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有机碳肥为现代农业提供强劲动能

2017-10-19 17:07| 发布者: 传媒女生| 查看: 3103| 评论: 0

摘要: 福建绿洲生化有限公司:李瑞波(前言)地球是碳星球。组成地球上所有生命体的基础物质是有机质。有机质是以碳元素为框架,与其他相关元素按一定规则形成的组合体,所以碳是生命体的基础元素。自从我国引进西方科学家 ...

福建绿洲生化有限公司李瑞波

(前言)

地球是碳星球。组成地球上所有生命体的基础物质是有机质。有机质是以碳元素为框架,与其他相关元素按一定规则形成的组合体,所以碳是生命体的基础元素。

自从我国引进西方科学家于170多年前创立的“化学植物营养学”后,就一直把对植物养分的关注集中于NPK等无机元素。以为碳源来自空气中的CO2,而CO2是取之不竭的,因而长期漠视碳,肥料界只生产氮肥、磷肥、钾肥,后来又增加中微量元素肥,就是不生产碳肥。

漠视碳肥的结果是“靠天吃饭”,依赖空气中的CO2和阳光。可是老天不给力,空气中CO2浓度平均只有330ppm,离光合转化最佳的浓度1000ppm还差一大截,加上阴雨雾霾,冬日苦短、大棚光弱,农作物经常处于碳饥饿之中。

肥料界近年对碳养分的研究有了重大突破,发现分子粒径几十至几百纳米的小分子水溶有机碳可被植物直接吸收利用无须耗能,可被土壤微生物直接吸收不必耗氧,还能“组合”无机养分把化肥利用率发挥到极致。这些超卓的性能使它具备了高效快速地给土壤补充有机养分,给农作物提供能源的作用。这就是制造碳肥的依据。

利用大分子有机物料,经化学裂解、微生物分解和高能物理碎解等方法,或多种方法组合加工,就能生产富含小分子水溶有机碳的有机碳肥。

自从2011年福建绿洲生化有限公司研发出第一批真正意义上的有机碳肥以来,6年间200余万亩多种农作物应用的效果表明,有机碳肥是

一种推动土壤能量转化传递的能量肥;

一种“统率”无机养分、激发微生物生产力的智慧肥;

一种高效、速效和可计量应用的信息肥;

一种能上山能入水,富含有机养分的超级有机肥;

一种快速改良土壤修复环境的生态肥。

有机碳肥的应用还使我们对土壤、肥料、农作物乃至生态环境产生了新认识,开拓了新视野,形成了新思路。这些都表达在本人主笔的《有机碳肥知识问答》等四部著作中。以下分为四部分作汇报:创新理论、破解难题、颠覆传统、推动变革。

创新理论

● 碳占植物所需营养元素总量的50%以上,又是植物生命活动的能源。把碳与NPK排在同一序列(大量元素),是主次不分,导致肥料理论和造肥用肥技术的根本性错误。必须为碳正名确位:碳是植物的“基本元素”。

碳是土壤肥力的缔造者和核心物质。土壤有机碳养分耗尽,导致土壤肥力衰竭,是土壤贫瘠化的主因。

植物碳养分的存在形式是小分子水溶有机碳,其含碳量称为“有效碳”(EC)。

● CO2被叶片吸收光合转化成碳养分,是 “主通道”,但必须耗能。小分子有机碳由根系吸收被植物直接利用,不耗能。“根吸通道”同步影响着“主通道”的转化效率。这就是“二通道说”。

下图是同地块作物在午后阳光下不同的光合作用状态。

    试验田每亩仅用3公斤液态有机碳(干物质1.5公斤),地面生物量就增收980公斤,折合干物质210公斤。这说明:

    a、形成植物碳积累的主要碳源来自叶吸CO2;

    b、根吸碳养分对叶片光合作用效率有重大影响,起了四两拨千斤的作用。 

● 碳养分是植物养分的母体,没有它无机养分无所作为。也就是说没有碳,化肥什么也不是。土地贫瘠化使农作物患了“缺碳病”,也就是严重营养不良症。这就造成低产和农产品质量低劣。缺碳病造成农业损失超过其他任何一种农业病害。

