液態碳肥概述
朱昌雄 李瑞波
前言
一、碳肥是農作物必須的肥種
眾所周知：碳是植物必須的六種大量元素之首。碳占農作物有機質的58%，乾物質的30%~35%。農作物所需的碳，主要由葉片氣孔吸收空氣中的二氧化碳，經葉綠素的光合作用轉化為碳水化合物，組成農作物的組織結構。植物的根部也由土壤中的有機質直接吸收溶解於水的碳，輸入植物內部經另一性質的電化學反應形成
植物的組織結構，特別是纖維素、糖分等等。在原生態環境中，億萬年來形成的各植物物種，都有各自從空氣中得碳和從土壤中得碳的某種比例。但在人工種植中，尤其是忽視有機肥偏施化肥的情況下，這種比例失衡了。這就出現了作物葉片變薄、莖幹虛胖（乾物質少）、口感差、容易發病和植株早衰等問題。這也反過來證明：作物氣孔吸收二氧化碳不能替代根部吸收水溶碳的作用。給農作物根部施加碳肥是必不可少的。
二、為什麼要專門開發“碳肥”肥種
有機肥是緩效肥料，它的有機質含量雖高，但大部分在短近期不能溶於水。大部分有機質以礦化腐殖質形式存在，須經土壤微生物長時間分解才能逐漸釋放出水溶性碳。筆者曾試驗：將有機肥兌4倍水混勻置於密閉容器中100天，測試其溶於水的有機碳僅1%！可見，施進土壤的有機肥，其當季被吸收的有機營養（主要是水溶有效碳）是非常少的。有機肥之所以有肥效，一是它改變了土壤的結構，提高了土壤的物理肥力和生物肥力；二是它所含的N、P、K營養元素（一般在5%左右）作用發揮得比較充分，具備了一定的化學肥力。而其短近期內發揮作用的有機質肥力――水溶有機碳則很有限的，每100公斤僅1公斤左右。這就說明：連續地大量地使用合格有機肥，才能保證農作物根部吸收所需的有效碳。
農業生產的現狀證明：“連續地大量地使用合格有機肥”是一件困難的事。有些地方人們得不到合格有機肥的供給；有些地方大量有機肥到達不了；有些地方雇不到足夠的勞動力把“大量”的有機肥施到地里……因此就造成不少農作物或者農田長期得不到有機肥的補給，這不但使土地日趨貧瘠化，也使農作物的產量和質量不斷下滑。
有機肥的精細化高效化是農業擺脫“有機肥荒”的希望。
怎么造出“精細高效”的有機肥？找到有機肥的精華，就能造出精細高效有機肥。有機肥的精華是什麼？是水溶有機碳。這是不容置疑的。但從100公斤有機肥里提取1公斤水溶碳顯然是不現實的。如果我們能用另一種方法製得富含水溶有機碳的物質，且這種方法又經濟可行，那么我們就能造出“精細高效”的有機肥！現在，這種方法找到了，開發“碳肥”就由“必要”變為“可能”了。
三、液態碳肥是高效有機肥
看著許多河溝流淌著黑色的污流，大家都知道這是在亂排污水，但可曾想到這裡流淌著大量“水溶碳”？我們對碳肥的開發就從這裡開始。
將有機廢水沉澱或過濾後去除不溶物，經工業裝置濃縮成含水率低於一定指標的濃縮液，再經特殊工藝加工就製造出了液態碳肥。
液態碳肥的比重1.28～1.30，其技術指標如下：
水溶有機碳含量≥12.5 %（160g/L）
水溶碳在慢速定量濾紙自然過濾率（50倍液）≥95%
以上是兩個主要指標，標明了該碳肥含水溶有機碳的12.5%以上，其所含的水溶有機碳在50倍液狀態下有95%以上能自然通過慢速定量濾紙。而有機肥中的水溶有機碳僅50%左右能通過這種濾紙。水溶物只有分子團粒徑足夠小才能被植物根部吸收，水溶有機碳分子團應小到能通過某種規格的濾紙，才是成為碳肥的有效碳。據此可以判斷：該液態碳肥的有效碳相當於普通市場銷售有機肥有效碳的20倍以上。這就說明液態碳肥的短近期肥效相當於普通有機肥的20倍左右。這種推論得到大量套用實例的證明，以下舉二組實例。
表1 液態碳肥在花菜的實驗 (2011.11.27～2012.3.6)
| 地上部分總生物量（鮮重） | 經濟總量（商品花重） | |||
| A | 5552kg | 增產34.0% | 2281kg | 增產22.9% |
| B | 5683kg | 增產37.1% | 2310kg | 增產24.5% |
| CK | 4144kg | 1856kg | ||
表2 液態碳肥在西瓜的試驗 （2012.5.5～2012.7.28）
| 西瓜產量（kg/畝） | 增產率 | |
| A | 2088 | 26.2% |
| B | 1975 | 19.4% |
| CK | 1654 |
