Carbon yw'r elfen sylfaenol sy'n ffurfio cyfansoddion organig fel pethau byw a bwyd. Oherwydd y gall atomau carbon gyfuno i ffurfio gwahanol siapiau, gan gynnwys cadwyni, pyramidiau, cylchoedd, cynfasau a thiwbiau, mae ganddo alotropau lluosog ac mae'n chwarae rhan bwysig mewn amrywiol feysydd. Yn y blynyddoedd diwethaf, mae'r nano-ddeunyddiau sydd wedi denu llawer o sylw, fel nanotiwbiau carbon a ffwlerenau, i gyd yn allotropau o garbon.
Heddiw rydym yn cymryd planhigion fel enghraifft i weld pa effeithiau mae carbon yn ei gael ar organebau byw.
Pwysigrwydd carbon i gnydau
1. Carbon yw'r maetholyn mwyaf (elfen sylfaenol) ymhlith yr 17 o faetholion hanfodol ar gyfer cnydau. Mae'n cyfrif am fwy na 50% o gyfanswm elfennau maethol hanfodol planhigion a 35% o ddeunydd sych planhigion, sydd sawl gwaith yn fwy na swm yr elfennau mawr, canolig ac olrhain. Carbon yw un o'r elfennau mwyaf hanfodol ar gyfer cnydau.
2. Ychwanegiad digonol o elfennau carbon yw'r rhagofyniad ar gyfer ffrwythloni elfennau mwynau eraill yn gytbwys. Mae maetholion carbon organig a ffrwythlondeb biolegol yn ffurfio ochr negyddol ffrwythlondeb y pridd, tra bod maetholion mwynol yn ochr gadarnhaol. Pan fydd yin ac yang yn gytbwys ac yn doreithiog, bydd cnydau o ansawdd uchel ac yn cynhyrchu llawer. Ni fydd cynnyrch uchel yn cael ei gyflawni os yw yang yn gryf ac yin yn wan, neu yin yn gryf ac yang yn wan. Mae anwybyddu maetholion carbon organig ac astudio'r cydbwysedd rhwng maetholion mwynol yn unig yn gam i ffwrdd.
3. Cymhareb carbon i nitrogen: Y gymhareb carbon i nitrogen ar gyfer dadelfeniad cywir o ddeunydd organig gan ficro-organebau yw 25:1. Yn gyffredinol, mae'r gymhareb carbon-nitrogen o goesynnau o gnydau glaswellt fel coesyn reis, coesyn ŷd a chwyn yn 60 i 100:1. Cymhareb carbon-i-nitrogen coesynnau cnwd codlysiau yw 15 i 20:1. Y gymhareb carbon i nitrogen yn nail llysiau cnwd uchel yw 70:1. Coed ffrwythau yw 30:1.
4. Carbon yw'r fframwaith ar gyfer cyfuno maetholion mwynol ac mae'n darparu'r elfen angenrheidiol ar gyfer adeiladu gwahanol gydrannau organig mewn planhigion - y fframwaith carbon. Gan gynnwys gwahanol fathau o fframweithiau carbon cadwyn a chylch, dyma'r deunyddiau sylfaenol i blanhigion syntheseiddio siwgrau, proteinau, asidau amino, ensymau, hormonau, sylweddau signalau, ac ati.
5. Mae tir yn organeb byw, a'r prif ffynhonnell ynni ar gyfer cynnal gweithgareddau bywyd ar y tir yw maetholion carbon organig. Ar hyn o bryd, mae tir amaethu fy ngwlad yn gyffredinol yn brin o garbon, ac mae clefydau diffyg carbon cnwd wedi dod yn norm, gan achosi colledion amaethyddol yn fwy nag unrhyw glefydau cnwd eraill. Y gofod mwyaf ar gyfer amaethyddiaeth yw ychwanegiad carbon.
