土壤中的营养素对农产品的影响

[美]罗斯·韦尔奇，[澳]罗宾·格林汉姆，[土]埃斯迈尔·卡科马克，段士爱 译

(丽江师范高等专科学校,云南 丽江 674100)



土壤中的营养素对农产品的影响

[美]罗斯·韦尔奇，[澳]罗宾·格林汉姆，[土]埃斯迈尔·卡科马克，段士爱 译

(丽江师范高等专科学校,云南 丽江 674100)

摘要：农业体系中塑造生物可利用的微量营养素输出最重要的因素是什么呢？一般来讲，比起贫瘠的土壤孕育出的食物，肥沃的土壤能够孕育出富含更多维生素和营养的食物(Welch,1998;Welch,2001)。土壤的营养状况、耕作体系、高密度营养价值作物(植物育种)的多样化选择(例如生物强化)、土壤改良、家畜和水产业是重要的因素，它们能够影响农业系统的产量(Tontisirin et al.,2002;Frison et al.,2006;Combs,Jr.and Welch,1998;Welch,2008;Allaway,1986)。总而言之，农业系统越多样化，食物系统就越会富含更多的微量营养素(肯尼迪Kennedy 等人,2003;Tontisirin 等人,2002)。

关键词：土壤；微量营养素；宏量营养素

1土壤肥力和养分状况

土壤质量和土壤肥力对粮食作物的营养含量和农业系统的营养产出有直接影响(Bruulsema et al.,2012)。改善土壤的肥力不仅可以提高产量，并且不需要增加耕地面积就能够使作物品种具有多样性。所以应该重视土壤肥力，以此提高作物系统的营养产出(Graham et al.,2007)。低收入家庭必需的营养素主要来自于主要粮食作物中的可用微量营养素，而土壤中产出的微量元素水平可能是食物系统机能失调从而导大范围致缺乏营养的重要原因之一。这是人类生存所需的营养素，但不清楚植物的生长是否需要，如硒和碘(Green and Limesand,2010)。植物所需的微量营养素，如锌，知情的农民通常会使用微量营养素肥料改善土壤肥力，从而最大限度的提高作物的产量，然而没有奖励或者政府的规定，他们不会使用作物不需要的营养素，如硒和碘。

南方国家人口缺锌与土壤缺锌似乎是有关系的(Hotz and Brown,2004;Huang et al.,2010;Macbeth et al.,2005;Welch,2008)。很有可能，南方国家某些地区人口缺锌与土壤锌含量低有关。由于土壤锌含量低，收获的作物中锌的含量也低，最终导致该地区主食中锌含量普遍低。有趣的是，据报道地球上大约50%的耕地由于锌含量低而成为产量最佳的耕地(Sillanpaa,1982;Sillanpaa,1990)。因此，人体缺锌可能源于土壤缺锌(Macbeth等人,2005)。

据报道人类和家畜缺乏微量营养素，如碘和硒，与土壤相关(Allaway,1975;Allaway,1986)。过去在美国，碘盐大量出现以前，由于滋养食物和草料的水及土壤缺碘使人和家畜患碘缺乏病(“地方性甲状腺肿”)。土壤中碘含量低是因为雨水和灌溉容易将土壤中的碘带走。远离海洋的地区，雨水中的含碘量较低，这些地区的土壤含碘量低，其产出的作物碘含量也不能满足人体的需求(Johnson等人,2003)。依靠这些地区作物生存的人群缺碘的风险较高。(Johnson等人,2003)。目前，在南亚和非洲地区仍然有大量人口缺碘(Andersson等人,2012)，所以为了解决确碘的根源，我们需要可持续的解决方案。使用含碘肥料可能是最切实可行的办法(将在后面进行讨论)，因为这样可以从根源上解决土壤碘含量低的问题(Ren等人,2008)。

粮食作物中硒的含量与土壤中硒的含量有直接关系(Banuelos and Ajwa,1999)。土壤中硒的含量低，则产出的作物中硒的含量也低，因此以这些作物为生的人们也会缺硒。据报道，在中国克山有一种缺硒而引起的疾病(克山病)会使人突然死亡(Ge and Yang,1993)。在美国有硒地图，标着相接的48个州硒分布的情况，流行病学家用它来分析家畜草料含硒量和人类患癌的关系(Combs,Jr.,2005)。显然，土壤中微量营养素对食物系统有重要影响，最终这些微量营养素以食物的形态满足人体的营养需求。

其他与土壤相关的因素也会影响农业系统的微量营养素输出。土壤宏量营养素肥料(如氮、磷、钾、硫、钙和镁)、土壤改良剂如石灰、石膏和有机物质都会影响土壤的质量，从而影响到作物的营养含量。这些因素将在后面做讨论(Welch,2001)。在粮食作物中，大量营养素肥料同样会影响微量营养素的含量(微量营养素和维生素)(Allaway,1986;Grunes and Allaway,1985)。一些出版物详细讨论了施肥对植物性食物中营养素的积累的影响(Allaway,1975;Cakmak,2008;Karmas and Harris,1988;Nagy and Wardowski,1988;Salunkhe and Deshpande,1991;Welch,1997)。

宏量营养素肥料也会影响食物作物的维生素水平(Welch,2001)。例如，据报道，由于氮肥使用超过标准量的26%，而使各类蔬菜，如莴苣、羽衣甘蓝、苦苣布鲁塞尔豆芽中的维生素C的含量降低(Salunkhe and Deshpande,1991)。相反，增加钾肥的使用量可以使蔬菜中维生素C的含量增加8-20%。对土壤施氮肥可以提高胡萝卜中的β-胡萝卜素含量(Habben,1972年摘自Salunkhe and Desai,1988)。1979年威力克报道了胡萝卜中复合氮磷肥、钾镁肥料、β-胡萝卜素和其他微量营养素含量的研究结果，发现比起不施肥，使用氮、磷和镁的作物中β-胡萝卜素含量提高了42%；比起单独使用氮磷肥料，施氮磷钾复合肥可以使β-胡萝卜素含量提高27%；使用脱镁肥料会使β-胡萝卜素含量从42%降低至30%。

显然，为了使胡萝卜中的β-胡萝卜素含量达到最高值，应该施足量的氮、磷和钾肥。威力克还报道了在第二次收获时铁、镁、锌和铜对胡萝卜叶子的影响，研究发现镁和铁对叶子的影响非常大，而其他微量营养素不太受肥料的影响。

翻译：段士爱

中图分类号:S663.1

文献标志码：A

文章编号：1671-1602(2016)06-0208-01