自古有言，萬物土中生。人類的食物中，有95%直接或間接來自于土壤。在靠有機(jī)肥施用的時(shí)代，是“人吃什么，土壤吃什么”；如今在化肥為主的時(shí)代，則是“土壤吃什么，人吃什么”。

土壤如何影響食物安全？如何讓土壤更健康，從而讓我們更健康？本文將解釋關(guān)于土壤、食物安全和健康的幾個(gè)問題。

食物安全：元素超標(biāo)

作物長(zhǎng)在土壤之上，土壤中的營(yíng)養(yǎng)和污染物含量、土壤的成分及性質(zhì)，都深刻影響著作物的產(chǎn)量和品質(zhì)。

如果土壤遭受外來物質(zhì)的污染，或者土壤環(huán)境惡化（如酸化、鹽堿化），就容易造成有害物質(zhì)超標(biāo)，生產(chǎn)出不安全食物，特別是一些植物的非必需元素，它們?cè)谝欢l件下容易在“土壤-植物”系統(tǒng)中遷移，但由于植物體內(nèi)缺乏調(diào)控機(jī)制，就容易造成元素的超標(biāo)。

典型的例子就是鎘和硒。

在稻谷中鎘含量超過限值標(biāo)準(zhǔn)（0.2毫克/千克）的數(shù)倍時(shí)，水稻的生長(zhǎng)不會(huì)受影響，依然可以高產(chǎn)。上世紀(jì)中期，日本曾發(fā)生被礦水、礦渣帶的鎘污染的稻田，當(dāng)?shù)卮迕耖L(zhǎng)期食用鎘大米而導(dǎo)致了“痛痛病”。去年4月，湖南益陽再次發(fā)現(xiàn)了鎘大米。

馬可·波羅游歷到中國(guó)時(shí)，發(fā)現(xiàn)了馬有跛腳等現(xiàn)象，這被認(rèn)為是硒中毒的最早記錄。不過，中國(guó)科學(xué)家的研究發(fā)現(xiàn)，這并非是硒的毒害，而是馬吃了狼毒草等植物所致。如同在中國(guó)，硒的分布在美國(guó)也差異很大，大部分東部和西北地區(qū)的土壤和植物中，硒含量低；而在中西部地區(qū)，飼草中硒含量很高，高硒地帶生長(zhǎng)的牧草可以導(dǎo)致牛羊的硒中毒，被稱為“堿毒病”（alkali disease）和“瞎撞癥”（blind staggers）。

對(duì)于人類而言，1560年，佩德羅·西蒙神父在南美哥倫比亞地區(qū)描述的人類疾病與動(dòng)物的“堿毒病”很雷同，被認(rèn)為是硒慢性中毒。在食物短缺、食物結(jié)構(gòu)單一的上世紀(jì)60年代，湖北恩施也曾發(fā)生過人體硒中毒，甚至導(dǎo)致死亡的案例。

食物安全：元素缺乏

除了元素超標(biāo)，如果土壤中缺乏一些植物必需元素，或必需元素間比例失調(diào)，也容易生長(zhǎng)出不安全的食物。這些食物普遍缺乏微量元素和次生代謝產(chǎn)物，進(jìn)而對(duì)人體健康產(chǎn)生影響。

人體中，四個(gè)大量元素（氫、氧、碳和氮）約占人體構(gòu)成的99％，七個(gè)次要元素（鈉、鉀、鈣、鎂、磷、硫和氯）占0.9%，剩下的0.1%為約18種微量元素。這些微量元素含量雖少，卻是維持人類生命所必需的，如鉬和硒。

早在1966年，Burrell等人發(fā)現(xiàn)，南非共和國(guó)特蘭斯凱區(qū)的班圖人的食管癌發(fā)病率很高，他們歸咎于吃了當(dāng)?shù)劂f含量很低的土壤上種植的食物。上世紀(jì)90年代，河南林縣也是食管癌高發(fā)地區(qū)，研究表明癌癥病人的血清、頭發(fā)和尿液中，鉬含量明顯低于食管癌低發(fā)地區(qū)。

