編者按：說起大量元素，人們首先想到的就是氮、磷、鉀，而不會去提及碳、氫、氧。從營養(yǎng)元素的功能和施肥實踐來看，植物對碳、氫、氧雖然需求很大，但它們來源于取之不竭、用之不盡的空氣和水分，在植物生長中，一般不需要人為供給，所以，一般不會引起農業(yè)生產者的關注。
當然，夢想著在火星上種土豆的有志之士除外。今天我們來聊一聊植物中的碳元素，它約占植物干物質的38%，是構成有機物骨架的基礎，如同一棟樓房的鋼筋一樣。同時，碳能與氫、氧元素形成多種多樣的碳水化合物，這些碳水化合物不僅構成植物永久的骨架，而且也是植物臨時儲藏食物或者參與體內物質新陳代謝活動。簡而言之，它真的很重要！
我們的地球被稱為碳星球，因為在這個星球所有的生命體中，碳是基礎元素，由碳為框架形成的有機質是生命的基礎物質。
碳是生命之本。
19世紀40年代在西方形成的“化學植物營養(yǎng)學”雖然認識到碳在植物物質中占較大比例，但由于時代的局限性，對碳養(yǎng)分的來源及作用等等沒有正確的必要的論述。在我國開始組建自己的土壤肥料學科的年代，我們照搬了西方“化學植物營養(yǎng)學”。
幾十年來，講到肥料，從學者到農夫只知氮磷鉀等礦物質元素，不知道碳。
由于對碳的漠視，從我國階段性的土地短期承包制開始，尤其是農村勞動力大量向城市轉移以后，農者不愛惜耕地，不培肥地力，一種依賴化肥和農藥的“化學農業(yè)耕作”模式在我國億萬畝耕地上普及了，我們整整30年對耕地土壤進行碳掠奪！
千百年來由我們的先輩用堆肥和秸稈還田形成的土壤中的碳庫（有機質），被不斷施加的礦物質養(yǎng)分洗劫一空！時至今日，我國耕地平均有機質含量只有2.08%，而且還在以每年0.05個百分點下滑，此勢頭若不遏止，再過20年我國大部分耕地有機質含量將下降到危線——1%以下，這是荒漠化的土地，還能搞農業(yè)現(xiàn)代化嗎？
歷史留給我們挽救的時間不足20年了！
耕地總面積的減少是減法，耕地質量的下降是除法。我們必須參考某些發(fā)達國家的標準，把耕地有機質含量3%劃作土壤質量的紅線，與耕地面積紅線一起嚴防死守，才能保證我國農業(yè)的持續(xù)發(fā)展。
但是縱觀我國農業(yè)界的管理部門和理論學術隊伍，對此遠遠沒有形成共識更沒作好準備。
我們的測土配方施肥還是在測配礦物質養(yǎng)分，即使發(fā)現(xiàn)有機質含量太低，也只是“建議施用有機肥”，卻不能像對礦物質養(yǎng)分那樣提出明確的指標，結果就是流于空談。我們現(xiàn)在大力提倡土壤修復，各種土壤修復劑井噴而出，但卻幾乎都無視土壤缺碳這一主要矛盾，土壤修復也就佐使不分而變成隔靴搔癢。
我國的化肥利用率僅僅是發(fā)達國家的60%左右，雖然我們在化肥利用率的提高方面做了極大努力，但十幾年來化肥利用率幾乎還在原地踏步。再看看近年迅速發(fā)展起來的設施農業(yè)，只要是沖施肥或無土栽培，幾乎都在使用純化肥，還是在延續(xù)化學農業(yè)耕作模式，不但產量低，而且口感普遍失去原生態(tài)風味。
為什么世界上最大的農業(yè)國會存在如此嚴重的土壤肥料積弊呢？問題就出在“本”和“源”上。
碳是生命之本，也是植物的基礎元素，而不是并列的大量元素，這個“本”沒有被確立起來。
“源”是學術理論。我們幾十年沿用西方“化學植物營養(yǎng)學”理論，不知“碳”為何物，它從哪里來，它的載體物質是什么，它的有效性的指標是什么，怎么檢測，它與礦物質養(yǎng)分之間“結伴”的規(guī)律怎樣，等等這些重大問題，我們沒有權威的、能取的學界共識的，能正確指導農業(yè)技術的新的土壤肥料理論體系，也就是這個“源”不清。
