粮食安全与国民健康背景下我国肥料产业创新的思考与探讨

中国的农业生产和肥料行业正迎来新的机遇与挑战。随着经济的持续发展和人民生活水平的提高，我们不再仅仅追求粮食的“量”，而是更加关注粮食的“质”——营养丰富、健康无害的食品成为大众关注的焦点。

今天，我们将通过《肥料与健康》2024年第6期商照聪、师蓉、张巍等作者的最新文章《粮食安全与国民健康背景下我国肥料产业创新的思考与探讨》，带大家走进肥料产业与公众健康之间互动关系的研究，探讨肥料如何在提升作物产量的同时，保障粮食的营养质量，进而推动健康中国战略的实施。

从人均粮食占有量上来看，我国人均粮食占有量持续增长。半个世纪间，我国国民经济发展和科技研发应用水平快速提升，伴随着人口数量增长的同时，粮食和重要农产品的稳定安全供给能力也在持续增强：1975年，人均粮食占有量为310.5 kg；2000年，人均粮食占有量为366.04 kg；2012年起，人均粮食占有量持续保持在450 kg以上；2023年，我国人口数量达到14.1亿，粮食总产量695 400 kt，人均粮食占有量493 kg左右，远高于国际公认的粮食安全线。2024年，我国粮食产量已经实现“二十”连增，口粮实现完全自给，谷物自给率保持在95%以上。

从品类上来看，我国粮食的供给结构也在发生着变化。随着经济发展、国家实力和人民生活水平的提高，我国居民的食物消费结构和需求呈现出新的现象，除了小麦、稻谷和玉米等重要农产品之外，薯类、豆类、油料作物、蔬菜、食用菌、鲜瓜果等在粮食中的产量和消费量所占比例在提高；同时，肉类、水产品、蛋类、奶类、食用植物油的产量与消费量在食物结构中的地位也越来越重要。

与75年前相比，当前我国居民主要健康指标均发生了较大的变化，居民人均寿命大大延长，婴幼儿、孕产妇死亡率呈现数量级下降。上述三大指标的变化，标志着我国居民的健康水平得到了较大提高。调查显示，我国居民的健康指标随着居民膳食供给和膳食结构的变化逐渐发生了变化，营养不足也不再是影响国民健康的主要问题。

然而，在社会发展过程中，其他类型的疾病开始出现并逐渐成为我国重要的公共卫生问题，如以肥胖症、恶性肿瘤以及高血压、糖尿病、血脂异常等各类心脑血管疾病为代表的慢病发病率逐年上升，甚至出现了年轻化的趋势。

造成慢病的原因比较复杂。研究表明，大约有70%的慢病与“隐性饥饿”有关，包括肥胖症、心血管疾病、糖尿病、视力下降、免疫力下降等。《中国居民膳食指南科学研究报告(2021)》也指出，“隐性饥饿”是导致中国慢病，如心血管疾病、脑卒中、慢性肾病患者越来越多的重要原因。

《中国居民营养与慢性病状况报告(2020年)》显示，我国人口中，超重及肥胖症人口有5.07亿(全球第一)，高血压患者人口达到4.2亿，血脂异常人口有2亿，脂肪肝人口有1.2亿，糖尿病人口有1.21亿(全球第一)；青少年的超重、肥胖呈明显增加趋势，6~17岁的儿童青少年超重肥胖率接近20%；6岁以下的儿童达到10%。虽然城市居民与农村居民在慢病患病率方面略有差异，但整体上都呈现高发的态势。

造成“隐性饥饿”的因素包括膳食摄入不足、饮食结构不平衡、中微量元素缺乏、传染病、营养吸收障碍等。目前我国居民出现“隐性饥饿”的重要生活原因之一是饮食结构不平衡，中国居民膳食结构中，红肉和含糖饮料摄入量超过中国居民膳食指南的推荐摄入量，而其他食物则低于推荐摄入量，其中全谷物和水果的日均摄入量仅为推荐摄入量的一半，蔬菜和水果摄入不足的比例为44.7%。同时值得关注的是，中国成人微量营养素的摄入严重不足，如有90%以上的人群膳食钙摄入量没有达到推荐摄入量，50%以上的人群锌摄入量没有达到推荐摄入量，70%以上的人群维生素C摄入量没有达到推荐摄入量。

