碳--元素**，生命之根

时间：2023-08-04

作者：天津赛姆乐进出口有限公司

碳--元素**，生命之根

《构造大自然的基础材料》一书写道:“对于生命而言，没有任何元素比碳元素更重要了。”由于其*特的物理性质，碳元素可以和碳元素以及其他化学元素相结合，从而产生成千上万的化合物。今天，科学家还在不断地发现与合成新的碳化合物。

碳元素是组成生物、食物等**化合物的基本元素。由于碳原子可以结合形成不同的形状，包括链形、棱锥形、环形、片层状和管状，所以其具有多个同素异形体，在各个领域扮演着重要的作用。近年来，备受瞩目的纳米材料，碳纳米管，富勒烯等都是碳的同素异形体。

今天我们以植物为例，看看碳对生命体的影响有哪些。

一、碳对作物的重要性

1、碳元素是作物17种必须营养元素中的**大营养元素(基础元素)，占植物必须营养元素总量的50%以上，占植物干物质的35%，远**大中微量元素之和数倍之多。碳元素是作物必须大量元素**。

2、碳元素的充分补充是其它矿物质元素达到平衡施肥的前提。**碳养分与生物肥力合成土壤肥力的阴面，矿物质养分是阳面，当阴阳平衡且富足，农作物就优质高产，阳盛阴衰或阴盛阳衰都不会高产，忽略**碳养分而单独研究矿物质养分之间的平衡是隔靴止痒。

3、碳氮比:微生物对**质的正当分解的碳氮比的25:1;一般禾本科作物的茎秆如水稻秆、玉米秆和杂草的碳氮比60~100:1;豆科作物的茎秆的碳氮比为15~20:1;丰产蔬菜叶片中碳氮比是70:1，果树是30:1

4、碳元素是组合矿物质养分的框架，提供构建植物体内各**成分的必需成分--碳架，包括链状、环状的各类碳架，是植物合成糖类、蛋白质、基酸、酶、、信号传递物质等的基础物质。

5、土地是生命体，维持土地生命活动的主要能源是**碳养分。当前我国耕地普遍缺碳，农作物缺碳病成为常态，其造成农业的损失**过农作物其它任何一种病害，农业较大的空间在于补碳。

二、碳的来源

1、自然给予。主要由叶片气孔吸收空气中的二氧化碳进行光合作用，使太阳能转化为化学能形成碳水化合物，组成作物的内部组织和能量来源。

2、根部施用**碳肥。植物的根部吸收土壤中溶解于水的小分子**碳肥，输送到植物内部，经电化学反应形成植物的内部组织和能量来源。主要是纤维素、木质素、糖分、蛋白质、基酸等。土壤**质所含的碳不是真实的**碳养分，传统非水溶性**肥(鸡粪、猪粪、羊粪、牛粪等动物粪便)以及大分子腐殖酸类**肥补碳有限(传统**肥需要5个月的时间才能释放出0.5%的**碳源)，不能有效、及时补碳源;植物根系和土壤微生物能直接吸收的碳养分必须是可溶的小分子**碳。

三、缺碳的原因

土地是生命体，维持土地生命活动的主要能源是**碳养分。小分子**碳的含量决定**肥的肥效。当前我国耕地普遍缺碳，检测结果显示:**质含量2%以上的不足5%，**质含量1.5%以下的占80%，还有近15%土样中**质含量在1%以下。众所周知，**质的碳系数是1.724，即1.724个**质有1个碳。土壤**质含量太低，意味着农作物基本上不能由土壤吸收到水溶**碳。农作物从根部得不到碳供应，这就导致缺碳。

1、在人工种植条件下，特别是在贫瘠土地或大棚种植情况下，CO2的供应量(浓度)不够，空气中的CO2的含量约为0.03%，从植物光合作用的需要量来看，这一数值是比较低的。当空气中的CO2浓度提高到0.1%，就能明显提高光合强度并增加作物产量。大棚蔬菜白天大部分时间更是处于“碳饥饿”状态。

2、夜间、阴雨天、雾霾天没有光合作用的情况下，植物的碳源供应不足。可是其不停地新陈代谢又在消耗"碳",这是在透支;

3、长期以来理论界普遍将CO2作为植物的一碳源，不注意土壤中水溶**碳是植物另一重要碳源的客观事实，从而实际上形成了忽视**营养的“阳盛阴衰”的施肥路线，导致大量农作物经常处于“碳饥饿”状态。

4、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。

四、碳短板对农作物造成的直接危害

1、根系衰弱

根系靠什么促进生长?首先是根系生长的内在刺激不足:根的趋水趋肥性，使根系有一种内在的向外向下伸长的刺激，**质的土壤含水性差，各类肥料溶液向根部“表达”能力差，致使根系生长受抑制;其次，是根系生长的外源刺激不足。土壤微生物同根系是互动的，土壤中**质和微生物繁殖所需的碳源不足，致使根际微生物群落稀疏，根系生长的外源刺激太弱，根系就失去了生长的外部刺激。

