自從1840年德國(guó)人李比希發(fā)表《化學(xué)在農(nóng)業(yè)和植物生理學(xué)上的應(yīng)用》一文，創(chuàng)立“植物礦物質(zhì)營(yíng)養(yǎng)學(xué)說(shuō)”以來(lái)，世界便開啟了“化學(xué)農(nóng)業(yè)”紀(jì)元，人們一直就在這一理論指導(dǎo)下進(jìn)行著化學(xué)肥料生產(chǎn)與應(yīng)用。近些年來(lái)，通過(guò)對(duì)化學(xué)農(nóng)業(yè)所帶來(lái)一系列問(wèn)題的透析和反思，福建綠洲生化有限公司董事長(zhǎng)李瑞波教授從理論和實(shí)踐上對(duì)業(yè)界主流的植物礦物質(zhì)營(yíng)養(yǎng)學(xué)說(shuō)提出了質(zhì)疑，進(jìn)行了大量的研究探索和生產(chǎn)實(shí)踐，發(fā)表了一系列關(guān)于植物有機(jī)營(yíng)養(yǎng)學(xué)說(shuō)新觀點(diǎn)，為我們發(fā)展生態(tài)循環(huán)農(nóng)業(yè)和生產(chǎn)施用有機(jī)肥料提供了重要啟示和有益借鑒。下面是筆者對(duì)其主要理論觀點(diǎn)的學(xué)習(xí)理解：

一、對(duì)植物礦物質(zhì)營(yíng)養(yǎng)學(xué)說(shuō)的質(zhì)疑

1.礦物質(zhì)營(yíng)養(yǎng)學(xué)說(shuō)沒(méi)有認(rèn)識(shí)到碳對(duì)植物生長(zhǎng)的重大作用，忽視了碳的重要地位。所有教科書都認(rèn)為植物主要營(yíng)養(yǎng)元素分為:大量元素碳(C)、氫(H)、氧(O)、氮(N)、磷(P)、鉀(K),中量元素鈣(Ca)、鎂(Mg)、硫(S)、氯(CI)、硅(Si)，微量元素鐵(Fe)、銅(Cu)、鋅(Zn)、錳(Mn)、硼(B)、鉬(Mo)。實(shí)際上有機(jī)質(zhì)占植物干物質(zhì)的70%左右，而有機(jī)質(zhì)中碳元素占58%,也即碳約占植物干物質(zhì)的40%?？梢姡参镏刑妓嫉谋戎乇绕渌性氐目偤瓦€要多，和其它元素根本不在一個(gè)數(shù)量級(jí)上。這種對(duì)碳所應(yīng)有的地位定位不準(zhǔn)確，就導(dǎo)致植物營(yíng)養(yǎng)理論和肥料理論長(zhǎng)期漠視碳。肥料界只生產(chǎn)氮肥、磷肥、鉀肥，近年又強(qiáng)調(diào)中微量元素肥，但卻總忽視了碳肥。即使生產(chǎn)有機(jī)肥，也對(duì)碳養(yǎng)分認(rèn)識(shí)不足，有機(jī)肥被制造成“無(wú)害化”的土壤改良劑。

2.礦物質(zhì)營(yíng)養(yǎng)學(xué)說(shuō)認(rèn)為植物生長(zhǎng)所需的碳，全部是從空氣中的二氧化碳中獲得。“作物所需的碳、氫、氧營(yíng)養(yǎng)可以從空氣和水中獲得，而其他大量元素肥料要由化學(xué)肥料提供礦物質(zhì)營(yíng)養(yǎng)予以補(bǔ)充供給”，這是植物礦物質(zhì)營(yíng)養(yǎng)學(xué)致命的缺陷。氫和氧由空氣和水是可以提供的，但碳卻未必。再加上“二氧化碳取之不竭”的觀點(diǎn)普遍存在，植物碳養(yǎng)分的供給長(zhǎng)期沒(méi)受到重視，土壤碳養(yǎng)分缺失，大面積農(nóng)作物患“缺碳病”。

