有机碳肥宣传中的一些疑问_郑宏啟专栏_191农资人

只看楼主倒序阅读使用道具楼主发表于: 2018-10-25

碳是植物生长的必须元素。碳是植物和动物生命体的最基本的构架元素。生命体所需要的能量也是主要靠光合作用所产生的碳水化合物为基本载体的。碳水化合物是所有初生和次生代谢的基础代谢。碳对于整个人类和生物界的生存是十分重要的。地球上生物生存所依赖的碳和其所携带的能力都来自于光合作用。缺少了这种最基本的原始积累，整个生物界都会崩溃，灭亡。

光合作用的基本定义是植物、藻类和某些细菌，利用光能，将二氧化碳、水或是硫化氢转化为碳水化合物的过程。但是其中大自然界的生物多样性原则告诉我们关于光合作用的基本定义还有很多的变数。首先这些发生光和作用的生物不仅仅是上面所列举的这些植物和细菌。有些特殊的动物体内也含有叶绿素，在它们的体内也可以发生光合作用。这些叶绿素的来源或者是藻类在动物体内的寄生/共生，或者依靠不断地吞食藻类以维持体内的叶绿素活力。其次，光合作用不仅仅是发生在可见光条件下，某些特殊的生物可以利用可见光谱之外的光源来完成光和作用。

植物的进化年代要远远地晚于微生物，那么植物获取能量和碳的途径是否还带有某些微生物的痕迹呢？这里只有间接的回答就是植物组织和细胞可以直接吸收利用糖类（碳水化合物）。经典的案例就是植物组织培养时，需要在培养基中添加一些碳源物质（糖）。但是这个途径肯定不是高等植物获取碳的主要途径。不可否认，在正常生长条件下，光合作用所吸收利用的空气中的二氧化碳是植物的主要碳源。而且在植物体内的经过光合作用的碳数量上绝对应该是大比数地超过其他的碳源途径。

另外一个解释植物碳源问题的途径就是从生物学中的一个基本概念，自养生物与异养生物来解释这个问题。自养生物是一种生物体，它从周围存在的简单物质中产生复杂的有机化合物（如碳水化合物，脂肪和蛋白质），通常使用光能（光合作用）或无机化学反应（化学合成）。它们是食物链中的生产者，例如陆地上的植物或水中的藻类（与异养生物相反）。它们不需要能源或有机碳的生命来源。自养生物可以减少大气中的二氧化碳，从而生成有机化合物用于进一步的生物合成，并由光能中产生化学能。大多数自养生物使用水作为还原剂，但有些可以使用其他氢化合物，如硫化氢。异养生物是一种不能生产自己食物的生物体，而是依靠从其他有机物（主要是植物或动物组织）来摄取碳营养。在食物链中，异养生物是二级和三级消费者。

自养生物是世界上所有生态系统食物链的基础。它们以阳光或无机化学物质的形式从环境中获取能量，并利用它来产生富含能量的分子，如碳水化合物。这种机制称为初级生产。其他生物，称为异养生物，将自养生物作为食物来进行其生命所必需的功能。因此，异养生物 - 所有动物，几乎所有真菌，以及大多数细菌和原生动物 - 依赖于自养生物或初级生产者，因为它们需要能量和原料。通过分解食物中获得的有机分子（碳水化合物，脂肪和蛋白质）来异养能量。食肉生物间接依赖自养生物，因为从它们的异养生物中获得的营养来自它们消耗的自养生物。
大多数生态系统都得到植物的自养初级生产的支持，这些植物捕获最初由太阳释放的光子。植物只能利用这种能量的一小部分进行光合作用，自养生物使用的比例约为1％。光合作用过程分裂水分子（H2O），将氧气（O2）释放到大气中，并从二氧化碳（CO2）中释放氢原子，从而为初级生产的代谢过程提供动力。植物在光合作用期间将光子的能量转换并存储到单糖的化学键中。这些来源于植物的糖作为长链碳水化合物储存，如淀粉和纤维素。葡萄糖也用于制造脂肪和蛋白质。当异养生物（如动物）食用自养生物时，其中所含的碳水化合物，脂肪和蛋白质成为异养生物的能量来源。

既然植物和部分细菌等微生物是光合作用的所在地，是绝大多数生物界物种生存所需要的能源物质产生地。那么为何还要吸收含碳的物质作为自己的构成组分呢？甚至是植物的生存还需要从土壤中补充碳源，这无论从科学的角度和神学的角度都是解释不通的。更谈不上80%的碳是非光和作用渠道而来的说法。

从农业的角度来看，肥料通常是指那些提供一种或一种以上植物必需的营养元素，改善土壤性质、提高土壤肥力水平的一类物质。因此按照通常所理解的定义。只要能达到上述概念的含碳产品可以被称之为“碳肥”。

