中國(guó)的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和肥料行業(yè)正迎來(lái)新的機(jī)遇與挑戰(zhàn)。隨著經(jīng)濟(jì)的持續(xù)發(fā)展和人民生活水平的提高，我們不再僅僅追求糧食的“量”，而是更加關(guān)注糧食的“質(zhì)”——營(yíng)養(yǎng)豐富、健康無(wú)害的食品成為大眾關(guān)注的焦點(diǎn)。

今天，我們將通過(guò)《肥料與健康》2024年第6期商照聰、師蓉、張巍等作者的最新文章《糧食安全與國(guó)民健康背景下我國(guó)肥料產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新的思考與探討》，帶大家走進(jìn)肥料產(chǎn)業(yè)與公眾健康之間互動(dòng)關(guān)系的研究，探討肥料如何在提升作物產(chǎn)量的同時(shí)，保障糧食的營(yíng)養(yǎng)質(zhì)量，進(jìn)而推動(dòng)健康中國(guó)戰(zhàn)略的實(shí)施。

從人均糧食占有量上來(lái)看，我國(guó)人均糧食占有量持續(xù)增長(zhǎng)。半個(gè)世紀(jì)間，我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展和科技研發(fā)應(yīng)用水平快速提升，伴隨著人口數(shù)量增長(zhǎng)的同時(shí)，糧食和重要農(nóng)產(chǎn)品的穩(wěn)定安全供給能力也在持續(xù)增強(qiáng)：1975年，人均糧食占有量為310.5 kg；2000年，人均糧食占有量為366.04 kg；2012年起，人均糧食占有量持續(xù)保持在450 kg以上；2023年，我國(guó)人口數(shù)量達(dá)到14.1億，糧食總產(chǎn)量695 400 kt，人均糧食占有量493 kg左右，遠(yuǎn)高于國(guó)際公認(rèn)的糧食安全線。2024年，我國(guó)糧食產(chǎn)量已經(jīng)實(shí)現(xiàn)“二十”連增，口糧實(shí)現(xiàn)完全自給，谷物自給率保持在95%以上。

從品類上來(lái)看，我國(guó)糧食的供給結(jié)構(gòu)也在發(fā)生著變化。隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展、國(guó)家實(shí)力和人民生活水平的提高，我國(guó)居民的食物消費(fèi)結(jié)構(gòu)和需求呈現(xiàn)出新的現(xiàn)象，除了小麥、稻谷和玉米等重要農(nóng)產(chǎn)品之外，薯類、豆類、油料作物、蔬菜、食用菌、鮮瓜果等在糧食中的產(chǎn)量和消費(fèi)量所占比例在提高；同時(shí)，肉類、水產(chǎn)品、蛋類、奶類、食用植物油的產(chǎn)量與消費(fèi)量在食物結(jié)構(gòu)中的地位也越來(lái)越重要。

與75年前相比，當(dāng)前我國(guó)居民主要健康指標(biāo)均發(fā)生了較大的變化，居民人均壽命大大延長(zhǎng)，嬰幼兒、孕產(chǎn)婦死亡率呈現(xiàn)數(shù)量級(jí)下降。上述三大指標(biāo)的變化，標(biāo)志著我國(guó)居民的健康水平得到了較大提高。調(diào)查顯示，我國(guó)居民的健康指標(biāo)隨著居民膳食供給和膳食結(jié)構(gòu)的變化逐漸發(fā)生了變化，營(yíng)養(yǎng)不足也不再是影響國(guó)民健康的主要問(wèn)題。

然而，在社會(huì)發(fā)展過(guò)程中，其他類型的疾病開(kāi)始出現(xiàn)并逐漸成為我國(guó)重要的公共衛(wèi)生問(wèn)題，如以肥胖癥、惡性腫瘤以及高血壓、糖尿病、血脂異常等各類心腦血管疾病為代表的慢病發(fā)病率逐年上升，甚至出現(xiàn)了年輕化的趨勢(shì)。