在我國耕地和農作物的碳危機已經(jīng)嚴重到如此地步，可我們農業(yè)界的主流理論仍然在漠視碳！正因為如此，我國耕地貧瘠化（板結、荒漠化、鹽堿化）嚴重，中低產田占74%，導致農作物普遍根系衰弱、亞健康，病害頻仍，農產品安全問題成了民眾和政府共同的糾結。
可是歷年中央出臺的關于農業(yè)的文件卻都毫無例外的提不出肥料產業(yè)技術改造的明確思路。就連萬眾矚目的每年1號文件也都欠缺肥料技術這條腿?？梢娡寥婪柿侠碚撜厩逶吹娜蝿罩亓?。重大理論的錯漏其危害是歷史性的，全局性的。土壤肥料理論是正本清源的時候了！
一、碳肥基本理論
2011年以來，本人多次在大型學術研討會上公開提出有機碳肥概念。隨后又于2014年初由化學工業(yè)出版社出版發(fā)行了《生物腐植酸與有機碳肥》一書，提出了有機碳肥的基本理論。概要地說，有機碳肥是以小分子水溶有機碳為有效物質的新型有機養(yǎng)分肥料，它可取代傳統(tǒng)有機肥，其有效物質含量是傳統(tǒng)有機肥的5至20倍（不同品種），因此它的單位面積用量是傳統(tǒng)有機肥的5%至20%，而且有的品種全水溶可管道輸送。這是一種可速效的高效肥，是可計量應用的有機營養(yǎng)肥料，它已經(jīng)突破了傳統(tǒng)有機肥“粗重慢臭”的低劣層次，站到了與高品質化肥相同的技術層面了。
有機碳肥的理論要點概括如下：
植物碳養(yǎng)分不僅來自二氧化碳經(jīng)葉綠素光合轉化這個“通道”，還來自根系從土壤中吸收的另一通道。葉片吸收轉化是碳積累的主力軍，而土壤碳養(yǎng)分能對土壤三種肥力（即物理肥力，化學肥力、生物肥力）產生連環(huán)促進和能量傳遞，促成土壤對肥料的二次加工，從而直接影響葉吸通道的光合轉化效率，起到四兩撥千斤的作用。
土壤有機質是天然的“碳庫”，但有機質里的碳不能直接被植物吸收，只有通過生化作用逐漸微量地分解出小分子水溶有機碳，這才是真實的植物碳養(yǎng)分。肥料中碳養(yǎng)分含量決定該肥料的有機肥效。
土壤碳養(yǎng)分與其他養(yǎng)分之間的關系，確切地表達應該是陰陽關系，類似陰陽太極圖。碳養(yǎng)分與其他養(yǎng)分是按既定比例組裝成植物組織的，兩類養(yǎng)分合比例就是陰陽平衡。把礦物質元素之間的“木桶原則”溶入此圖，就形成如下的“土壤肥力陰陽平衡動態(tài)圖”：
（該圖中陰面代表有機碳養(yǎng)分，陽面代表無機養(yǎng)分，S線代表氫和氧（H2O），EF線處于陰陽最豐足最平衡狀態(tài)，代表農作物的最高收獲，而任何一種其他陰（碳養(yǎng)分）陽（無機養(yǎng)分）配比所對應的農作物收獲，都可以從此圖推算出來，這就形成施肥數(shù)學模型。推算公式是：W=W0·2LRM/LEF
注：W0是EF相應的農作物收獲量；LRM為陰陽平衡動態(tài)圖“陰區(qū)”某水平線段長度）
碳養(yǎng)分是土壤三種肥力的基礎物質。土壤缺碳使三種肥力式微，微生物失去能源而不能繁殖，這是土壤板結的根源，也是化肥利用率低的主要原因。
土壤缺碳導致耕地貧瘠化，造成農作物根系衰弱、亞健康、光合作用能力差（低產），這就是農作物的缺碳病。缺碳病又削弱了防病抗逆機能。因此缺碳病造成我國農業(yè)損失超過農作物其他任何一種病害。農業(yè)要上新臺階，糧食要安全，最大的提升空間在補碳。
肥料產品的最高境界是“有機碳—無機—功能菌”高有效成分的合理組合。其中“有效碳/無機養(yǎng)分=0.25，功能菌每克2億個”，這樣的組合可取代有機肥、化肥和微生物肥，每畝每茬用100～150公斤，與施用同等重量無機養(yǎng)分的純化肥比較，產量可提高30%～50%，農產品品質還大幅提升。且連年施用土壤會不斷改良。因此有機碳肥技術可推動化肥工業(yè)的技術改造和轉型升級。
