有機(jī)碳肥與農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化

李瑞波+++李群良

內(nèi)容摘要： 對植物營養(yǎng)元素碳的定位及其來源的認(rèn)識偏差，是造成“化學(xué)農(nóng)業(yè)”耕作方式缺陷的重要原因。土壤中有機(jī)養(yǎng)分的有效物質(zhì)是植物根系可直接吸收的小分子水溶有機(jī)碳。以提供小分子水溶有機(jī)碳為目標(biāo)的有機(jī)碳肥，具有廣泛的農(nóng)業(yè)功能和環(huán)保功能，它將推動農(nóng)業(yè)走上土壤肥力陰陽平衡、作物高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)和生態(tài)改善的發(fā)展之路。

關(guān)鍵詞 ：有機(jī)碳養(yǎng)分 有機(jī)碳肥 陰陽平衡 物質(zhì)大循環(huán)

一、對“碳”認(rèn)識的偏差造成農(nóng)業(yè)重大損失

肥料總體可分為有機(jī)肥料和無機(jī)肥料兩大類，它們互相不能取代，也不能一衰一盛，而應(yīng)陰陽結(jié)合，陰陽平衡，形成土壤和農(nóng)作物的良好的營養(yǎng)基礎(chǔ)，才有農(nóng)產(chǎn)品的豐收。

綜觀我國肥料行業(yè)，化肥品種繁多，產(chǎn)能過剩。而有機(jī)肥料卻因成本高、肥效低，農(nóng)民不愛用。又由于它的標(biāo)準(zhǔn)不科學(xué)，還被不法廠商鉆空子，粗制濫造，劣質(zhì)有機(jī)肥坑農(nóng)害民的現(xiàn)象不斷發(fā)生。農(nóng)民極難買到優(yōu)質(zhì)放心的商品有機(jī)肥。本應(yīng)撐起肥料領(lǐng)域“半邊天”的有機(jī)肥料逐漸被邊緣化。

有機(jī)肥料落到今日這種地步，原因何在呢？

首先，在上世紀(jì)50年代我國建設(shè)肥料產(chǎn)業(yè)時(shí)，有機(jī)肥料就拜錯(cuò)了師門。我國農(nóng)業(yè)文明延續(xù)幾千年，這在世界上是罕見的奇跡。幾千年農(nóng)業(yè)文明傳承的密碼是什么？物質(zhì)循環(huán)！有機(jī)農(nóng)業(yè)耕作中注重培肥地力，把有機(jī)廢棄物通過堆肥的方式進(jìn)行腐解處理然后反哺土地。這個(gè)循環(huán)中最主要的物質(zhì)是碳，物質(zhì)循環(huán)也即歸碳于土、貯碳于土。我國農(nóng)村過去幾乎家家戶戶搞“堆肥”。這種堆肥的要點(diǎn)就是半?yún)捬醢l(fā)酵（不翻堆）和自然堆積燜干。這種“安安靜靜”的生產(chǎn)工藝既達(dá)到有機(jī)物料的腐解，又最大限度減少了碳損耗。然而我國商品有機(jī)肥的生產(chǎn)技術(shù)不采堆肥技術(shù)之所長，卻采用“轟轟烈烈”的新工藝：又是好氧高溫發(fā)酵，又是多次翻堆，還有高溫烘干，把有機(jī)物料中的碳養(yǎng)分大量氧化成二氧化碳排掉。達(dá)到了生產(chǎn)“礦化腐殖質(zhì)”的目的：生產(chǎn)出了一堆“粗、重、慢”的空殼。這里明顯有化工工藝的痕跡。

有機(jī)肥料現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)（NY525-2012）規(guī)定有機(jī)肥料正面的質(zhì)量技術(shù)指標(biāo)是：“有機(jī)質(zhì)含量（干基計(jì)）≥45%”，“總養(yǎng)分（干基計(jì)）N+P2O5+K2O≥5%”。內(nèi)行人都知道，有機(jī)物料發(fā)酵過程中消耗的就是有機(jī)碳，同一批物料發(fā)酵后干物質(zhì)中有機(jī)質(zhì)含量是下降的，那么以“有機(jī)質(zhì)含量”作為質(zhì)量指標(biāo)有何意義？而“總養(yǎng)分”指標(biāo)中，全是無機(jī)養(yǎng)分，不見有機(jī)養(yǎng)分（水溶有機(jī)碳）的影子。