3.礦物質(zhì)營(yíng)養(yǎng)學(xué)說(shuō)認(rèn)為植物僅僅通過(guò)葉片氣孔吸收二氧化碳，經(jīng)葉綠素的光合作用轉(zhuǎn)化為碳水化合物(營(yíng)養(yǎng)積累)，沒(méi)有認(rèn)識(shí)到植物根系也能直接吸收水溶性有機(jī)碳，進(jìn)行營(yíng)養(yǎng)積累。這種對(duì)植物碳營(yíng)養(yǎng)吸收途徑的看法是一個(gè)最重大的失誤。這種把二氧化碳?xì)怏w當(dāng)作植物唯一碳營(yíng)養(yǎng)來(lái)源的觀點(diǎn)，導(dǎo)致了一系列施肥措施、有機(jī)肥和有機(jī)無(wú)機(jī)復(fù)混肥的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和制造工藝不合理性。

4.礦物質(zhì)營(yíng)養(yǎng)學(xué)說(shuō)只提到元素對(duì)植物的營(yíng)養(yǎng)作用，卻忽略了植物新陳代謝的“能源物質(zhì)”，這種“能量元素”對(duì)植物的生長(zhǎng)起到至關(guān)重要的作用。也就是說(shuō)，該學(xué)說(shuō)只能指導(dǎo)人們向農(nóng)作物施加“營(yíng)養(yǎng)”，卻無(wú)法指導(dǎo)補(bǔ)充“能源”，這種能量物質(zhì)就是碳。

5.植物礦物質(zhì)營(yíng)養(yǎng)學(xué)雖然注意到土壤生物肥力的作用，但卻沒(méi)有對(duì)土壤微生物和土壤生物多樣性的培養(yǎng)和保護(hù)給予關(guān)注。土壤板結(jié)的根本原因是微生物含量低，而微生物繁殖的主要能源是碳和氮，最佳碳氮比是(20~30):1。當(dāng)耕地有機(jī)質(zhì)含量降到1.5%以下，也即碳含量不足0.9%的情況下，人們卻沒(méi)有認(rèn)識(shí)到需要提高土壤的碳氮比來(lái)拯救土壤微生物。

6.礦物質(zhì)營(yíng)養(yǎng)學(xué)說(shuō)認(rèn)為礦物質(zhì)營(yíng)養(yǎng)是以離子態(tài)被植物吸收的，但實(shí)際上礦物質(zhì)營(yíng)養(yǎng)也很有可能形成有機(jī)化合態(tài)被植物吸收。在原生態(tài)的植物生長(zhǎng)環(huán)境中，礦物質(zhì)營(yíng)養(yǎng)是由土壤腐植酸和根系分泌的有機(jī)酸分解巖石，使之溶解(吸附、整合、絡(luò)合)成有機(jī)化合態(tài)礦物質(zhì)營(yíng)養(yǎng)，以水溶液的形態(tài)不斷被植物根部吸收，這就是幾十億年來(lái)植物的生長(zhǎng)史和進(jìn)化史，這是植物礦物質(zhì)營(yíng)養(yǎng)進(jìn)入植物的正常態(tài)、合理態(tài)。而當(dāng)土壤中有機(jī)質(zhì)極其匱乏時(shí)，化學(xué)肥料所提供的礦物質(zhì)營(yíng)養(yǎng)就被“離子化”進(jìn)入植物內(nèi)部，這種營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)供應(yīng)形態(tài)，很有可能會(huì)給植物帶來(lái)負(fù)面作用。