多种因素引发的“隐性饥饿”及慢病问题对粮食供应系统提出了挑战，尤其对于我国这样的人口大国在“粮食安全”战略和主要农产品保持持续增产的大形势下，寻找解决“隐性饥饿”的方案就显得更加重要。

肥料与国民健康

我国慢病防治工作历经近70年的发展，经历了从关注疾病到关注危险因素，从“重在治疗”到“重视预防”等几个过程，做了大量的工作，在实施过程中完成了多个成功案例，但防控效果总体上仍然存在“医防脱节”“重治疗轻预防”“模式不完善”“家庭自我管理营养依从性较差”等情况，并未能实现有效的根源性改善效果。

人体健康与农作物生产及生产条件密切相关，若能够立足食物链营养供给的传递规律，从农业生产方式和施肥技术上采用对土壤营养环境有利和使作物富营养化的措施，充分发挥营养改善植物和人体健康的有效手段，则能够改善人体疾病状况，从而贡献人体健康。

基于此，需重新认识营养与生命的关系，探索营养素、食物和疾病之间的因果关系，即从养分供给的土壤和肥料等方面出发，探索其与植物、动物及人体的互动关系。

肥料是粮食的“粮食”，为作物生长提供必需的养分，是农业高效生产和提高作物产量、品质的重要保障。在我国农业经济高速发展的过程中，在集中力量解决粮食安全问题的同时，也出现了一些新情况。如长期的高投入、高产出的高强度农业生产方式以及粗放的农业生产管理方式等，也带来了肥料利用率不高、环境过载压力过大、土壤地力下降、农产品营养品质下降等产业问题。这些问题，不仅与肥料产业的健康发展相关，更与国民健康密切相关。

总体上，我国常年化肥用量仍占世界化肥消费量的30%左右；单位耕地面积的化肥用量是世界水平的3倍，是欧美国家的2.5倍；肥料利用率偏低，其中氮的利用率为40%，磷的利用率为10%~20%，钾的利用率为35%~50%，远低于发达国家的水平(见图1，数据来自联合国粮农组织网站)，且有近50%的肥料滞留在了环境中，带来了环境污染的风险以及土壤和作物健康的问题，进而可能会影响人体健康。

图1  2014—2022年中国与日本及欧美主要国家单位粮食产量的用肥量对比

一直以来，我国对农产品营养变化的研究较少，也鲜有对单一作物进行营养的长期定位研究，但世界上一些国家对农产品营养跟踪调查和田间试验的结果，可为农产品内在营养成分的变化情况提供参考。Davies对美国农业部从1950—1999年记录的43种园艺作物营养成分和产量(去除历史数据中的不确定成分)进行跟踪调研，发现这些果蔬的蛋白质、钙、磷、铁、核黄素(维生素B2)和维生素C含量在过去半个世纪以来“的确下滑”了，如红萝卜中的铁含量下降24%；茄子中的维生素C含量下降44%；西兰花中的钙含量下降37%；冬瓜中的核红素含量大幅下降52%，平均而言，与50年前相比下滑5%~40%。

上述数据意味着人体从食物中摄取的营养物质越来越贫乏，而人体因微量元素摄入不足带来的健康问题是客观存在的。在中国慢病高发的当下，尤其是全球气候持续升高，更增加了作物营养流失的风险，应高度关注农产品营养变化与人体健康的密切关系，积极通过农业改良措施来改善人类面临的营养与健康问题。

粮食安全和国民健康背景下肥料产业的前景展望

在粮食安全与国民健康的双重要求下，亟需创建一个“在安全的基础上吃饱，在健康的基础上吃好”的粮食安全体系和国民健康保障体系。肥料作为植物的营养、食物营养链条上的源头性投入品，通过科学施用保障作物健康和营养丰富，可以在促进和改善国民健康中发挥积极作用。因此，在新时代背景下，肥料产业将面临一场变革和自我变革的创新之旅。