有機(jī)肥料不提供有機(jī)養(yǎng)分，30多年農(nóng)業(yè)耕作不重視有機(jī)肥，就導(dǎo)致耕地有機(jī)質(zhì)含量連續(xù)下跌，農(nóng)田貧瘠化嚴(yán)重。

為什么會出現(xiàn)長達(dá)30年的“化學(xué)農(nóng)業(yè)耕作”？根本原因在于化學(xué)植物營養(yǎng)學(xué)理論的如下重大錯(cuò)漏。

1.認(rèn)為植物有機(jī)營養(yǎng)僅來源于空氣中的二氧化碳經(jīng)葉片吸收和葉綠素光合作用轉(zhuǎn)化，不認(rèn)為植物根系能直接吸收有機(jī)碳養(yǎng)分。這就是植物有機(jī)碳來源“一通道說”。實(shí)際上存在由根系吸收的第二碳通道。不了解第二碳通道，就不重視給土壤補(bǔ)碳，導(dǎo)致土壤碳貧瘠和農(nóng)作物缺碳。

2.對植物營養(yǎng)元素碳的定位不準(zhǔn)確。植物干物質(zhì)中碳占35%左右，再加上植物生長過程新陳代謝消耗大量碳，所以植物所需碳總量超過總養(yǎng)分量的50%。而植物各營養(yǎng)元素區(qū)劃原則是根據(jù)植物實(shí)際需求量的多、少、微來區(qū)分的。碳元素所需總量與其他各“大量元素”不在同一數(shù)級上，它在植物物質(zhì)結(jié)構(gòu)形成過程中起著“組合者”的作用，所以從理論上把碳正名為“基礎(chǔ)元素”以區(qū)別于大量元素，才有利于正確研究植物營養(yǎng)。

基于這樣的認(rèn)識，我們重新檢視傳統(tǒng)植物營養(yǎng)學(xué)的“木桶效應(yīng)”。當(dāng)碳（C）“板條”寬度相當(dāng)于其他十幾塊“板條”寬度的總和時(shí)，還能箍成木桶嗎？所謂量變到質(zhì)變，碳已經(jīng)不是組成木桶壁的一塊板條，而是以碳為陰面，以十幾種礦質(zhì)元素為陽面的陰陽關(guān)系，而氫和氧（即H2O）屬中性，穿合于陰陽之間，缺它，陰陽不可能結(jié)合。這就是土壤肥力陰陽平衡關(guān)系。（見圖1）

陰盛陽衰（純有機(jī)種植），農(nóng)作物沒有高產(chǎn)；陽盛陰衰（化學(xué)農(nóng)業(yè)耕作），農(nóng)作物也沒有高產(chǎn)。只有陰陽平衡且肥水充盈時(shí)，農(nóng)作物才能發(fā)揮出最佳生產(chǎn)能力。所以陰陽平衡是大平衡，主平衡，無機(jī)元素平衡是小平衡、次平衡。只有陰陽平衡，無機(jī)元素平衡才能發(fā)揮實(shí)際效果。

3.把無機(jī)養(yǎng)分“離子說”絕對化，造成對無機(jī)養(yǎng)分利用率低的原因的誤判。植物在原生態(tài)或肥沃的土壤中，無機(jī)養(yǎng)分與有機(jī)養(yǎng)分以多種形態(tài)結(jié)合成“有機(jī)無機(jī)”零電價(jià)態(tài)被植物根系吸收，無機(jī)養(yǎng)分利用率更高。可見無機(jī)養(yǎng)分離子態(tài)被吸收是在貧瘠土壤中才會出現(xiàn)。同性離子間互相排斥，異性離子結(jié)合成水不溶物，化肥利用率就低。另一方面，有機(jī)碳和各無機(jī)元素是以嚴(yán)格的配比，按植物DNA指令組裝到植物細(xì)胞的，有機(jī)碳養(yǎng)分匱乏，無機(jī)養(yǎng)分離子比例過大，就會富余出大量無機(jī)離子，游離于植物胞外液中，導(dǎo)致植物對無機(jī)養(yǎng)分的需求弱化，這是化肥利用率低的深層次原因，也是農(nóng)作物低產(chǎn)的根本原因。

