土壤保健基本知识

植物必需的营养元素及其主要功能

    一、必需营养元素

  植物和一切生物—样，也需要“食物”来满足其生长、发育和繁殖。但是，植物的特殊功能是它可以从无机元素、水、二氧化碳等并在太阳能的帮助下合成有机物质，以建造自己的有机机体。但人和动物就没有这个本领，它的食物直接或间接地依靠植物合成的有机物。

现在已经确定的植物必需营养元素有16种。所谓必需元素是因为它们参与植物的代谢过程，缺少这种元素植物无法完成其整个生长周期。供应不足时，会出现一定的外部症状，这些症状只有施入这种元素，才能得到纠正。但是应注意外部某种症状的出现可以由多种原因造成，所以在诊断时应十分慎重。

植物的必需营养元素是：碳(c)、氢(H)、氧(o)、氮(N)、磷(P)、钾（K）、钙(ca)、镁(Mg)、硫(s)、铁(Fe)、铜(cu)、锌(zn)、錳(Mn)、钼(MO)、氯(C1)、硼(B)共16种。 

人类生活必需的营养元素在上述16种中，不需要硼(B)，但需要钠、碘、钴和氟，共19种。

动物必需的营养元素共18种，但不需要氟。

植物需要的16种营养元素中，按植物的需要量，分为大量营养元素(氮、磷、钾)，中量营养元素(钙、镁、硫)以及微量元素(铁、锰、铜、锌、钼、硼、氯)。另外，碳、氢、氧三种元素不列入矿质养分之列，但在植物体中数量最大。

除上述16种元素为所有植物所必需外，还有一些元素只为某些植物所必需。它们是：钠(Na)，钴(cO）、钒(v)，镍(Ni)和硅(Si)共5种。这5种元素有时称为有益元素，因为对它们是否是植物所必需还有不同意见。科学研究证明，硅元素对作物生长有着重要作用，将上升为必须营养元素。

植物生长在土壤中，除吸收必需营养元素之外，同时也吸收一些并不必需的元素。例如，在植物组织中曾分析到60种元素的存在。

在植物必需的16种养分中，碳、氢、氧主要来自空气和水。其余13种取自土壤。

来自土壤的13种养分，植物根系直接从土壤溶液(土壤水)中以离子形态吸收。

二．必需元素和有益元素的主要生理功能

每一种必需营养元素在植物生长发育过程中都是特殊生理功能。这种功能一般是不可代替的。只有钾，在某种情况下，某些功能可以被钠所代替。

只为某些植物所必需或者对作物生长发育可起有益作用的一些元素简述如下：

钴：钴对于固氮微生物(共生的和自生的)是必需的。所以豆科或其他固氮藻类(如蓝绿藻)需要钴。另外对棉花、豆类施钴肥可以改善生长和光合作用。

在牧草地施钻肥，这是因为钴为动物所必需。

钡：少量钒对微生物，动物和高等植物生长有利，但尚未确认它是植物的必需营养元素。但认为它对某些藻类是必需的。有人认为，钒可部分代替钼在微生物固氮中的作用。

钠：对某些盐生植物(Halophytic plant)是必需的。某些作物，如甜菜、油菜、芹菜、菠菜、萝卜等需要一定量的钠以保持旺盛生长。

硅：硅在生物圈中是含量最多的元素，一些植物以Si(oH)4形态吸收硅。谷类作物和牧草中含硅高达0.2％～2.0％，高硅植物，含量可达10％，但双子叶植物的含硅量只有上述含量的10％，据认为作物(如高粱)中硅的存在，可增加其抗旱能力。硅主要构成细胞壁，但到目前为止，还未确认在植物生长中硅的生物化学功能。硅在甘蔗生长中，可起调节光合作用的作用。不少地方，施硅肥可改善甘蔗生长。据认为它可以纠正由锰、铁和铝引起的一些毒害作用。还可增加植物的抗病能力，防止倒伏等。

我国和日本等亚洲国家都证明施硅肥对水稻有利。中国农业科学院土壤肥料研究所曾有过较全面的总结(1994)。  

镍：植物以Ni2+离子形态吸收镍。土壤含镍高，可导致植物缺锌、缺铁。这是阳离子竞争吸收的结果。

镍对豆科作物有良好作用，但尚未确认它为植物必需元素。

三．缺乏必需营养元素的主要症状

由于必需元素各有其特殊的生理功能，如果供应不足时，就会产生一些不正常的外部症状。表中列出了植物在缺乏必需营养元素时的一般症状。这里应注意两点：①不同作物其症状也略有不同；②引起同一症状的原因可能是各种各样的，所以在鉴定时应慎重考虑。

           土壤中消失的矿物质和我们的健康

两度诺贝尔奖得主鲍林（Linus Pauling）曾说过：“每一种疾患、每一种病痛都可以追溯到矿物质缺乏上去。”我们今天所遭遇到的大多数问题都肇始于在矿物质匮乏的土地上栽种的粮食，以及吃这些粮食的动物。

