碳居于植物必需的6種大量元素之首，占農(nóng)作物有機質(zhì)質(zhì)量的58%，干物質(zhì)質(zhì)量的30~35%。碳養(yǎng)分是土壤肥力的基礎物質(zhì)，也是優(yōu)質(zhì)土壤的重要骨架之一。在我國耕地質(zhì)量持續(xù)惡化的現(xiàn)實面前，已經(jīng)有部分人意識到土壤碳缺失的現(xiàn)狀，相應地，碳肥在國內(nèi)興起。
碳肥概念被炒得越來越火，產(chǎn)品也是五花八門。當下大多數(shù)經(jīng)銷商對碳肥都還是一知半解，遑論零售商與種植戶。本文旨在簡要分析碳肥的組成、機理及作用效果，讓大家對碳肥有一個更加客觀的認識。
植物體內(nèi)的碳素來源
首先，我們先來梳理一下植物體內(nèi)碳元素來源，有三條途徑。
第一，絕大部分植物通過光合作用把空氣中的CO2轉(zhuǎn)化為碳水化合物，主要存在形式為葡萄糖、淀粉、蛋白質(zhì)等，用于植物細胞的呼吸作用、能量儲存、細胞結(jié)構(gòu)形成等生命活動（圖1）。
圖1 光合作用和呼吸作用之間的能量轉(zhuǎn)變
過去的30年，農(nóng)業(yè)耕作偏重于“一通道說”，即認為植物營養(yǎng)僅來源于光合作用轉(zhuǎn)化，不認為植物根系能直接吸收有機碳養(yǎng)分。
第二，植物根部可以直接吸收溶解于水的有機營養(yǎng)物質(zhì)，輸入植物內(nèi)部經(jīng)另一性質(zhì)的電化學反應形成植物的組織結(jié)構(gòu)。在原生態(tài)環(huán)境中，植物根部吸收地表腐殖質(zhì)的水溶物（類黃腐酸），其中有機碳占50~60%。
可以被植物直接吸收利用的有機營養(yǎng)物質(zhì)數(shù)量不大，但種類繁多。葡萄糖、氨基酸、有機磷、核苷酸和核酸等小分子有機物，可以在植物體內(nèi)被迅速轉(zhuǎn)運和轉(zhuǎn)化，甚至被植物優(yōu)先吸收，高于相應的無機養(yǎng)分。
表1 可以被植物直接吸收利用的有機營養(yǎng)物質(zhì)
種類
舉例
含氮化合物
氨基酸、酰胺
含磷化合物
RNA、DNA及其降解產(chǎn)物（核苷酸、嘧啶、嘌呤和肌醇-磷酸等）
多種可溶性糖
如蔗糖、阿拉伯糖、果糖、葡萄糖、麥芽糖等
一些酚類
——
有機酸
如羥苯甲酸、香草酸、丁香酸等
但在人工種植中，由根系吸收有機營養(yǎng)的“二通道說”未受到足夠的重視，尤其是在忽視有機肥、偏施化肥的情況下，作物根部幾乎吸收不到有機碳，土壤得不到碳源補償，導致土壤貧瘠和農(nóng)作物缺碳。
農(nóng)作物缺缺碳，就會出現(xiàn)作物根系衰弱、葉片變薄、莖干虛胖（干物質(zhì)少）、容易發(fā)病、植株早衰和果實口感差等問題，所以給農(nóng)作物根部施加碳肥是必不可少的。
第三，通過人工根施、葉面噴施等，施加商品有機肥、小分子有機物等。
華南農(nóng)業(yè)大學資環(huán)學院新肥料資源研究中心廖宗文教授認為，碳營養(yǎng)補充長期成為短板，且“碳短板”愈發(fā)突出，作物依靠自然條件下的CO2，僅能滿足其需求的1/5。通過有機碳肥補碳，可以有效地解除“碳饑餓”，最終實現(xiàn)碳平衡。
當前國內(nèi)有機碳肥領域是個未受重視的研究盲區(qū)，同時也是生機勃勃的學術(shù)前沿和技術(shù)制高點，因此，肥料企業(yè)應抓住有機碳肥發(fā)展的重大機遇。
認識植物缺碳表現(xiàn)：
1.根系衰弱
根的趨水趨肥性使其獲得了一種內(nèi)在由外向下伸長的刺激。缺乏有機質(zhì)的土壤含水性差，各營養(yǎng)趨于根部的動力減弱，導致根系生長的內(nèi)在刺激不足。