目前市场上所销售的有机碳肥多数属于某种以腐殖酸为主要概念和原料的一些肥料产品。如果仅仅是强调碳的来源是有机的，即便是有文字游戏的嫌疑在其中也没有什么太多的疑义。或者再深一步强调“补碳”的概念对于大多数人来讲也是勉强可以接受的。如果还有人继续扩充概念，说光和作用所提供的碳仅占植物体内碳的五分之一时整个事情就不一样了。事情到此完全变了味道。

利用各种先进技术生产的小分子腐殖酸类产品确实可以说是一种含有多种含碳元素的化学基团结构的物质所构成。单纯的小分子腐殖酸类产品和以此为基本原料生产的水溶肥和其他肥料产品在农田中使用的效果都具有很好的效果。市场上也有其他一些以碳为主要构架的产品可以用于农田之中，例如白糖和红糖。同样的道理，某些产生二氧化碳的产品所生成的二氧化碳可以称之为“碳肥”是因为光合作用中的碳最终被植物所利用。但是，我们是否进入了另外一个极端，即所有能够被植物吸收利用的含碳的物质都可被称之为碳肥。植物所利用的氧来自于植物所吸收的水，这个结论是由科学证据的。但是我们是否可以因为植物在光合作用中利用其中的“氢”来获取和传递光能为化学能而被称之为“氢肥”。

众所周知，大气中的二氧化碳主要是被植物所固定的。如果植物体内五分之四的碳是来自于其他途径，那么这些碳最初是被什么生物所固定的呢？既然植物和动物都不是得话，也只能是微生物了。目前地球上微生物数量众多，但是其体量无论如何也没有办法和植物体量所相提并论。至少要差几个数量级。少量的补充，例如植物激素级别的补充是完全可能的。在一些特殊的条件下，达到微量元素级别也是可能的。一旦植物处于正常状态下，光合作用渠道一定是主流。也只有植物和在植物体内发生的光和作用才具有向整个生物界提供能量和碳的能力。

那么是否这些产品对农作物（植物）没有效果或者作用有限呢？在使用产品之后，可以肯定地是植物生长状况得到改善，抗逆性增强，甚至产量增加这些效果都可以观察到。这一切都说明这些产品具有一定的肥力，可以被称之为肥料。当然如果产品中还含有其它营养元素的话，被称之为肥料就更不是什么问题了。

真正值得商榷的问题是腐殖酸和腐殖酸源的产品真正的作用和作用渠道。首先腐殖酸是动植物残体经过微生物分解后的残余物，当经过一定的地球物理和化学变化就会形成草炭，褐煤中的某些有效成分。在土壤中的腐殖质也是类似的结构。腐殖质和腐殖酸类物质都是某些微生物的食物，这些微生物依靠腐殖酸类物质而生存。因此这些微生物会把腐殖酸类物质进一步分解，这种分解过程就是微生物的代谢。而微生物的代谢产物和腐殖酸类物质被分解后的小分子物质才是植物能吸收的物质。这些物质中也包括生物刺激素和外源植物激素而对植物产生影响效果。当然微生物的代谢产物和上述腐殖酸被分解后的小分子物质也是另外一部分微生物的养分，会被微生物进一步代谢分解为二氧化碳和水，以及一些离子态的养分元素。

土壤微生物在分解代谢腐殖酸类物质时，会代谢出很多新的代谢产物。其中有一部分物质对土壤性状的改良也有非常好的作用。我们可以确定植物吸收营养元素时对其化学状态是有一定要求的。植物的进化是和微生物共同完成的。植物提供营养（碳水化合物等）给微生物，而微生物提供次生代谢物和处于可利用状态下的微生物给植物。植物和微生物之间存在着互利的关系。

在田间向土壤中使用腐殖酸和腐殖酸类的产品确实是向农田生态环境中补碳，这里需要强调的是“补碳”和“农田生态环境”两个概念。田间微生物缺少碳源是没有办法繁殖的，土壤肥力也会因缺少微生物而下降，微生物的下降则是因为缺碳而导致的。正是因为这个道理，美国农民才有在玉米田等农田生态环境中直接施用食糖来为微生物补充碳源的田间操作。补碳不假，但是碳是补给整个生态系统中的微生物的，而不是直接给农作物的。

另外一个方面的考虑就是大自然界中有很多很多微生物具有固氮的能力，所以土壤微生物不缺少氮源。植物是缺少固氮功能，所以植物必须从土壤中吸收氮素营养。作为和微生物的交换，植物提供碳素营养给微生物。两者之间有了交换，才能互相吸引。否则，接触的结果就是灭亡的话，那么死亡的一方必然要进化出抵抗措施。补充的碳最终有多少比例能够最终被植物所用还是需要进一步的验证的。因为作为营养元素级别的补充和作为信号元素的接收是间隔好几个数量级的概念。因此，靠利用有机碳肥给植物或农作物直接补碳是一种不那么准确的说法了。