上个世纪初，农民们发现了化肥所带来的快速成果，农作物的产量开始增加，但是土壤所吸收到的营养却只剩下了三种。然而，在使用这些氮化肥之前，在土地里面所能发现的矿物质和微量元素有73种之多。仅仅十年时间，土地就开始缺乏矿物质，再也不能生产出具备均衡矿物质的庄稼。

有了氮肥、钾肥和磷肥，庄稼就能暂时性地繁茂。即使不给土地补充这73种矿物质和微量元素，农民仍然能够生产庄稼，但是，这些庄稼却会缺乏矿物质。

以下几段话进一步证明了矿物质缺乏的事实和补充矿物质的重要性：

1912年，诺贝尔奖得主艾利克斯·卡莱尔（AlexisCarrel）博士预言：“土壤中的矿物质控制着植物、动物和人的新陈代谢。土壤的肥沃程度决定了所有生命的健康程度。”

1936年，美国参议院颁发了第264号文件。文件中包括这样一段警告：“一个惊人的事实是，在数百万英亩的土地上再也没有足够的矿物质，而从这些土地上出产的食物（水果、蔬菜和粮食）正在让我们变得饥饿——无论我们吃多少东西都难以消除这种饥饿。今天的人们永远不可能摄取足够量的蔬菜和水果，为他的身体系统提供塑造完美体格所需要的矿物质，因为他的胃不可能装得下。”

1988年，《健康和营养部长报告》得出结论说，美国每21起死亡就有15起与营养缺乏有关（几乎占到了75％）。

1992年，全世界的国家领导人在《土地高峰报告》中总结说，在过去10年间，土壤的矿物质损耗在欧洲国家超过了76％，在美国则超过了80％。

1994年，美国议会得出一个重要的结论，正常的营养吸收能防止慢性疾病。

没有氮肥，植物就必须依赖土壤里的健康微生物来制造氮。这些氮能帮助植物吸收土壤中的矿物质。植物必须要依赖土壤中的微生物才能生长。微生物的数量又依赖于补给土壤的富含矿物质的天然混和肥料。如果不能给土壤补给富含矿物质的有机肥料，微生物就会迅速消失。这个时候，如果你不增加有机肥料，促进微生物的生长，植物就不能产出粮食。

有了现代化肥技术，农民们学会了跳过给土壤添加富含矿物质的堆肥步骤，直接往土壤里添加氮肥。这意味着，植物能够直接摄取生长所需的矿物质。这样就会最终导致农产品和土地急剧缺乏矿物质。

要解决这个问题，就需要给土地补充矿物质，并采取有机耕种手法。

过去五年，我所居住的加州马林县遭遇到了一次悲剧性的损失，数千棵橡树相继死于一种被称为“橡树瘁死病”的奇怪病症。我们家也有三英亩的橡树面临死亡，我的妻子波莉一直努力想要挽救它们。经过五年的试验和很多热心的环保人士的协助，波莉找到了治疗的方法。

你可能想都想不到——她的方法竟然是补充矿物质。在橡树四周的土地上添加矿物灰可以帮助橡树对抗这一灾难。增加土壤中的矿物质可以让微生物的数量每28分钟就翻一番。数周之内就产生了数以百万计的新微生物，忙于为这些树制造吸收新矿物质所必需的硝酸盐。

增加土壤中的矿物质可以让微生物的数量每28分钟就翻一番。

我妻子把这个方法告诉了加利福尼亚州政府的代表，但是得到的反应却令人始料未及。州政府拨出了3千万美元对这个新问题进行了研究。也许撒矿物灰这个经济实惠的办法看上去实在太简单了。

在20世纪30年代，人们对矿物质缺乏的认识开始增加，保健食品行业也风行一时。政府也宣称每个人都需要营养添加剂。公众可以买得到各种各样的矿物质添加剂和药片。这一运动很快就失去了魅力，因为矿物质补充剂根本不管用。你不能往身体里喂石头，还痴心妄想它能被吸收。

即使是植物也不能直接吸收矿物质。它们需要由微生物制造出来的硝酸盐刺激，才能吸收土壤里的矿物质。药片并不能解决问题。由于矿物质补充并没有效果，所以人们对它们的热情也很快消退。

尽管人们对微量元素的认识还很新，研究者们还是每一天都能发现它们的更多重要之处。譬如，机体要吸收钙，就必需要有微量元素硼。我们已经知道钙的重要性，但却不知道要让钙被吸收还需要微量元素。如果你不能从膳食中获得足够的硼（因为土壤中缺乏硼），你的身体就不能吸收到食物、饮用水或补充剂中的钙。就这样，人们开始逐渐地认识到了所有73种矿物质和微量元素的重要性。