由以上二組試驗結果可以看出：每畝加施2.5kg液態碳肥（有效碳0.3kg），其在花菜種植中的增產效果接近100公斤有機肥；每畝加施5kg液態碳肥（有效碳0.6kg），其在西瓜種植中的增產效果超過150公斤有機肥。A、B組西瓜還原糖含量指標基本在一個水平上，分別比對比組西瓜還原糖的含量提高15%和16%。這證明液態碳肥的有機肥特徵明顯。
2012年4月6日在某種植大戶菜椒的套用試驗，顯示了液態碳肥對作物抗逆機能的重要作用。該用戶大棚種植菜椒22畝，間隔棚使用液態碳肥共11畝，使用27.5kg。5月中旬至6月底當地連續陰雨，由於該地塊排水系統不夠完善，經常大雨後一、二天后還有積水。未使用液態碳肥的11畝菜椒在6月上旬開始黃葉，不能正常產椒，6月中旬已絕收，而使用液態碳肥的11畝至6月底還很少出現黃葉，正常采椒。當地因長時間陰雨，各類蔬菜都產量銳減，菜價飆升，該菜農11畝試驗地由於沒減產而大增收，共賣了27萬元。
在四季豆、西紅柿、苦瓜等生長期較長，邊收穫邊生長的作物中，液態碳肥的取得了
比短季蔬菜更顯著的增產效果，增產率都在50%以上。證明了液態碳肥使作物抗旱衰的作用突出。證明了許多生長長期的農作物早衰，主要在於缺碳。
四、液態碳肥中碳的存在形式
自然界單質碳都以多種不同的形態組成各種十分穩定的結構，因此用這些物質做碳肥毫無意義。正像幾乎所有礦質營養元素一樣，碳肥也不是以單質碳的型式存在的。它必須形成某種易溶於水的化合物才便於使用，這種化合物就是黃腐酸。這種結構不是加工工藝刻意製造的，而是我們使用的原料――有機廢水所特有的。用於製造液態碳肥的有機廢水濃縮液，其源頭是生物質經微生物發酵，會產生生物黃腐酸。當主產品（酒精、酵母等）被提取後，黃腐酸就隨同其他廢棄物被用水衝掉。我們利用其濃縮液（這時黃腐酸分子團變大，接近棕腐酸）進行深加工，把這些“鈍化”了的腐植酸變成更小分子量的水溶腐植酸――黃腐酸。碳是黃腐酸分子團芳香核的主要構成物質，占黃腐酸質量的40%～50%。由於小分子量黃腐酸水溶性好、滲透性和擴展性強，這就把碳變成水溶性好的易被作物根部吸收的有效碳。因此液態碳肥不但是高效有機肥，還是速效有機肥，這就和其他化肥營養――氮、磷、鉀等一起站在了精細化、速效化的肥料行列中了。有機肥能像化肥一樣精細、一樣快效、一樣隨水而行，這個多少人夢寐以求的境界，在液態碳肥得到實現。
五、液態碳肥的作用機理
大量的實驗證明：在沒有足量有機碳的土壤種植的農作物都是處於“亞健康”狀態的。以為在這種土壤中，碳成了肥料“木桶”的短板。液態碳肥使“短板”不短，使作物的營養均衡，擺脫“亞健康”狀態，發揮出更佳的生產能力，這是其直接的作用。
液態碳肥提高了土壤的碳氮比（C/N）使土壤微生物獲得良好的繁殖條件。土壤微生物的大量繁殖提高了土壤的生
物肥力和物理肥力，從而進一步提高了土壤中N、P、K等礦質營養元素的利用率。使用過液態碳肥，土壤變疏鬆，作物根系更發達。這也證明土壤板結主要是因為缺碳，而不是由於使用了化肥。
所以液態碳肥對土壤和農作物的作用，既有如化肥營養那樣的直接向作物輸入營養成分的作用，也有由它而提升了化肥利用率和改良土壤而產生的綜合效應的作用。向土壤施加了“有效碳”，整個小環境的生態都改變了，土壤三種肥力都得到了提升，這就是碳肥的威力，這才能解釋為什麼幾公斤的液態碳肥（有效碳不足1公斤），能造成那么驚人的增產效果。
六、開發液態碳肥的意義
從產業視角看，成功開發液態碳肥，將在我國甚至全世界啟動一個新的特大肥料產業。若干年後該產業的產值將不亞於氮、磷、鉀三大肥種中的任何一個。
從農業生產角度看，液態碳肥彌補了有機肥的缺陷和套用領域的局限，這就使土壤改良與作物高產優質同步，使土地永續耕作變為可能。在肥水一體化管道輸送中，液態碳肥解決了有機肥隨水而行的難題，避免設施農業重走化學農業的老路。
從對環保和節能減排的貢獻看，每生產套用1噸液態碳肥可節省1.5噸化肥（同等產量計），還相當於完全回收利用5噸有機廢水。如果把液態碳肥做到年產1000萬噸，可節約1500萬噸化肥，還可減排有機廢水5000萬噸，其節能和減排的貢獻十分顯著。
從學術價值評價，液態碳肥的理論和實踐把生物腐植酸理論從礦質腐植酸理論的框框中解脫出來，走向以“有效碳”為核心的實用理論體系――“生物腐植酸土壤肥料學”，這是一個學科交叉的嶄新理論體系。目前僅僅是該理論體系的開創期，隨著該理論體系的發展和豐富，必將為肥料產業的第二次飛躍――有機肥的精細化高效化作出里程碑式的貢獻，從而托起一個世界性的碳肥產業，為全球農業糧食和環境問題的解決開拓出新的更加光明的前景！
二0一二年八月
