碳--元素**，生命之根

時(shí)間：2023-08-04作者：天津賽姆樂進(jìn)出口有限公司瀏覽：31

碳--元素**，生命之根

《構(gòu)造大自然的基礎(chǔ)材料》一書寫道:“對(duì)于生命而言，沒有任何元素比碳元素較重要了。”由于其*特的物理性質(zhì)，碳元素可以和碳元素以及其他化學(xué)元素相結(jié)合，從而產(chǎn)生成千上萬的化合物。今天，科學(xué)家還在不斷地發(fā)現(xiàn)與合成新的碳化合物。

碳元素是組成生物、食物等**化合物的基本元素。由于碳原子可以結(jié)合形成不同的形狀，包括鏈形、棱錐形、環(huán)形、片層狀和管狀，所以其具有多個(gè)同素異形體，在各個(gè)領(lǐng)域扮演著重要的作用。近年來，備受矚目的納米材料，碳納米管，富勒烯等都是碳的同素異形體。

今天我們以植物為例，看看碳對(duì)生命體的影響有哪些。

一、 碳對(duì)作物的重要性

1、碳元素是作物17種必須營養(yǎng)元素中的**大營養(yǎng)元素(基礎(chǔ)元素)，占植物必須營養(yǎng)元素總量的50%以上，占植物干物質(zhì)的35%，遠(yuǎn)**大中微量元素之和數(shù)倍之多。碳元素是作物必須大量元素**。

2、碳元素的充分補(bǔ)充是其它礦物質(zhì)元素達(dá)到平衡施肥的前提。**碳養(yǎng)分與生物肥力合成土壤肥力的陰面，礦物質(zhì)養(yǎng)分是陽面，當(dāng)陰陽平衡且富足，農(nóng)作物就優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)，陽盛陰衰或陰盛陽衰都不會(huì)高產(chǎn)，忽略**碳養(yǎng)分而單獨(dú)研究礦物質(zhì)養(yǎng)分之間的平衡是隔靴止癢。

3、碳氮比:微生物對(duì)**質(zhì)的正當(dāng)分解的碳氮比的25:1;一般禾本科作物的莖稈如水稻稈、玉米稈和雜草的碳氮比60~100:1;豆科作物的莖稈的碳氮比為15~20:1;豐產(chǎn)蔬菜葉片中碳氮比是70:1，果樹是30:1

4、碳元素是組合礦物質(zhì)養(yǎng)分的框架，提供構(gòu)建植物體內(nèi)各**成分的必需成分--碳架，包括鏈狀、環(huán)狀的各類碳架，是植物合成糖類、蛋白質(zhì)、基酸、酶、、信號(hào)傳遞物質(zhì)等的基礎(chǔ)物質(zhì)。

5、土地是生命體，維持土地生命活動(dòng)的主要能源是**碳養(yǎng)分。當(dāng)前我國耕地普遍缺碳，農(nóng)作物缺碳病成為常態(tài)，其造成農(nóng)業(yè)的損失**過農(nóng)作物其它任何一種病害，農(nóng)業(yè)較大的空間在于補(bǔ)碳。

二、碳的來源

1、自然給予。主要由葉片氣孔吸收空氣中的二氧化碳進(jìn)行光合作用，使太陽能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能形成碳水化合物，組成作物的內(nèi)部組織和能量來源。

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，輸送到植物內(nèi)部，經(jīng)電化學(xué)反應(yīng)形成植物的內(nèi)部組織和能量來源。主要是纖維素、木質(zhì)素、糖分、蛋白質(zhì)、基酸等。土壤**質(zhì)所含的碳不是真實(shí)的**碳養(yǎng)分，傳統(tǒng)非水溶性**肥(雞糞、豬糞、羊糞、牛糞等動(dòng)物糞便)以及大分子腐殖酸類**肥補(bǔ)碳有限(傳統(tǒng)**肥需要5個(gè)月的時(shí)間才能釋放出0.5%的**碳源)，不能有效、及時(shí)補(bǔ)碳源;植物根系和土壤微生物能直接吸收的碳養(yǎng)分必須是可溶的小分子**碳。