Ffynhonnell carbon
1. Rhoddwch yn naturiol.Mae'n amsugno carbon deuocsid yn yr aer yn bennaf trwy stomata'r dail ar gyfer ffotosynthesis, gan drosi ynni'r haul yn egni cemegol i ffurfio carbohydradau, sy'n ffurfio meinwe fewnol a ffynhonnell ynni'r cnwd.
2. Gwneud cais gwrtaith carbon organig i'r gwreiddiau.Mae gwreiddiau planhigion yn amsugno gwrtaith carbon organig moleciwl bach wedi'i hydoddi mewn dŵr o'r pridd a'i gludo i'r tu mewn i'r planhigyn, lle mae'n ffurfio meinwe fewnol a ffynhonnell ynni'r planhigyn trwy adweithiau electrocemegol. Y prif gydrannau yw cellwlos, lignin, siwgr, protein, asidau amino, ac ati. Nid yw'r carbon sydd mewn mater organig yn y pridd yn faethol carbon organig gwirioneddol. Mae gan wrtaith organig traddodiadol nad yw'n hydoddi mewn dŵr (tail cyw iâr, tail moch, tail defaid, tail buwch a thail anifeiliaid arall) a gwrtaith organig asid hwmig macromoleciwlaidd ailgyflenwi carbon cyfyngedig (Mae'n cymryd 5 mis i wrtaith organig traddodiadol ryddhau {{4}). }.5% o ffynhonnell carbon organig) ac ni allant ailgyflenwi ffynonellau carbon yn effeithiol ac yn amserol. Y carbon Rhaid i faetholion y gellir eu hamsugno'n uniongyrchol gan wreiddiau planhigion a micro-organebau'r pridd fod yn garbon organig hydawdd-moleciwl bach.
Achosion diffyg carbon
Mae tir yn organeb byw, a'r brif ffynhonnell ynni ar gyfer cynnal gweithgareddau bywyd ar y tir yw maetholion carbon organig. Mae cynnwys carbon organig moleciwlaidd bach yn pennu effeithlonrwydd gwrtaith gwrtaith organig. Ar hyn o bryd, mae tir amaeth fy ngwlad yn gyffredinol brin o garbon. Mae canlyniadau profion yn dangos bod gan lai na 5% gynnwys deunydd organig o fwy na 2%, mae gan 80% gynnwys deunydd organig o lai na 1.5%, ac mae gan bron i 15% o samplau pridd gynnwys deunydd organig o lai nag 1%. Fel y gwyddom oll, cyfernod carbon mater organig yw 1.724, hynny yw, mae gan ddeunydd organig 1.7224 1 carbon. Mae cynnwys deunydd organig y pridd yn rhy isel, sy'n golygu nad yw cnydau yn y bôn yn gallu amsugno carbon organig sy'n hydoddi mewn dŵr o'r pridd. Nid yw cnydau'n cael cyflenwad carbon o'u gwreiddiau, sy'n arwain at ddiffyg carbon.
1. O dan amodau plannu artiffisial, yn enwedig mewn tir anial neu blannu tŷ gwydr, cyflenwad (crynodiad) CO2yn annigonol, a chynnwys CO2yn yr awyr mae tua 0.03%. O safbwynt gofynion ffotosynthesis planhigion, mae'r gwerth hwn yn gymharol isel. Pan fydd y CO2crynodiad yn yr aer yn cynyddu i 0.1%, gellir cynyddu dwyster ffotosynthetig yn sylweddol a chynyddu cynnyrch cnwd. Mae llysiau tŷ gwydr mewn cyflwr o "newyn carbon" y rhan fwyaf o'r dydd.
2. Pan nad oes ffotosynthesis yn y nos, dyddiau glawog, a dyddiau niwl, mae cyflenwad ffynhonnell carbon planhigion yn annigonol. Fodd bynnag, mae ei metaboledd cyson yn cymryd llawer o "carbon", sef gorddrafft.