● 土壤不是单纯的肥料贮存器和输送带,而是对肥料进行二次加工的“消化系统”。加工能力越强肥料被利用率就越高。在这个加工系统中,微生物是基础生产力。以微生物为基础的生物多样群系,是土壤自肥和自我修复机制的创造者。所以土壤修复的要义是“养地”,也就是贮碳于土。不要采取诸多愚蠢措施把耕地变成死土。

● 微生物的主要能源是碳,小分子水溶有机碳是微生物能直接吸收的“婴儿奶粉”,而有机质中的碳基本不水溶,它仅仅是“碳库”,还有待微生物的分解和复杂的氧化还原作用,才能逐渐分解为碳养分。这一点正是有机碳肥与传统有机肥的区别。

● 碳架是植物所需无机元素的“组合者”,共同形成有机物质。这种“组装”是按既定比例进行的,这就推导出“有机养分—无机养分”阴阳平衡的施肥原则:哪头多了,多余的不起作用;产量受少的那头所制约。

还可推导出“土壤肥力阴阳平衡动态图”。该图在阴阳动态平衡的基础上揉进了植物养分 “木桶原则”。以水平方向弦段阴阳等长并相加代表产量,便能解析几乎所有施肥与产量的关系,这就成为“施肥数学模型”。 

● 有机种植被解释为“纯有机肥种植”,这种农产品欠缺无机养分,营养积累不齐全不丰富,是亚健康态,怎么能高产呢?施用有机无机阴阳平衡的肥料,农产品是营养最丰富最健康的,当然也是既优质又高产的。这才是科学的有机种植。

以是否使用化肥作为判断“有机食品”的标准,误导了种植户,阻碍了农业发展。右图是有机无机阴阳平衡用肥与纯化肥比较的水稻,增产40%以上。 

破解难题

● 破解了“化肥使土壤板结”的冤案:

事实真相是:缺碳使土壤微生物不能繁殖,团粒结构不能维系,土壤就板结。往板结土壤每亩施几公斤液态有机碳,五、六天内土壤就疏松并可持续数月以上。

● 破解了果树大小年的魔咒:

事实真相是:果树“大年”之后,耗尽了果树几乎全部能量,“国库”空虚,必然造成次年的欠收甚至绝收。在果树采摘前后及时补充有机碳肥和适量化肥,就能提高光合转化率重使“国库”充盈,次年还能大丰收。

● 破解了“花而不实”和“严重落果”之谜:

事实真相是:农作物由开花到结果,由小果到膨大,都需要大量碳能。当作物得不到足够碳养分,就造成花而不实或严重落果。

● 破解了低温寡照必然欠收的悖论:

低温寡照使农作物陷入碳“饥饿”,化肥救不了它。而施有机碳肥,就能使农作物吸收利用碳能重现勃勃生机,获得正常收成。

● 破解了旱涝冻害防治的难题: 

● 破解了中药材种植产业的危局

    随着原生态环境的缩小和市场需求的上升,大部分中药材出自人工种植已是大势所趋。但多年人工种植的事实证明:中药材质量难以保障,优质品率越来越低,而农药残留等问题却凸显出来了。业内人士发出了这样的哀叹:中医将要毁于中药!

    问题出在种植者没能给中药材创造一个接近原生态、又比原生态养分更丰富的生存环境。以化肥为主的施肥使土壤生态恶化,百病滋生,化学农药的介入,中药材逐渐变得似是而非了!