有機碳肥的主要原料是固液有機廢棄物。這就可以把環(huán)保技術對有機廢棄物“處理—達標—排放”的傳統(tǒng)線性模式，轉變?yōu)椤吧夹g處理—有機碳肥—農田”的資源化利用的環(huán)形模式。如果有機碳肥年產量達到7000萬噸（有效碳平均10%計），則每年可減排COD（包減排CO2的折算當量）800多萬噸，化肥少損失900萬噸。
二、怎樣實施富碳農業(yè)耕作模式
大量事實證明：在有機質含量5%左右的土地種植，加施少量化肥，農作物就能獲得大豐收。而農作物環(huán)境二氧化碳濃度由一般的0.03%提高到0.07%，或者夜間補光（LED照明），農作物產量也能大幅度提升。這些都說明，實施富碳農業(yè)，可以獲得好收成。富碳農業(yè)就是實行碳養(yǎng)分的“天補”和“地補”。雙補齊進，大多數(shù)農作物產量翻一番不是神話！
“天補”是補二氧化碳濃度或增加總光通量，這主要在設施農業(yè)實施。現(xiàn)在也有噴施二氧化碳凝集劑。
“地補”就是提高土壤有機質（有機碳養(yǎng)分）含量。可以采取的措施就更多了。單地說就是對耕地尤其是貧瘠化的耕地，實施多渠道多層面的碳覆蓋:
對耕地常態(tài)化地施用有機碳肥。對化肥工業(yè)實行“碳改造”，讓化肥帶著碳走。
推廣有機碳技術就地快速腐解秸稈，實行大面積秸稈還田。
提倡規(guī)模農場搞種養(yǎng)結合，實行局部物質循環(huán)。
以鄉(xiāng)鎮(zhèn)為單位建立堆肥廠生產半?yún)捬趺夥寻l(fā)酵、高堆燜干的高碳有機肥。
把沼液和化糞池液進二次分解成有機碳水肥去沃土肥田。
把大養(yǎng)殖場搬到鹽堿地邊緣去，實行大型“種養(yǎng)”結合，利用畜禽糞便和有機污水造肥改造鹽堿地，種植飼料作物，創(chuàng)建中國式環(huán)保型大養(yǎng)殖業(yè)。
通過以上實行對耕地多渠道多層面的碳覆蓋，傳承中國幾千年農業(yè)文明的遺傳密碼——物質循環(huán)，并利用現(xiàn)代科技加以提升，這就是行天道，就能保我中華二十多億畝耕地永續(xù)耕作，為農業(yè)現(xiàn)代化造就富饒厚實的土肥基礎。
當然，夢想著在火星上種土豆的有志之士除外。今天我們來聊一聊植物中的碳元素，它約占植物干物質的38%，是構成有機物骨架的基礎，如同一棟樓房的鋼筋一樣。同時，碳能與氫、氧元素形成多種多樣的碳水化合物，這些碳水化合物不僅構成植物永久的骨架，而且也是植物臨時儲藏食物或者參與體內物質新陳代謝活動。簡而言之，它真的很重要！
我們的地球被稱為碳星球，因為在這個星球所有的生命體中，碳是基礎元素，由碳為框架形成的有機質是生命的基礎物質。
碳是生命之本。
19世紀40年代在西方形成的“化學植物營養(yǎng)學”雖然認識到碳在植物物質中占較大比例，但由于時代的局限性，對碳養(yǎng)分的來源及作用等等沒有正確的必要的論述。在我國開始組建自己的土壤肥料學科的年代，我們照搬了西方“化學植物營養(yǎng)學”。
幾十年來，講到肥料，從學者到農夫只知氮磷鉀等礦物質元素，不知道碳。
由于對碳的漠視，從我國階段性的土地短期承包制開始，尤其是農村勞動力大量向城市轉移以后，農者不愛惜耕地，不培肥地力，一種依賴化肥和農藥的“化學農業(yè)耕作”模式在我國億萬畝耕地上普及了，我們整整30年對耕地土壤進行碳掠奪！
千百年來由我們的先輩用堆肥和秸稈還田形成的土壤中的碳庫（有機質），被不斷施加的礦物質養(yǎng)分洗劫一空！時至今日，我國耕地平均有機質含量只有2.08%，而且還在以每年0.05個百分點下滑，此勢頭若不遏止，再過20年我國大部分耕地有機質含量將下降到危線——1%以下，這是荒漠化的土地，還能搞農業(yè)現(xiàn)代化嗎？
歷史留給我們挽救的時間不足20年了！
耕地總面積的減少是減法，耕地質量的下降是除法。我們必須參考某些發(fā)達國家的標準，把耕地有機質含量3%劃作土壤質量的紅線，與耕地面積紅線一起嚴防死守，才能保證我國農業(yè)的持續(xù)發(fā)展。