3. Am gyfnod hir, mae cylchoedd damcaniaethol yn gyffredinol wedi ystyried CO2fel yr unig ffynhonnell garbon ar gyfer planhigion, heb dalu sylw i'r ffaith wrthrychol bod carbon organig sy'n hydoddi mewn dŵr yn y pridd yn ffynhonnell garbon bwysig arall i blanhigion. O ganlyniad, mae llwybr ffrwythloni o "ffyniant yang a dirywiad yin" yn cael ei ffurfio mewn gwirionedd sy'n anwybyddu maeth organig, gan arwain at nifer fawr o gnydau yn aml mewn cyflwr o "newyn carbon".
4. Er bod swm y gwrtaith nitrogen, ffosfforws a photasiwm wedi cynyddu'n sylweddol, nid yw ychwanegiad carbon wedi'i ystyried, gan wneud y "diffyg carbon" hyd yn oed yn fwy acíwt.
Y niwed uniongyrchol a achosir gan ddiffygion carbon i gnydau
1. Gwendid y system wreiddiau
Beth mae'r system wreiddiau'n dibynnu arno i hybu twf? Y cyntaf yw diffyg ysgogiad mewnol i dyfiant gwreiddiau: Mae natur y gwreiddiau sy'n caru dŵr a gwrtaith yn rhoi ysgogiad cynhenid i'r system wreiddiau ymestyn allan ac i lawr. Mae gan y pridd â deunydd organig gynnwys dŵr gwael, ac mae gan wahanol atebion gwrtaith allu gwael i "fynegi" i'r gwreiddiau. O ganlyniad, mae twf gwreiddiau yn cael ei atal; yn ail, nid oes digon o ysgogiad alldarddol o dyfiant gwreiddiau. Mae micro-organebau'r pridd yn rhyngweithio â'r system wreiddiau. Mae'r deunydd organig a'r ffynonellau carbon sydd eu hangen ar gyfer atgenhedlu microbaidd yn y pridd yn annigonol, gan arwain at gymuned ficrobaidd rhizosffer denau. Mae'r ysgogiad allanol ar gyfer twf system wreiddiau yn rhy wan, ac mae'r system wreiddiau yn colli ysgogiad allanol ar gyfer twf.
Felly, nid oes gan y pridd garbon organig sy'n hydoddi mewn dŵr - carbon sydd ar gael - y gellir ei amsugno'n uniongyrchol gan wreiddiau a micro-organebau'r pridd, gan achosi gwanhau a heneiddio gwreiddiau cnydau yn uniongyrchol. Dyma achos sylfaenol llai o gnydau a gwrthsefyll straen.
2. Heneiddio cynamserol
Mae achos heneiddio cynamserol cnydau yn naturiol yn uniongyrchol gysylltiedig â gwendid gwreiddiau. Yr hyn y dylid ei grybwyll yma yw bod angen egni cymharol isel ar organau a meinweoedd mewnol cnydau eraill, yn enwedig lignin, cellwlos a siwgr, i drawsnewid y carbon effeithiol sy'n cael ei amsugno gan y gwreiddiau. Hyd yn oed yn y nos, ar ddiwrnodau cymylog a glawog, neu mewn amgylchedd tŷ gwydr lle mae CO2yn annigonol ac mae golau'r haul yn wan, gall y trawsnewid a'r cronni hwn barhau, a gall meinweoedd mewnol y planhigyn dderbyn atchwanegiadau maethol. I'r gwrthwyneb, yn y bôn ni all gwreiddiau amsugno'r carbon sydd ar gael. Mae cnydau ond yn dibynnu ar ffotosynthesis dail i drawsnewid CO2, ac mae'r egni trosi sydd ei angen ar gyfer yr un cronni yn llawer mwy. Pan fo digon o heulwen yn ystod y dydd, mae ynni'n cael ei gyflenwi, ond yn y nos neu ar ddiwrnodau glawog, mae'r trawsnewid a'r cronni hwn yn dod yn llai, ac mae metaboledd yn defnyddio'r egni o fewn y cnwd. Mae'r anghydbwysedd hwn yn y gyllideb ynni yn achos arall o heneiddio cynamserol planhigion. Mae'r sefyllfa hon yn arbennig o amlwg mewn melonau, codlysiau, llysiau a choed ffrwythau gyda chyfnod twf hir. Mae profion wedi dangos, trwy ddefnyddio'r un faint o wrtaith ac ychwanegu digon o wrtaith organig i'r gwrtaith sylfaenol, y gellir ymestyn amser cynhaeaf ffa gwyrdd, melon chwerw, ciwcymbr, eggplant a chnydau eraill o fis i ddau, a chyfanswm y cynnyrch gellir ei gynyddu gan 30-60%. Gyda digon o garbon organig, bydd gan blanhigion fywiogrwydd cryf, hirhoedledd a chynnyrch uchel; fel arall, bydd planhigion yn heneiddio'n gynamserol a bydd y cynnyrch yn cael ei leihau.
