健康中國視角下的植物性營養與肥料

摘要： 本文從健康中國視角下探索了植物性營養對人類健康產生的影響，以及肥料在提高植物營養功能中的作用。植物具有食用性、藥用性、飼料化和生態效能多種屬性，植物通過提供食物、中草藥、維護自然環境等多渠道助力人類健康，施肥是保證植物健康生長、滿足供給至關重要的人為措施。我國人民有悠久的植物性飲食習慣，植物性食品不僅作為營養來源，也用于預防和治療疾病。近年來，隨著工農業生產能力的增加，植物性食物的攝入量趨于減少，膳食不平衡造成營養結構不良，微量元素缺失，慢性病高發頻發等問題，重新認識植物性飲食的意義，對全面提升我國人民的健康意義重大。本文進一步討論了施用肥料提高植物包括中草藥等的培育品質和營養價值，通過食物鏈充分滿足動物和人類的營養需求，安全高效地定向補充人體所必需的一些微量元素，創造優良的自然生態環境，全方位提升人類健康水平。最后，為更好地利用植物性營養并通過科學合理施肥促進國民健康提出了一些未來的發展方向。

關鍵詞： 健康中國； 飲食結構； 植物性營養； 肥料施用

習近平同志在黨的十九大報告中提出“實施健康中國戰略”。2019 年黨中央、國務院發布的《“健康中國2030”規劃綱要》提出了健康中國建設的目標任務，強調堅持預防為主，倡導健康文明生活方式，預防控制重大疾病。作為自然界的重要組成部分和農業生產的重點對象，植物營養與肥料對增進國民健康、助力健康中國建設發揮著積極作用。

1 植物對國人健康的影響

1.1 植物以其食用性維持人體健康

植物是人類最早的食物來源之一，在維持人類生命活動中具有重要意義。考古發現，早在距今六七千年的新石器時代，中國就已經有栽培植物的活動。《詩經》、《左傳》、《書經》都有植物充作食物的記載。長久以來，谷物、蔬菜、水果是中國人最主要的食物。除此以外，酒的主要原料是植物，飲食中的油、醋、糖、辛香調料等也都由植物加工而來[1]。

植物不僅有維持生命的作用，還具有調節營養結構、促進肌體健康的功效。研究顯示，植物中的一些元素是人類不可或缺的，特別是其中的一些微量元素對人們的健康有著直接影響。根據《中國居民膳食指南科學研究報告（2021）》[2]顯示，在當代中國，尤其是青年群體，普遍存在飲食結構不良的問題，含糖飲料消費逐年上升，全谷物、蔬菜、水果、奶類、魚蝦類攝入普遍不足。膳食不平衡造成營養結構不良、微量元素缺失、慢病高發頻發，增加谷物、蔬菜、水果、豆類食物的比重，減少鹽、油、添加糖和酒精等物質的攝入，對改善當代國人體質、促進國民健康有著十分重要的意義。

根據中國營養學會提出的中國居民“平衡膳食寶塔”（圖1）[3]，谷物位于寶塔的第二層，攝入量占膳食總量的近1/3，蔬菜水果位居寶塔第三層，占每日餐盤分量的一半左右。新鮮的蔬菜水果為人體提供了每日必需的營養物質，如維生素、礦物質、膳食纖維等，其脂肪含量、能量也相對較低。《中國居民膳食指南科學研究報告（2021）》中顯示，相較于世界其他國家，中國對谷物、蔬菜水果、大豆及堅果的食物推薦量更大（表1）[2]，說明我國居民習慣攝入的植物性食物更多。國內外大量研究證據顯示，全谷物、蔬菜、水果、大豆及其制品、堅果等食物與健康結局風險相關聯（表2）[ 2 ]，飲食中多攝入這些食物，可以有效降低糖尿病、心腦血管病、多種癌癥等發病的風險，減少便秘等消化系統疾病。在我國，這些疾病在居民慢性病中的占比日益增高，是頻發重發的健康殺手。如今疾病譜上的一些常見疾病，主要原因是吃得不均衡、不營養。植物性食物的攝入，能從食物結構、營養上改善中國人的健康水平，為健康中國的深入推行添磚加瓦。

