用碳氢核肥
农作物疯狂生长

碳氢科学1200问之009组:从卡尔文循环到景天酸代谢

28元一袋的肥料,卖86元给农民!而且还是假肥料!

“同样的玉米种子,我家种出来的这就不是玉米,棒子都不结籽,这简直就是芦苇!”河南省商丘市柘城县种植户张勇气愤地说。 据了解,今年6月李姓经销商在河南省商丘市柘城县组织几十名农户,参加由太康县惠合鑫地龙有机生物肥有限公司所生产的有机肥销售活动。

碳氢科学1200问之009组:从卡尔文循环到景天酸代谢

光合作用示意图

081.光合作用的基本定义是什么?

答:光合作用的定义包括含义和功能两层意思:

(一)光合作用的含义:光合作用通常是指绿色植物(包括藻类)吸收光能,把二氧化碳(CO2)和水(H2O)合成富能有机物,同时释放氧的过程。 

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光合作用示意图

(二)光合作用的功能:绿色植物利用太阳的光能,同化二氧化碳CO2 )和水 H2O 制造有机物质并释放氧气的过程,称为光合作用。光合作用所产生的有机物主要是碳水化合物,并释放出能量。

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光合作用中供光呼吸的气孔

082.光合作用的两大意义是什么?

答:一是能量转换。二是调节大气。

(一)转换能量:植物在同化无机碳化物的同时,把太阳能转变为化学能,储存在所形成的有机化合物中。每年光合作用所同化的太阳能约为 ,约为人能所需能量的10倍。有机物中所存储的化学能,除了供植物本身和全部异养生物之用外,更重要的是可供人类营养和活动的能量来源。无机物变成有机物的重要途径,植物每年可吸收CO2 约7×10^11t成约5×10^11t的有机物。人类所需的粮食、油料、纤维、木材、糖、水果等,无不来自光合作用,没有光合作用,人类就没有食物和各种生活用品。换句话说,没有光合作用就没有人类的生存和发展。

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光合作用中叶绿体

(二)调节大气:大气之所以能经常保持21%的氧含量,主要依赖于光合作用(光合作用过程中放氧量约5.35×1011t/a)。光合作用一方面为有氧呼吸提供了条件,另一方面,O2的积累,逐渐形成了大气表层的臭氧层(O3)。臭氧层能吸收太阳光中对生物体有害的强烈的紫外辐射。植物的光合作用虽然能清除大气中大量CO2 ,但大气中CO2 的浓度仍然在增加,这主要是由于城市化及工业化所致。

083.推动光合作用的能源和动力是什么?

答:是二氧化碳和微藻,包括细菌类微藻。

084.什么是光合速率?影响光合速率的内外因素是什么?

答:光合速率和影响光合速率的内外因素是:

(一)光合速率的基本含义:光合速率通常是指单位时间、单位叶面的CO2 吸收量或O2的释放量,也可用单位时间单位叶面积上的干物质积累量来表示。

(二)影响光合速率的内外因素:包括叶片发育和结构光合产物的输出两部分。外部因素包括光照、二氧化碳、温度、水分矿物质营养、光合速率日变化六个部分。

085.什么是卡尔文循环?什么是C3类植物和C3循环?

答:二战之后,美国加州大学伯利克分校的马尔文·卡尔文实验中发现,标记有C的CO2很快就能转变成有机物。在几秒钟之内,层析纸上就出现放射性的斑点,经与已知化学物比较,斑点中的化学成分是3-磷酸甘油酸(3-phosphoglycerate,PGA),是糖酵解的中间体。

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光合作用与卡尔文循环

(一)卡尔文循环与C3途径:这第一个被提取到的产物是一个三碳分子,所以将这种CO2固定途径称为C3途径,这一循环又称卡尔文循环。

(二)卡尔文循环与C3植物:后来研究还发现,CO2固定的C3途径是一个循环过程,人们称之为C3循环C3类植物(碳三植物),如米和麦,二氧化碳经气孔进入叶片后,直接进入叶肉进行卡尔文循环。将通过这种途径固定CO2的植物称为C3植物。

C3植物的维管束鞘细胞很小,不含或含很少叶绿体,卡尔文循环不在这里发生。

086.什么是哈奇-斯莱克途径?什么是C4类植物?