3. Clefyd dail melyn a chlorosis
Ar ddiwrnodau cymylog a glawog, mae ffotosynthesis bron â stopio, ac mae CO2yn yr aer ni ellir ei amsugno a'i drawsnewid yn normal, ac mae maeth carbon ac egni carbon cnydau yn lleihau. Os bydd y glaw yn parhau, bydd dail melyn yn disgyn, a bydd dail newydd rhai cnydau yn dod yn glorotig. Yn gyffredinol mae'n cael ei gamgymryd am "dŵr llawn dŵr". Mewn gwirionedd, dim ond gwreiddiau pwdr sy'n "dŵr dan do". Yn gyffredinol, nid "dŵr llawn" mohono ond diffyg carbon.
4. Is-iechyd
Beth yw "is-iechyd" cnydau? Mae'n golygu nad oes gan y planhigion unrhyw symptomau amlwg, ond maent yn crebachu ac yn tyfu'n araf, neu mae'r dail yn tyfu'n fyr, ac maent yn colli eu harogl gwreiddiol yn llwyr. Mae llawer o achosion o is-iechyd. Yn ychwanegol at y sequelae o drychinebau naturiol, mae yna hefyd ansawdd hadau, sequelae o anafiadau cyffuriau a gwrtaith, diffyg maeth, ac ati Ar hyn o bryd, mae cyflenwad maetholion gwrtaith cemegol ar gyfer cnydau cyffredinol yn ddigonol, ond yn aml mae prinder difrifol o organig maetholion, hynny yw, diffyg carbon. Mae trosi CO2yn yr awyr i mewn i blanhigion yn gyntaf yn dibynnu ar ffotosynthesis. Mae'r trawsnewid hwn bron yn dod i ben gyda'r nos, ond mae cnydau'n dal i fetaboli ac yn defnyddio egni. Os oes gwreiddiau sy'n amsugno carbon organig sy'n hydoddi mewn dŵr fel atodiad, nid yn unig y gallant barhau i drawsnewid a chronni deunydd, ond hefyd yn cyflenwi ynni metabolig. Unwaith y bydd diffyg carbon, ni all y sefyllfa hon fynd ymlaen, felly bydd y planhigyn yn newid rhwng dydd a nos ac yn profi "gorddrafft" ysbeidiol. Mae hyn yn golygu nad yw'r planhigyn yn gallu tyfu'n normal a chwblhau crynhoad deunydd, ac mae mewn cyflwr "is-iechyd".