三、缺碳的原因

土地是生命體，維持土地生命活動(dòng)的主要能源是**碳養(yǎng)分。小分子**碳的含量決定**肥的肥效。當(dāng)前我國耕地普遍缺碳，檢測結(jié)果顯示:**質(zhì)含量2%以上的不足5%，**質(zhì)含量1.5%以下的占80%，還有近15%土樣中**質(zhì)含量在1%以下。眾所周知，**質(zhì)的碳系數(shù)是1.724，即1.724個(gè)**質(zhì)有1個(gè)碳。土壤**質(zhì)含量太低，意味著農(nóng)作物基本上不能由土壤吸收到水溶**碳。農(nóng)作物從根部得不到碳供應(yīng)，這就導(dǎo)致缺碳。

1、在人工種植條件下，特別是在貧瘠土地或大棚種植情況下，CO2的供應(yīng)量(濃度)不夠，空氣中的CO2的含量約為0.03%，從植物光合作用的需要量來看，這一數(shù)值是比較低的。當(dāng)空氣中的CO2濃度提高到0.1%，就能明顯提高光合強(qiáng)度并增加作物產(chǎn)量。大棚蔬菜白天大部分時(shí)間較是處于“碳饑餓”狀態(tài)。

2、夜間、陰雨天、霧霾天沒有光合作用的情況下，植物的碳源供應(yīng)不足?？墒瞧洳煌５匦玛惔x又在消耗"碳",這是在透支;

3、長期以來理論界普遍將CO2作為植物的一碳源，不注意土壤中水溶**碳是植物另一重要碳源的客觀事實(shí)，從而實(shí)際上形成了忽視**營養(yǎng)的“陽盛陰衰”的施肥路線，導(dǎo)致大量農(nóng)作物經(jīng)常處于“碳饑餓”狀態(tài)。

4、在氮磷鉀施肥量大幅度增加的情況下，卻沒有考慮對(duì)碳的補(bǔ)充，使“碳短板”較為尖銳。

四、碳短板對(duì)農(nóng)作物造成的直接危害

1、根系衰弱

根系靠什么促進(jìn)生長?首先是根系生長的內(nèi)在刺激不足:根的趨水趨肥性，使根系有一種內(nèi)在的向外向下伸長的刺激，**質(zhì)的土壤含水性差，各類肥料溶液向根部“表達(dá)”能力差，致使根系生長受抑制;其次，是根系生長的外源刺激不足。土壤微生物同根系是互動(dòng)的，土壤中**質(zhì)和微生物繁殖所需的碳源不足，致使根際微生物群落稀疏，根系生長的外源刺激太弱，根系就失去了生長的外部刺激。

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，直接造成農(nóng)作物根系衰弱、老化。這就是農(nóng)作物減產(chǎn)和抗逆性差的根源。

2、早衰

農(nóng)作物早衰的原因，自然與根系衰弱直接相關(guān)。這里要提到的是農(nóng)作物其他器官和內(nèi)部組織，尤其是木質(zhì)素、纖維素和糖分，由根部吸收的有效碳轉(zhuǎn)化所需的能量比較低，即使在夜間和陰雨天，或大棚環(huán)境中CO2不足陽光較弱的情況，這種轉(zhuǎn)化和積累還可不停進(jìn)行，植物內(nèi)部組織可得到營養(yǎng)補(bǔ)給。相反，根部基本上吸收不到有效碳，農(nóng)作物僅靠葉片的光合作用轉(zhuǎn)化CO2，同樣的積累所需的轉(zhuǎn)化能就大得多。在白天陽光充足時(shí)，能量得到供應(yīng)，但在夜間或陰雨天，這種轉(zhuǎn)化和積累變少，而新陳代謝又要消耗作物內(nèi)部的能量。這種能量收支的失衡，是導(dǎo)致植物早衰的另一種原因。這種情況在生長期較長的瓜豆類蔬菜和果樹尤為顯著。試驗(yàn)表明，在使用等量化肥的情況下，底肥加施充足的**肥，四季豆、苦瓜、黃瓜、茄子等作物，收獲時(shí)間可延長一至二個(gè)月，總產(chǎn)量提高30-60%。有充足的**碳，植物生命力就旺盛，就**就高產(chǎn);反之，植物就早衰，就減產(chǎn)。