20世纪60年代,澳大利亚科学家哈奇和斯莱克发现玉米、甘蔗等热带绿色植物,除了和其他绿色植物一样具有卡尔文循环外,CO2首先通过一条特别的途径被固定。

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光合作用与哈奇-斯莱克途径

(一)哈奇-斯莱克途径和C4植物:这条途径也被称为哈奇-斯莱克途径(Hatch-Slack途径),又称四碳二羧酸途径C4植物主要是那些生活在干旱热带地区的植物。在这种环境中,植物若长时间开放气孔吸收二氧化碳,会导致水分通过蒸腾作用过快的流失。所以,植物只能短时间开放气孔,二氧化碳的摄入量必然少。植物必须利用这少量的二氧化碳进行光合作用,合成自身生长所需的物质。

(二)C4类植物与C3类植物的异同:CO2同化的最初产物不是光合碳循环中的三碳化合物3-磷酸甘油酸,而是四碳化合物苹果酸天门冬氨酸的植物。又称C4植物。如玉米、甘蔗、高粱苋菜等。而最初产物是3-磷酸甘油酸的植物则称为三植物(C3植物)。

CO2同化的最初产物是光合碳循环中的三碳化合物3-磷酸甘油酸的植物,称为三植物(C3植物),有如小麦、大豆、烟草、棉花等。C3植物比C4植物CO2补偿点高,所以C3植物在CO2含量低的情况下存活率比C4植物来的低。

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C4类植物与C3类植物的异同

相比之下,C3植物细胞分工较C4植物不明确,CO2利用效率更低,在一定程度上可认为C3植物是植物中的“原核生物”,C4植物则更像”真核生物”。

087.什么是景天科酸代谢途径(CAM)?什么是景天酸代谢?

这里涉及景天科植物、景天酸代谢途径两个关键问题。

(一)景天科植物及其分布:景天科植物分布在北半球大部分区域,品种繁多,大约有35属1500余种,中国有10属约240余种,另有多种引进作为观赏花卉。本科植物为多年生肉质草本,夏秋季开花,花小而繁茂,各种颜色都有。表皮有腊质粉,气孔下陷,可减少蒸腾,是典型的旱生植物,无性繁殖力强,所谓采叶即能种植生根。景天科植物植株矮小,由于是肉质,耗水肥很少,因此极易种植观赏。景天科植物由于其矮小抗风,又不需要大量水肥,耐污染,因此成为目前比较流行的屋顶绿化的首选植物。

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景天科植物虹之玉

(二)景天科酸代谢途径(CAM)景天科植物如景天、落地生根等叶子具有特殊的CO2固定方式。夜晚气孔开放,吸进CO2,在PEP羧基酶作用下,与PEP结合,形成OAA,进一步还原为苹果酸,积累于液泡中。白天气孔关闭,液泡中的苹果酸便运到胞质溶胶,在NADP-苹果酸酶作用下,氧化脱羧,放出CO2,参与卡尔文循环,形成淀粉等。此外,丙糖磷酸通过糖酵解过程,形成PEP,再进一步循环。所以植物体在夜晚的有机酸含量十分高,而糖类含量下降;白天则相反,有机酸下降,而糖分增多。这种幼根机酸合成日变化的代谢类型,而最早发现于景天科植物,所以称为景天酸代谢。

(三)景天酸代谢C4植物景天酸代谢crassulacean acid metabolism, CAM):如果说C4植物是空间上错开二氧化碳的固定和卡尔文循环的话,那景天酸循环就是时间上错开这两者。行使这一途径的植物,是那些有着膨大肉质叶子的植物,如凤梨。这些植物晚上开放气孔,吸收二氧化碳,同样经哈奇-斯莱克途径将CO2固定。早上的时候气孔关闭,避免水分流失过快。同时在叶肉细胞中卡尔文循环开始。这些植物二氧化碳的固定效率也很高。

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景天科植物

088.碳氢核肥的核心原理是什么?

作物生长所需大中微三种元素的来源、比重、作用一览表

质量

种类(共17种)

来源

比重

作用

大量

肥料三元素:碳、氢、氧、氮4种

空气及CO2

95-97%

生长作用

肥料要素:磷、钾2

土壤及根茎遗留

2.7-3%

调节作用

中量

钙、镁、硫3种

全是假的!这些肥料别再买了,大厂家也不行!

点上面,快速进入有机肥信息中心 每到用肥旺季,化肥市场激战正酣,同时,更是假劣化肥横行的时候。金色颗粒、黄色外包装的“金尿素”,钻地缓释不怕晒的“晒肥”,中微量元素计入总养分凑出46%的“含锌、含硫尿素”肥明目张胆地摆放在各农资经销店。假肥泛滥

,核肥焦点,

土壤及根茎遗留

1.5-2%

补充作用

微量

铁、锰、锌、硼、钼、铜、氯、镍8种

土壤及根茎遗留

0.5-1.2%

补充作用

 

碳氢核肥的核心原理是在少用或不用化肥、化学农药的前提下,以碳氢核肥为媒介,以太阳能为动力,以二氧化碳为能源,以土地为载体,把捕集、聚合空气中的二氧化碳富集植物叶茎表面供作物吸收利用,增强光合作用,提高光合速率,夜间抑制光呼吸,积累作物生长必须的碳、氢、氧“三元素”,有效吸收、转化土壤、空气、水中的氮、磷、钾等有机成分,充分推动作物的孕育、生长、成熟,达到低投、高产、优质的预期和回复作物原生态品质的目的。