因此土壤缺乏能被根系和土壤微生物直接吸收的水溶**碳--有效碳，直接造成农作物根系衰弱、老化。这就是农作物减产和抗逆性差的根源。

2、早衰

农作物早衰的原因，自然与根系衰弱直接相关。这里要提到的是农作物其他器官和内部组织，尤其是木质素、纤维素和糖分，由根部吸收的有效碳转化所需的能量比较低，即使在夜间和阴雨天，或大棚环境中CO2不足阳光较弱的情况，这种转化和积累还可不停进行，植物内部组织可得到营养补给。相反，根部基本上吸收不到有效碳，农作物仅靠叶片的光合作用转化CO2，同样的积累所需的转化能就大得多。在白天阳光充足时，能量得到供应，但在夜间或阴雨天，这种转化和积累变少，而新陈代谢又要消耗作物内部的能量。这种能量收支的失衡，是导致植物早衰的另一种原因。这种情况在生长期较长的瓜豆类蔬菜和果树尤为显著。试验表明，在使用等量化肥的情况下，底肥加施充足的**肥，四季豆、苦瓜、黄瓜、茄子等作物，收获时间可延长一至二个月，总产量提高30-60%。有充足的**碳，植物生命力就旺盛，就**就高产;反之，植物就早衰，就减产。

3、黄叶病和失绿症

阴雨天光合作用接近停止，空气中CO2不能正常被吸收转化，农作物的碳营养和碳能源双双下降。阴雨持续，就产生黄叶落叶，有些作物的新叶表现为失绿。一般误认为是“水浸”，其实只有同时烂根才是“水浸”，一般并不是“水浸”而是缺碳。

4、亚健康

什么是农作物的“亚健康”?就是植株没有明显的病症，却萎缩慢长，或纤萡虚长，还有就是完全失去了原生态的气味。亚健康的成因有许多，除了自然灾害后遗症外，还有种子质量、药伤肥伤后遗症、营养不良等等。当**般农作物的化肥营养供应是充足的，往往就是**营养严重不足，也即缺碳。不是空气中有取之不尽的CO2么?请别忘记:空气中CO2在植物体中的转化，首先要靠光合作用。夜间这种转化几乎停止了，然而农作物还在新陈代谢，还在消耗能量。如果有根部吸收水溶**碳作补充，不但可继续进行物质转化和积累，还可供应新陈代谢的能量。一旦缺碳，这种情况就不能进行，于是植株就日夜交替周而复始地出现间歇性“透支”，这就使植株不能正常生长和完成物质积累，处于一种“亚健康”状态。

5、抗病及抗逆机能下降

作物对于寒、热、旱、涝等逆境和防病虫害能力均有一套内在的对应机制，就是自身产生的能量和“信息素”、“修补物质”。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。在环境条件恶化的情况下，一般正常的光合作用也不能进行了，这时更需要由根部吸收有效碳来补充能量。可见缺碳对于恶劣困境中的植物意味着什么。植物在病虫害胁迫的情况下，会释放某种“信息素”，使病害源“知难而退”，如果植物组织受到损伤，它还会制造“修补物质”来修补(或称再生)。这些“信息素”和“修补物质”，无一例外地都有碳元素存在，**营养素越充足，这些物质越浓烈，这就是为什么弱株比壮株容易得病的原因。缺乏根部供应的有效碳，不但营养积累少了，而且防抗病害机制也削弱了，这是植物发生病害的内在原因。因此可以毫不夸张地说:缺碳是农作物的**之源。

6、劣质、低产和物种退化

农产品质量下降，例如果蔬的口感差、维生素C含量低、盐含量高、不耐贮藏等，当然这仅仅是表象，而本质就是:“化肥农作物”内含物中的物质组成比例变异，新陈代谢的异常衍生物使作物遗传信息的表达缺失或紊乱，这不但降低了农作物的产品品质，而且造成物种退化。除了杂交品种外，一般纯种的农作物是可以代代相传的，但现在连一般农民都很少靠自己留种了，因为这种“相传”已经不可靠了。

五、**碳肥应运而生

平衡施肥是作物高产优质的重要技术，那么想要平衡施肥就要先补碳。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。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**碳肥补碳，可以有效地“碳饥饿”而实现碳平衡。**碳肥的研究及应用，将改变千**来农作物“靠天补碳”的状态，开创“**碳肥补天缺”的高产新途径。

1、**碳肥定义:**碳肥是指能够提供水溶性高、易被植物吸收的液体或固体**碳营养的肥料，例如糖、酸、醇类及基酸等。**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，**水溶碳肥较二氧化碳更为优越。

2、**碳肥的优越性:

A、吸收更快更直接:**碳肥已经是**态，跨越了从二氧化碳经过光合反应生成**物的过程，*消耗光能进行**物转化，因而节约了光能，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。

B、肥效快，便于在大田和棚内施用，这些**特性是二氧化碳不能比拟的。

C、水溶性小分子**碳肥是传统**肥碳源利用率的100倍以上。

D、非气态**碳肥“碳短板”，在改善碳营养、提高作物产量及品质、活化矿物养分、调控土壤微生态方面均有明显的效果。

3、**碳肥的生产技术

①以发酵工业废液(酒精、味精、酵母)和生物质(蔗渣、秸秆)为原料，通过活化降解废液提高**碳产物活性。对于蔗渣则采取以厌氧为主的少翻堆技术，减少氧化以免二氧化碳损失，同时促进**物分子降解为小分子，提高其活性。

②以中药渣等生物质为原料，通过分解反应使**物降解为小分子，但不是彻底分解为CO2和H2O，而是以高活性小分子**碳形式存在。该反应4小时内完成，水溶性达以上。

③以褐煤为原料，通过加碱及微生物进行化学及生化反应，生成水溶性高、生理活性高的腐植酸系列产品。

词条
词条说明
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