1.2 植物以其藥用性保障人類健康

人類利用植物治療疾病的歷史非常久遠。從野生動物會尋找草藥治療疾病的行為看，人類或許在蒙昧時代就具有了用草藥治病的本能。進入文明階段后，這一能力更是得到極大提升，并取得了輝煌成就，《本草綱目》等醫書就是這些成就的具體證明。中國科學家屠呦呦更是憑借從植物中發現和提取青蒿素，獲得了諾貝爾獎。奎寧[4]、黃連素、筒箭毒堿、罌粟堿、麻黃堿、利血平、紫杉醇[5]等藥物也均是從天然植物中提取并加工而來的[6?9]。日常生活中，植物食藥兩用性更是隨處可見。花椰菜[ 1 0 ? 1 2 ]、大蒜[13]、蘿卜、蘆筍[14]等蔬菜，銀耳[15]、蘑菇[16]、靈芝[17]等菌類[18]均具有防治腫瘤的作用。隨著科學技術的深入發展，人們對植物藥用性的探索日益進步，對人們的健康將帶來更多的幫助。

1.3 植物通過飼料化維護人類健康

飼料化和肥料化，是植物中營養成分得以利用的常見方式。作為人與動物的主要食物來源，通過植物的飼料化與肥料化，可以使植物中的營養元素進入其他植物與動物中，最終通過食物鏈為人所利用[19]。

牛、羊、馬、豬、雞、鴨、魚等都是草食或雜食性動物，不少植物是它們的飼料來源。同時考慮到糧食短缺、人畜爭糧矛盾等問題以及為減少資源浪費和環境污染，目前已有很多將植物副產品、有機廢棄物進行飼料化的相關研究，例如葡萄渣具有抗氧化、抗菌等功能，飼料化后利用其有效成分，提高動物的生長性能，改善動物的腸道健康和免疫力等[20?25]。借此增強飼料的營養功效并減少一般糧食飼料化的消耗，緩解人和畜禽爭奪糧食的矛盾[26]。質量優良的飼料對于動物的生長發育都起到積極作用，由此提高肉、蛋、奶、皮、骨等的質量，人們通過攝取這些食物獲得足夠的營養元素，對我們的健康產生直接或間接的作用。此外，一些植物的飼料化對于解決目前依然存在的全球食物短缺問題起到積極作用。

1.4 植物的生態效能助力人類健康

植物作為大自然重要組成部分，是物質、生態循環不可或缺的一環，是維護整個生態環境的重要基礎，是人類和各種生物生存發展的重要支撐。習近平總書記指出“綠水青山就是金山銀山”，對生態環境價值予以了高度肯定。植物的生態功能極其多樣，固氮植物可以改善土壤肥力，減少肥料的施用，吸附和抑制重金屬污染的植物能夠防止重金屬的流動與擴散，芳香植物則有凈化空氣、殺菌抗毒的作用。在治理沙塵暴、延緩沙漠化、改善土壤質量等一系列生態環保行動中，也無處不見植物的身影。在植物的參與下，清澈的河水、肥沃的土地、清新的空氣、優美的環境為我們打造了一個如詩如畫的美麗家園，為我們的健康提供了美好環境。

植物的食用性、藥用性、肥料化、飼料化、生態環境保護性等多種用途與功效是辯證統一的，內部存在著并行交互的緊密聯系，它們共同為改善自然條件、建設美好世界、促進人類健康發揮積極作用（圖2）。

2 肥料提供營養元素培育動植物

2.1 肥料是保證我國糧食安全的戰略物資

植物生長過程中需要吸收利用眾多營養元素，有些營養元素植物本身不能直接獲得或獲得量不足，需要肥料來提供補充。良好的肥料供應是保證植物健康的重要保障[ 2 7 ]。諾貝爾獎獲得者NormanErnest Borlaug 曾指出，20 世紀全世界所增加的作物產量中的一半是來自化肥的施用[28]。聯合國糧農組織在20 世紀80 年代在亞太地區31 個國家通過大量田間試驗得出，施肥可以提高糧食單位面積產量55%，總產30%[28]。氮、磷、鉀在植物生長中是不可或缺的元素，這些元素大部分是由肥料提供的[28]。