但是縱觀我國農業(yè)界的管理部門和理論學術隊伍，對此遠遠沒有形成共識更沒作好準備。
我們的測土配方施肥還是在測配礦物質養(yǎng)分，即使發(fā)現(xiàn)有機質含量太低，也只是“建議施用有機肥”，卻不能像對礦物質養(yǎng)分那樣提出明確的指標，結果就是流于空談。我們現(xiàn)在大力提倡土壤修復，各種土壤修復劑井噴而出，但卻幾乎都無視土壤缺碳這一主要矛盾，土壤修復也就佐使不分而變成隔靴搔癢。
我國的化肥利用率僅僅是發(fā)達國家的60%左右，雖然我們在化肥利用率的提高方面做了極大努力，但十幾年來化肥利用率幾乎還在原地踏步。再看看近年迅速發(fā)展起來的設施農業(yè)，只要是沖施肥或無土栽培，幾乎都在使用純化肥，還是在延續(xù)化學農業(yè)耕作模式，不但產量低，而且口感普遍失去原生態(tài)風味。
為什么世界上最大的農業(yè)國會存在如此嚴重的土壤肥料積弊呢？問題就出在“本”和“源”上。
碳是生命之本，也是植物的基礎元素，而不是并列的大量元素，這個“本”沒有被確立起來。
“源”是學術理論。我們幾十年沿用西方“化學植物營養(yǎng)學”理論，不知“碳”為何物，它從哪里來，它的載體物質是什么，它的有效性的指標是什么，怎么檢測，它與礦物質養(yǎng)分之間“結伴”的規(guī)律怎樣，等等這些重大問題，我們沒有權威的、能取的學界共識的，能正確指導農業(yè)技術的新的土壤肥料理論體系，也就是這個“源”不清。
在我國耕地和農作物的碳危機已經(jīng)嚴重到如此地步，可我們農業(yè)界的主流理論仍然在漠視碳！正因為如此，我國耕地貧瘠化（板結、荒漠化、鹽堿化）嚴重，中低產田占74%，導致農作物普遍根系衰弱、亞健康，病害頻仍，農產品安全問題成了民眾和政府共同的糾結。
可是歷年中央出臺的關于農業(yè)的文件卻都毫無例外的提不出肥料產業(yè)技術改造的明確思路。就連萬眾矚目的每年1號文件也都欠缺肥料技術這條腿?？梢娡寥婪柿侠碚撜厩逶吹娜蝿罩亓?。重大理論的錯漏其危害是歷史性的，全局性的。土壤肥料理論是正本清源的時候了！
一、碳肥基本理論
2011年以來，本人多次在大型學術研討會上公開提出有機碳肥概念。隨后又于2014年初由化學工業(yè)出版社出版發(fā)行了《生物腐植酸與有機碳肥》一書，提出了有機碳肥的基本理論。概要地說，有機碳肥是以小分子水溶有機碳為有效物質的新型有機養(yǎng)分肥料，它可取代傳統(tǒng)有機肥，其有效物質含量是傳統(tǒng)有機肥的5至20倍（不同品種），因此它的單位面積用量是傳統(tǒng)有機肥的5%至20%，而且有的品種全水溶可管道輸送。這是一種可速效的高效肥，是可計量應用的有機營養(yǎng)肥料，它已經(jīng)突破了傳統(tǒng)有機肥“粗重慢臭”的低劣層次，站到了與高品質化肥相同的技術層面了。
有機碳肥的理論要點概括如下：
植物碳養(yǎng)分不僅來自二氧化碳經(jīng)葉綠素光合轉化這個“通道”，還來自根系從土壤中吸收的另一通道。葉片吸收轉化是碳積累的主力軍，而土壤碳養(yǎng)分能對土壤三種肥力（即物理肥力，化學肥力、生物肥力）產生連環(huán)促進和能量傳遞，促成土壤對肥料的二次加工，從而直接影響葉吸通道的光合轉化效率，起到四兩撥千斤的作用。
土壤有機質是天然的“碳庫”，但有機質里的碳不能直接被植物吸收，只有通過生化作用逐漸微量地分解出小分子水溶有機碳，這才是真實的植物碳養(yǎng)分。肥料中碳養(yǎng)分含量決定該肥料的有機肥效。
土壤碳養(yǎng)分與其他養(yǎng)分之間的關系，確切地表達應該是陰陽關系，類似陰陽太極圖。碳養(yǎng)分與其他養(yǎng)分是按既定比例組裝成植物組織的，兩類養(yǎng)分合比例就是陰陽平衡。把礦物質元素之間的“木桶原則”溶入此圖，就形成如下的“土壤肥力陰陽平衡動態(tài)圖”：