3、黃葉病和失綠癥

陰雨天光合作用接近停止，空氣中CO2不 能正常被吸收轉(zhuǎn)化，農(nóng)作物的碳營養(yǎng)和碳能源雙雙下降。陰雨持續(xù)，就產(chǎn)生黃葉落葉，有些作物的新葉表現(xiàn)為失綠。一般誤認(rèn)為是“水浸”，其實(shí)只有同時(shí)爛根才是“水浸”，一般并不是“水浸”而是缺碳。

4、亞健康

什么是農(nóng)作物的“亞健康”?就是植株沒有明顯的病癥，卻萎縮慢長，或纖萡虛長，還有就是完全失去了原生態(tài)的氣味。亞健康的成因有許多，除了自然災(zāi)害后遺癥外，還有種子質(zhì)量、藥傷肥傷后遺癥、營養(yǎng)不良等等。當(dāng)**般農(nóng)作物的化肥營養(yǎng)供應(yīng)是充足的，往往就是**營養(yǎng)嚴(yán)重不足，也即缺碳。不是空氣中有取之不盡的CO2么?請(qǐng)別忘記:空氣中CO2在植物體中的轉(zhuǎn)化，首先要靠光合作用。夜間這種轉(zhuǎn)化幾乎停止了，然而農(nóng)作物還在新陳代謝，還在消耗能量。如果有根部吸收水溶**碳作補(bǔ)充，不但可繼續(xù)進(jìn)行物質(zhì)轉(zhuǎn)化和積累，還可供應(yīng)新陳代謝的能量。一旦缺碳，這種情況就不能進(jìn)行，于是植株就日夜交替周而復(fù)始地出現(xiàn)間歇性“透支”，這就使植株不能正常生長和完成物質(zhì)積累，處于一種“亞健康”狀態(tài)。

5、抗病及抗逆機(jī)能下降

作物對(duì)于寒、熱、旱、澇等逆境和防病蟲害能力均有一套內(nèi)在的對(duì)應(yīng)機(jī)制，就是自身產(chǎn)生的能量和“信息素”、“修補(bǔ)物質(zhì)”。但是，若缺乏必需的信號(hào)物質(zhì)及其傳導(dǎo)、接收，則作物無法發(fā)揮其抗逆功能，而“碳短板”使得抗逆信號(hào)物質(zhì)的產(chǎn)生、傳導(dǎo)等受到抑制。同樣，對(duì)于病蟲害的抗御，發(fā)揮作物的內(nèi)在機(jī)制，也需要克服“碳短板”才能充分發(fā)揮作用。在環(huán)境條件惡化的情況下，一般正常的光合作用也不能進(jìn)行了，這時(shí)較需要由根部吸收有效碳來補(bǔ)充能量?？梢娙碧紝?duì)于惡劣困境中的植物意味著什么。植物在病蟲害脅迫的情況下，會(huì)釋放某種“信息素”，使病害源“知難而退”，如果植物組織受到損傷，它還會(huì)制造“修補(bǔ)物質(zhì)”來修補(bǔ)(或稱再生)。這些“信息素”和“修補(bǔ)物質(zhì)”，無一例外地都有碳元素存在，**營養(yǎng)素越充足，這些物質(zhì)越濃烈，這就是為什么弱株比壯株容易得病的原因。缺乏根部供應(yīng)的有效碳，不但營養(yǎng)積累少了，而且防抗病害機(jī)制也削弱了，這是植物發(fā)生病害的內(nèi)在原因。因此可以毫不夸張地說:缺碳是農(nóng)作物的**之源。

