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2023-08-04 07:27:40

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？本文將解釋關於土壤、食物安全和健康的幾個問題。
文/陳能場
來源：澎湃新聞（2021年6月8日）
自古有言，萬物土中生。人類的食物中，有95%直接或間接來自於土壤。在靠有機肥施用的時代，是「人吃什麼，土壤吃什麼」；如今在化肥為主的時代，則是「土壤吃什麼，人吃什麼」。
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？本文將解釋關於土壤、食物安全和健康的幾個問題。
食物安全：元素超標
作物長在土壤之上，土壤中的營養和汙染物含量、土壤的成分及性質，都深刻影響著作物的產量和品質。
如果土壤遭受外來物質的汙染，或者土壤環境惡化（如酸化、鹽鹼化），就容易造成有害物質超標，生產出不安全食物，特別是一些植物的非必需元素，它們在一定條件下容易在「土壤-植物」系統中遷移，但由於植物體內缺乏調控機制，就容易造成元素的超標。
典型的例子就是鎘和硒。
在稻穀中鎘含量超過限值標準（0.2毫克/千克）的數倍時，水稻的生長不會受影響，依然可以高產。上世紀中期，日本曾發生被礦水、礦渣帶的鎘汙染的稻田，當地村民長期食用鎘大米而導致了「痛痛病」。去年4月，湖南益陽再次發現了鎘大米。
馬可·波羅遊歷到中國時，發現了馬有跛腳等現象，這被認為是硒中毒的最早記錄。不過，中國科學家的研究發現，這並非是硒的毒害，而是馬吃了狼毒草等植物所致。
如同在中國，硒的分布在美國也差異很大，大部分東部和西北地區的土壤和植物中，硒含量低；而在中西部地區，飼草中硒含量很高，高硒地帶生長的牧草可以導致牛羊的硒中毒，被稱為「鹼毒病」（alkali disease）和「瞎撞症」（blind staggers）。
對於人類而言，1560年，佩德羅·西蒙神父在南美哥倫比亞地區描述的人類疾病與動物的「鹼毒病」很雷同，被認為是硒慢性中毒。在食物短缺、食物結構單一的上世紀60年代，湖北恩施也曾發生過人體硒中毒，甚至導致死亡的案例。
食物安全：元素缺乏
除了元素超標，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，也容易生長出不安全的食物。這些食物普遍缺乏微量元素和次生代謝產物，進而對人體健康產生影響。
人體中，四個大量元素（氫、氧、碳和氮）約佔人體構成的99％，七個次要元素（鈉、鉀、鈣、鎂、磷、硫和氯）佔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等人發現，南非共和國特蘭斯凱區的班圖人的食管癌發病率很高，他們歸咎於吃了當地鉬含量很低的土壤上種植的食物。上世紀90年代，河南林縣也是食管癌高發地區，研究表明癌症病人的血清、頭髮和尿液中，鉬含量明顯低於食管癌低發地區。
按照日本科學家的解釋，由於當地土壤缺鉬，導致植物缺鉬，不能將植物吸收的硝酸根離子轉化為胺類物質，從而帶來亞硝酸根的積累。不過單單這個原因也不會帶來食管癌，恰恰當地人有吃乾燥發黴食物的習慣，在黴菌的作用下，產生了致癌物質亞硝胺。
在營養豐富的土壤中生長的農作物具有較高的營養成分。圖片來源：https://sustainable-secure-food-blog.com/2018/01/22/how-do-fertilizers-help-with-food-security/
在上世紀30年代，黑龍江克山縣因食物中缺硒而發生克山病。北歐地區也是天然缺硒的地域，在上世紀70年代，芬蘭的心血管疾病發生率曾排名世界第一。1985年，芬蘭乾脆制定法律，對全國土壤施硒，經過20年的調整，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）。
要注重汙染源的削減
中國是「人多耕地少」的國家，耕地的複種指數高，土壤難以有時間「休閒」。在靠有機肥施用的時代，各種元素的輸入大體平衡，算是「人吃什麼，土壤吃什麼」。而在化肥為主的時代，則是「土壤吃什麼，人吃什麼」，土壤環境發生了很多變化，如酸化、連作障礙、鹽鹼化等問題，因此農產品的安全性繃緊著公眾的神經。
