2021年，被聯合國大會設為“國際果蔬年”， 世衛組織建議每人每天食用至少400克的水果和蔬菜，以此作為健康飲食的一部分。

隨著冷鏈和物流的發展，如今我們可以隨時隨地吃到全球各地的食物，獲取食物不再受到季節和地域的限制。然而，不少人也發現，現在的果蔬似乎越來越缺少曾經的風味了。

其實，土壤會影響食物的風味，因為土壤之于作物，如食物之于人類。上一篇介紹了土壤對食物安全的影響。這一篇將繼續介紹土壤對食物風味的影響，為什么果蔬越來越沒有原來的味道？土壤還能為人類做什么？

上海街頭一處水果攤。澎湃新聞記者馮婧 圖

果蔬風味來源一：土壤中的微量元素

雖然現代科技可以做到無土栽培，但在人類的食物中只占極微小的一部分。而且，無土栽培也是基于人類對于作物營養的了解，離不開作物所需要的17種必需元素。

在作物所需的17種必需元素中，碳、氫、氧主要來自于大氣和水，其他14種元素必須來自土壤（無土栽培除外），氮、磷，鉀為大量元素，鈣、鎂、硫為中量元素，而鐵、錳、銅、鋅、鉬、氯、硼和鎳為微量元素。微量元素的需求量極少，他們在植物組織中含量比大量元素低一個或多個數量級，總體上說，如以鉬的數量為1，銅、鋅、錳、鐵等則在幾十到1000，而硫、磷、鎂、鉀、鈣在1萬到10萬之間，最多的氫則是1000萬。上圖為處于開花期的苜蓿中，基本元素的相對原子數，以對數表示。注意，每個鉬原子對應超過一千萬個氫原子。但沒有鉬，植物就無法正常生長。圖片來源：Weil RR and NC Brady, Nature and Properties of Soils, 2017 by Pearson Education, Inc. or its affiliates.

如上圖，這17種必需元素含量雖有不同，但作用卻同等重要。“大量元素”構成植物體的架構，而中、微量元素更多是參與植物體內的代謝過程，特別是植物為防御病害所需要的次生代謝產物。

很多微量元素在果蔬的風味中都起著重要的作用。

在蕃茄質量方面，鉀的作用是將水分移動至蕃茄果實的細胞中。如果想要多汁的西紅柿, 必須有足夠的鉀。此外，施硼肥能提高番茄的產量和品質，銅也可以增強蔬菜的風味、顏色以及花朵的顏色。

洋蔥、大蒜、韭菜和細香蔥等蔥類作物，因其獨特的風味，已被人類飲食達多個世紀。 最近有研究發現，它們對人體健康有多重益處，包括抗血小板活性、抗癌性、抗血栓形成活性、抗哮喘和抗生素作用。研究還發現，蔥屬作物的功能性風味成分是有機硫化合物。在土壤中，氮和硫的肥力相互作用，會影響風味物質的生物合成途徑，進而影響食物的味道。

然而，現代農業耕作中，土壤很容易缺乏微量元素。這是由于：

（1）產量大大提高，土壤中的植物可吸收的微量元素很快就被植物吸收完了；

（2）大量施用的高濃縮、高成分的肥料（氮磷鉀肥）里缺乏微量元素；同時，供應充足或過量的養分，使得根系不需要深扎下去尋找大量需要的元素，也不需要發展和根系微生物的友好關系，最終導致根系變淺，根系周圍的分泌物變少。雖然產量提高了，但根際環境中，微生物對微量元素的轉化性能降低了。

（3）表土的侵蝕和土壤環境的惡化，使土壤固有的微量元素的有效性降低。

果蔬風味來源二：植物的次生代謝物

除了微量元素，蔬菜水果的香氣、顏色和水果的營養價值，都依賴于植物的次生代謝產物的含量。

植物主要產生三種次生代謝產物：（1）萜類/異戊二烯酸酯；（2）酚類；（3）含氮/硫的化合物。其中，酚類和萜類化合物是大類，且種類繁多，它們有助于形成果實的品質。成熟果實的微妙香氣，是數百種主要代謝物的揮發物的獨特組合。比如，許多成熟水果的香氣都以酯為主。有趣的是，芳香和非芳香瓜品種之間的差異在于酯含量。

如果土壤缺乏微量元素，就會阻礙植物的次生代謝過程，因為微量元素是次級代謝過程中許多酶的關鍵因素，比如硼在植物的酚代謝中起著核心作用，鋅是成千上萬種植物蛋白的活性所需，缺硼就會影響多酚等物質的合成。

其實，在自然界中，植物次生代謝產物是植物對環境的一種適應。水果的次生代謝產物可增加對種子傳播者（如鳥類、昆蟲）的吸引力，并保護其免受生物和非生物脅迫。也就是說，受人們喜愛的果蔬的風味是植物的一種生存策略。

有意思的是，過度使用殺蟲劑，讓植物不再需要自己去防御病蟲害，也就阻礙了次生代謝產物的產生，最終也影響了果蔬的風味。

果蔬風味來源三：氣候和環境

氣候和環境條件對植物的次生代謝產物也有很大的影響，光和溫度是發育、生長和新陳代謝的最重要信號。然而，很多蔬菜種植于大棚或反季節種植，或者光線不足，或者溫度較低，阻礙了植物的次生代謝。

