土壤—植物營(yíng)養(yǎng)—人體健康的關(guān)系

導(dǎo)讀土壤是由礦物巖石（母巖）風(fēng)化而來的，土壤固體的95%是礦物質(zhì)，只有少部分( 約2%) 在風(fēng)化成土作用過程中發(fā)生了活化，才成為植物的有效營(yíng)養(yǎng)，并構(gòu)成了土壤自然養(yǎng)分的重要部分

植物體中已發(fā)現(xiàn)的化學(xué)元素有70多種，其中碳、氫、氧、氮、磷、鉀以及鈣、鎂、鈉、硫、硅等11 種元素占植物體活基質(zhì)的99.95%， 其余60 多種元素( 如鐵、錳、銅、鋅、硼、鉬、氯等必需元素；如硅、鎳、鈷、硒、鈉、釩以及稀土元素等有益元素；如鉻、鎘、鉛、砷、汞、鋁等重金屬有毒元素) 的含量甚微，總共僅占0.05%。

如諾貝爾獎(jiǎng)得主Carrel以及Pauling所說:“土壤中的礦物質(zhì)控制著植物、動(dòng)物和人的新陳代謝。土壤的肥沃程度決定了所有生命的健康程度?！薄叭祟惖拿恳环N疾患、每一種病痛都可以追溯到礦物質(zhì)的缺乏上去?！甭?lián)合國(guó)兒童基金會(huì)日前發(fā)布的《2019年世界兒童狀況：兒童、食物與營(yíng)養(yǎng)》報(bào)告顯示，全球有一半兒童存在“隱性饑餓”問題。

一、土壤-植物營(yíng)養(yǎng)的關(guān)系

在土壤里面所能發(fā)現(xiàn)的礦物質(zhì)和微量元素有73種之多，分為植物生長(zhǎng)必需元素（圖2），有益元素（硅、鎳等），有毒害元素（汞、鉛）。有些專家發(fā)表文章提出，鎳、硅、鈷、鈉等也是植物必需的營(yíng)養(yǎng)元素，有的低等植物還需要釩、鎵、鍺和鎢，但未能證明所有植物都需要它們。

（1）鎢（W）對(duì)固氮生物有毒，主要表現(xiàn)在干擾鉬的代謝, 對(duì)生物體內(nèi)的固氮酶、四連硫酸還原酶等鉬酶的活性均有抑制作用，因其競(jìng)爭(zhēng)性地抑制鉬的吸收等；

（2）鋁（Al）抑制鐵和鈣的吸收，干擾磷代謝，阻礙磷的吸收和向地上部的運(yùn)轉(zhuǎn)；鋁過多的毒害癥狀系抑制作物根的生長(zhǎng)，根尖和側(cè)根變粗成棕色，地上生長(zhǎng)部分受阻，葉子呈暗綠色，莖呈紫色；

（3）硒（Se）在喜硒植物中有大量富集，缺硒就不能正常生長(zhǎng)發(fā)育；

（4）鉻（Cr）是人和動(dòng)物所必需的一種微量元素，鉻參與細(xì)胞的一系列組成，軀體缺鉻可引起動(dòng)脈粥樣硬化癥；鉻可以提高植物體內(nèi)酶的活性，增加葉綠素、有機(jī)酸、葡萄糖和果糖的含量，加速植物生長(zhǎng)，增強(qiáng)植物對(duì)疾病的抵抗力和提高作物的產(chǎn)量。但如含鉻過多，對(duì)人和動(dòng)植物都是有害的。

（5）砷（As）,試驗(yàn)證明微量砷（As）化物對(duì)某些植物生長(zhǎng)有刺激作用，并能提高某些作物的品質(zhì)。湖南省常寧縣白沙的名產(chǎn) “白沙柑子”，其色澤鮮艷、氣味芳香、酸甜可口；常寧縣西嶺產(chǎn)的生姜肉質(zhì)細(xì)嫩、纖維很少、有特殊香味。據(jù)分析，這些都與土壤中砷的含量有關(guān)。

因此，礦物元素有益or有害，生命需要or不需，這都是相對(duì)的。目前認(rèn)為對(duì)生命是不必需的或有毒的元素，可能未來會(huì)發(fā)現(xiàn)是有益的或生命所必須的。任何一種元素對(duì)植物的作用不僅取決于其化學(xué)性質(zhì)，還取決于其“適當(dāng)?shù)臄?shù)量”以及與其他元素的“合理的比例”關(guān)系是否適合該種植物在不同生長(zhǎng)時(shí)期的平衡需求或耐受能力。