6、劣質(zhì)、低產(chǎn)和物種退化

農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量下降，例如果蔬的口感差、維生素C含量低、鹽含量高、不耐貯藏等，當(dāng)然這僅僅是表象，而本質(zhì)就是:“化肥農(nóng)作物”內(nèi)含物中的物質(zhì)組成比例變異，新陳代謝的異常衍生物使作物遺傳信息的表達(dá)缺失或紊亂，這不但降低了農(nóng)作物的產(chǎn)品品質(zhì)，而且造成物種退化。除了雜交品種外，一般純種的農(nóng)作物是可以代代相傳的，但現(xiàn)在連一般農(nóng)民都很少靠自己留種了，因?yàn)檫@種“相傳”已經(jīng)不可靠了。

五、**碳肥應(yīng)運(yùn)而生

平衡施肥是作物高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)的重要技術(shù)，那么想要平衡施肥就要先補(bǔ)碳。植物營養(yǎng)平衡中的碳平衡不僅是一個(gè)重大的植物營養(yǎng)理論問題，同時(shí)也為肥料新產(chǎn)品開發(fā)提供了一個(gè)新的技術(shù)。作物依靠自然狀態(tài)的二氧化碳營養(yǎng)，這種靠天補(bǔ)碳方式僅能滿足其需求的五分之一，作物長期處于“碳饑餓” 中。通過**碳肥補(bǔ)碳，可以有效地“碳饑餓”而實(shí)現(xiàn)碳平衡。**碳肥的研究及應(yīng)用，將改變千**來農(nóng)作物“靠天補(bǔ)碳”的狀態(tài)，開創(chuàng)“**碳肥補(bǔ)天缺”的高產(chǎn)新途徑。

1、**碳肥定義:**碳肥是指能夠提供水溶性高、易被植物吸收的液體或固體**碳營養(yǎng)的肥料，例如糖、酸、醇類及基酸等。**碳肥可為液態(tài)、固態(tài)，使用較氣態(tài)碳肥方便，可廣泛用于大田及大棚。就形態(tài)、應(yīng)用范圍及條件而言，**水溶碳肥較二氧化碳較為優(yōu)越。

2、**碳肥的優(yōu)越性:

A、吸收較快較直接:**碳肥已經(jīng)是**態(tài)，跨越了從二氧化碳經(jīng)過光合反應(yīng)生成**物的過程，*消耗光能進(jìn)行**物轉(zhuǎn)化，因而節(jié)約了光能，這部分節(jié)省的光合能可用于其他生化反應(yīng)，制造其他必需物質(zhì)，從而促進(jìn)作物較好、較快地生長。

B、肥效快，便于在大田和棚內(nèi)施用，這些**特性是二氧化碳不能比擬的。

C、水溶性小分子**碳肥是傳統(tǒng)**肥碳源利用率的100倍以上。

D、非氣態(tài)**碳肥“碳短板”，在改善碳營養(yǎng)、提高作物產(chǎn)量及品質(zhì)、活化礦物養(yǎng)分、調(diào)控土壤微生態(tài)方面均有明顯的效果。

3、**碳肥的生產(chǎn)技術(shù)

①以發(fā)酵工業(yè)廢液(酒精、味精、酵母)和生物質(zhì)(蔗渣、秸稈)為原料，通過活化降解廢液提高**碳產(chǎn)物活性。對(duì)于蔗渣則采取以厭氧為主的少翻堆技術(shù)，減少氧化以免二氧化碳損失，同時(shí)促進(jìn)**物分子降解為小分子，提高其活性。

②以中藥渣等生物質(zhì)為原料，通過分解反應(yīng)使**物降解為小分子，但不是徹底分解為CO2和H2O，而是以高活性小分子**碳形式存在。該反應(yīng)4小時(shí)內(nèi)完成，水溶性達(dá)以上。

③以褐煤為原料，通過加堿及微生物進(jìn)行化學(xué)及生化反應(yīng)，生成水溶性高、生理活性高的腐植酸系列產(chǎn)品。

 


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