另外，土壤有機質(zhì)中的有機碳絕大部分是不溶于水的，這些碳素不能直接被植物吸收利用，需要經(jīng)過土壤微生物的分解轉(zhuǎn)化。而土壤微生物的正常繁殖需要足量的水溶性有機碳肥，長期忽視碳肥使用，致使土壤微生物不能正常繁殖，造成土壤板結(jié)。這個問題若得不到充分的認識，會直接影響市場上大熱的品類——微生物菌劑的應用效果。
因此，土壤缺乏能被根系和土壤微生物直接吸收有效碳，造成農(nóng)作物根系衰弱、老化，這也是農(nóng)作物減產(chǎn)和抗逆性差的根源所在。
2.作物早衰
根系衰弱是造成農(nóng)作物早衰的直接原因。
植物器官和內(nèi)部組織所需的碳水化合物如木質(zhì)素、纖維素和糖份，在白天光照充足的情況下，可以通過葉片光合作用轉(zhuǎn)化CO2滿足需求。但在夜晚或陰雨天，光合作用無法進行，在根部無有效碳轉(zhuǎn)化的情形下，只能靠消耗植物自身儲存的可溶性碳水化合物進行轉(zhuǎn)換，這種消耗自身的收支不均衡現(xiàn)象便是導致作物早衰的另一原因。
3.黃葉病和失綠癥
連續(xù)陰雨天氣，作物光合作用近乎停止，作物無法固定空氣中的CO2維系碳源平衡，只能消耗自身儲存能量物質(zhì)暫時滿足作物生命活動。作物碳營養(yǎng)和碳能源均下降，葉片發(fā)黃凋落，新葉失綠。
4.亞健康
當前，農(nóng)作物的化肥營養(yǎng)供應是充足的，但卻忽視了有機營養(yǎng)的補充，植物缺碳嚴重。植物通過光合作用和根系吸收有機碳營養(yǎng)這兩條途徑受到限制，而植物新陳代謝又要不斷消耗碳，那么植物就會出現(xiàn)“透支”，不能正常生長并進行物質(zhì)積累，即處于一種“亞健康”狀態(tài)。
目前來看，碳肥主流產(chǎn)品分為有機碳肥和生物炭肥兩個方向。
碳肥產(chǎn)品之有機碳肥
1.概念和性質(zhì)
作物補碳經(jīng)歷了使用農(nóng)家肥、商品有機肥的過程，因其不容忽視性缺點存在，迫切需要新的產(chǎn)品出現(xiàn)，有機碳肥應運而生。
有機碳肥利用固液有機廢棄物為原料，經(jīng)微生物發(fā)酵或生化裂解，生產(chǎn)出液態(tài)有機碳肥和高碳有機肥。它還具有如下性質(zhì)，有機分子粒徑
2.功能及應用
有機碳肥中的有效碳含量可以達到5~15%，是傳統(tǒng)有機肥有機肥力的5~10倍，搭配功能微生物更有利于肥效增強。有機碳肥用量少、水溶性好，所以施用方便，填補了傳統(tǒng)有機肥施用難的缺陷。另外，有機碳肥還可用以滴灌、無土栽培甚至氣霧栽培等環(huán)節(jié)中。
除了單獨使用外，有機碳肥還可與化肥搭配使用，有機無機相結(jié)合，改善C/N，提高肥料利用率。
有機碳肥提高作物防病抗逆機能。作物養(yǎng)分充足，根深葉茂，抗病能力和自我修復功能就增強。故致病菌難以繁衍，農(nóng)作物染病的機會減少。
有機碳肥的應用有利于生產(chǎn)出高品質(zhì)農(nóng)產(chǎn)品。有機碳肥應用于土壤中，土傳病害受到抑制，作物生長健壯，病蟲害發(fā)生減少，農(nóng)藥使用量減少；化肥利用率提高，大化肥的使用量減少。在藥、肥雙減的情況下，農(nóng)產(chǎn)品產(chǎn)量不僅不會下降，品質(zhì)還會得到大幅度提升。
3.性價比
優(yōu)秀的碳能肥料由于加工技術(shù)較為復雜，往往單價會偏高，但是這類產(chǎn)品因為吸收利用率高且用量較少，其實在實際畝成本上并不比普通的腐植酸類產(chǎn)品高多少。比如農(nóng)巧施推廣的寶杉，實際一畝地一次僅需使用200~250克，葉面噴施則可以達到1000~1500倍，因此實際應用成本大多數(shù)人還是可以接受的。
碳肥產(chǎn)品之生物炭肥
1.概念和性質(zhì)
生物炭( Biochar) 是在低氧和缺氧條件下，將農(nóng)作物秸稈、木質(zhì)物質(zhì)、禽畜糞便和其他材料等有機物質(zhì)經(jīng)過高溫熱解而形成的產(chǎn)物。