研究表明，人體中的微量元素與地殼元素豐度呈正相關(guān)，這是土壤-植物- 動(dòng)物-人類的生物鏈傳遞結(jié)果。人們已經(jīng)發(fā)現(xiàn)人體血液中有60 多種化學(xué)元素，與地殼同種化學(xué)元素的分布之間具有明顯的相關(guān)性。

如果在某一地區(qū)地殼中的化學(xué)元素濃度超出了人體所適應(yīng)的正常變動(dòng)范圍，就可能引起病變。

實(shí)例1：碘缺乏所引發(fā)的碘缺乏病( IDD) ，發(fā)現(xiàn)了碘缺乏是我國(guó)人群甲狀腺腫、克汀病的致病因素。

實(shí)例2：上世紀(jì)70年代，我國(guó)10個(gè)省的300多個(gè)縣流行克山病，形成了一個(gè)從東北到西南的狹長(zhǎng)型發(fā)病地帶。在防治克山病工作中，首次發(fā)現(xiàn)硒缺乏是導(dǎo)致克山病的重要原因。

實(shí)例3: 20世紀(jì)80年代含稀土元素肥料，使增產(chǎn)率通常可達(dá)20%以上。然而30年后發(fā)現(xiàn)，人體長(zhǎng)期低劑量攝入稀土元素，可能會(huì)影響大腦功能、加重肝腎負(fù)擔(dān)而導(dǎo)致肝臟組織變化、影響女性生育功能等；高于2mg/kg劑量的農(nóng)用稀土能通過胎盤屏障引起肝細(xì)胞和紅細(xì)胞的DNA損傷。

總之，在這漫長(zhǎng)的發(fā)生、進(jìn)化歷程中，植物、動(dòng)物、人類都對(duì)地殼巖石圈的礦物質(zhì)元素背景形成了緊密的依賴關(guān)系。盡管人們對(duì)微量元素的認(rèn)識(shí)還很新，研究者們還是每一天都能發(fā)現(xiàn)它們的更多重要之處。譬如，機(jī)體要吸收鈣，就必需要有微量元素硼。如果你不能從膳食中獲得足夠的硼，你的身體就不能吸收到食物、飲用水或補(bǔ)充劑中的鈣。譬如，侏羅紀(jì)時(shí)代稱霸地球表面的恐龍，因?yàn)橐活w地外小行星撞擊地球所帶來過量的元素銥而突然滅絕。而適應(yīng)高濃度銥的少量生物物種存活下來，然后演化成為目前地球的生物種群。

三、結(jié)語

土壤-植物營(yíng)養(yǎng)-人體健康關(guān)系鏈，應(yīng)考慮一個(gè)系統(tǒng)問題，應(yīng)從“正逆”雙路徑破題。正如尹雪斌研究員所說“讓有益的營(yíng)養(yǎng)素進(jìn)入人體發(fā)揮功效，那么既需要對(duì)從巖石到人體有益物質(zhì)流的傳遞過程進(jìn)行正向研究，找到物質(zhì)流傳輸規(guī)律，也需要基于人體對(duì)功能成分的實(shí)際需求逆向設(shè)計(jì)?！?/p>

土壤-植物營(yíng)養(yǎng)-人體健康的基礎(chǔ)研究已經(jīng)引起了地球物理學(xué)家、生理學(xué)家、土壤學(xué)家、農(nóng)業(yè)化學(xué)( 肥料) 家和農(nóng)學(xué)家們的重視，以及畜牧學(xué)家、醫(yī)學(xué)、衛(wèi)生學(xué)、營(yíng)養(yǎng)學(xué)與環(huán)境科學(xué)方面的專家們也給予了極大的關(guān)注，他們并圍繞巖石-土壤-肥料-作物/動(dòng)物-食品-人體，物質(zhì)流傳輸規(guī)律與調(diào)控技術(shù)相關(guān)的關(guān)鍵科學(xué)問題開展研究，為早日拿出應(yīng)對(duì)“隱性饑餓”’問題上的“中國(guó)方案”而砥礪前行。

參考資料1：陳能場(chǎng)“土壤觀察”等公眾號(hào)文章《營(yíng)養(yǎng)助力植物抗病》、《健康土壤該是什么樣子》

參看資料2：劉建明等，《中微量元素與植物營(yíng)養(yǎng)和人體健康的關(guān)系》