以有机碳肥为主导的阴阳平衡施肥,可以重建健康的土壤生态,使中药材获得丰富而全面的物质积累。近两年在云南三七和长白山人参的应用中,都种出了高产而优质的可与原生态媲美的产品。

● 破解了病弱大树救治的难题:

大树老树树体贮存着不少营养,但由于根少叶稀不能循环:不循环就面临死亡。植物也有心脏,根是下心房,叶是上心房,上下心房协同推动循环不息的营养流和新陈代谢。有机碳肥能壮根生叶,形成植物强大的心脏,树体便能复壮。

● 破解了一种微量元素“缺素症”假象:

农业界盛行“头痛医头、脚痛医脚”,植物显示缺某种微量元素了,就施某种微量元素。殊不知往往被假象所迷惑,瞎折腾。在显示缺素的庄稼地,施上有机碳肥就不发生“缺素症”。这是有机碳肥使板结土壤得到改良,植物根系发达,并使微量元素活性提高,作物就不会得“缺素症”。

● 破解了焚烧秸秆的顽疾:

    不带碳养分的秸秆腐解菌剂到地里缺乏“起爆”能量,微生物不干活,秸秆长时间不能腐解,农民只好一烧了之。使用有机碳腐解菌剂(BFA)可因地制宜地在短时间内实现秸秆腐解。 

● 破解了沼液和垃圾渗滤液肥料化的关键技术:

沼液和垃圾渗滤液极度缺氧且发臭,直接浇灌农田会致死庄稼,成为有机污染源。用有机碳菌液加以分解,便成了小分子水溶有机碳营养液,可连续直接浇灌农作物。

 

颠覆传统

● 颠覆了有机肥料传统理论和技术标准:

     从有机碳养分的视角观察,以现行有机肥料行业标准(NY525-2012)为代表的有机肥料传统理论存在三大问题:一是生产目标不明确,“提供植物养分”,不提有机养分(或碳养分);二是技术标准“有机质含量(干基计)≥ 45%”。有机物料经过发酵,有机质含量是下降的,用大于等于( ≥ )号,是逻辑错误。三是文不对题,“总养分(干基计)—(N+P2O5+K2O)≥5%”,有机肥料拿纯无机养分来标榜自己的质量,这不是挂羊头卖狗肉吗?  

正是这种理论和标准,使有机肥行业失去了自己的魂,生产出一堆没有有机肥力的“粗、重、慢”的空壳。而假冒有机肥祸害农业却能免遭法办,也正是拜此所赐。

● 颠覆了有机肥料主流的生产工艺:

在错误的理论和标准的指导下,全国正规有机肥料厂普遍沿用“好氧菌高温发酵—不断翻堆—高温烘干”的生产工艺,生产线投资巨大,耗能严重,加工成本高,生产车间臭气刺鼻,灰尘迷漫。却生产出只能当“土壤改良剂”的产品。完全抛弃了我国农业文明的精髓—农村堆肥的制作工艺,把有机废弃物中最宝贵的有机碳养分通过高温发酵不断翻堆甚至高温烘干变成CO2予以扬弃,这无异“泼脏水时把孩子也泼了出去”。 

● 颠覆了有机肥“发臭就是好肥”的误读误解:

用传统主流工艺生产的有机肥,总是带有臭味。不少专家和许多农民都认为,“有臭味就是好肥”。可是同样物料用BFA技术(不翻堆自焖干)制造的有机肥,不但产成品没有臭味,在建堆后料温开始上升便没有臭味了。而事实证明,后者肥效却比前者高50%~100%。

其实有臭味表明肥料有效碳含量太低,氮素和硫素等无机养分以气体化合物形式逸出就发臭。发酵过程中保留更多有机碳养分,丰富的“碳框架”就能组合更多NH4、S等无机养分,肥料没有NH3和H2S逸出就没有臭味。这么比较,哪种有机肥是好肥就不辩自明了 。

● 颠覆了“化肥利用率是化肥的问题”的思维定式:

我国化肥利用率平均约35%,与发达国家相比差一大截。几十年来为了提高化肥利用率,肥料专家们做了大量工作,创造出许多旨在提高化肥利用率的品种。我国成为化肥品种最多、类型最复杂的国家,但我国的化肥利用率还是在33%~35%之间转悠。并非专家们的努力无效,没有他们的努力,如今化肥利用率连30%都保不住。

但我们还是要反思:这种提高化肥利用率的方法对头吗?当我们按“EC/( N+P2O5+K2O)=0.25”的比例配制“有机碳—无机”复混肥时,化肥养分利用率能提高70%以上!这说明化肥利用率主要取决于碳养分与无机养分的平衡状况。不在提高土壤碳养分或肥料含碳率方面下功夫,一切提高化肥本身“被利用率”的努力都是隔靴搔痒!