筆者的論文《探析》分析了中國土壤重金屬鎘汙染的成因。
在1990年《中華人民共和國土壤環境背景值圖集》公布的數據中，全國範圍內調查的4095個分析樣點的鎘算術平均值為0.097mg/kg，但到了2014年公布的《全國土壤汙染狀況調查公報》中，耕地土壤重金屬點位超標率達19.4%，其中鎘的點位超標率為7.0%。
筆者認為，中國土壤重金屬汙染問題不在於土壤鎘的總量，而在於數十年來大量鎘快速進入土壤，而且土壤酸化導致的外源鎘對植物的影響很大。因而很有必要客觀看待土壤汙染，高度重視糧食安全。
認識到這一問題，有助於中國對土壤重金屬汙染修復的方法選擇，也期待《土壤汙染防治法》能注重汙染源的削減問題。土壤汙染防治，不僅需要注意土壤重金屬量的減少或固定，更應該重視土壤環境質量，以土壤健康為目標，構建土壤汙染的防治體系。
如何讓土壤更健康？
對土壤而言，農業的出現就意味著土壤的退化。汙染的土壤需要治理，但不管是被汙染的土壤還是退化的土壤，都需要管理和維護，需要從「土壤修復」走向「土壤健康」。
餵養植物不同「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，美國土壤物理學家富蘭克林·H·金（Franklin H King）就發現，當時的美國耕地「富不過三代」，而東方國家特別是中國，如何做到土壤的肥料經久不衰、養育眾多人口和禽畜呢？他遠赴中國做考察後，寫就一本有機農業的經典書籍《四千年農夫》，書中直指其奧秘之一就在於——良好的耕作管理，如堆肥、糞肥、綠肥的持續投入等。
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四千年農夫（精裝）
作者：[美]富蘭克林.H.金
噹噹
土壤需要「餵養」，肥沃的土壤有了營養，就可以「餵養」作物。而現代農業中，投入大量化肥直接餵養「作物」，把土壤作為植物生長的支撐介質，就本末倒置了。
餵土壤與餵植物的差別。
圖片來源：https://omahaorganicslawncare.com/blog/organic-matter-soil/
那麼，土壤是如何「餵養」作物的呢？其實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量，比地球上的人口還要多。微生物是分解有機質的初級消費者，但也有其他功能，例如通過固氮來幫助植物生長；除去有害化學物質（毒素）毒性；抑制病原體的生長；產生刺激植物生長的物質。
對人類來講，土壤微生物還具有一個重要作用——用來抗擊疾病的很多抗生素藥物就來自土壤微生物。
在土壤環境中，根系周圍（根際）環境中的微生物，比外部土壤的微生物數量高100倍以上。土壤和微生物，是一對富有活力的「二人轉」。植物根系會將約1/4的光合產物通過根系釋放到土壤中，餵養微生物及其「朋友」——對植物生長有益的微生物。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料。
土壤根際的微生物將物質轉化為作物的「營養」，恰如人體腸道的微生物，將物質轉化為身體所需的「營養」。如果在未來，人類又將有機物提供給土壤，讓土壤成為人類的「體外代謝過程」，這個閉合循環就會讓土壤再次與人類互為「營養」。
當然這種閉合過程，還需要外界的物質輸入以彌補過程中的損失。隨著人口的增多，需要適量的化肥等物質的補充，才能達到食物和營養的富足。
結語
醫學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。」人類的健康嚴重依賴於土壤的健康。土壤中的營養、汙染元素含量和比例，都影響著人類食物的數量和質量。有了健康的土壤，才能有健康的人類。
（作者：陳能場，供職於廣東省科學院生態環境與土壤研究所，華南土壤汙染控制與修復國家地方聯合工程研究中心，廣東省農業環境綜合治理重點實驗室。）
參考文獻
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