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土壤中的生命元素和人類健康
王開運1，王紅艷1，武玉國2，王開元2，王洪祥2，張振2
（1.山東農(nóng)業(yè)大學植物保護學院；2.山東慧泰華生物技術有限公司）
摘要：本文揭示了土壤中生命元素與人類健康的關系，檢測了非耕地和普通農(nóng)田中生命元素的差異，分析了普通農(nóng)田土壤中生命元素流失的原因，試驗了改良土壤增加生命元素含量的效果，對指導生態(tài)農(nóng)業(yè)的發(fā)展和農(nóng)產(chǎn)品質量安全具有重要意義。
關鍵詞：土壤改良；生態(tài)效果；生命元素；人類健康
1、土壤中生命元素的減少的原因
農(nóng)產(chǎn)品安全，首先要滿足量的供應，然后才是追求品質和農(nóng)產(chǎn)品多樣化。我國要用有限的耕地，養(yǎng)活14億人口，最大限度利用耕地，生產(chǎn)更多的農(nóng)產(chǎn)品已成為一直以來追求的目標。為此，化肥和農(nóng)藥用量越來越大，土地板結、酸化、鹽漬化和連作障礙嚴重，導致農(nóng)作物病蟲害嚴重發(fā)生，肥料利用率低，農(nóng)業(yè)面源污染加重，農(nóng)產(chǎn)品質量下降，好像瓜果和蔬菜等再也吃不出小時候味道了。其實，農(nóng)產(chǎn)品的口感僅是表面現(xiàn)象，其中所逐漸缺乏的礦物質生命元素才是更為重要的。表1、圖1和圖2表明，我國特色作物產(chǎn)區(qū)農(nóng)田的土壤已逐漸出現(xiàn)酸化和板結現(xiàn)象。
表1 主要特色作物產(chǎn)區(qū)土壤酸度檢測結果
檢測時間 | 地點 | 土質 | 種植作物 | 土壤PH值 |
2017.5 | 山東壽光 | 砂壤 | 大櫻桃 | 3.1-3.5 |
2017.5 | 山東壽光 | 砂壤 | 大棚番茄 | 3.3-4.1 |
2017.8 | 山東壽光 | 壤土 | 大棚彩椒 | 3.5-4.3 |
2017.7 | 山東泰安 | 砂壤 | 大棚番茄 | 4.2-4.5 |
2017.7 | 山東泰安 | 砂壤 | 大棚黃瓜 | 3.8-4.2 |
2017.7 | 山東海陽 | 砂壤 | 蘋果 | 4.3-4.6 |
2017.10 | 江西鉛山 | 紅壤 | 芋頭 | 4.2-4.4 |
2018.4 | 重慶江津 | 紅壤 | 柑橘 | 3.5-4.2 |
2018.4 | 四川宜賓 | 紅壤 | 獼猴桃 | 3.3-3.7 |
圖1 長期施化肥的芹菜田
圖2 長期施化肥的番茄田
2、土壤中生命元素的流失現(xiàn)狀
長期以來農(nóng)作物為人類和動物提供食品，人類、動物的排泄物和農(nóng)作物的秸稈都要回歸土壤，其結果之一是提高土壤肥力，其二是把從農(nóng)作物帶走的生命元素重新歸還給土壤。但近四十年來，因大量施用化肥，不施或少施有機肥，導致土壤中的生命元素不斷的流失，甚至極度缺乏。加之長期使用化肥導致的土壤酸化和鹽漬化，大量生命元素不能自由釋放，農(nóng)產(chǎn)品中的生命元素含量也隨之減少。通過采集泰山山坡非耕地土壤和泰安郊區(qū)普通農(nóng)田土壤，檢測不同土壤中種生命元素含量（表2），表2表明，普通農(nóng)田中的有效鋅、有效錳、有效鐵、有效銅、有效鉬和有效硼的含量，較泰山山坡非耕地土壤分別減少了73.2%、66.9%、57.7%、83.6%、40.3%和72.6%，表明普通農(nóng)田土壤中生命元素流失嚴重。
表2 非耕地和農(nóng)田土壤中生命元素流失率比較
生命元素 | 非耕地土壤（mg/kg） | 農(nóng)田土壤 （mg/kg） | 流失率（%） |
有效鋅 | 3.85 | 1.03 | 73.2 |
有效錳 | 5.23 | 1.72 | 66.9 |
有效鐵 | 15.68 | 6.63 | 57.7 |
有效銅 | 3.79 | 0.62 | 83.6 |
有效鉬 | 1.76 | 1.05 | 40.3 |
有效硼 | 1.13 | 0.31 | 72.6 |
3、生命元素與人類健康
