔文循环，包括小麦、水稻、大豆等大多数植物），其肥效更加明显，生长期内变现为干物质可能成倍增加，收获时产量可提高20-40%。

碳素营养的补充

在温室和塑料大棚等栽培环境中，适时增施CO2肥料是一项重要的增产技术，特别是在无土栽培、冬季保温而通气不足的条件下，空气中的CO2损失较大、补充来源不足，此时的CO2肥料肥效就更为明显。实际生产上，温室中增加CO2浓度可采用燃烧天然气、丙烷、石蜡等碳氢化合物，也可以选用液化CO2肥料或固体CO2肥料（干冰），还可以通过使用碳酸氢铵与硫酸反应放出CO2的方法来补充空气中CO2不足的问题。

缺碳表现

有研究表明，碳约占植物干物质的50%，数倍于氮、磷、钾等元素之和。靠空气中CO2自然补充，仅为其需求量的1/5，远未能满足作物的生长需要而成为营养短板。在低温寡照时，碳短板对于作物高产的制约更为严重，甚至成为限制产量的最小养分。

夏季阳光强的时段，一些叶片展开度大的作物，如蔬菜和水果等叶片通常会出现萎蔫、无光泽、似蒙灰状等现象，这说明其叶绿素的含量和活性很差，蔫与不蔫，产量能相差40.5%。

连续阴雨天气，植物除了浸水影响生长，缺碳引起的“饥饿症”也会导致叶黄、叶落。因为光照不足的情况下，植物光合作用减弱，光合产物合成减少，而呼吸作用照常进行，使得消耗大于合成，导致植物生长势头渐衰。

对于大多数植物来说，根系离光合产物生成的地方（叶片）较远，运输难度太大。而根系要想长根毛、长须根，都是需要碳水化合物提供能量和“建材”，缺碳的植物碳水化合物运输至根系时，往往被半路拦截，导致根系可利用的碳水化合物较少，出现根系生物量较少、根毛少、根系短等情况，最终影响其他养分的吸收。

平衡施肥是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，业内鲜有关注。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。

作物“碳饥饿”是常态

经典的植物营养理论认定了16种必需元素，其中，碳、氢、氧三种元素主要来源于二氧化碳和水，一般在化肥工业中不予考虑。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。

专家认为，“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的必需成分—碳架，包括链状、环状的各类碳架，还是植物合成糖类、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为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。

部分科学论文已报道了高等植物对有机物的吸收研究，但主要集中在作物对有机氮营养的吸收与利用上。研究证实，氨基酸、尿素等可直接被作物吸收，且氨基酸等有机氮对作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，经典植物营养原理的“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，人们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”。

“碳短板”制约养分平衡

当前随着化肥施用量不断增大，“碳短板”更为突出，主要表现为以下三方面：

一是土壤肥力下降。土壤有机质浓度下降的后果众所周知，但是，其中有效碳(包括水溶碳、活性有机质)浓度的下降，更是值得关注的深层次原因。当下，化肥的用量越来越大，与土壤有效碳含量越来越低有关，亦即与土壤中“碳短板”越来越短有关。

二是作物低产、劣质多与“碳短板”有关。尤其是农产品质量下降，例如果蔬的口感差、维生素C含量低、硝酸盐含量高、不耐贮藏等，均与有机碳缺乏而导致的养分不平衡有关。

三是抗逆性低。作物对于寒、热、旱、涝等逆境均有一套内在的对应机制，但是，若缺乏必需的信号物质及其传导、接收，则作物无法发挥其抗逆功能，而“碳短板”使得抗逆信号物质的产生、传导等受到抑制。同样，对于病虫害的抗御，发挥作物的内在机制，也需要克服“碳短板”才能充分发挥作用。