（該圖中陰面代表有機碳養(yǎng)分，陽面代表無機養(yǎng)分，S線代表氫和氧（H2O），EF線處于陰陽最豐足最平衡狀態(tài)，代表農作物的最高收獲，而任何一種其他陰（碳養(yǎng)分）陽（無機養(yǎng)分）配比所對應的農作物收獲，都可以從此圖推算出來，這就形成施肥數(shù)學模型。推算公式是：W=W0·2LRM/LEF
注：W0是EF相應的農作物收獲量；LRM為陰陽平衡動態(tài)圖“陰區(qū)”某水平線段長度）
碳養(yǎng)分是土壤三種肥力的基礎物質。土壤缺碳使三種肥力式微，微生物失去能源而不能繁殖，這是土壤板結的根源，也是化肥利用率低的主要原因。
土壤缺碳導致耕地貧瘠化，造成農作物根系衰弱、亞健康、光合作用能力差（低產），這就是農作物的缺碳病。缺碳病又削弱了防病抗逆機能。因此缺碳病造成我國農業(yè)損失超過農作物其他任何一種病害。農業(yè)要上新臺階，糧食要安全，最大的提升空間在補碳。
肥料產品的最高境界是“有機碳—無機—功能菌”高有效成分的合理組合。其中“有效碳/無機養(yǎng)分=0.25，功能菌每克2億個”，這樣的組合可取代有機肥、化肥和微生物肥，每畝每茬用100～150公斤，與施用同等重量無機養(yǎng)分的純化肥比較，產量可提高30%～50%，農產品品質還大幅提升。且連年施用土壤會不斷改良。因此有機碳肥技術可推動化肥工業(yè)的技術改造和轉型升級。
有機碳肥的主要原料是固液有機廢棄物。這就可以把環(huán)保技術對有機廢棄物“處理—達標—排放”的傳統(tǒng)線性模式，轉變?yōu)椤吧夹g處理—有機碳肥—農田”的資源化利用的環(huán)形模式。如果有機碳肥年產量達到7000萬噸（有效碳平均10%計），則每年可減排COD（包減排CO2的折算當量）800多萬噸，化肥少損失900萬噸。
二、怎樣實施富碳農業(yè)耕作模式
大量事實證明：在有機質含量5%左右的土地種植，加施少量化肥，農作物就能獲得大豐收。而農作物環(huán)境二氧化碳濃度由一般的0.03%提高到0.07%，或者夜間補光（LED照明），農作物產量也能大幅度提升。這些都說明，實施富碳農業(yè)，可以獲得好收成。富碳農業(yè)就是實行碳養(yǎng)分的“天補”和“地補”。雙補齊進，大多數(shù)農作物產量翻一番不是神話！
“天補”是補二氧化碳濃度或增加總光通量，這主要在設施農業(yè)實施。現(xiàn)在也有噴施二氧化碳凝集劑。
“地補”就是提高土壤有機質（有機碳養(yǎng)分）含量。可以采取的措施就更多了。單地說就是對耕地尤其是貧瘠化的耕地，實施多渠道多層面的碳覆蓋:
對耕地常態(tài)化地施用有機碳肥。對化肥工業(yè)實行“碳改造”，讓化肥帶著碳走。
推廣有機碳技術就地快速腐解秸稈，實行大面積秸稈還田。
提倡規(guī)模農場搞種養(yǎng)結合，實行局部物質循環(huán)。
以鄉(xiāng)鎮(zhèn)為單位建立堆肥廠生產半?yún)捬趺夥寻l(fā)酵、高堆燜干的高碳有機肥。
把沼液和化糞池液進二次分解成有機碳水肥去沃土肥田。
把大養(yǎng)殖場搬到鹽堿地邊緣去，實行大型“種養(yǎng)”結合，利用畜禽糞便和有機污水造肥改造鹽堿地，種植飼料作物，創(chuàng)建中國式環(huán)保型大養(yǎng)殖業(yè)。
通過以上實行對耕地多渠道多層面的碳覆蓋，傳承中國幾千年農業(yè)文明的遺傳密碼——物質循環(huán)，并利用現(xiàn)代科技加以提升，這就是行天道，就能保我中華二十多億畝耕地永續(xù)耕作，為農業(yè)現(xiàn)代化造就富饒厚實的土肥基礎。