● 颠覆了“用化学农药防治病虫害”的主流技术模式:

多年来不管农业专家们怎样努力用生物农药、生物防治和其他农艺措施来取代或者消减化学农药的使用,都没能动摇用化学农药防治病虫害的主流地位。因为这些措施并没有改变农作物的生存条件!

但当有机碳肥一介入,这一切都变了。下图是根结线虫肆虐的农田,图左用化学农药,毫无效果,芥菜地被放弃了;图右用有机碳肥线虫并没有消失,但芥菜不受危害。

大量事实表明:常态化使用有机碳肥,化学农药可减用60%以上。

● 颠覆了“农作物重茬会绝收”的结论:

    “重茬症的土地种不出同种作物”似乎成了定论。对此许多专家还给出了言之凿凿的论证。什么缺素啦、什么上茬作物留下毒素啦……这些因素有没有?不能说没有,但绝不是根本原因。土壤贫瘠化使其失去自净自肥机能,才把上述“缺素”、“残毒”等问题突显出来了,使相同作物在这种环境中特别难以生存。而经过足够的沃土肥田措施,在有“重茬症”的土地种同样的农作物,完全能够获得正常收成。土壤是生命体,它若保持旺盛的生命力,就具备自我修复能力,使包括重茬症在内的土传病发病率降到“理论危害点”以下。当然,在有条件的地方,采取轮作或休耕等农业措施,将会获得更好的经济效益和生态效益。

颠覆了对有机废水“以降低COD为目标”的传统环保方针:

    COD高的有机废水发臭污染环境,排入水中耗氧造成水生态恶化,因此环保部门必欲除之而后快。“除之”的办法就是通过强化曝气,把废水中的有机质分解氧化成CO2排掉。碳少了,COD就降下来了。

但有机碳肥学者认为COD中的水溶性有机碳(DOC)是有机碳肥的上佳原料,只要把它的一个分子碎裂成几十乃至几百个更小分子,就是高效快效的植物有机营养了!现在这方面的技术已经成熟,无论是高浓度COD,还是低浓度COD,都可以被分解成有机碳肥或水肥去沃土肥田。视COD为清除对象的传统环保技术不符合节能减排和循环经济的方针,是时候被取代了! 

推动变革

● 为化肥产业结构改革提出思路:

“阴阳平衡”是施肥的基本原则。化肥之所以利用率低,被误解为“产能过剩”,要被“限产”甚至“替代”,并不是化肥的错,全国年产6000万吨化肥平均到每亩耕地才30多公斤并不多。问题出在我国农村进入“后有机种植”时代,物质循环和养地的传统被主流理论界忽视了,被农民遗忘了。化肥失去有机质养分这支同盟军而孤军奋战,难免自身损失惨重(利用率低),还导致战事惨败(农业低产和土壤贫瘠化)。

所以化肥产业结构必须彻底改革,要研究“阴阳平衡”。谁规定化肥厂只能生产无机肥料?只要把丰富的有机质资源变成精细高效的小分子有机碳物质,组装到化肥里去,生产出中国特色的“棕色化肥”,化肥企业的前途将一片光明!

为有机肥和腐植酸行业的技术进步指明方向:

我国商品有机肥料没起到肥料体系阴极的作用,实际上处于被边缘化的状态,这是由于走入歧途:理论错误,工艺荒唐。有机肥料行业应找回自己的“魂”——碳养分,以尽可能多地保留小分子有机碳为原则,才能造出优质高效有机肥。

腐植酸行业一直是雷声大雨点小,在肥料市场难觅芳踪,这是由于走入迷途:理论老化,工艺陈旧。 其实优质腐植酸与碳肥只隔一道桥。腐植酸行业不要妄自菲薄,只把自己当 “土壤改良剂和肥料增效剂”,而要敢于喊出“我能给土壤和农作物提供有机养分!”积极采纳先进工艺技术,把腐植酸分子做得更小,再小!腐植酸本就天生丽质,只要跨出这一步,便是万众瞩目的大明星!