由于長(zhǎng)期的“化學(xué)農(nóng)業(yè)耕作”，導(dǎo)致我國(guó)耕地有機(jī)質(zhì)含量平均每年下降0.05個(gè)百分點(diǎn)，現(xiàn)在已經(jīng)降到2.08%，跌破了3%的有機(jī)質(zhì)含量“紅線”觸到了“貧線”，大量耕地板結(jié)、沙化和鹽漬化，同時(shí)造成大量農(nóng)作物經(jīng)常處于缺碳的狀態(tài)，還導(dǎo)致化肥營(yíng)養(yǎng)利用率越來(lái)越低，這將對(duì)農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展產(chǎn)生極大的不利影響。目前各地開展的測(cè)土配方施肥，也沒(méi)有把土壤有機(jī)質(zhì)含量作為施肥的量化目標(biāo)，普遍以化肥補(bǔ)充礦物質(zhì)營(yíng)養(yǎng)元素的短缺為目標(biāo)。這對(duì)耕地的治理沒(méi)有根本上的意義，充其量只是使化肥利用率提高一些而已。

二、植物有機(jī)營(yíng)養(yǎng)新觀點(diǎn)

1.碳營(yíng)養(yǎng)是土壤肥力的核心物質(zhì)

碳是生命之本，水(氫和氧)是生命之源，碳營(yíng)養(yǎng)才是土壤肥力的核心物質(zhì)。土壤肥力是一個(gè)復(fù)雜的概念，不是僅僅補(bǔ)充氮、磷、鉀元素那么簡(jiǎn)單?？梢园淹寥婪柿Ψ殖扇N不同概念肥力來(lái)理解：即物理肥力、化學(xué)肥力和生物肥力。

物理肥力 —— 土壤物理成分及其比例，土壤的水、氣、熱，土壤團(tuán)粒結(jié)構(gòu)狀況等。

化學(xué)肥力 —— 土壤中植物各種必需營(yíng)養(yǎng)元素的含量及其有效性。

生物肥力 —— 土壤中以微生物為基礎(chǔ)的生物群系的豐富程度及各種群的組合狀況，也包括植物活的根系。

三種肥力豐富和協(xié)調(diào)，組成土壤復(fù)雜的肥力體系，推動(dòng)土壤中營(yíng)養(yǎng)成分的轉(zhuǎn)化和能量的傳遞，維系土壤的生命力，促進(jìn)農(nóng)作物的生長(zhǎng)發(fā)育。研究發(fā)現(xiàn)，土壤三種肥力都離不開碳。正是由于碳營(yíng)養(yǎng)，物理肥力尤其是團(tuán)粒結(jié)構(gòu)和水、氣、熱的協(xié)調(diào)才得以形成，各化學(xué)元素得以“有機(jī)”化而提高其利用率，微生物才能獲得碳能而繁殖，從而推動(dòng)土壤生物鏈的運(yùn)轉(zhuǎn)。因此碳(營(yíng)養(yǎng))就是土壤三種肥力形成的參與者，是土壤肥力的核心物質(zhì)。

2.植物碳營(yíng)養(yǎng)二通道觀點(diǎn)

植物不僅僅通過(guò)葉片氣孔吸收二氧化碳，經(jīng)葉綠素的光合作用轉(zhuǎn)化為碳水化合物，同時(shí)植物根系也直接吸收水溶性有機(jī)碳。

有效碳代表有機(jī)碳營(yíng)養(yǎng)，施到土壤中直接作用于以下三部分：一部分被土壤微生物(B)直接吸收，使微生物大量繁殖。大量微生物會(huì)對(duì)土壤有機(jī)質(zhì)加速分解，產(chǎn)生更多有機(jī)碳營(yíng)養(yǎng)供給更多微生物的擴(kuò)繁。這就在刺激根系發(fā)育的同時(shí)，造成土壤疏松，使土壤涵水通氣機(jī)能改善。另一部分有機(jī)碳養(yǎng)分使土壤中無(wú)機(jī)養(yǎng)分大多以有機(jī)化合態(tài)被吸收，化肥利用率得到明顯提升。第三部分是由于AOC的進(jìn)入，促進(jìn)根系快速生長(zhǎng)，根部對(duì)植物葉片的水肥供給增強(qiáng)了，葉片寬厚，葉綠素豐富，植物光合作用效率大大提高。

