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土壤中的生命元素和人类健康

发布日期:2022-11-21  来源:山东农业大学植物保护学院 山东慧泰华生物技术有限公司  作者:王开运 王红艳 武玉国 王开元 王洪祥 张振  浏览次数:359
核心提示:土壤中的生命元素和人类健康 王开运1,王红艳1,武玉国2,王开元2,王洪祥2,张振2(1. 山东农业大学植物保护学院;2.山东慧泰华生物技术有限公司)摘要:本文揭示了土壤中生命元素与人类健康的关系,检测了非耕地和普通农田中生命元素的差异,分析了普通农田土壤中生命元素流失的原因,试验了改良土壤增加生命元素含量的效果,对指导生态农业的发展和农产品质量

土壤中的生命元素和人类健康

                  

王开运1,王红艳1,武玉国2,王开元2,王洪祥2,张振2

(1.山东农业大学植物保护学院;2.山东慧泰华生物技术有限公司)

 

摘要:本文揭示了土壤中生命元素与人类健康的关系,检测了非耕地和普通农田中生命元素的差异,分析了普通农田土壤中生命元素流失的原因,试验了改良土壤增加生命元素含量的效果,对指导生态农业的发展和农产品质量安全具有重要意义。

关键词:土壤改良;生态效果;生命元素;人类健康

 

1、土壤中生命元素的减少的原因

农产品安全,首先要满足量的供应,然后才是追求品质和农产品多样化。我国要用有限的耕地,养活14亿人口,最大限度利用耕地,生产更多的农产品已成为一直以来追求的目标。为此,化肥和农药用量越来越大,土地板结、酸化、盐渍化和连作障碍严重,导致农作物病虫害严重发生,肥料利用率低,农业面源污染加重,农产品质量下降,好像瓜果和蔬菜等再也吃不出小时候味道了。其实,农产品的口感仅是表面现象,其中所逐渐缺乏的矿物质生命元素才是更为重要的。表1、图1和图2表明,我国特色作物产区农田的土壤已逐渐出现酸化和板结现象。


表1    主要特色作物产区土壤酸度检测结果

检测时间

地点

土质

种植作物

土壤PH值

2017.5

山东寿光

砂壤

大樱桃

    3.1-3.5

2017.5

山东寿光

砂壤

大棚番茄

3.3-4.1

2017.8

山东寿光

壤土

大棚彩椒

3.5-4.3

2017.7

山东泰安

      砂壤

大棚番茄

4.2-4.5

2017.7

山东泰安

砂壤

大棚黄瓜

3.8-4.2

2017.7

山东海阳

砂壤

苹果

4.3-4.6

2017.10

江西铅山

红壤

芋头

4.2-4.4

2018.4

重庆江津

红壤

柑橘

3.5-4.2

2018.4

四川宜宾

红壤

猕猴桃

3.3-3.7

 

图1 长期施化肥的芹菜田


图2 长期施化肥的番茄田

 

2土壤中生命元素的流失现状

长期以来农作物为人类和动物提供食品,人类、动物的排泄物和农作物的秸秆都要回归土壤,其结果之一是提高土壤肥力,其二是把从农作物带走的生命元素重新归还给土壤。但近四十年来,因大量施用化肥,不施或少施有机肥,导致土壤中的生命元素不断的流失,甚至极度缺乏。加之长期使用化肥导致的土壤酸化和盐渍化,大量生命元素不能自由释放,农产品中的生命元素含量也随之减少。通过采集泰山山坡非耕地土壤和泰安郊区普通农田土壤,检测不同土壤中种生命元素含量(表2),表2表明,普通农田中的有效锌、有效锰、有效铁、有效铜、有效钼和有效硼的含量,较泰山山坡非耕地土壤分别减少了73.2%、66.9%、57.7%、83.6%、40.3%和72.6%,表明普通农田土壤中生命元素流失严重。

  