氮肥作為肥料中最重要的一種，對所有作物都起到關鍵作用，大量肥料元素里面，把氮放在了首位，足見其重要性。一般植物體內氮元素的含量約為植物干重的0.3%～5%，是植物體內如蛋白質等眾多有機化合物的重要組分和遺傳物質的基礎，更是蛋白質的重要成分。蛋白態氮占植株全氮的80%～85%[29]。蛋白質對于動植物都必不可少，氮肥為蛋白質的形成供應足夠的氮元素，有些蛋白質通過植物蛋白進入人和動物體內。氮素也是葉綠素、酶、維生素、激素、生物堿的成分，在植物生長的各個階段均起到重要作用。植物缺少氮素，導致種子少且小，果實不充實，早熟早衰產量低。顯著減少植物內蛋白質含量和必需氨基酸的含量并影響糖分、淀粉的合成。常見的作物如水稻、玉米、高粱、甘蔗、油菜等缺少氮素會出現缺綠、矮小、黃化等癥狀。此外，土壤中的氮含量與氮肥的施用密切相關，我國土壤中氮的含量范圍為0.02%～0.50%[30]，大部分耕地作物生長的氮素營養嚴重依賴氮肥。

磷同樣為植物生長過程中不可缺少的營養元素，植物體內磷元素含量約為植物干重的0.2%～1.1%，大多數作物在0.3%～0.4%[29]。磷元素是核酸、磷脂、核苷酸、ATP、各種酶的重要組分。磷元素積極參與到植物體內碳水化合物、氮素、脂肪等代謝活動，幫助油料作物顯著提高產量和含油量。與此同時，磷元素可以提高作物對外界環境的適應性，加強植物抗旱、抗寒、緩沖性。植物缺少營養元素磷會導致植株矮小生長緩慢、分枝減少、加速根系老化、產量品質下降等問題。施用有機、無機磷肥都可以增加土壤有效磷元素，當土壤含磷量較低時，需要施用磷肥來保證作物產量和品質。

肥料三要素中的鉀素，在植物體內占干物重的0.3%～5.0%[ 2 9 ]。其在植物體內主要以離子狀態存在，可以促進植物的光合作用、蛋白質合成、提高二氧化碳同化率、激活酶的特性，同時增強植物抗逆性，例如抗旱、抗高溫、抗鹽害、抗倒伏、抗病性等，保證植物健康生長。如果缺少鉀元素，植物易發生生長緩慢、矮化等現象。

除氮磷鉀3 種元素肥料外，還有多種其他元素肥料，為植物生長提供必需的中量、微量元素以及有益元素供給。例如硒元素，植物生長發育不需要它，但對人和動物是必需的營養元素。硒在人類健康的各個方面均發揮重要作用，尤其是抗癌方面。人缺乏硒元素，可能會導致一系列健康問題。研究認為，通過施用硒肥來生產富硒植物，用于制備富硒食品、藥品，滿足人和動物的需求，是補充人和動物硒營養的最佳途徑[19， 31]。眾多其他重要的元素，也可通過肥料的施用進入植物，最后成為保障作物生長的營養元素。

2.2 施肥實現優質飼料生產培育健康動物

一些可食用動物，如牛、羊、豬、雞、魚等是人類的重要食物來源。動物生長過程中所需的飼料，大部分是由植物制成。集約化養殖動物是滿足人動物性食品需求的最重要途徑，養殖動物生長過程中需要攝取多種營養物質，例如碳水化合物、蛋白質、脂肪、維生素、礦物質、微量元素等，均要通過飼料獲得。肥料中的無機養分（包括一些有機養分） 通過植物吸收，同化為動物需要的營養物質，植物原料經再次加工制成飼料，充足優質的飼料大大提升了飼用植物性原料的動物的產量和營養品質，最終滿足人類健康所需。

2.3 施用肥料助力中草藥提升藥效

具有一定功效的植物源食材可通過日常飲食預防和改善一些亞健康狀態甚至未病，提升人群的健康水平。為了保護珍稀藥用植物資源，滿足工業化生產對藥材的大量需要，許多高品質中藥材已采用人工栽培技術生產[32]。一些重要的營養元素的供給直接或間接地影響著藥用植物有效成分的合成，根據中草藥植物的生理特點和藥效成分，科學選擇適合的肥料以及相應的施肥措施，可以有效提高中藥材的產量和質量，確保中藥材的安全有效和穩定可控[33?35]。

2.4 肥料多路徑助力動物和人類健康

動物和人類賴以生存的營養物質中，除去蛋白質、維生素、脂肪等，還有無機鹽，特別是一些微量元素。然而，動物和人類對許多無機態微量元素的吸收利用能力很低，需要利用含微量元素的有機化合物來滿足生理代謝需求。施用氮、磷、鉀、鈣、鎂、鐵、鋅等肥料不僅可以將其所攜帶的營養元素大量、快速運送至植物體內，肥料之間還有協同效果，一些肥料，例如氮、磷、鉀的充足供應還可促進作物對其他元素的吸收，這些元素在植物中以不同形態富集，或者調節植物的次生代謝產生特定的功能性成分，最終通過食物鏈流向人類，以此助力動物和人類的健康生活（圖3）。