比如，大田種植的芹菜為何比溫室種植的芹菜更有“芹菜味”？這是因為在紫外線下，芹菜里的黃酮和其他類黃酮的合成增加，形成了更多的芹菜素，因此有更濃郁的“芹菜味”。

在現代農業中，基于遠距離運輸的需要，很多農產品還沒有成熟，還來不及形成獨特風味物質時，就被收獲、包裝和運輸。運輸和儲藏的時間越長，水果和蔬菜的味道和香氣的損失就越大。

因此，由于土壤的退化、元素含量和組成的改變，以及植物的生長環境、生長條件的改變，現在很多食物就吃不出兒時的味道了。當然，味道是一種主觀的感覺，在科學上，對于現代農產品中風味損失的研究并不多。

圖片來源：《健康土壤培育與實踐指南》

有越來越多的證據顯示，在缺乏微量元素的環境中生長的作物，盡管作物本身還沒有顯示出缺素癥狀，但造成了人類微量元素攝入量的降低，也就是造成“隱性饑餓”，給人類的健康帶來影響。

筆者于2019年發表于《科學》雜志的文章《土壤營養和污染的人類健康效應》，曾詳細介紹了鈣、硒、鎘對人體健康的影響。

此外，植物化學物質也會影響人的健康。植物化學物質是具有生物活性的非營養性植物化合物，其活性范圍廣泛，從抑制癌細胞的增殖到防止氧化性損害，可以預防心血管疾病和多種癌癥。如黃酮類化合物，被稱為自由基清道夫，具有抗炎、抗過敏、抗菌和抗病毒特性等藥理特性。

很多流行病學和動物實驗表明，定期食用水果、蔬菜和全谷類食品，可降低與氧化損傷相關的各種疾病的風險。

土壤可以減少碳排放嗎？

除了影響食物安全、食物風味和人類的健康，一些科學家認為，“碳”是土壤維系生命的“食物”，將碳輸入土壤，不僅能讓土壤健康起來，而且越來越被認為是未來解決碳排放問題的有效途徑。

法國帶頭發起了“千分之四全球土壤增碳計劃”，簡單來說，就是每年讓土壤中的碳提高“千分之四”，以平衡掉人類生產生活所排出的碳。

法國提出的“千分之四計劃”。圖片來源：https://www.slideshare.net/ExternalEvents/1-minasmy-budiman

事實上，土壤中儲存的碳，比所有植物、動物和大氣中的碳總和還要多。土壤有機質的碳含量估計是活體植物的4倍，全世界土壤中的碳儲量是大氣的3倍多。《健康土壤培育與實踐指南》一書指出，土壤六英寸（約15厘米）表土中1%有機質中的碳量與農田上空大氣中的碳量相當。

因此，土壤碳含量的變化能在很大程度上影響大氣二氧化碳的含量。如果土壤有機質從3%減少到2%，大氣中的二氧化碳含量可能會增加一倍。反過來，如果能讓大氣中的碳存儲到土壤中，就可以有效減緩大氣二氧化碳含量的增加。

理論上，這是一條雙贏的途徑，既讓土壤因“富碳”而健康，又減緩了地球暖化的過程。

但在影響溫室效應方面，土壤能起到多大的作用，目前仍富有爭議。這是由于，對土壤本身碳儲量的估算還不完全清楚；土壤里的碳也存在平衡，不可能無限制的增加；土壤的固碳和釋碳機制（特別是長期機制）仍在研究中。此外，不管是大氣還是土壤，吸收和排放的溫室氣體，不單單是二氧化碳，還有氮氧化物氣體等，而后者的熱效應是二氧化碳的300倍。

因此，土壤固碳是一個值得做的事業，至少有助于土壤健康，但能否解決碳排放問題，是一個樂觀但需謹慎對待的議題。

結語

2005年，四名舊金山婦女組成的小組提出一個新詞Locavore，她們建議當地居民只吃在100英里（約161公里）半徑范圍內種植或生產的食物。這個詞由“本地”（local）和“吃”（vore）兩個詞組合而成，意為“土食者”，這個詞還被評為2007年度《新牛津美語辭典》的最佳詞匯。后來，歐美國家逐漸出現了locavore運動，鼓勵消費者從農貿市場購買食物，甚至種植自己的食物，理由是新鮮的本地產品營養豐富且味道更好，而且可以避免長途運輸的能源消耗。locavore一詞，將飲食與生態融為一體，人們既享受了美食，也能與當地的環境產生連結。然而，美食離不開健康的土壤。還是那句話，“土壤吃什么，人就吃什么”。

（作者陳能場供職于廣東省科學院生態環境與土壤研究所，華南土壤污染控制與修復國家地方聯合工程研究中心，廣東省農業環境綜合治理重點實驗室。）

參考文獻：

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·    Weil RR and NC Brady. 2017. Nature and Properties of Soils Prentice-Hall Inc., New Jersey.

·    Aharoni, A., and Galili, G. (2011). Metabolic engineering of the plant primary-secondary metabolism interface. Curr. Opin. Biotechnol. 22, 239–244. doi: 10.1016/j.copbio.2010.11.004

“微觀食物”系列為“明日之食”專題的一個版塊，將聚焦于土壤、微生物等微觀元素與食物的關系，投稿郵箱：fengj@thepaper.cn