造成慢病的原因比較復(fù)雜。研究表明，大約有70%的慢病與“隱性饑餓”有關(guān)，包括肥胖癥、心血管疾病、糖尿病、視力下降、免疫力下降等。《中國(guó)居民膳食指南科學(xué)研究報(bào)告(2021)》也指出，“隱性饑餓”是導(dǎo)致中國(guó)慢病，如心血管疾病、腦卒中、慢性腎病患者越來(lái)越多的重要原因。

《中國(guó)居民營(yíng)養(yǎng)與慢性病狀況報(bào)告(2020年)》顯示，我國(guó)人口中，超重及肥胖癥人口有5.07億(全球第一)，高血壓患者人口達(dá)到4.2億，血脂異常人口有2億，脂肪肝人口有1.2億，糖尿病人口有1.21億(全球第一)；青少年的超重、肥胖呈明顯增加趨勢(shì)，6~17歲的兒童青少年超重肥胖率接近20%；6歲以下的兒童達(dá)到10%。雖然城市居民與農(nóng)村居民在慢病患病率方面略有差異，但整體上都呈現(xiàn)高發(fā)的態(tài)勢(shì)。

造成“隱性饑餓”的因素包括膳食攝入不足、飲食結(jié)構(gòu)不平衡、中微量元素缺乏、傳染病、營(yíng)養(yǎng)吸收障礙等。目前我國(guó)居民出現(xiàn)“隱性饑餓”的重要生活原因之一是飲食結(jié)構(gòu)不平衡，中國(guó)居民膳食結(jié)構(gòu)中，紅肉和含糖飲料攝入量超過(guò)中國(guó)居民膳食指南的推薦攝入量，而其他食物則低于推薦攝入量，其中全谷物和水果的日均攝入量?jī)H為推薦攝入量的一半，蔬菜和水果攝入不足的比例為44.7%。同時(shí)值得關(guān)注的是，中國(guó)成人微量營(yíng)養(yǎng)素的攝入嚴(yán)重不足，如有90%以上的人群膳食鈣攝入量沒(méi)有達(dá)到推薦攝入量，50%以上的人群鋅攝入量沒(méi)有達(dá)到推薦攝入量，70%以上的人群維生素C攝入量沒(méi)有達(dá)到推薦攝入量。

多種因素引發(fā)的“隱性饑餓”及慢病問(wèn)題對(duì)糧食供應(yīng)系統(tǒng)提出了挑戰(zhàn)，尤其對(duì)于我國(guó)這樣的人口大國(guó)在“糧食安全”戰(zhàn)略和主要農(nóng)產(chǎn)品保持持續(xù)增產(chǎn)的大形勢(shì)下，尋找解決“隱性饑餓”的方案就顯得更加重要。

肥料與國(guó)民健康

我國(guó)慢病防治工作歷經(jīng)近70年的發(fā)展，經(jīng)歷了從關(guān)注疾病到關(guān)注危險(xiǎn)因素，從“重在治療”到“重視預(yù)防”等幾個(gè)過(guò)程，做了大量的工作，在實(shí)施過(guò)程中完成了多個(gè)成功案例，但防控效果總體上仍然存在“醫(yī)防脫節(jié)”“重治療輕預(yù)防”“模式不完善”“家庭自我管理營(yíng)養(yǎng)依從性較差”等情況，并未能實(shí)現(xiàn)有效的根源性改善效果。

人體健康與農(nóng)作物生產(chǎn)及生產(chǎn)條件密切相關(guān)，若能夠立足食物鏈營(yíng)養(yǎng)供給的傳遞規(guī)律，從農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方式和施肥技術(shù)上采用對(duì)土壤營(yíng)養(yǎng)環(huán)境有利和使作物富營(yíng)養(yǎng)化的措施，充分發(fā)揮營(yíng)養(yǎng)改善植物和人體健康的有效手段，則能夠改善人體疾病狀況，從而貢獻(xiàn)人體健康。

基于此，需重新認(rèn)識(shí)營(yíng)養(yǎng)與生命的關(guān)系，探索營(yíng)養(yǎng)素、食物和疾病之間的因果關(guān)系，即從養(yǎng)分供給的土壤和肥料等方面出發(fā)，探索其與植物、動(dòng)物及人體的互動(dòng)關(guān)系。