4.對土壤中碳養(yǎng)分存在形態(tài)的誤判。土壤有機(jī)質(zhì)中的有機(jī)碳，絕大部分是不溶于水的，它不是真實(shí)的碳養(yǎng)分。沒能向土壤微生物提供足夠的可直接吸收的水溶有機(jī)碳肥料，微生物不能正常繁殖才導(dǎo)致土壤板結(jié)。對這個(gè)問題缺乏清晰的認(rèn)識，微生物制劑不帶有機(jī)碳養(yǎng)分，相當(dāng)于不備軍糧的空降兵，這是目前大量微生物制劑施到土壤中效果不佳、秸稈腐熟劑農(nóng)民不愛用的原因。土壤板結(jié)與施用化肥沒有太多關(guān)聯(lián)。

以上各點(diǎn)都可以歸結(jié)為對植物碳養(yǎng)分認(rèn)識的偏差。這些理論的重大錯(cuò)漏影響我們幾十年，造成農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的政策、技術(shù)、產(chǎn)業(yè)和耕作方式等方面都產(chǎn)生大量的失誤。耕地普遍缺碳，農(nóng)作物出現(xiàn)大面積缺碳病，其造成的損失是難以用數(shù)字表達(dá)的。我們祖先五千年積累的農(nóng)業(yè)文明遺產(chǎn)將因50年的“化學(xué)農(nóng)業(yè)耕作方式”而耗盡。算起來歷史留給我們挽救的時(shí)間只剩20年了。

二、有機(jī)碳肥產(chǎn)品的研發(fā)

人類在170多年前開始創(chuàng)建化肥工業(yè)，解決了向農(nóng)作物高效富集地提供礦物質(zhì)養(yǎng)分的技術(shù)問題，卻至今未能建立高效富集的植物有機(jī)質(zhì)養(yǎng)分的工業(yè)化體系。肥料工業(yè)的一條腿早已跨進(jìn)了農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化門坎，另一條腿卻還拖在小農(nóng)經(jīng)濟(jì)時(shí)代。

有機(jī)碳肥研發(fā)的目標(biāo)，就是生產(chǎn)富含植物有機(jī)養(yǎng)分的肥料。植物有機(jī)養(yǎng)分的有效物質(zhì)是植物根系可直接吸收的小分子水溶有機(jī)碳。這種“有機(jī)”分子粒徑小于800納米，親水性，其在水溶液中呈無定形“云團(tuán)狀”，能隨水流被吸入口徑小得多的植物根毛孔。

利用固液有機(jī)廢棄物為原料，經(jīng)微生物發(fā)酵或生化裂解，生產(chǎn)出液態(tài)有機(jī)碳肥和高碳有機(jī)肥，再利用這兩種基礎(chǔ)產(chǎn)品生產(chǎn)其他衍生產(chǎn)品。有機(jī)碳肥制造工藝路線圖如下（見圖2）：

有機(jī)碳肥系列產(chǎn)品，都以小分子水溶有機(jī)碳為主要有效成份，以保證施用后其所提供的植物有機(jī)養(yǎng)分不少于10倍傳統(tǒng)有機(jī)肥的有機(jī)養(yǎng)分。以下是目前有機(jī)碳肥各品種的技術(shù)指標(biāo)，其中“EC”即有效碳，指小分子水溶有機(jī)質(zhì)的含碳量。（見表1）

用全新的檢測方法進(jìn)行檢測：嚴(yán)格界定是否合格時(shí)，以DLS納米測粒儀，測出水溶上清液中的分子粒徑平均小于650納米，且該部分在溶液中含碳量與樣品總質(zhì)量之比符合上表為合格。工廠化驗(yàn)室快速測試方法，是將樣品水溶上清液通過650納米濾膜后，測得過濾液中含碳量與樣品總質(zhì)量之比達(dá)到上表為合格。