按照日本科學(xué)家的解釋，由于當(dāng)?shù)赝寥廊便f，導(dǎo)致植物缺鉬，不能將植物吸收的硝酸根離子轉(zhuǎn)化為胺類物質(zhì)，從而帶來亞硝酸根的積累。不過單單這個(gè)原因也不會(huì)帶來食管癌，恰恰當(dāng)?shù)厝擞谐愿稍锇l(fā)霉食物的習(xí)慣，在霉菌的作用下，產(chǎn)生了致癌物質(zhì)亞硝胺。

在營(yíng)養(yǎng)豐富的土壤中生長(zhǎng)的農(nóng)作物具有較高的營(yíng)養(yǎng)成分。圖片來源：https://sustainable-secure-food-blog.com/2018/01/22/how-do-fertilizers-help-with-food-security/

在上世紀(jì)30年代，黑龍江克山縣因食物中缺硒而發(fā)生克山病。北歐地區(qū)也是天然缺硒的地域，在上世紀(jì)70年代，芬蘭的心血管疾病發(fā)生率曾排名世界第一。1985年，芬蘭干脆制定法律，對(duì)全國(guó)土壤施硒，經(jīng)過20年的調(diào)整，目前芬蘭人的硒攝取量提高到理想的80微克/天左右（人體日攝取的硒底線為40微克，高線為400微克）。

要注重污染源的削減

中國(guó)是“人多耕地少”的國(guó)家，耕地的復(fù)種指數(shù)高，土壤難以有時(shí)間“休閑”。在靠有機(jī)肥施用的時(shí)代，各種元素的輸入大體平衡，算是“人吃什么，土壤吃什么”。而在化肥為主的時(shí)代，則是“土壤吃什么，人吃什么”，土壤環(huán)境發(fā)生了很多變化，如酸化、連作障礙、鹽堿化等問題，因此農(nóng)產(chǎn)品的安全性繃緊著公眾的神經(jīng)。

筆者的論文《<全國(guó)土壤污染狀況調(diào)查公報(bào)>探析》分析了中國(guó)土壤重金屬鎘污染的成因。

在1990年《中華人民共和國(guó)土壤環(huán)境背景值圖集》公布的數(shù)據(jù)中，全國(guó)范圍內(nèi)調(diào)查的4095個(gè)分析樣點(diǎn)的鎘算術(shù)平均值為0.097mg/kg，但到了2014年公布的《全國(guó)土壤污染狀況調(diào)查公報(bào)》中，耕地土壤重金屬點(diǎn)位超標(biāo)率達(dá)19.4%，其中鎘的點(diǎn)位超標(biāo)率為7.0%。

筆者認(rèn)為，中國(guó)土壤重金屬污染問題不在于土壤鎘的總量，而在于數(shù)十年來大量鎘快速進(jìn)入土壤，而且土壤酸化導(dǎo)致的外源鎘對(duì)植物的影響很大。因而很有必要客觀看待土壤污染，高度重視糧食安全。

認(rèn)識(shí)到這一問題，有助于中國(guó)對(duì)土壤重金屬污染修復(fù)的方法選擇，也期待《土壤污染防治法》能注重污染源的削減問題。土壤污染防治，不僅需要注意土壤重金屬量的減少或固定，更應(yīng)該重視土壤環(huán)境質(zhì)量，以土壤健康為目標(biāo)，構(gòu)建土壤污染的防治體系。

如何讓土壤更健康？

對(duì)土壤而言，農(nóng)業(yè)的出現(xiàn)就意味著土壤的退化。污染的土壤需要治理，但不管是被污染的土壤還是退化的土壤，都需要管理和維護(hù)，需要從“土壤修復(fù)”走向“土壤健康”。

喂養(yǎng)植物不同“飲食”下的差別。圖片來源：https://medium.com/nautilus-magazine/junk-food-is-bad-for-plants-too-3f8414b16380