肥料是糧食的“糧食”，為作物生長(zhǎng)提供必需的養(yǎng)分，是農(nóng)業(yè)高效生產(chǎn)和提高作物產(chǎn)量、品質(zhì)的重要保障。在我國(guó)農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展的過(guò)程中，在集中力量解決糧食安全問(wèn)題的同時(shí)，也出現(xiàn)了一些新情況。如長(zhǎng)期的高投入、高產(chǎn)出的高強(qiáng)度農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方式以及粗放的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)管理方式等，也帶來(lái)了肥料利用率不高、環(huán)境過(guò)載壓力過(guò)大、土壤地力下降、農(nóng)產(chǎn)品營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)下降等產(chǎn)業(yè)問(wèn)題。這些問(wèn)題，不僅與肥料產(chǎn)業(yè)的健康發(fā)展相關(guān)，更與國(guó)民健康密切相關(guān)。

總體上，我國(guó)常年化肥用量仍占世界化肥消費(fèi)量的30%左右；單位耕地面積的化肥用量是世界水平的3倍，是歐美國(guó)家的2.5倍；肥料利用率偏低，其中氮的利用率為40%，磷的利用率為10%~20%，鉀的利用率為35%~50%，遠(yuǎn)低于發(fā)達(dá)國(guó)家的水平(見(jiàn)圖1，數(shù)據(jù)來(lái)自聯(lián)合國(guó)糧農(nóng)組織網(wǎng)站)，且有近50%的肥料滯留在了環(huán)境中，帶來(lái)了環(huán)境污染的風(fēng)險(xiǎn)以及土壤和作物健康的問(wèn)題，進(jìn)而可能會(huì)影響人體健康。

圖1  2014—2022年中國(guó)與日本及歐美主要國(guó)家單位糧食產(chǎn)量的用肥量對(duì)比

一直以來(lái)，我國(guó)對(duì)農(nóng)產(chǎn)品營(yíng)養(yǎng)變化的研究較少，也鮮有對(duì)單一作物進(jìn)行營(yíng)養(yǎng)的長(zhǎng)期定位研究，但世界上一些國(guó)家對(duì)農(nóng)產(chǎn)品營(yíng)養(yǎng)跟蹤調(diào)查和田間試驗(yàn)的結(jié)果，可為農(nóng)產(chǎn)品內(nèi)在營(yíng)養(yǎng)成分的變化情況提供參考。Davies對(duì)美國(guó)農(nóng)業(yè)部從1950—1999年記錄的43種園藝作物營(yíng)養(yǎng)成分和產(chǎn)量(去除歷史數(shù)據(jù)中的不確定成分)進(jìn)行跟蹤調(diào)研，發(fā)現(xiàn)這些果蔬的蛋白質(zhì)、鈣、磷、鐵、核黃素(維生素B2)和維生素C含量在過(guò)去半個(gè)世紀(jì)以來(lái)“的確下滑”了，如紅蘿卜中的鐵含量下降24%；茄子中的維生素C含量下降44%；西蘭花中的鈣含量下降37%；冬瓜中的核紅素含量大幅下降52%，平均而言，與50年前相比下滑5%~40%。

上述數(shù)據(jù)意味著人體從食物中攝取的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)越來(lái)越貧乏，而人體因微量元素?cái)z入不足帶來(lái)的健康問(wèn)題是客觀存在的。在中國(guó)慢病高發(fā)的當(dāng)下，尤其是全球氣候持續(xù)升高，更增加了作物營(yíng)養(yǎng)流失的風(fēng)險(xiǎn)，應(yīng)高度關(guān)注農(nóng)產(chǎn)品營(yíng)養(yǎng)變化與人體健康的密切關(guān)系，積極通過(guò)農(nóng)業(yè)改良措施來(lái)改善人類面臨的營(yíng)養(yǎng)與健康問(wèn)題。

糧食安全和國(guó)民健康背景下肥料產(chǎn)業(yè)的前景展望

在糧食安全與國(guó)民健康的雙重要求下，亟需創(chuàng)建一個(gè)“在安全的基礎(chǔ)上吃飽，在健康的基礎(chǔ)上吃好”的糧食安全體系和國(guó)民健康保障體系。肥料作為植物的營(yíng)養(yǎng)、食物營(yíng)養(yǎng)鏈條上的源頭性投入品，通過(guò)科學(xué)施用保障作物健康和營(yíng)養(yǎng)豐富，可以在促進(jìn)和改善國(guó)民健康中發(fā)揮積極作用。因此，在新時(shí)代背景下，肥料產(chǎn)業(yè)將面臨一場(chǎng)變革和自我變革的創(chuàng)新之旅。