3.植物營(yíng)養(yǎng)的有機(jī)無(wú)機(jī)和諧之道——土壤肥力營(yíng)養(yǎng)平衡圖

植物所需營(yíng)養(yǎng)最高效、最科學(xué)的組配是有機(jī)和無(wú)機(jī)合理結(jié)合。沒(méi)有足夠無(wú)機(jī)養(yǎng)分的供給，農(nóng)作物不能高產(chǎn);沒(méi)有足夠有機(jī)養(yǎng)分的供給，化肥利用率就低，不但不能高產(chǎn)，還會(huì)造成土壤生態(tài)一系列惡性循環(huán)，摧毀農(nóng)業(yè)發(fā)展的基礎(chǔ)。在此基礎(chǔ)上提出了造肥施肥“陰陽(yáng)平衡”的原則，在這種陰陽(yáng)太極圖中，把植物所需營(yíng)養(yǎng)元素分為以下三大類：陰面是有機(jī)碳養(yǎng)分;陽(yáng)面是礦物質(zhì)營(yíng)養(yǎng);陰陽(yáng)的分界線S線代表氫和氧，即水，沒(méi)有它，陰陽(yáng)不能結(jié)合。

①水平方向陰區(qū)和陽(yáng)區(qū)弦段等長(zhǎng)，表示有機(jī)營(yíng)養(yǎng)與無(wú)機(jī)營(yíng)養(yǎng)平衡，總有效弦段的長(zhǎng)度用來(lái)表示作物產(chǎn)量。

②陰陽(yáng)平衡圖EF線段，是水平方向弦最大處(即直徑)，表示農(nóng)作物收獲最大。從EF往上，陰陽(yáng)比例逐漸變小，陰陽(yáng)失衡逐漸加大，有效弦段逐漸變短，即越是陰衰陽(yáng)盛，農(nóng)作物收獲越小。從EF往下，陰陽(yáng)比例逐漸變大，有效弦段亦復(fù)逐漸變短，即越是陰盛陽(yáng)衰，農(nóng)作物收獲越小。同等化肥施用量，只有陰陽(yáng)平衡，農(nóng)作物收獲才能足夠大。

③EF線以上位置，按“陰陽(yáng)”比例和諧原則，陰面水平線段與陽(yáng)面水平線段等長(zhǎng)，農(nóng)作物收獲區(qū)就H-R-E-Q-F-G-V-H 范圍內(nèi)，陰對(duì)陽(yáng)形成制約。稱之為陰制阻理論區(qū)。因此在此區(qū)外的“純陽(yáng)區(qū)”H-V_G-Z-F-H內(nèi)，礦物質(zhì)養(yǎng)分是無(wú)效的，這可解釋貧瘠土地化肥利用率為什么低。

④EF線下位置，按“陰陽(yáng)”比例和諧原則，也是陰面水平線段與陽(yáng)面水平線段等長(zhǎng)，農(nóng)作物收獲區(qū)S-F-L-Q-J-E-T-S 范圍內(nèi)，陽(yáng)對(duì)陰形成制約，稱之為陽(yáng)制陰理論區(qū)。因此在此區(qū)外的“純陰區(qū)”S-T-E-S內(nèi)，有機(jī)碳養(yǎng)分(對(duì)農(nóng)作物)是不起作用的，這可解釋有機(jī)種植盲目排斥化肥為什么農(nóng)作物低產(chǎn)。

⑤以上③、④都是以礦物質(zhì)養(yǎng)分無(wú)“短板”的假設(shè)為基礎(chǔ)的。如果出現(xiàn)“短板”，按“木桶法則”，木桶裝的水到短板頂線為止，也即化學(xué)肥力打了折扣。假設(shè)打了6折，這就出現(xiàn)了Z-L-S 折扣線。陽(yáng)區(qū)的H-V-G-Z-L-S線和陰區(qū)的S-J-R-H線，兩條線所包圍的面積才是陰、陽(yáng)肥力有效區(qū)。可以據(jù)此分析農(nóng)作物收獲情況。

