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，還能搞農業現代化嗎？
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，才能保證我國農業的持續發展。
但是縱觀我國農業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分，即使發現有機質含量太低，也只是“建議施用有機肥”，卻不能像對礦物質養分那樣提出明確的指標，結果就是流于空談。我們現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。再看看近年迅速發展起來的設施農業，只要是沖施肥或無土栽培，幾乎都在使用純化肥，還是在延續化學農業耕作模式，不但產量低，而且口感普遍失去原生態風味。
為什么世界上最大的農業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，它與礦物質養分之間“結伴”的規律怎樣，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嚴重到如此地步，可我們農業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的文件卻都毫無例外的提不出肥料產業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年初由化學工業出版社出版發行了《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分肥料，它可取代傳統有機肥，其有效物質含量是傳統有機肥的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肥料，它已經突破了傳統有機肥“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：
植物碳養分不僅來自二氧化碳經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分。肥料中碳養分含量決定該肥料的有機肥效。
土壤碳養分與其他養分之間的關系，確切地表達應該是陰陽關系，類似陰陽太極圖。碳養分與其他養分是按既定比例組裝成植物組織的，兩類養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圖”：
（該圖中陰面代表有機碳養分，陽面代表無機養分，S線代表氫和氧（H2O），EF線處于陰陽最豐足最平衡狀態，代表農作物的最高收獲，而任何一種其他陰（碳養分）陽（無機養分）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為陰陽平衡動態圖“陰區”某水平線段長度）
碳養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損失超過農作物其他任何一種病害。農業要上新臺階，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。這就可以把環保技術對有機廢棄物“處理—達標—排放”的傳統線性模式，轉變為“生化技術處理—有機碳肥—農田”的資源化利用的環形模式。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，可以獲得好收成。富碳農業就是實行碳養分的“天補”和“地補”。雙補齊進，大多數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，這主要在設施農業實施?，F在也有噴施二氧化碳凝集劑。
“地補”就是提高土壤有機質（有機碳養分）含量?？梢圆扇〉拇胧┚透嗔?。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:
對耕地常態化地施用有機碳肥。對化肥工業實行“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。
提倡規模農場搞種養結合，實行局部物質循環。
以鄉鎮為單位建立堆肥廠生產半厭氧免翻堆發酵、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。
把大養殖場搬到鹽堿地邊緣去，實行大型“種養”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，創建中國式環保型大養殖業。
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文明的遺傳密碼——物質循環，并利用現代科技加以提升，這就是行天道，就能保我中華二十多億畝耕地永續耕作，為農業現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，還能搞農業現代化嗎？
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，才能保證我國農業的持續發展。
但是縱觀我國農業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分，即使發現有機質含量太低，也只是“建議施用有機肥”，卻不能像對礦物質養分那樣提出明確的指標，結果就是流于空談。我們現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。再看看近年迅速發展起來的設施農業，只要是沖施肥或無土栽培，幾乎都在使用純化肥，還是在延續化學農業耕作模式，不但產量低，而且口感普遍失去原生態風味。
為什么世界上最大的農業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，它與礦物質養分之間“結伴”的規律怎樣，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嚴重到如此地步，可我們農業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的文件卻都毫無例外的提不出肥料產業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年初由化學工業出版社出版發行了《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分肥料，它可取代傳統有機肥，其有效物質含量是傳統有機肥的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肥料，它已經突破了傳統有機肥“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：
植物碳養分不僅來自二氧化碳經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分。肥料中碳養分含量決定該肥料的有機肥效。
土壤碳養分與其他養分之間的關系，確切地表達應該是陰陽關系，類似陰陽太極圖。碳養分與其他養分是按既定比例組裝成植物組織的，兩類養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圖”：
（該圖中陰面代表有機碳養分，陽面代表無機養分，S線代表氫和氧（H2O），EF線處于陰陽最豐足最平衡狀態，代表農作物的最高收獲，而任何一種其他陰（碳養分）陽（無機養分）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為陰陽平衡動態圖“陰區”某水平線段長度）
碳養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損失超過農作物其他任何一種病害。農業要上新臺階，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。這就可以把環保技術對有機廢棄物“處理—達標—排放”的傳統線性模式，轉變為“生化技術處理—有機碳肥—農田”的資源化利用的環形模式。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，可以獲得好收成。富碳農業就是實行碳養分的“天補”和“地補”。雙補齊進，大多數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，這主要在設施農業實施?，F在也有噴施二氧化碳凝集劑。
“地補”就是提高土壤有機質（有機碳養分）含量?？梢圆扇〉拇胧┚透嗔?。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:
對耕地常態化地施用有機碳肥。對化肥工業實行“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。
提倡規模農場搞種養結合，實行局部物質循環。
以鄉鎮為單位建立堆肥廠生產半厭氧免翻堆發酵、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。
把大養殖場搬到鹽堿地邊緣去，實行大型“種養”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，創建中國式環保型大養殖業。
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文明的遺傳密碼——物質循環，并利用現代科技加以提升，這就是行天道，就能保我中華二十多億畝耕地永續耕作，為農業現代化造就富饒厚實的土肥基礎。