我国从二十世纪七十年代开始大量施用化肥，2015年化肥总施用量达到历史最高峰(见图2)，成为全球化肥施用量最高的国家。虽然化肥本身无害，但施用量超过作物需求就会造成资源环境问题以及农产品品质问题。近年来，我国相继实施了“测土配方施肥”“化肥使用量零增长行动”等多项政策和措施，化肥施用量增长趋势在2016年首次出现转折，实现了自1974年以来的首次负增长。

图2  1980—2022年我国化肥施用总量及走势

从化肥本身的生产来看，除了尽可能选择环境友好型的绿色原料，还需在低能耗、低排放的绿色制造路线上探寻新的发展空间，尤其是复合肥，作为我国重要的工业产品和农业消耗品，在近年肥料的使用量趋势中呈持续增量的态势，复合肥产业的发展壮大对我国化工行业绿色经济发展以及下游农业的安全生产和绿色经济发展的影响较大。

从产品功能上来看，在绿色生态的产业发展要求下，肥料产品创新向养分高效型、固碳培肥型、增效及提高养分转化效率型、养分均衡型以及增值型肥料类别发展。

首先是科学应用的问题，产品的配方设计和使用应有针对性，应根据不同作物及作物不同生长时期的养分需求规律、不同地区土壤肥力现状及肥料利用率(受养分种类和土壤质地的影响)开发一系列有针对性的肥料配方，并结合肥料配方设计要求，做好养分之间合理的配伍性。

其次，外源性营养元素一旦进入土壤这一复杂体系中，各元素之间既可以相互促进，又可能产生拮抗。所以肥料应用还应关注其“肥际效应”，需考虑肥料中各营养元素之间的互动作用，以及施肥对土壤中矿物质营养元素的影响等。如主粮中小麦等粮食作物是人体日常锰摄入的主要来源之一，小麦籽粒中的锰含量受磷供应量、土壤酸碱度和土壤有效锰含量等因素的影响，可通过调控肥料使用方案，如优化土壤有效磷含量的合理范畴、调控磷肥的合理使用量来平衡农产品的产量与其中的锰含量，实现作物产量与品质的平衡。

我国目前尚缺乏肥料使用过程的技术法规约束，还需立足安全底线和以健康为导向，建立标准化、规范化的种植过程管理制度。如蔬菜是容易富集硝酸盐的作物，蔬菜中的硝酸盐在一定条件下可转变为亚硝酸盐，对人体产生直接危害，破坏血红蛋白中的Fe²⁺等。在实际农业生产中，若缺乏对蔬菜中硝酸盐含量的检测和控制，则无法确保蔬菜质量的合格。因此，应根据不同作物的生长和养分吸收等的规律，建立相应的过程管理制度，通过制度约束，规范农业生产过程，如对农业投入品的使用时间、施用安全期、施用方法等提出包括技术标准和生产流程等在内的技术管控要求，形成品质可溯源技术和法规体系。

应重视对“食药同源”理论的理解和应用。从营养供给的源头上来看，恰当的农业生产方式和合理用肥，不仅可以提供品质优良的食物营养，还可以通过多种技术方案实现食物的功能化，达到“以食为药”的食物防治效果。此外，“是药三分毒”的观点在我国深入人心，合理的食疗养生可以让人们在享受美食的同时达到治疗疾病的目的，也不会带来毒副作用，且用材平常、价格低廉，不需花费昂贵的医疗费用。

此外，应提高社会对营养与健康的认知。加大营养与健康等相关知识的宣传和科普，让人们正确了解和认识食物，掌握必要的营养知识，形成健康的生活方式和消费需求，才能为发展优质优价的农业模式培养健康的社会土壤和氛围。

促进数据建设与共享是十分必要的。我国缺少相应的农产品营养品质基准数据库, 因此有必要通过对典型果蔬营养演变的长期定位试验研究等多种方式，建立起主要食用农产品营养状况和变化的基准数据库。此外，还需要大量的人体健康和流行病学数据，让相关的服务机构共享这些信息，则可降低成本和提高效率，更好地开展疾病防治工作。

最后，应积极推进食物链“营养互动”课题研究，探讨形成“营养改善规划”的多学科研究和多产业合作机制和抓手，构建化学、农学、土壤学、营养学、医学等的生态协调系统，搭建资源共享平台，联合攻关产业的技术壁垒，降低成本和提高效率，提升科技创新能力，促进跨学科研究和跨界合作。