表2    非耕地和农田土壤中生命元素流失率比较

生命元素

非耕地土壤(mg/kg

农田土壤

mg/kg

流失率(%

有效锌

3.85

1.03

73.2

有效锰

5.23

1.72

66.9

有效铁

15.68

6.63

57.7

有效铜

3.79

0.62

83.6

有效钼

1.76

1.05

40.3

有效硼

1.13

0.31

72.6

    3生命元素与人类健康

土壤中有90多种化学元素,动物和植物生长发育大约需要30多种元素,所以将这30多种元素称之为生命元素。生命元素对人体非常重要,这些矿物质生命元素和蛋白质结合以后,形成了酶。人体中有10000-20000种酶,已经确定其结构并研究清楚的酶大约有1300多种。酶的重要功是转化食物,这个转化过程也称为代谢,其代谢类型又分为合成代谢和分解代谢两类。人体就是由酶来转化食物,通过合成代谢把食物转化为人体所需要的物质;通过分解代谢把食物转化为人体所需要的能量。研究表明,食物缺少矿物质生命元素时,可导致人体内酶的缺乏,就会出现合成代谢障碍和分解代谢障碍,引起很多疾病发生,就是常说的亚健康现象。人体中缺酶还会造成食物不能有效转化,能量在体内沉积过多就会肥胖;缺酶不能及时把外来物快速代谢掉,如花粉、蚊虫的叮咬液不能及时代谢掉,人体就会过敏;如果食物有效钙含量低,人体必然缺钙,就会骨质疏松;如果食物缺少铁,人体就会缺铁,就会引起贫血;如果食物当中缺锌,就必然导致人体缺锌,从而出现一些智力障碍的问题。还有危害人类健康的三大现代病(脑血管病、糖尿病、癌症)和四大地方病(地方甲状腺肿、克山病、大骨节病和氟骨病)都与生命元素失调有关,而且都是因缺少多数生命元素所致(乔大卫,健康新知2007.2,57-59)。

矿物元素不能在人体内生成,必须不断地从外界摄入适量的各种生命元素,以保证机体正常的生理活动。矿物生命元素在人体内的含量既不宜过多,更不能缺少,过多过少都会使人生病,其含量达到人体的生理平衡才有利于健康。因此,在目前普通农产品中生命元素含量普遍降低的情况下,所以,选择食用富含生命元素的食物,尤其是选择可追溯的有机和准有机农产品,特别是富含生命元素的水果和蔬菜,是保证人类健康长寿最基本的关键措施。

4改良土壤增加生命元素含量

生产富含生命元素的蔬菜和水果,就必须改良土壤和拥有健康的土壤。目前改良土壤的主要措施有两种,一是通过秸秆还田、增施有机肥和生物有机肥,把我们从土壤不断取走的生命元素大部分还给土壤,实现了生命元素的循环;二是通过施用特殊功能的生物有机肥,活化土壤,把因长期大量施用化肥导致的土壤酸化并被矿石化固定的元素活化,解离出可被植物吸收的有效(水溶性)元素。因此,改良土壤,不仅解决了食物品质问题食品安全问题,也解决了人体矿物质生命元素缺乏和健康的问题。

在山东省泰安市岱岳区房村镇东良甫村番茄大棚,连续8年施用丰田宝特色生物有机肥完全替代化肥改良土壤,每年种植2茬,每茬施用一次,每次每亩施用1000公斤,穴施移栽番茄苗,将苗子中在肥料中,现已种植收获了16茬番茄,平均亩产优质番茄12000公斤左右,较常规施肥增产15%-30%。施丰田宝特色生物有机肥的土壤有机质提高1倍以上,土质疏松,PH值6.8,盐分0.15%,平均每株根系中蚯蚓达2头,较常规施肥区芽孢杆菌等有益菌量提高87.6%,土传病菌量降低97.8%,土壤微生态状况优良,无连作障碍。从上述连续8年施用丰田宝特色生物有机肥完全替代化肥改良土壤的大棚番茄土壤,以及相邻施用普通肥料对照区大棚番茄土壤分别取样检测,通过高通量测序比较两者之间信息差异,发现经改良的土壤其微生物种类和数量与对照区相比差异显著,改良土壤中有益细菌数量显著提高(除绿色部分),土壤生态更优化(图3)。

经改良的土壤和普通农田相比,6种生命元素有效锌、有效锰、有效铁、有效铜、有效钼、有效硼的含量差异很大,分别提高2.1倍、2.2倍、1.4倍、2.5倍1.7倍和4.2倍(表3)。


 

a.对照土壤中微生物种类和数量


b.改良土壤中微生物种类和数量

图3  改良土壤(b)和对照土壤(a)中微生物种类和数量和对照土壤


表3 改良土壤和农田土壤中生命元素含量比较

生命元素

改良土壤(A)(mg/kg

农田土壤( B

mg/kg

相差倍数

A/B

有效锌

2.14

1.03

2.1

有效锰

3.82

1.72

2.2

有效铁

9.29

6.63

1.4

有效铜

1.55

0.62

2.5

有效钼

1.82

1.05

1.7

有效硼

1.30

0.31

4.2

 

5改良土壤可促进作物生长

    在山东省寿光市蔬菜大棚番茄种植中,通过施用丰田宝特色生物有机肥完全替代化肥,茄子(图4)和番茄(图5)根系发达,植株生长健壮,抗病增产,品相好,品质优。


a.茄子根系生长情况


b.茄子结果情况

图4 改良土壤的茄子根系及结果情况



a.番茄植株长势


b.番茄果实外观

图5 改良土壤种植的高品质番茄

 
 
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