有機(jī)碳肥還可以同化肥、微生物制劑復(fù)配開發(fā)出多款衍生產(chǎn)品，適合一切農(nóng)作物，可作基肥、追肥、葉面肥和管道輸送，因此它是一類市場前景無比廣闊的高效綠色環(huán)保肥料，其在我國潛在的市場用量每年幾千萬噸。

三、有機(jī)碳肥的功能（8+1）

有機(jī)碳肥在農(nóng)業(yè)方面有八大功能，加上其環(huán)保貢獻(xiàn)，可概括為（8+1）：

1.有機(jī)碳肥是傳統(tǒng)有機(jī)肥的升級換代品

有機(jī)碳肥“有效碳”5%～15%，其有機(jī)肥力是傳統(tǒng)有機(jī)肥的5～10倍，同功能微生物相匹配使用更能使肥力倍增。每畝每茬用量20～100公斤就見顯效，用量相當(dāng)于有機(jī)肥的5%～10%，使用成本300～500元，相當(dāng)于使用有機(jī)肥成本的40%～50%。有機(jī)碳肥單位面積用量少、水溶性好，就能像化肥那樣方便施用，可上山、可入水，填補(bǔ)傳統(tǒng)有機(jī)肥難于應(yīng)用的大量空間。有機(jī)碳肥還可管道輸送、可滴灌、可進(jìn)入無土栽培系統(tǒng)，甚至還可用于氣霧栽培，所以有機(jī)碳肥是信息化時(shí)代的精品有機(jī)肥。

2.有機(jī)碳肥是化肥的最佳伴侶

有機(jī)碳肥和化肥混合施用與純化肥對比，在化肥用量不減的情況下，農(nóng)作物增產(chǎn)30%～100%，有機(jī)碳肥與三大化肥配合施用的合理配比如下：

EC/W=0.2～0.3

式中：EC為有機(jī)碳肥中“有效碳”含碳量；

W為（N+P2O5+K2O）總量；

0.2適用于土壤有機(jī)質(zhì)含量較豐富情況；

0.3適用于土壤有機(jī)質(zhì)匱乏的情況；

復(fù)合造粒EC/W值建議用0.25～0.3。

我國多年來有機(jī)無機(jī)復(fù)混肥料推廣不開，主要原因是粗重的有機(jī)肥與精細(xì)的化肥門不當(dāng)戶不對。有機(jī)碳肥單位面積用量與化肥相當(dāng)，混合使用門當(dāng)戶對?！坝袡C(jī)碳無機(jī)復(fù)混”肥料必成未來主流肥料。

3.有機(jī)碳肥是微生物肥料的補(bǔ)碳劑

通過施用有機(jī)碳肥，可以給微生物肥料補(bǔ)碳以提高其有效率。施用有機(jī)碳肥后，功能微生物迅速發(fā)展成土壤中的優(yōu)勢種群，隨著土壤水氣熱環(huán)境改善，土壤生態(tài)良性循環(huán)產(chǎn)生的生物多樣性又進(jìn)一步推動生物肥力的提高，如此，有機(jī)碳肥就幫助微生物肥料發(fā)揮出真正威力。

4.有機(jī)碳肥是多功能高效土壤調(diào)理劑

有機(jī)碳肥是有機(jī)碳養(yǎng)分富集的有機(jī)肥，與普通有機(jī)肥相比，它不但用量少，而且它的使用濃度恰與功能微生物的需求相適應(yīng)，能迅速調(diào)動和擴(kuò)大功能微生物的作用，快速改良土壤。有機(jī)碳肥的原材料是有機(jī)廢棄物，其中的高濃度有機(jī)廢水保留并濃縮了有機(jī)物質(zhì)中的水溶碳和中微量元素，這更使它兼具補(bǔ)碳與補(bǔ)素（中微量元素）的雙重功能，所以有機(jī)碳肥是一種高效多功能土壤調(diào)理劑。

5.有機(jī)碳肥是農(nóng)作物光合作用增強(qiáng)劑

有機(jī)碳養(yǎng)分經(jīng)由被土壤微生物吸收、被根系吸收和與礦物質(zhì)養(yǎng)分融合三種直接作用引發(fā)土壤生物肥力、物理肥力和化學(xué)肥力連環(huán)促進(jìn)的能量傳遞，這個(gè)過程的發(fā)展變化導(dǎo)致土壤肥沃和根系發(fā)達(dá)，肥水供應(yīng)充足，從而使植物葉片寬厚，葉綠體碩大、葉綠素豐富，植物光合作用效率大大提高，請看以下兩組對比圖。

