为什么要给土壤补碳?

发布时间:2024-09-14 10:49 阅读次数:
土壤有机质是指土壤中有机残体经微生物作用形成的一类特殊、复杂、性质比较稳定的高分子含碳有机化合物(腐殖质、腐殖酸、黄腐酸等)。通常认为土壤有机质含量超过3%才能保障作物高产。根据第二次全国土壤普查(1979-1984)结果,我国有15个省、直辖市和自治区耕层土壤有机质含量低于2%,只有黑龙江、贵州和云南3个省份超过3%,全国平均值未达到2%。最新的文献显示我国近30年来耕地有机质含量持续上升,目前我国耕地有机质含量平均值已经达到2.4%,但距离美国的4%仍有较大差距。2023年7月,中央指示:“切实加强耕地保护,全力提升耕地质量”。提升耕地质量的关键是提升耕地有机质含量。


碳(C)是构成土壤有机质的主要元素(约58%),当土壤有机质因消耗而逐渐降低,一旦出现碳饥饿,就会导致土壤质量劣化,土壤肥力下降,并让作物生长出现障碍,抗逆性和抗病性显著降低。因此,要想作物增产必需增碳。而解决土壤碳饥饿的最有效方式就是增施有机碳肥。传统有机肥也是有机碳肥的一种形式,但新一代有机碳肥不仅要求含碳比例高,而且要富含多元小分子水溶性有机碳(即速效碳),以促进作物萌芽和生根壮苗,克服重茬障碍,同时要有足够的持效碳,以确保连续开花结果的长生育期作物在后期不早衰。施入土壤中的有机肥,其中的有机质经过微生物的作用(矿化和腐殖化),才能形成土壤有机质。因此,有机肥≠有机质≠土壤有机质。

在生产实践中,通过施用有机碳肥给土壤补碳,可为作物创造良好的土壤-微生物-根系三位一体的根周生态环境,有利于植物健壮生长。

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1.补碳能为作物创造良好的土壤环境

给土壤补充有机质,本质上就是给土壤补碳。给土壤补碳的最佳也是最常见方法就是施用有机碳肥/有机肥。施入土壤的有机肥,其中的有机质在微生物的作用下,发生矿化和腐殖化两个过程,矿化将有机物分解为无机营养盐,腐殖化则是矿化过程中小分子有机物聚合形成腐殖质、腐殖酸、黄腐酸的过程。这两个过程有利于形成健康的根周生态环境,例如持续改善土壤形状,增强保水保肥能力,促进根系生长发育,从而保障土壤的可持续耕作性和作物的健康。


但通常情况下,一次性施入的大分子有机质,在第一年仅有一半能被矿化和分解,第一年未被腐解的有机物质将在第二年、第三年继续被矿化、分解,在几十年后最终分解达到100%,时间周期为20-30年。因此,仅靠在一年或几年中施用有机肥难以改变土壤原有平衡,这也就解释了生产中施用有机肥出现的“大小年”现象。为此,新一代有机碳肥通过先进工艺,提高了小分子水溶性速效有机碳营养的比例,从而改善传统有机肥这一缺陷。


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图1 每年投入等量有机质后土壤有机质的累积、分解和转化
(引自:土壤有机碳作用及转化机制研究进展)


2.补碳有效提高氮利用效率,实现补碳增氮

氮是植物体内含量最大的矿质营养元素,是许多有机化合物(氨基酸、蛋白质、核酸、生物碱酶等)的主要成分,是生命元素。氮同化总是依赖于碳同化提供的碳源和能量,少碳则氮同化受阻,作物出现生长障碍。在碳供应不足的情况下,作物吸收的离子态氮(如铵离子和硝酸根离子)会逐渐积滞,影响吸收和转化。而补充有机碳则可以加速无机氮向有机氮的转化速率,降低无机态氮在植株体内的积滞浓度,促进作物对土壤中氮的吸收和同化,促进微生物对土壤固定氮素的活化,促进固氮菌的固氮效率等,从而体现出综合的补碳增氮效应。理解这一点,对于解决当下因过量施氮而忽视补碳带来的各种土壤和作物障碍极为关键。