早在1909年，美國(guó)土壤物理學(xué)家富蘭克林·H·金 （Franklin H King）就發(fā)現(xiàn)，當(dāng)時(shí)的美國(guó)耕地“富不過三代”，而東方國(guó)家特別是中國(guó)，如何做到土壤的肥料經(jīng)久不衰、養(yǎng)育眾多人口和禽畜呢？他遠(yuǎn)赴中國(guó)做考察后，寫就一本有機(jī)農(nóng)業(yè)的經(jīng)典書籍《四千年農(nóng)夫》，書中直指其奧秘之一就在于——良好的耕作管理，如堆肥、糞肥、綠肥的持續(xù)投入等。

土壤需要“喂養(yǎng)”，肥沃的土壤有了營(yíng)養(yǎng)，就可以“喂養(yǎng)”作物。而現(xiàn)代農(nóng)業(yè)中，投入大量化肥直接喂養(yǎng)“作物”，把土壤作為植物生長(zhǎng)的支撐介質(zhì)，就本末倒置了。

喂土壤與喂植物的差別。圖片來源：https://omahaorganicslawncare.com/blog/organic-matter-soil/

那么，土壤是如何“喂養(yǎng)”作物的呢？其實(shí)是依靠土壤中的微生物。

微生物常常以菌落的形式存在。一把健康土壤中的微生物數(shù)量，比地球上的人口還要多。微生物是分解有機(jī)質(zhì)的初級(jí)消費(fèi)者，但也有其他功能，例如通過固氮來幫助植物生長(zhǎng)；除去有害化學(xué)物質(zhì)（毒素）毒性；抑制病原體的生長(zhǎng)；產(chǎn)生刺激植物生長(zhǎng)的物質(zhì)。

對(duì)人類來講，土壤微生物還具有一個(gè)重要作用——用來抗擊疾病的很多抗生素藥物就來自土壤微生物。

在土壤環(huán)境中，根系周圍（根際）環(huán)境中的微生物，比外部土壤的微生物數(shù)量高100倍以上。土壤和微生物，是一對(duì)富有活力的“二人轉(zhuǎn)”。植物根系會(huì)將約1/4的光合產(chǎn)物通過根系釋放到土壤中，喂養(yǎng)微生物及其“朋友”——對(duì)植物生長(zhǎng)有益的微生物。而微生物則通過代謝，將植物難以吸收的微量元素釋放出來。二者共同作用，才能給作物提供源源不斷的養(yǎng)料。

土壤根際的微生物將物質(zhì)轉(zhuǎn)化為作物的“營(yíng)養(yǎng)”，恰如人體腸道的微生物，將物質(zhì)轉(zhuǎn)化為身體所需的“營(yíng)養(yǎng)”。如果在未來，人類又將有機(jī)物提供給土壤，讓土壤成為人類的“體外代謝過程”，這個(gè)閉合循環(huán)就會(huì)讓土壤再次與人類互為“營(yíng)養(yǎng)”。

當(dāng)然這種閉合過程，還需要外界的物質(zhì)輸入以彌補(bǔ)過程中的損失。隨著人口的增多，需要適量的化肥等物質(zhì)的補(bǔ)充，才能達(dá)到食物和營(yíng)養(yǎng)的富足。

結(jié)語

醫(yī)學(xué)之父希波克拉底曾說：“讓食物成為您的藥物，讓藥物成為您的食物。”人類的健康嚴(yán)重依賴于土壤的健康。土壤中的營(yíng)養(yǎng)、污染元素含量和比例，都影響著人類食物的數(shù)量和質(zhì)量。有了健康的土壤，才能有健康的人類。

（作者陳能場(chǎng)供職于廣東省科學(xué)院生態(tài)環(huán)境與土壤研究所，華南土壤污染控制與修復(fù)國(guó)家地方聯(lián)合工程研究中心，廣東省農(nóng)業(yè)環(huán)境綜合治理重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室。）

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“微觀食物”系列為“明日之食”專題的一個(gè)版塊，將聚焦于土壤、微生物等微觀元素與食物的關(guān)系，投稿郵箱：fengj@thepaper.cn