植物體內(nèi)每日積累的碳水化合物（有機(jī)碳養(yǎng)分）越多，其所吸納的礦物質(zhì)養(yǎng)分就越多，大體呈正比的關(guān)系，所以施用少量有機(jī)碳肥，就能使農(nóng)作物呈現(xiàn)30%甚至100%的增產(chǎn)，就連最難大幅度增產(chǎn)的水稻都能增產(chǎn)30%以上。

6.有機(jī)碳肥是農(nóng)作物防病抗逆機(jī)能的促進(jìn)劑

農(nóng)作物有機(jī)碳養(yǎng)分充足，無機(jī)養(yǎng)分配套，土壤三大肥力連環(huán)促進(jìn)，農(nóng)作物就根深葉茂，對抗病害能力和自我修復(fù)能力就增強(qiáng)。土壤肥沃，生物多樣性豐富，氣場旺盛，土壤中和空氣中有益微生物活躍，致病菌難以繁衍，農(nóng)作物染病的機(jī)會就少。所以說有機(jī)碳肥是農(nóng)作物防病抗逆機(jī)能的促進(jìn)劑。

7.有機(jī)碳肥是激活農(nóng)作物生產(chǎn)潛力的能源

有機(jī)碳肥能激發(fā)農(nóng)作物的生產(chǎn)潛力。一些禾本科作物，例如水稻、小麥，施用有機(jī)碳肥后，有效分蘗數(shù)能增加30%以上，增產(chǎn)30%以上。對采摘期長的作物，使植株避免早衰、果實(shí)更豐滿，還能延長采摘期，例如蕃茄、茄子、辣椒、四季豆、黃瓜等增產(chǎn)50%以上。利用“有機(jī)碳肥+化肥”技術(shù)使青花菜一株采三次花，產(chǎn)值增加150%。這方面更大的經(jīng)濟(jì)價(jià)值表現(xiàn)在使果樹樹勢壯旺，延長生育樹齡，成為接近原生態(tài)的“長壽樹”。由于有機(jī)碳肥助根的“天性”，塊根類作物如紅薯、馬鈴薯、淮山、蘿卜、胡蘿卜、人參、三七等，使用后塊根碩大、風(fēng)味特佳。

缺碳使許多化肥離子失去了被組合的機(jī)會滯留在植物胞外液中，使農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量下降口感差。有機(jī)碳養(yǎng)分的進(jìn)入，組合了這些垃圾，變廢為寶，使農(nóng)產(chǎn)品既高產(chǎn)又優(yōu)質(zhì)。例如小番茄甜度提高33%，南方大棚哈密瓜的甜度達(dá)到18～19。發(fā)現(xiàn)災(zāi)害后及時(shí)灌施液態(tài)有機(jī)碳肥，可使農(nóng)作物在短時(shí)間內(nèi)恢復(fù)長勢，取得較好收獲。施用有機(jī)碳肥的豆科作物不倒伏，產(chǎn)量提高30%左右。

8.有機(jī)碳肥護(hù)航土地永續(xù)耕作

常態(tài)化地開展物質(zhì)循環(huán)，才能培肥地力。過去行之有效的千家萬戶“積肥”下地的“局部物質(zhì)循環(huán)”已經(jīng)式微了，土地缺碳、土壤貧瘠，農(nóng)作物在亞健康中生長。有機(jī)碳肥產(chǎn)業(yè)就是建立大物質(zhì)循環(huán)的產(chǎn)業(yè)。局部碳循環(huán)沒有了，大量有機(jī)廢棄物卻亂堆亂排，我們順勢而為，建立起以有機(jī)碳肥為核心的大的碳循環(huán)，就能形成新的培肥地力機(jī)制，使土地永續(xù)耕作。

9.有機(jī)碳肥產(chǎn)業(yè)對環(huán)境保護(hù)的貢獻(xiàn)