所以说，通过补碳而实现碳与其他元素平衡是完全可以的，这方面已有一些成功的例子。如嘉美红利、嘉美金利、嘉美赢利来水溶性很高的有机碳系列肥料，增产效果非常明显。

植物营养学理论指出，碳是植物营养中的大量元素，碳在植物体内的含量平均为45%左右，远超大中微量元素之和数倍之多。大量施用化肥需要考虑各养分元素之间的平衡，这也是测土配方施肥的目标。但是，在氮磷钾施肥量大幅度增加的情况下，却没有考虑对碳的补充，使“碳短板”更为尖锐，平衡施肥的实际效果大打折扣。若通过施肥补碳，调整及优化植物营养平衡而消除“碳饥饿”，可以预计，现有平衡施肥的增产潜力将得到进一步大幅提高。植物营养平衡中的碳平衡不仅是一个重大的植物营养理论问题，同时也为肥料新产品开发提供了一个新的技术制高点。

有机碳肥补“碳短板”

长期以来，作物依靠自然状态获得碳营养，远远未能满足其需求而处于“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。

有机碳肥是指能够提供水溶性高、易被植物吸收的液体或固体有机碳营养的肥料，例如糖、酸、醇类及氨基酸等。有机碳肥可为液态、固态，使用较气态碳肥方便，可广泛用于大田及大棚。就形态、应用范围及条件而言，有机高效水溶碳肥较二氧化碳更为优越。

众所周知，有机碳肥已经是有机态，无需消耗光能进行有机物转化，这部分节省的光合能可用于其他生化反应，制造其他必需物质，从而促进作物更好、更快地生长。有效地消除“碳短板”，可使作物的产量、品质跃升到一个新的台阶。目前嘉美红利、嘉美金利其有机质水溶性高达50%-90%，是普通有机肥的20 倍，增产增收效果明显。

在生产实践中，基层农技人员和农民均有应用有机碳营养的经验，这也反映出有机碳营养的重要性。例如，山东农民在樱桃开花期喷施白糖，可使花期延长，授粉率提高。广东、山东的农民，对于受农药危害或受寒露风危害的水稻等作物喷施红糖也有良效。这与受害作物的光合作用受阻、碳水化合物合成不足有关。喷糖可以补充光合产物，因而可减轻药害或冷害。

新认识有机碳肥营养

基于有效碳营养的认识，业内需要对有机肥的作用、生产技术、有机碳营养的优点及养分平衡等方面进行深入思考，对有机肥尤其是有机碳肥方面的技术创新有重要的促进作用。有机碳肥可归于有机肥，但前者的水溶性、生理活性远高于后者，两者不能混为一谈。

一般有机肥的当季肥效不明显，其肥效主要是通过改土而慢慢显示出来。实际上，有机肥的肥效不一定慢，慢是因为其有效碳含量低。若提高其有效碳含量，肥效则快，尤其是在化肥用量偏高的情况下，补充有效碳，可消除“碳短板”而恢复碳平衡，且见效快速。目前平衡施肥中缺乏对解决“碳短板”的技术措施，若能改进，可收到“四两拨千斤”之功，使平衡施肥的效果更上一层楼。

国内外研究早已证实，小分子有机物如氨基酸、糖、维生素可被作物吸收。早在上世纪80年代，浙江农大孙羲先生领导的有机营养研究所就进行了作物的有机营养研究，证明有机肥中有机养分对作物的直接作用及其优越性。长期积累的研究成果为有机碳肥的研究提供了重要的基础。但是，有机碳肥一直难以在平衡施肥中得以应用，其主要原因是有机物种类太多，远超17种营养元素，难以一一计算并调节其平衡。专家以为，可以从有机物的碳链、碳环入手，将各种有机物均归纳为碳，以碳氮比为量化指标，则可实现以简驭繁，指导肥料生产及施用。试验结果表明，碳氮比在1左右，通常有很好的效果。而且研究证明，有机与无机元素配合，可大大提高养分的有效性及生理功能。

本文由国泰嘉美技术团队编辑整理

转载请务必按以下格式注明

文章来源：天宝农业技术服务平台 （ID：tianbaonj）

参考资料：

《平衡施肥勿忘补碳》廖宗文

《植物的碳氢氧营养现状，功能重大，却有名无实》喜田娃

本期编辑：刘晓辉、杨林

精彩内容

教你阴雨天如何施用农药！

选择遮阳网不是件简单事儿！

西甜瓜烂叶烂蔓烂瓜高清图解

黄板？蓝板？诱虫板、诱虫带知识知多少？