⑥陽(yáng)區(qū)純陽(yáng)面內(nèi)數(shù)個(gè)“+”號(hào)點(diǎn)表明:在陰衰到十分嚴(yán)重時(shí)，所需與之平衡的礦物質(zhì)養(yǎng)分不多，所以即使化肥肥力打了6折，其“短板”的限制作用尚未表達(dá)，這種情況起限制作用的是缺陰。

三、有機(jī)碳肥

碳廣泛存在于有機(jī)質(zhì)中，有機(jī)質(zhì)是碳庫(kù)。從有機(jī)質(zhì)到碳養(yǎng)分有一種中間物質(zhì)，就是有機(jī)質(zhì)的衍生物腐植酸(HA)。

生物腐植酸是一大類以生物質(zhì)為原料經(jīng)生物的或化學(xué)的，或者生物加化學(xué)的或者物理加化學(xué)的工藝過(guò)程而形成的制品。這是一種以黃腐酸(FA)為主要成分，而又包含諸如氨基酸、維生素、糖類和肌醇等物質(zhì)的混合物。化學(xué)分析表明，不論用什么工藝方法制取的生物腐植酸，其植物營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的主要成分是水溶有機(jī)碳。但這種水溶有機(jī)碳并不是單質(zhì)碳，它存在于黃腐酸、氨基酸、維生素、葡萄糖甚至萜和其他有機(jī)物質(zhì)之中，沒(méi)有碳，就不存在這些物質(zhì)。

生物腐植酸就是肥料，而水溶有機(jī)碳(DOC)就是生物腐植酸的“核”。有些工藝方法加工制造的生物腐植酸富含功能菌，可以成為肥效更加顯著的“超級(jí)有機(jī)肥”，其肥效相當(dāng)于普通有機(jī)肥的20倍以上。這是因?yàn)樯锔菜嶂械墓δ芫?B)和水溶有機(jī)碳(DOC)的合成作用。功能微生物的加入，直接利用FA中的水溶有機(jī)碳作碳源，繁殖力迅速提升，使土壤疏松并促進(jìn)植物根系的生長(zhǎng)，反過(guò)來(lái)促進(jìn)了植物對(duì)水溶有機(jī)碳和其他植物營(yíng)養(yǎng)元素的吸收利用，使土壤物理肥力、化學(xué)肥力和生物肥力都得到提升并互相促進(jìn)。所以B和C相加，形成1+1>2的效果，從這個(gè)意義上說(shuō)，功能微生物(B)是生物腐植酸的另一個(gè)“核”。B和C“雙核”足以為生物腐植酸構(gòu)建起一個(gè)新的龐大的肥料體系。

除作為高效有機(jī)肥料外，生物腐植酸還可以用作秸稈腐熟劑和有機(jī)肥發(fā)酵劑。作為一種獨(dú)特有機(jī)肥發(fā)酵劑，BFA(生物腐植酸粉)開創(chuàng)了一種免翻堆、免烘干的低成本、高肥效的有機(jī)肥制造工藝。這種工藝使有機(jī)肥廠設(shè)備投資減少2/3，單位產(chǎn)品能耗減少3/4，同樣原材料制成的有機(jī)肥黃腐酸含量提高1倍，有機(jī)肥力提高50%以上。

在有機(jī)廢棄物資源化利用中，沼液、化糞池液以及食品工業(yè)、制藥工業(yè)和造紙工業(yè)的有機(jī)廢渣廢水，都可利用BFA發(fā)酵技術(shù)或其他生化活化技術(shù)，進(jìn)行無(wú)害化處理，成為農(nóng)用腐植酸液，進(jìn)而生產(chǎn)肥效綠色環(huán)保肥料。

來(lái)源：與土壤對(duì)話綜合自循環(huán)農(nóng)業(yè)者、微生物酵素資源產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新中心