生物炭是含碳量豐富的多孔性物質(zhì)，其容重小，比表面積大，吸附能力強，穩(wěn)定性強，在自然條件下通常呈堿性。生物炭添加到土壤中可以增加土壤有機碳的含量，提高土壤有效性營養(yǎng)元素的含量，從而促進植物生長。同時還可以改變土壤的物理、化學和生物學性質(zhì)。
2.功能及應用
圖2 生物炭理化特性與常見土壤障礙性引子對比
（圖片來源：武玉等《生物炭對土壤理化性質(zhì)影響的研究進展》）
施用生物炭可以提高土壤肥力、增加作物產(chǎn)量。生物炭在促進作物增產(chǎn)方面主要是通過改變土壤的物理、化學和微生物學性質(zhì)來實現(xiàn)的。如圖2主要反映了生物炭對土壤物理和化學性質(zhì)的影響。
在農(nóng)學上，農(nóng)業(yè)效益的高低與土壤容重密切相關(guān)。一般地，具有較高有機質(zhì)含量的低容重土壤在土壤營養(yǎng)釋放、養(yǎng)分保留（化肥的存儲）以及土壤板結(jié)程度降低上更加有利。我們知道，生物炭的容重是遠低于礦質(zhì)土壤的，那么將其施入到土壤中就可以降低土壤容重，并最終提高土壤肥力。
生物炭具有多孔結(jié)構(gòu)，應用到土壤中，能增加土壤的孔隙度。對土壤微生物群落和土壤整體吸附能力都有益，不僅可以促進微生物的活動，也可以增加土壤孔隙度。
生物炭高表面積也可以導致土壤持水力上升。當生物炭加入土壤時，土壤表面積增加，對土壤微生物群落和土壤整體的吸附能力都有益，隨后會提高土壤的保水性。
生物炭還可以通過提高植物根系的生長速度，刺激土壤團聚體的形成；生物炭可以加強尤其是細菌和真菌的生物活性，進而影響與菌絲形成有直接聯(lián)系的根系系統(tǒng)。上述均有利于土壤團粒結(jié)構(gòu)的形成和保持穩(wěn)定。
另外生物炭還能調(diào)節(jié)土壤pH值，影響土壤陽離子交換量（CEC）、電導率（EC）、促進碳循環(huán)。
碳肥市場存在的問題及展望
目前，幾乎90%以上的碳肥是采用腐植酸為材料去推廣的，如果除去該部分，市場上能稱得上碳肥的產(chǎn)品少之又少，國內(nèi)大約不超過10家。但是，這些企業(yè)的推廣能力卻是堪憂的，遠遠不如那些“所謂的”腐植酸碳肥。
筆者采訪到國內(nèi)碳肥優(yōu)秀企業(yè)代表農(nóng)巧施，其總經(jīng)理賈暉認為，“現(xiàn)在很多企業(yè)（包括一些國外企業(yè)）看到碳肥概念比較火，便紛紛把腐植酸肥料搖身一變當做碳肥去推廣，所以前段時間國家腐植酸協(xié)會就這個問題提出了很大異議，這個異議是有一定道理的。雖然腐植酸含碳量也比較高，但若稱之為碳肥還是有很多缺陷的，最簡單的就是混配性能的問題，腐植酸類產(chǎn)品更多的是建議土壤施用而不能葉面噴施。”
他又說到，“真正好的碳能肥料（有機碳肥）是完全可以葉面施用的，其余農(nóng)藥不僅可以混配，甚至還能夠協(xié)助進行鰲合提高藥液的穩(wěn)定性?！?div style="height:15px;">
從當下市場狀況來看，碳肥前景堪憂。市場魚目混珠，優(yōu)秀碳肥很難凸顯出來，普通產(chǎn)品實際使用效果不能達到預期。因此，很有可能會造成用戶的負面情緒，從而影響整體碳肥品類。
從土壤及作物需求來看，碳肥市場空間巨大。只要合理引導，正確推進，讓碳真正發(fā)揮第一元素的作用，讓老百姓真正受益，碳肥也就能逐步被農(nóng)民接受并大量使用。
碳肥推廣工作任重道遠，當下如果任由市場繼續(xù)混亂發(fā)展，碳肥這條路會越來越窄，越來越難走。筆者也希望真正的碳肥企業(yè)可以抱團協(xié)作，讓真正的碳肥溯本清源，做主流，不要被“逐流之輩”裹挾著前行。