传统的化学农业或生态农业,无论施用多少化肥、有机肥和农药,作物能够吸收利用的二氧化碳永远都停留在360PPM(每立方空气的二氧化碳含量)。而在碳氢核肥媒介平台作用下,光合生态、光合机制、光合方式都发生了深刻变化,它重组着阳光、空气、水分、土地与作物生长生命信息过程传播的链条,一个“万物皆光合”的全媒介时空环境日益臻美,深深地影响并推动着作物生命生长周期的全过程,出现了自地球生物圈形成以来从未有过的作物成长周期中全程光合、全息光合、全员光合、全效光合的生命过程的深刻革命,在光合速率递增过程中,作物吸收利用二氧化碳的能力从360PPM一路向600PPM–>900PPM–>1200PPM–>1500PPM–>1800PPM–>的高峰攀升,为作物低投、高产、优质提供了广阔空间。 

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景天科植物

089.蓝藻的十大功能是什么?

蓝藻是地球上最古老的跨界生物:具有动物植物微生物的生命特征。蓝藻主要的营养成分由藻胆体和糖原颗粒等所组成饱含叶绿素a、藻胆素、胡萝卜素、类胡萝卜素等光合色素。蓝藻具有十大功能:

01.光电光合:能采收光能,以水作为电子来源进行光合作用;

02.固碳放氧:它具有固定二氧化碳,放出新鲜氧气的强大功能;

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原核分解示意图

03.生物聚变具有生物聚变功能,是惟一能在24h裂变24次物种

04.平衡给养:具有自给自养和平衡给养的强大功能;

05.原核分解:细胞中央的有核物质,具有强大的原核生命分解能力;

06.靶向运载:细胞中有环状DNA质粒,具有靶向运载功能

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靶向运载给药

07.生氢聚氮:具有在植物根茎中生氢和固氮的功能

08.耐干耐旱干燥标本存贮65~106年可保持活力;

09.耐高低温:54℃-35℃的温度环境中可长期生存;

10.耐盐耐碱:在过饱和盐水碱水中可生长。

因此,蓝藻具有动物、植物、微生物的基本生命特征,是地球上迄今为止发现的惟一的跨界先锋物种。

090.碳氢科学有哪十大创新价值?

与会领导、专家、学者一致确认,碳氢科学、碳氢农业、碳氢核肥——碳氢氧氮捕集技术拥有十大科技产业创新价值:

01.治理化学污染:为国家治理化肥和化学农药污染提供了技术保证;

02.确保粮食安全:为国家确保粮食食品安全提供了技术保证;

03.低投高产优质:为中国农业低投高产优质提供了技术保证;

04.绿色生态有机为中国发展绿色生态有机农业提供了技术保证;

05.恢复出口创汇为中国恢复出口创汇农业提供了技术支撑;

06.恢复中医中药:为中国恢复中医中药产业提供了技术支撑;

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“一带一路”中医药发展论坛

07.续接生物链条:为中国续接生态生物链条提供了资源环境;

08.面源污染治理:为中国治理山河面源污染提供了技术保障;

09.全产业大融合:中国实现新兴农业全产业大融合改革提供了产业空间;

10.可复制可推广:为中国新一轮农业革命提供了可推广可复制的创新模式。

 

科技部《碳氢核肥制备关键技术与产业化应用》国家科技成果评价委员会

碳氢科学碳氢农业碳氢核肥系列科普知识1200问编辑委员会顾问

 

赵永志:农业部耕地质量建设与管理专家指导组专家,北京市土壤肥料工作站站长/研究员

赵同科:北京市农林科学研究院研究员

张能玲:中国科学院微生物研究所教授

贺纪正:中国科学院生态环境研究中心研究员

曹卫东:中国农业科学院资源区划所研究员

 栋:中国农业大学工学院教授/博导

汪立君:中国农业大学食品学院教授/博导

田有国:农业部农业科技推广服务中心研究员/处长

方雯霞:中国检验检疫科学研究院高级农艺师

李临西:科技部火炬计划中心研究员

 卫:中国植物营养与肥料学会研究员

季恒宽:科技部中国高科技产业化研究会高级工程师

 

发布:中国碳氢核肥国际产业联盟有限公司

          中国国际碳氢农业科学研究院

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【碳氢科学1200问】之25组:从碳氢黄花菜花椰菜到西兰花青花菜

134   蔬菜家族-普通叶菜 蔬菜分为叶菜、根菜、果菜、茎菜、花菜等五大类十二小类。经常食用的有: (一)叶菜: 01.普通叶菜:菠菜、小白菜、芥菜、苋菜等。 02.结球叶菜:球甘蓝、大白菜、球莴苣、包心菜等。 03.辛番叶菜:大葱、韭菜、芫荽、茴香等。 04.

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