我國(guó)從二十世紀(jì)七十年代開(kāi)始大量施用化肥，2015年化肥總施用量達(dá)到歷史最高峰(見(jiàn)圖2)，成為全球化肥施用量最高的國(guó)家。雖然化肥本身無(wú)害，但施用量超過(guò)作物需求就會(huì)造成資源環(huán)境問(wèn)題以及農(nóng)產(chǎn)品品質(zhì)問(wèn)題。近年來(lái)，我國(guó)相繼實(shí)施了“測(cè)土配方施肥”“化肥使用量零增長(zhǎng)行動(dòng)”等多項(xiàng)政策和措施，化肥施用量增長(zhǎng)趨勢(shì)在2016年首次出現(xiàn)轉(zhuǎn)折，實(shí)現(xiàn)了自1974年以來(lái)的首次負(fù)增長(zhǎng)。

圖2  1980—2022年我國(guó)化肥施用總量及走勢(shì)

從化肥本身的生產(chǎn)來(lái)看，除了盡可能選擇環(huán)境友好型的綠色原料，還需在低能耗、低排放的綠色制造路線上探尋新的發(fā)展空間，尤其是復(fù)合肥，作為我國(guó)重要的工業(yè)產(chǎn)品和農(nóng)業(yè)消耗品，在近年肥料的使用量趨勢(shì)中呈持續(xù)增量的態(tài)勢(shì)，復(fù)合肥產(chǎn)業(yè)的發(fā)展壯大對(duì)我國(guó)化工行業(yè)綠色經(jīng)濟(jì)發(fā)展以及下游農(nóng)業(yè)的安全生產(chǎn)和綠色經(jīng)濟(jì)發(fā)展的影響較大。

從產(chǎn)品功能上來(lái)看，在綠色生態(tài)的產(chǎn)業(yè)發(fā)展要求下，肥料產(chǎn)品創(chuàng)新向養(yǎng)分高效型、固碳培肥型、增效及提高養(yǎng)分轉(zhuǎn)化效率型、養(yǎng)分均衡型以及增值型肥料類別發(fā)展。

首先是科學(xué)應(yīng)用的問(wèn)題，產(chǎn)品的配方設(shè)計(jì)和使用應(yīng)有針對(duì)性，應(yīng)根據(jù)不同作物及作物不同生長(zhǎng)時(shí)期的養(yǎng)分需求規(guī)律、不同地區(qū)土壤肥力現(xiàn)狀及肥料利用率(受養(yǎng)分種類和土壤質(zhì)地的影響)開(kāi)發(fā)一系列有針對(duì)性的肥料配方，并結(jié)合肥料配方設(shè)計(jì)要求，做好養(yǎng)分之間合理的配伍性。

其次，外源性營(yíng)養(yǎng)元素一旦進(jìn)入土壤這一復(fù)雜體系中，各元素之間既可以相互促進(jìn)，又可能產(chǎn)生拮抗。所以肥料應(yīng)用還應(yīng)關(guān)注其“肥際效應(yīng)”，需考慮肥料中各營(yíng)養(yǎng)元素之間的互動(dòng)作用，以及施肥對(duì)土壤中礦物質(zhì)營(yíng)養(yǎng)元素的影響等。如主糧中小麥等糧食作物是人體日常錳攝入的主要來(lái)源之一，小麥籽粒中的錳含量受磷供應(yīng)量、土壤酸堿度和土壤有效錳含量等因素的影響，可通過(guò)調(diào)控肥料使用方案，如優(yōu)化土壤有效磷含量的合理范疇、調(diào)控磷肥的合理使用量來(lái)平衡農(nóng)產(chǎn)品的產(chǎn)量與其中的錳含量，實(shí)現(xiàn)作物產(chǎn)量與品質(zhì)的平衡。