首先表現(xiàn)在節(jié)能減排和循環(huán)經(jīng)濟(jì)方面。當(dāng)有機(jī)碳肥年產(chǎn)達(dá)到3000萬噸時(shí)，全國每年可減排COD約400萬噸。這是一種有別于傳統(tǒng)環(huán)保措施的“完全碳回收”措施。請看以下比較圖。（見圖5）

其次表現(xiàn)在對自然環(huán)境的改善方面。有機(jī)碳肥是高效土壤調(diào)理劑。常態(tài)化施用有機(jī)碳肥，土壤物理結(jié)構(gòu)優(yōu)化，水氣熱協(xié)調(diào)，有機(jī)、無機(jī)養(yǎng)分均衡，生物多樣性豐富，土壤就能恢復(fù)生命力，提高自凈能力和緩沖調(diào)節(jié)能力，溫室氣體排放減少，還給人類一個(gè)潔凈清純的大氣環(huán)境。土壤團(tuán)?；劳翆釉龊?，持水能力增強(qiáng)，有效緩解雨水對地表的沖刷，既保護(hù)了土地，又減少對河流湖泊的污染。有機(jī)碳肥與化肥配合使用，能使化肥利用率提高30%～50%，這就相應(yīng)減少了化肥的揮發(fā)和流失，可大大減輕湖泊和近海富營養(yǎng)化的程度。

四、有機(jī)碳肥產(chǎn)業(yè)展望

有機(jī)碳肥不但功能廣泛，而且適于解決當(dāng)前我國農(nóng)業(yè)面臨的耕地貧瘠、農(nóng)作物缺碳、農(nóng)業(yè)環(huán)境惡化等緊迫問題。有機(jī)碳肥又是以固液有機(jī)廢棄物為原料，原料來源取之不盡，生產(chǎn)過程耗能低，不產(chǎn)生二次污染，完全能發(fā)展成全國性大產(chǎn)業(yè)。我國垃圾圍城、污水橫流的局面，將因有機(jī)碳肥產(chǎn)業(yè)的興起而改變。面對著大量有機(jī)廢棄物，可以順勢而為建立起大物質(zhì)循環(huán)體系，請看圖6流程圖。

20多年來我國耕地有機(jī)質(zhì)含量平均每年下跌0.05個(gè)百分點(diǎn)，現(xiàn)在已經(jīng)跌到2.08%，這種狀況如不能在短時(shí)期內(nèi)根本扭轉(zhuǎn)，農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化就失去土地基礎(chǔ)。如何扭轉(zhuǎn)？要使1畝耕地有機(jī)質(zhì)含量提高1個(gè)百分點(diǎn)，必須施用8噸傳統(tǒng)有機(jī)肥。18億畝耕地必須用144億噸。全國有機(jī)肥廠卯足勁干，需要70年！怎么辦？面對懸崖絕壁，我們必須另辟蹊徑—找有機(jī)碳肥！

有機(jī)碳肥產(chǎn)業(yè)加上使用有機(jī)碳肥技術(shù)改造的化肥、有機(jī)肥、微生物肥料產(chǎn)業(yè)，再加上用有機(jī)碳肥技術(shù)將大量分散的有機(jī)廢棄物就地處理成肥料，特別是使用有機(jī)碳菌劑快速腐解的秸稈還田技術(shù)，形成對我國耕地多渠道多層面的沃土肥田覆蓋，就可以化險(xiǎn)為夷，使我國大部分耕地有機(jī)質(zhì)含量每5年升1個(gè)百分點(diǎn)，10年內(nèi)便可以使耕地有機(jī)質(zhì)平均含量大于3.5%。達(dá)到此局面，在使用等量化肥的情況下，農(nóng)業(yè)將整體增收30%以上。與此同時(shí)，我國將因上述措施每年減排COD近千萬噸。有機(jī)碳肥技術(shù)是一項(xiàng)強(qiáng)國富民的創(chuàng)新技術(shù)，它將推動農(nóng)業(yè)徹底告別“化學(xué)農(nóng)業(yè)耕作”方式，走上土壤肥料陰陽平衡、農(nóng)作物優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)、農(nóng)業(yè)環(huán)境日益改善的健康發(fā)展之路。

責(zé)編/萬海濱