● 为微生物肥料行业打通发展的瓶颈:

我国微生物肥料产品普遍表现不稳定,有时竟不如优质有机肥。所以目前微生物肥料价格上不去,农户口碑不佳,行业发展遇到了瓶颈。 造成这种局面的原因比较多。但最为普遍也是最主要的原因是微生物没有贴身的“营养包”——碳养分,这如同空降兵不带干粮,微生物们“空降”到恶劣的土壤环境便失去生存繁殖能力。问题出在微生物专家们一个误解,以为土壤中有机质含有58%的碳,饿不着微生物。殊不知此碳非彼碳,有机质中几乎没有可被微生物直接吸收的碳。微生物肥料厂的同仁们,给你们的微生物宝宝配带“婴儿奶粉”吧! 

● 为无土栽培输送好肥料:

    无土栽培需要水溶肥。由于商品有机肥溶不进水,腐植酸易絮凝,都不好用。所以我国现在的无土栽培营养液几乎清一色用高溶解性化肥配制。这种肥料栽培的农产品,外观不健壮,口感乏善可陈。这是缺碳所致。

要振兴无土栽培,必须解决营养液“阴阳平衡”问题,在配制营养液时,按“EC/( N+P2O5+K2O)=0.25”的原则加入液态有机碳,生产出来的农产品必定面貌焕然一新,产量和单价都可以大幅度提升。

纯无机营养液缺碳细菌不繁殖,作物根系一般不会缺氧。加入碳养分后,液体中C/N提高,细菌会很快繁殖,易造成根系缺氧,液体培养基中的“菌氧效应”与土壤相反。这一点必须注意。

为种养结合循环农业提供科学经济的技术路线:

种养结合是传统农业的主要模式,物质循环形成了维系我国几千年农业文明的遗传密码。自从土地经营体制发生变动,农村城市化浪潮兴起,种养之间就被割裂开了。不到两代人时间,种养割裂产生的恶果处处可见,我国农业文明的根基被动摇,土地贫瘠化,农作物缺碳低产,农产品安全问题震惊朝野……

我们要下大力气向农业从业人员普及“碳思维”,指导他们就地取材因地制宜地建立以“碳转化”为目标的物质循环模式,安全高效地贮碳于土、沃土肥田。

● 为把环保与农业“捆绑做”提供应用模式:

    钱学森先生的“系统论”为我国的国防科技和太空事业提供思维指导模式,其威力世人共鉴。但我们在固液有机废弃物处置方面却长期实行“割裂论”。搞环保的只管处理—达标—排放,把宝贵的农业有机营养资源变成二氧化碳排掉。甚至当养殖户要把沼液无害化分解后浇灌自家农田时,有的环保执法人员还出来阻挠,说“这也是COD不达标排放”!而搞农业的眼看着土地越来越贫瘠,却没能与环保兄弟联手,共商既肥沃耕地,又净化大地的良策。

“碳思维”指导下,固体有机废弃物“无臭免翻堆自焖干”堆肥技术、各类有机废水的无害化肥料化转化技术都已完善,可以在工厂实现量产,也可以因地制宜在田间地头加工,成为无害化的有机营养。“变废为宝”已不再是口号,而将成为祖国大地千千万万人的常态化行动。

种地必须养地。养地是农民的正业、主业,与种庄稼同等重要。可现在,我国却出现“大种植户”和“大养殖户”两种专业。种植户的土地饥(缺碳养分)渴(缺水)难耐,养殖户却粪污乱排污水横流。我们要痛定思痛,建立种养结合模式:

● 实行天补地补的富碳农业

结束语

农业现代化内涵极其丰富,发达国家也都各有值得我们借鉴的好经验好模式。但必须强调,要实现我们的农业强国梦,必须立足国情,要先解决主要矛盾。当前我们面临的是75%贫瘠化的耕地和大量缺乏农业文明素养的农民,这也包括从城里来的新农民。我们必须树立清醒的“碳思维”,从物质循环做起,搞“天补地补”的“富碳农业”,让虚弱的土地肥壮,让饥渴的庄稼吃饱喝足。这样我们就能实现弯道超车,在两代人的时间内使我国农业总产值翻一番。这是一场伟大的农业技术革命!这一切可以用一句话来概括:

给碳一个支点,它能撬动地球!