土壤中有90多種化學元素，動物和植物生長發(fā)育大約需要30多種元素，所以將這30多種元素稱之為生命元素。生命元素對人體非常重要，這些礦物質生命元素和蛋白質結合以后，形成了酶。人體中有10000-20000種酶，已經(jīng)確定其結構并研究清楚的酶大約有1300多種。酶的重要功是轉化食物，這個轉化過程也稱為代謝，其代謝類型又分為合成代謝和分解代謝兩類。人體就是由酶來轉化食物，通過合成代謝把食物轉化為人體所需要的物質；通過分解代謝把食物轉化為人體所需要的能量。研究表明，食物缺少礦物質生命元素時，可導致人體內(nèi)酶的缺乏，就會出現(xiàn)合成代謝障礙和分解代謝障礙，引起很多疾病發(fā)生，就是常說的亞健康現(xiàn)象。人體中缺酶還會造成食物不能有效轉化，能量在體內(nèi)沉積過多就會肥胖；缺酶不能及時把外來物快速代謝掉，如花粉、蚊蟲的叮咬液不能及時代謝掉，人體就會過敏；如果食物有效鈣含量低，人體必然缺鈣，就會骨質疏松；如果食物缺少鐵，人體就會缺鐵，就會引起貧血；如果食物當中缺鋅，就必然導致人體缺鋅，從而出現(xiàn)一些智力障礙的問題。還有危害人類健康的三大現(xiàn)代?。X血管病、糖尿病、癌癥）和四大地方?。ǖ胤郊谞钕倌[、克山病、大骨節(jié)病和氟骨?。┒寂c生命元素失調有關，而且都是因缺少多數(shù)生命元素所致（喬大衛(wèi)，健康新知2007.2,57-59）。
礦物元素不能在人體內(nèi)生成，必須不斷地從外界攝入適量的各種生命元素，以保證機體正常的生理活動。礦物生命元素在人體內(nèi)的含量既不宜過多，更不能缺少，過多過少都會使人生病，其含量達到人體的生理平衡才有利于健康。因此，在目前普通農(nóng)產(chǎn)品中生命元素含量普遍降低的情況下，所以，選擇食用富含生命元素的食物，尤其是選擇可追溯的有機和準有機農(nóng)產(chǎn)品，特別是富含生命元素的水果和蔬菜，是保證人類健康長壽最基本的關鍵措施。
4、改良土壤增加生命元素含量
生產(chǎn)富含生命元素的蔬菜和水果，就必須改良土壤和擁有健康的土壤。目前改良土壤的主要措施有兩種，一是通過秸稈還田、增施有機肥和生物有機肥，把我們從土壤不斷取走的生命元素大部分還給土壤，實現(xiàn)了生命元素的循環(huán)；二是通過施用特殊功能的生物有機肥，活化土壤，把因長期大量施用化肥導致的土壤酸化并被礦石化固定的元素活化，解離出可被植物吸收的有效（水溶性）元素。因此，改良土壤，不僅解決了食物品質問題食品安全問題，也解決了人體礦物質生命元素缺乏和健康的問題。
在山東省泰安市岱岳區(qū)房村鎮(zhèn)東良甫村番茄大棚，連續(xù)8年施用豐田寶特色生物有機肥完全替代化肥改良土壤，每年種植2茬，每茬施用一次，每次每畝施用1000公斤，穴施移栽番茄苗，將苗子中在肥料中，現(xiàn)已種植收獲了16茬番茄，平均畝產(chǎn)優(yōu)質番茄12000公斤左右，較常規(guī)施肥增產(chǎn)15%-30%。施豐田寶特色生物有機肥的土壤有機質提高1倍以上，土質疏松，PH值6.8，鹽分0.15%，平均每株根系中蚯蚓達2頭，較常規(guī)施肥區(qū)芽孢桿菌等有益菌量提高87.6%，土傳病菌量降低97.8%，土壤微生態(tài)狀況優(yōu)良，無連作障礙。從上述連續(xù)8年施用豐田寶特色生物有機肥完全替代化肥改良土壤的大棚番茄土壤，以及相鄰施用普通肥料對照區(qū)大棚番茄土壤分別取樣檢測，通過高通量測序比較兩者之間信息差異，發(fā)現(xiàn)經(jīng)改良的土壤其微生物種類和數(shù)量與對照區(qū)相比差異顯著，改良土壤中有益細菌數(shù)量顯著提高（除綠色部分），土壤生態(tài)更優(yōu)化（圖3）。
經(jīng)改良的土壤和普通農(nóng)田相比，6種生命元素有效鋅、有效錳、有效鐵、有效銅、有效鉬、有效硼的含量差異很大，分別提高2.1倍、2.2倍、1.4倍、2.5倍1.7倍和4.2倍（表3）。
a.對照土壤中微生物種類和數(shù)量
b.改良土壤中微生物種類和數(shù)量
圖3 改良土壤（b）和對照土壤（a）中微生物種類和數(shù)量和對照土壤
表3 改良土壤和農(nóng)田土壤中生命元素含量比較
生命元素 | 改良土壤（A）（mg/kg） | 農(nóng)田土壤（ B） （mg/kg） | 相差倍數(shù) （A/B） |
有效鋅 | 2.14 | 1.03 | 2.1 |
有效錳 | 3.82 | 1.72 | 2.2 |
有效鐵 | 9.29 | 6.63 | 1.4 |
有效銅 | 1.55 | 0.62 | 2.5 |
有效鉬 | 1.82 | 1.05 | 1.7 |
有效硼 | 1.30 | 0.31 | 4.2 |
5、改良土壤可促進作物生長
在山東省壽光市蔬菜大棚番茄種植中，通過施用豐田寶特色生物有機肥完全替代化肥，茄子（圖4）和番茄（圖5）根系發(fā)達，植株生長健壯，抗病增產(chǎn)，品相好，品質優(yōu)。
a.茄子根系生長情況
b.茄子結果情況
圖4 改良土壤的茄子根系及結果情況
a.番茄植株長勢
b.番茄果實外觀
圖5 改良土壤種植的高品質番茄