5. Llai o ymwrthedd i glefydau a gwrthsefyll straen
Mae gan gnydau set o fecanweithiau mewnol i ymateb i adfydau megis oerfel, gwres, sychder a llifogydd ac i atal afiechydon a phlâu pryfed, sef yr egni, "fferomon" a "sylweddau atgyweirio" y maent yn eu cynhyrchu. Fodd bynnag, os oes diffyg sylweddau signal angenrheidiol a'u trosglwyddo a'u derbyn, ni fydd cnydau'n gallu cyflawni eu swyddogaeth ymwrthedd straen, ac mae'r "bwrdd carbon byr" yn atal cynhyrchu a throsglwyddo sylweddau signal ymwrthedd straen. Yn yr un modd, er mwyn ymladd yn erbyn plâu a chlefydau a defnyddio mecanweithiau cynhenid cnydau, mae angen i ni hefyd oresgyn y "diffygion carbon" er mwyn chwarae eu rôl yn llawn. Pan fydd amodau amgylcheddol yn dirywio, ni all ffotosynthesis arferol fynd rhagddo. Ar yr adeg hon, mae hyd yn oed yn fwy angenrheidiol amsugno'r carbon sydd ar gael o'r gwreiddiau i ailgyflenwi ynni. Mae hyn yn dangos beth mae diffyg carbon yn ei olygu i blanhigion mewn culfor enbyd. Pan fydd planhigion yn cael eu pwysleisio gan afiechydon a phlâu pryfed, byddant yn rhyddhau rhai "fferomonau" i wneud ffynhonnell y clefyd yn "encilio". Os caiff meinwe planhigion ei niweidio, bydd hefyd yn cynhyrchu "sylweddau atgyweirio" i atgyweirio (neu adfywio). Mae'r "hormonau fferomon" a'r "sylweddau atgyweirio" hyn i gyd yn cynnwys elfennau carbon. Po fwyaf helaeth yw'r maetholion organig, y mwyaf dwys fydd y sylweddau hyn. Dyna pam mae planhigion gwan yn fwy agored i afiechydon na phlanhigion cryf. Mae diffyg carbon sydd ar gael a gyflenwir gan wreiddiau nid yn unig yn lleihau cronni maetholion, ond hefyd yn gwanhau'r mecanwaith atal a gwrthsefyll clefydau, sef y rheswm cynhenid dros glefydau planhigion. Felly, nid yw’n or-ddweud dweud mai diffyg carbon yw ffynhonnell pob clefyd mewn cnydau.
6. Ansawdd israddol, cynnyrch isel a diraddio rhywogaethau
Mae ansawdd cynhyrchion amaethyddol wedi dirywio, megis ffrwythau a llysiau â blas gwael, cynnwys fitamin C isel, cynnwys nitrad uchel, ac anoddefiad i storio. Wrth gwrs, dim ond ymddangosiad yw hwn, ond y hanfod yw: Mae amrywiadau yn y gyfran o sylweddau yng nghynnwys "cnydau gwrtaith cemegol" a deilliadau annormal o fetaboledd yn achosi i fynegiant gwybodaeth genetig cnwd fod ar goll neu'n anhrefnus, sydd nid yn unig yn lleihau ansawdd cynhyrchion cnydau, ond hefyd yn achosi diraddio rhywogaethau. Ac eithrio mathau hybrid, yn gyffredinol gellir trosglwyddo cnydau o frid pur o genhedlaeth i genhedlaeth, ond yn awr anaml y mae ffermwyr cyffredin yn arbed eu hadau eu hunain oherwydd nid yw'r math hwn o "drosglwyddo o genhedlaeth i genhedlaeth" bellach yn ddibynadwy.
Daeth gwrtaith carbon organig i fodolaeth
Mae ffrwythloni cytbwys yn dechnoleg bwysig ar gyfer cnydau cynnyrch uchel ac o ansawdd uchel. Os ydych chi am gydbwyso gwrtaith, rhaid i chi yn gyntaf ailgyflenwi carbon. Mae'r cydbwysedd carbon mewn cydbwysedd maeth planhigion nid yn unig yn fater damcaniaethol mawr o faeth planhigion, ond hefyd yn darparu uchder gorchymyn technegol newydd ar gyfer datblygu cynhyrchion gwrtaith newydd. Mae cnydau'n dibynnu ar faeth carbon deuocsid yn y cyflwr naturiol. Dim ond un rhan o bump o'u hanghenion y gall y dull hwn o ailgyflenwi carbon o'r awyr ei ddiwallu. Mae cnydau wedi bod mewn "newyn carbon" ers amser maith. Gall ailgyflenwi carbon trwy wrtaith carbon organig ddileu "newyn carbon" yn effeithiol a chyflawni cydbwysedd carbon. Bydd ymchwil a chymhwyso gwrteithiau carbon organig yn newid cyflwr canrif oed cnydau "gan ddibynnu ar yr awyr i ailgyflenwi carbon" a chreu ffordd newydd o gynnyrch uchel o "wrtaith carbon organig yn ailgyflenwi diffyg awyr".