3 高度重視肥料在人類健康中的作用

3.1 肥料為人類健康夯實基礎

通過施肥為植物提供充足的營養元素保障不僅影響植物中營養物質的含量與質量，也直接或間接決定了人類飲食的營養水平。肥料中的營養元素不僅是植物營養物質的基本構成元素，還可以促進植物生長過程中多種生物化學反應，提升光合作用、蛋白質合成等一系列活動，提升糧食的生產效率、產量與營養質量。當今全世界人類依然面對糧食危機，部分地區營養不良問題依然嚴重，肥料的施用大大提高了糧食產量和品質，緩解了糧食危機，并不同程度地提高了世界各地人民的營養水平。

3.2 肥料為人類提供并定向補充重要營養元素

必需營養元素和有益營養元素對人類的健康至關重要，施用這些元素肥料可通過植物吸收和富集獲得定向補充。肥料中的氮、磷、鉀幫助植物合成蛋白質，促進植物的能量生產，并參與植物的多種生物化學反應。蛋白質是人體細胞和組織的基本構建塊，而鉀對維持人體正常的電解質平衡和神經肌肉功能起著關鍵作用。鈣元素是骨骼和牙齒的主要組成部分，影響肌肉和心肌的正常收縮。鎂元素能激活多種酶，維持神經肌肉的正常功能，還有調節血糖、血脂等作用[36]。微量元素如鐵、鋅、銅、錳、鉬、碘、硒，雖然這些元素在人體中的需求量相對較小，但它們對人體的健康卻是必不可少的。鐵是紅細胞中血紅蛋白的組成成分[37]，鋅參與了人體內多種酶的活性調節[38]，銅是人體內氧化還原反應的重要輔助因子[39]，而錳和鉬則是多種酶的激活劑[40?41]。碘能夠促進物質的分解代謝，同時促進糖分、脂肪、蛋白質等營養物質的轉化利用。碘更是合成甲狀腺激素必不可少的重要原料[42]，而甲狀腺激素是人體內重要的激素，參與調節人體內的多種生理功能。硒是一種抗氧化劑，可以幫助減少自由基對身體的傷害，具有保護細胞不受氧化損傷，增強人體免疫力，預防心血管病以及防癌等功效。值得注意的是，這些元素在人體內無法自行生產，只能通過食物獲得[43?45]。通過施用肥料，不僅為植物提供生長所需的元素，還可以有效地提高植物對這些元素的吸收積累，最終向人類輸送更多必需的營養物質和營養元素，為人類提供更加豐富、營養均衡的飲食選擇。總的來說，利用肥料能夠定向為人類提供特定需要的營養元素，并且足夠安全可靠，從而維護人類健康。

3.3 合理利用肥料維護穩定的生態環境健康

除了營養外，大氣、水、土壤等環境質量已經成為影響人民群眾健康的重要因素，因此，《“健康中國2030”規劃綱要》中將建設健康環境確定為“健康中國2030”戰略規劃的重要內容。肥料的合理使用可以為創造健康生態環境添磚加瓦。如今現代化的生活中，有人類活動的地方，植物都或多或少需要肥料的滋養，在滿足人類對食品需求的同時，美化自然環境。公園、綠化帶、居家乃至城市中的各個角落都有綠色植被，充分發揮綠色植被的生態功能離不開肥料的營養。生態環境的優化又創造出更舒適更健康的生活空間，反饋到人們自身，離群體健康更進一步。