我國(guó)目前尚缺乏肥料使用過(guò)程的技術(shù)法規(guī)約束，還需立足安全底線和以健康為導(dǎo)向，建立標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)范化的種植過(guò)程管理制度。如蔬菜是容易富集硝酸鹽的作物，蔬菜中的硝酸鹽在一定條件下可轉(zhuǎn)變?yōu)閬喯跛猁}，對(duì)人體產(chǎn)生直接危害，破壞血紅蛋白中的Fe²⁺等。在實(shí)際農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，若缺乏對(duì)蔬菜中硝酸鹽含量的檢測(cè)和控制，則無(wú)法確保蔬菜質(zhì)量的合格。因此，應(yīng)根據(jù)不同作物的生長(zhǎng)和養(yǎng)分吸收等的規(guī)律，建立相應(yīng)的過(guò)程管理制度，通過(guò)制度約束，規(guī)范農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過(guò)程，如對(duì)農(nóng)業(yè)投入品的使用時(shí)間、施用安全期、施用方法等提出包括技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和生產(chǎn)流程等在內(nèi)的技術(shù)管控要求，形成品質(zhì)可溯源技術(shù)和法規(guī)體系。

應(yīng)重視對(duì)“食藥同源”理論的理解和應(yīng)用。從營(yíng)養(yǎng)供給的源頭上來(lái)看，恰當(dāng)?shù)霓r(nóng)業(yè)生產(chǎn)方式和合理用肥，不僅可以提供品質(zhì)優(yōu)良的食物營(yíng)養(yǎng)，還可以通過(guò)多種技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)食物的功能化，達(dá)到“以食為藥”的食物防治效果。此外，“是藥三分毒”的觀點(diǎn)在我國(guó)深入人心，合理的食療養(yǎng)生可以讓人們?cè)谙硎苊朗车耐瑫r(shí)達(dá)到治療疾病的目的，也不會(huì)帶來(lái)毒副作用，且用材平常、價(jià)格低廉，不需花費(fèi)昂貴的醫(yī)療費(fèi)用。

此外，應(yīng)提高社會(huì)對(duì)營(yíng)養(yǎng)與健康的認(rèn)知。加大營(yíng)養(yǎng)與健康等相關(guān)知識(shí)的宣傳和科普，讓人們正確了解和認(rèn)識(shí)食物，掌握必要的營(yíng)養(yǎng)知識(shí)，形成健康的生活方式和消費(fèi)需求，才能為發(fā)展優(yōu)質(zhì)優(yōu)價(jià)的農(nóng)業(yè)模式培養(yǎng)健康的社會(huì)土壤和氛圍。

促進(jìn)數(shù)據(jù)建設(shè)與共享是十分必要的。我國(guó)缺少相應(yīng)的農(nóng)產(chǎn)品營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)基準(zhǔn)數(shù)據(jù)庫(kù), 因此有必要通過(guò)對(duì)典型果蔬營(yíng)養(yǎng)演變的長(zhǎng)期定位試驗(yàn)研究等多種方式，建立起主要食用農(nóng)產(chǎn)品營(yíng)養(yǎng)狀況和變化的基準(zhǔn)數(shù)據(jù)庫(kù)。此外，還需要大量的人體健康和流行病學(xué)數(shù)據(jù)，讓相關(guān)的服務(wù)機(jī)構(gòu)共享這些信息，則可降低成本和提高效率，更好地開(kāi)展疾病防治工作。

最后，應(yīng)積極推進(jìn)食物鏈“營(yíng)養(yǎng)互動(dòng)”課題研究，探討形成“營(yíng)養(yǎng)改善規(guī)劃”的多學(xué)科研究和多產(chǎn)業(yè)合作機(jī)制和抓手，構(gòu)建化學(xué)、農(nóng)學(xué)、土壤學(xué)、營(yíng)養(yǎng)學(xué)、醫(yī)學(xué)等的生態(tài)協(xié)調(diào)系統(tǒng)，搭建資源共享平臺(tái)，聯(lián)合攻關(guān)產(chǎn)業(yè)的技術(shù)壁壘，降低成本和提高效率，提升科技創(chuàng)新能力，促進(jìn)跨學(xué)科研究和跨界合作。