李瑞波 福建诏安籍,1944年生。1968年清华大学毕业,高级工程师、中共党员。中国科学家协会会员。参加深圳特区第一阶段建设,1997年创办福建绿洲生化有限公司。荣登国家重点科技刊物《科技成果管理与研究》2015年6期封面人物。2015年12月被国家权威单位授予刻有习近平总书记亲笔题词(追求真理,爱国兴邦)的“走向世界的领军人物”锦牑。曾获省级科技二等奖、省级技术发明三等奖、市级科技进步奖、全国行业协会“科技贡献奖”、“民营科技发展贡献奖”和“中国优秀创新人物”称号。并被聘任中国农科院客座研究员、北京交通大学“富碳农业研究中心”客座教授、福建省生态建设促进会专家咨询委员会委员、中国创意农业美丽乡村联盟智库专家、福州大学客座教授。个人还被当地县市多次授予荣誉称号。

他带领公司技术团队以生物腐植酸和有机碳肥技术为核心开发多项有机废弃物回收利用的有机碳肥系列产品,已获九项国家发明专利,这些发明专利的推广对实现工农业有机废弃物零排放有重要意义。他还是我国水产养殖“以防为主、科学治水”的早期倡导者。

2000年开始,在国内多家杂志刊物发表科技论文十余篇,其中关于“甘蔗糖厂废弃物资源化利用新技术”的论文入编环保部《中国环境保护工作与环境维权启示》一书。由化学工业出版社出版先后发行的著作《生物腐植酸与生态农业》、《生物腐植酸肥料生产与应用》、《生物腐植酸与有机碳肥》和《有机碳肥知识问答》。2012年,在世界上首次提出植物有机碳营养“两通道说”等有机碳肥理论。2015年4月发表“土壤肥力阴阳平衡动态图”,这是世界上首次提出的施肥数学模型。2016年开始系统性地研究了循环经济的理论和经验,提出以循环经济为目标,以对固液有机废弃物资源化肥料化为手段,实现对耕地多渠道多层面的碳覆盖。2015年11月,其主持研发的有机碳肥料经国家权威机构评价为“国际先进”列入国家科技成果库。2016年9月28日,在北京召开的“第十三届中国科学家论坛”发表题为“中国农业必须走富碳之路”演讲,引起强烈反响,该论文被评为论坛优秀论文二等奖。

以上一系列重大的科技论著和创新成果,奠定了李瑞波在我国有机碳肥产业和技术领域领军人物的地位,他的历史性贡献将对我国农业技术的发展产生深刻的影响。

在进行艰巨繁重的科研和企业经营的同时,对当地经济社会发展也倾注大量心血。展现其丰富的经验和开阔的视野,先后在当地传媒发表多篇论文,为家乡的发展带来重大影响,最突出的是对梅岭半岛“污染集控区”规划的劝阻和对诏安县东部产业布局的献策,现在已变成现实,形成了一个国家级的“海洋生物产业园区”——漳州市诏安金都工业区。近期又发表了“诏安海月湖生态旅游文化商城构想”论文,引起诏安县乃至漳州市各阶层重大关注。另外还于2009年,倡导闽南粤东李氏宗亲集资建“李伯瑶文化博物馆”,把传统的祖宗崇拜提升为新时代文化建设。该馆建成后,在当地和台湾新马胞亲社会产生了良好影响,被授予“爱国主义教育基地”和“社会科学普及教育基地”。

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