1. Diffiniad o wrtaith carbon organig
Mae gwrtaith carbon organig yn cyfeirio at wrtaith sy'n gallu darparu maetholion carbon organig hylifol neu solet sy'n hydawdd iawn mewn dŵr ac yn hawdd eu hamsugno gan blanhigion, fel siwgr, asid, ensymau ac asidau amino. Gall gwrteithiau carbon organig fod ar ffurf hylif neu solet, yn fwy cyfleus i'w defnyddio na gwrteithiau carbon nwyol, a gellir eu defnyddio'n helaeth mewn caeau a thai gwydr. O ran ffurf, cwmpas ac amodau'r cais, mae gwrtaith asid sy'n toddi mewn dŵr organig effeithlonrwydd uchel yn well na gwrtaith deuocsid.
2. Manteision gwrtaith carbon organig
A. Amsugno cyflymach a mwy uniongyrchol: Mae gwrtaith asid organig eisoes mewn cyflwr organig, yn rhychwantu'r broses o gynhyrchu mater organig o garbon deuocsid trwy adweithiau ffotosynthetig. Nid oes angen defnyddio ynni ysgafn ar gyfer trosi deunydd organig, gan arbed ynni golau. Gellir defnyddio'r ynni ffotosynthetig hwn sydd wedi'i arbed ar gyfer adweithiau biocemegol eraill i gynhyrchu sylweddau angenrheidiol eraill, gan hyrwyddo twf cnydau gwell a chyflymach.
B. Mae'r gwrtaith yn gyflym ac yn hawdd i'w gymhwyso mewn caeau a thai gwydr. Nid yw carbon deuocsid yn cyfateb i'r nodweddion rhagorol hyn.
C. Mae gwrtaith carbon organig moleciwl bach sy'n hydoddi mewn dŵr fwy na 100 gwaith yn fwy effeithlon o ran defnyddio ffynhonnell carbon na gwrtaith organig traddodiadol.
D. Mae gwrtaith teneuo organig nad yw'n nwyol yn dileu "diffygion carbon" ac mae ganddo effeithiau amlwg wrth wella maeth carbon, cynyddu cynnyrch ac ansawdd cnydau, actifadu maetholion mwynol, a rheoleiddio microecoleg pridd.
3. Technoleg cynhyrchu gwrtaith carbon organig
① Gan ddefnyddio hylif gwastraff diwydiannol eplesu (alcohol, monosodiwm glwtamad, burum) a biomas (bagasse, gwellt) fel deunyddiau crai, cynyddir gweithgaredd cynhyrchion nitrad organig trwy actifadu a diraddio'r gwastraff. Ar gyfer bagasse, mabwysiadir technoleg troi isel anaerobig i leihau ocsidiad er mwyn osgoi colli carbon deuocsid, tra'n hyrwyddo diraddio moleciwlau organig yn foleciwlau bach a gwella eu gweithgaredd.
② Gan ddefnyddio biomas fel gweddillion meddygaeth Tsieineaidd traddodiadol fel deunyddiau crai, mae mater organig yn cael ei ddiraddio i foleciwlau bach trwy adweithiau dadelfennu, ond nid yw'n cael ei ddadelfennu'n llwyr i 002 a H20, ond mae'n bodoli ar ffurf moleciwl bach carbon organig adweithiol iawn. Cwblheir yr adwaith o fewn 4 awr, ac mae hydoddedd dŵr yn cyrraedd mwy na 90w.
③ Gan ddefnyddio llai o lo fel deunydd crai, cynhelir adweithiau cemegol a biocemegol trwy ychwanegu alcali a micro-organebau i gynhyrchu cynhyrchion cyfres asid humig gyda hydoddedd dŵr uchel a gweithgaredd ffisiolegol uchel.