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图2 自然界中的氮循环

(图片引自网络,侵删)


3.补碳能增强作物的抗逆性和抗重茬能力

作物在生长发育过程中会受到干旱、盐碱、病虫害等各种逆境的影响,增加土壤有机碳有助于作物抵抗干旱、盐碱、病虫等逆境胁迫,同时能帮助恢复根周生态平衡,通过改善土壤环境、促进土壤微生物繁殖、补充多元养分并提高养分利用率等多种途径,确保作物根系健康,克服重茬/连作障碍。特别是给土壤补充多元有机碳对土壤微生物多样性和丰度的显著促进作用,是目前治理土壤病虫害、提高作物抗逆性、缓解重茬/连作障碍的最有效方法之一。


4.高品质复合多元有机肥——朴络威

朴络威®是新一代复合多元有机碳肥,原料为上市公司白羽鸡鸡粪(正规饲养,饲料营养丰富多元),采用基于高温裂解与亚临界流体萃取工艺的EX-PLANT技术生产,富含小分子水溶性有机碳营养。EX-PLANT工艺在几乎零养分损失的情况下,让更多大分子有机质在短时间内充分矿化和腐殖化,生成更多水溶性小分子营养,让朴络威养分更多,肥效更高,功能更强,效果更好。同时,由于高温高压的条件,该工艺能够完全钝化重金属、彻底分解抗生素和激素以及灭杀病菌、虫卵和草种,盐值降低90%以上。与传统鸡粪有机肥相比,用量可减少80%,施用后能同时为土壤、微生物和作物根系提供速效与持效均衡的有机碳素营养。


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4.1 腐植酸
用法:与底肥混匀均施

表1 作物与用量建议

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4.2 朴络威番茄基地使用效果反馈

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上图为朴络威小区番茄长势旺盛而且整齐 

下图为对照小区番茄长势较弱且不整齐


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朴络威小区番茄新梢茎杆粗壮,对照有机肥小区番茄新梢明显细弱

图3朴络威在番茄开花期的表现


施用朴络威后,番茄从第2盘果以上茎秆粗度明显大于对照,全田观察处理间长势一致,且持效期和肥力明显强于对照,生长期内进行了4次控旺(对照只需1次)。


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图4朴络威在番茄采果期的表现

施用朴络威后,番茄果形漂亮,个头均匀,裂果和拉丝果少。


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图5朴络威在番茄采收后期的表现(移栽后190天)

移栽后190天,朴络威小区番茄仍在开花,长势依然很旺,顶梢和侧枝仍在生长;而对照有机肥小区出现了早衰现象,马上开始拉秧清理了。同时观察到朴络威处理后,番茄提高了对晚疫病和类病毒病的抗病能力,同棚相连的番茄,凡使用朴络威的番茄均未发现感病植株(对照发病率高达85%以上)。


4.3 朴络威在烟草上的使用效果反馈

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图6朴络威能够促进烟草长势,增加烟叶厚度(左为对照,右为朴络威)


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图6朴络威(100斤/亩)与传统牛羊粪(1000斤/亩)堆肥对比


通过对比发现,施用朴络威区烟叶的厚度比对照区烟叶厚0.1 mm(8组平均值,朴络威为0.351 mm,对照为0.249 mm),且用量只有牛羊粪的1/10,使用方便,为烟农节省人工投入。



    小结
1.补碳能增加土壤有机质含量,促进土壤团粒结构形成。
2.补碳能促进碳氮代谢和氮素平衡,实现补碳增氮。
3.朴络威是优质的土壤有机碳肥,使用方便,改良土壤,促进作物增产提质。
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