在人类经济社会和城市化进程的快速发展中，自然环境受到了越来越多的压力和挑战，如对土壤的破坏和污染，导致土壤中矿物质元素和微生物数量逐渐减少，这对于植物和人类的健康都造成了很大的影响。
化肥作为“粮食的粮食”，为全球粮食供给做出了卓越的贡献。二战后，全球粮食产量能够从6.3亿吨增长至2018年的25.9亿吨，人口数量从1950年的25.2亿增长至今天的78.88亿，化肥功不可没。肥料的主要功能是提供植物所需的营养元素，促进植物生长和发育，提高作物产量和质量，从而贡献于人类健康。作物所需17种营养元素，需要在农业生产中通过施肥得到均衡的补充和调整，但是现实中大部分肥料的使用只解决了必需元素的补充，缺少对中微量元素以及有益元素的补充。
目前，尽管全球粮食的供应问题持续得到改善，却仍有大量人口因无法从食物中汲取足够的营养，而导致健康状况恶化，甚至死亡，这与农作物的生存依托——土壤的健康程度有着密切的关系。本文将着眼于矿物质营养元素的重要作用，从土壤的角度探讨人体健康与粮食安全等问题，进而提出相应的对策与解决方案。
01
土壤形成与矿物质
天然土壤可提供多达80种以上的矿物质营养元素，而所有的中微量元素都是来自土壤矿物质，归根结底都是来自成土的母岩。土壤是由矿物岩石风化而来的，土壤固体的95%是矿物质，但土壤中的矿物质元素绝大多数是惰性的，不能被植物直接吸收，只有少部分(2%～3%)在风化成土作用过程中发生了活化，才成为植物的有效营养，并构成了土壤自然养分的重要部分。因此，土壤含有的中微量营养元素的有效浓度是评定土壤肥力水平的重要指标之一。
02
植物生长与矿物质
植物体中已发现的化学元素有70多种，其中碳、氢、氧、氮、磷、钾以及钙、镁、钠、硫、硅等11种元素含量较高，占植物体活基质的99.95%。其余60多种元素(如硼、铁、锌、锰、铜、钼、硒等)的含量甚微，总共仅占0.05%，还包括有益元素镍、钴、钒以及稀土元素等。有一些专家甚至将这些稀少的元素命名为超微量元素。除上述元素，土壤中还包含了重金属有毒元素铬、镉、铅、砷、汞、铝等。
由于土壤中矿物质元素含量不足，植物的生长和发育受到了限制。例如，缺少氮、磷、钾等元素会影响作物的生长速度和产量，缺少微量元素如铁、锌、铜等也会导致作物的质量下降。这对农业生产和人类的食品安全都带来了很大的挑战。
03
微生物生存与矿物质
矿物质和微生物之间有着复杂的关系。矿物质可以影响微生物的生长和代谢，其中的元素也会被微生物利用来进行自身的代谢、生长等活动;而相应地，微生物也可以对矿物质的溶解、沉淀过程产生影响。
矿物质之于微生物的影响体现在：矿物质可以影响微生物的生长和代谢。高浓度的金属离子可以抑制微生物的生长和代谢，而一些矿物质可以提供微生物所需的营养和能量。此外，微生物可以利用矿物质进行代谢，如一些细菌可以利用硫化物进行呼吸作用，而其他微生物可以利用铁、锰等金属离子进行能量代谢。微生物可以参与矿物质的生物转化，如一些微生物可以将铁离子氧化成铁氧化物，从而促进铁矿的形成。
微生物对矿物质的影响表现在其可以影响矿物质的溶解和沉淀，如一些微生物可以分泌酸性物质，从而促进矿物质的溶解，而其他微生物可以促进矿物质的沉淀和沉积。
因此，矿物质和微生物之间的关系是相互作用的，它们共同影响着地球的生态系统和地质过程。
04
人类健康与矿物质
土壤中的元素种类和人体血液中的元素种类有一定的联系。人体需要摄取的营养元素主要有碳、氢、氧、氮、磷、钾、钙、镁、铁、锌、铜、锰、硒，而这些元素在土壤中都有一定的分布，目前能够检测到的元素有60余种。
例如，植物生长需要的氮、磷、钾等元素都存在于土壤中，而人类食用植物也能从中获取这些元素。另外，人体内的钙、镁、铁、锌等元素也可以通过摄取食物进入人体。
人类的本能是想要身体健康，提高免疫力，因此人们倾向食用优质的粮食、新鲜的蔬菜和肉类。而高质量的土地才能栽培出高质量的农作物，动物食用高质量的饲料才能为人们供应高品质的肉质。
人类的健康需要各种矿物质元素的支持，例如钙、镁、铁、锌等。然而，在现代饮食中，人们往往只注重热量和蛋白质的摄入，而忽视了其他营养素的重要性。长期缺乏某些元素会导致多种疾病的发生，例如贫血、骨质疏松等。
但是需要注意的是，土壤中存在的有害物质，如重金属，如果摄入过多可能对人体健康造成危害。因此，人们应该关注饮食平衡，选择健康的食物来源，并避免吃过多的含有有害物质的食物。此外，人类的活动往往会对自然环境造成破坏和污染，这也是导致土壤状况恶化的一个重要原因。例如，工业生产、交通运输和城市化进程都会产生大量的废气和废水，这些废物排放到环境中会污染土壤和水源，对植物生长和人类健康造成影响。
05
改善土壤的方式
土壤是植物生长的基础，它的营养状况直接影响着植物的生长和发育。然而，在现代农业生产中，由于长期的过度耕作和过量使用化肥，土壤得不到休息，其中的中微量元素矿物质养分被掠夺性地消耗。土壤中矿物质元素含量不断降低，微生物的平衡被打乱，数量也不断减少，这些因素不仅导致了农作物产量的下降，也影响了土壤的生态平衡。
为了改善土壤状况，提高植物产量和品质，保障人类的健康，需要采取一系列的措施。首先，应该科学合理地使用化肥，同时增加有机肥的施用。其次，可以通过深耕、轮作等措施来改善土壤结构，增加土壤的通气性和水分保持能力。此外，还可以采用微生物肥料等方式，增加土壤中微生物的数量和种类，促进土壤的生态平衡。