化肥對環境的正向效應也會被施用結構不合理、肥料成分失衡大大削弱。如在蔬菜生產中，過量施肥導致肥料利用率和生產效益降低，蔬菜產量和營養品質下降，甚至帶來食用安全隱患[46?47]。長期單一施用氮肥、不均衡施肥導致肥效低下、土壤酸化、水體富營養化等諸多問題。化肥提升包括糧食在內的農副產品的產能，同時也大大增加了廢棄物的數量，廢棄物的堆放同樣造成嚴重的環境負擔。據農業農村部統計數據，2022 年我國秸稈可收集資源量在7.37 億t 左右，約88% 得到了利用，其中飼料化利用占比為76.9%，肥料化、燃料化、基料化、原料化利用主體分別占比7.8%、8.9%、3.8%、2.6%；據統計，我國每年蔬菜總產量超過8 億t，其中尾菜（蔬菜殘葉） 約占總產量的40%～50%，對環境造成很大壓力。因此，積極推動植物廢棄物的肥料化利用，對蔬菜、水果等植物殘渣進行再處理，配合礦物質化肥制作有機發酵肥，不僅可以保護生態環境，而且有利于克服傳統肥料的弊端。例如，用現代生物技術對秸稈進行有氧發酵處理，獲得的有機肥可以有效改善土壤的質量和微環境，利于農作物的生長并可大量減少化肥的施用量。適當施用有機肥可促進番茄等蔬菜水果生長[48]。尾菜殘渣大多可用于生產有機肥，形成良性的生態循環。很多有機肥原料本身就是植物，加上利用生活中有機廢棄物如廚余垃圾、畜禽排泄物等制成肥料，一定程度上免去了處理廢棄物的麻煩，還能減少污染，對生態環境更加有益。現代化農業中，利用有機肥合理替代傳統化肥并設置科學配比，提升作物產量和品質，減少農業化肥、農藥的施用與浪費，改良生態環境質量[49]。

4 未來發展方向

4.1 加強植物性營養的科學認識，樹立正確的飲食觀

植物性營養在我國具有悠久的歷史和文化基礎，針對國民飲食健康知識短板，堅持開展經常性全民植物性營養健康科普宣教活動，大力推進健康飲食知識上媒體、進校園、進單位、進社區、進家庭，使大家正確認識蔬菜水果等植源性食物的營養價值和保健功效。推行中國居民膳食指南，使每日蔬菜水果攝入量達到應有水平。推廣食物的正確食用方法，研發推廣以植物油、植物原料為主的美味食品和家庭食譜，支持營養健康預制菜的生產，推動國人逐漸形成適合自己的健康飲食習慣，建立營養新生活，讓營養意識和健康行為代代傳遞，提升國民素質，實現中國“營養夢·健康夢”。

4.2 充分發揮肥料的作用，全面提高植物性食物營養功能

植物產品的營養功能取決于其內在積累的養分物質的多少，提高植物的營養功能需要借助肥料的合理和定向施用。首先要加快新型肥料的研發，注重生產工藝的改進和生產過程的環境保護，實現肥料的高質量生產。高效利用肥料，提升肥料施用質量，通過測土配方施肥、有機肥替代等方式，根據不同植物的特性，抓好肥料的選擇與組配，講究肥料施用的時期和方法，提高肥料應用的質量和效果，進一步提高肥料施用質量。二是狠抓植物品種改良和新品種選育，研發富含特定營養物質的植物品種；改進種植模式和種植環境，優化耕作制度，保證植物體內營養物質含量穩定、種類豐富、質量上乘。必要時可以通過人工干預等方式，讓某些植物天然含有的營養成分精準富集，或通過使用富硒肥料，改善植物營養結構。三是注重加工，通過科學的加工方法，使植物中有效成分得到更充分開發利用；采用科學的加工器具和手段，例如多功能烹飪鍋、電飯煲烹飪加工等，在保證營養的同時做到美味，使植物中的營養物質得到最大程度的保留、活化與利用。

4.3 適度推廣藥食同源

承繼“食療養生”傳統，促進藥食藥膳產業發展。充分開發利用食用性植物食品和藥用的雙重功效，傳播中草藥知識，使每一個家庭都有至少一人精通草藥知識，能夠利用身邊中草藥對常見病癥進行簡單治療，并在膳食上合理運用。努力改善藥用性植物及其制品的銷售環境，適當放寬藥食同源食物的管理，適度擴大其應用場景，為藥用植物食用化提供便利和條件。

4.4 提升施肥技術，維護良好生態環境，庇護人類健康

健康中國不僅需要優良合理的營養，還離不開良好的環境。過量以及不合理使用肥料會加劇溫室氣體排放，水體富營養化，破壞土壤結構，降低土壤固持CO2 的能力，氮肥過量使用還造成土壤酸化[50]。應提升施肥技術，更加科學的應對各類作物在不同生長階段對肥料的差異化需求，精準把控多種肥料的合理搭配，提高肥效與利用率，提升作物的產量與品質，增強經濟作物在生態保護中的作用，加強植物及其副產物生態化利用技術的研發推廣[51]。出臺支持政策，引導和鼓勵蔬菜、水果等大宗農產品廢棄物的資源化開發與環保化利用。

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基金項目：國家重點研發計劃項目（2022YFF1100205）。