庄稼之花
庄稼一枝花，全靠肥当家。早在19世纪40年代起就开始认识到为了确保水培条件下植物正常生长，微量营养元素如铁、锰、硼、锌、铜、钼是必要的。在德国农业化学家李必希关于氮、磷、钾肥的经典研究基础上，微量元素肥料即微肥的引入，是农业技术革命的重要内容。随着农业的进一步发展，更加显示微肥的重要。根据大量资料统计，每生产100千克小麦、玉米等谷物，需要吸收铁6.6克、锰4克、硼1.4克、锌4.6克、铜0.96克、钼0.06克。微量元素在提高作物的质量上发挥的作用不容忽视：油菜施用硼肥，含油量可提高4.8％～5.8％，并可控制对人体有害的芥酸含量；小麦施用锌肥，可使籽粒蛋白提高3.2％；锌肥可使芹菜叶柄维生素C由4.95毫克／千克，增加到5.95毫克／千克，还可使葡萄含糖量由17.7％增加到19.4％。值得注意的是，葡萄质地也影响到其制酒的品位，并与微量元素锰相关：含锰量为1.31毫克／千克的样品品味评分为8.2；而含锰量为1.07毫克／千克的，则为7.8。评酒师的舌头好灵敏！
除了作物的产量和质量以外，现代微肥研究还必须走农业与环境科学、营养科学等多学科相结合的道路。适量的微量元素对作物的增产优质当然必要，但过量时往往造成污染引起毒害。国际水稻研究所用含硼3.0～5.3毫克／千克的水灌溉水田15年，引起水稻严重减产；这时水稻田的土壤含硼量达到3~1l毫克／千克，而对照田的硼含量只有1.2毫克／千克。用含硼3.7毫克／千克的水灌溉玉米，头年就减产20％。据调查，土壤水溶性硼超量而使作物中毒的剂量（毫克／千克）：甘蓝，5.5；韭菜，5.96；黄瓜，7.55；辣椒，7.60；洋葱，7.55等。人畜营养所需的微量元素大都由植物供给。为保证正常人身体健康，需要确定满足需要量的供给标准，称为“推荐的膳食供给量”（简写为RDA）。各国都有专门机构制订本国的营养素膳食供给标准，其中微量元素的内容占有重要地位。1988年中国营养学会参考美国的RDA，结合我国国情修订了自己的：RDA，对铁、锌、碘、硒等分别就婴儿、儿童、少年、成年、老年及孕妇、乳母作了规定。据对美国、意大利、加拿大、日本日常餐饮的亲身实践，笔者认为日本的膳食具有量少、不撑、耐饿的特点，其热量、营养素包括微量元素的搭配较佳。总之，微量元素的深入研究必然形成一个土壤—植物—动物（包括人类）整个食物链；每个链节上微量元素的作用机制都是很有特色的。
究竟微量元素是怎样跑到作物中去的，用学术的语言来说，这是植物摄取微量元素的机制问题，位于上述食物链的第一个链节。这是一个尚待解决的趣题。通常认为根是吸收器官。但植物的其他组织，包括叶、茎组织也有吸收功能。所有的吸收都是由细胞来执行的，而微量元素则以离子的形式转移。首先，这些离子从大田的基体部分，即根之外的远处扩散到根部或根区，也称为根际；然后，在根的细胞膜外表面与特定的载体相结合；继而，此离子—载体复合物透过膜；最后，复合物离解并将离子释放于细胞内侧。这个理论被称为载体学说，由美国学者雅科逊于1950年提出。当营养成分如微量元素的有关离子进入细胞后，它就会渗透转运到作物的各部位。你一定马上会问这个载体是什么，复合物又是什么，它们为何可以透过膜等等。你可问到了点子上。爱因斯坦曾说过，提出问题比解决问题更重要。提出问题是解决问题的前提，它推动了人们去思考。
硼是植物的必需微量元素，在水溶液中的硼酸是硼存在的普遍形式，平时硼肥也是如此。硼酸能与多羟基化合物如糖、淀粉等形成络合物，此硼糖络合物比单独的硼酸或高度极性的糖分子较易通过细胞膜。这时，糖就是上面提到的载体；硼糖络合物就是上面提到的复合物。然而，至今还没有从植物体内分离出任何含硼的糖或含硼的络合物。这是叫重视实证的自然科学工作者感到遗憾的。不过许多事实仍然支持络合物形成的假说。已经成功地在体外证明硼可以与6-磷酸葡萄糖酸（这是细胞中常见的组分）形成络合物；此外，已鉴定出几种能促进根生长的有机硼化合物的生物活性。还观察到植物生长素如2，4-D吲哚乙酸（IAA）和萘乙酸（NAA）中加入硼酸施于蚕豆的植株初生叶上后，由于生长素的单侧施用而导致茎的弯曲生长；如不加硼酸则无此现象。硼的植物必需性研究是诸多微量元素的类似研究中最丰富的，早在1857年就从植物中检测出硼；20世纪30年代就肯定了硼是植物必需微量元素；20世纪50年代后对硼向植物根系运动做了很多研究，认为土壤中的水溶性硼以质流、扩散和根截取三种不同的过程迁移到根系表面；由于对“根截取”的恰当性有质疑，1963年又作了专题研究，认为根系在生长的途径中可以“碰上”或截取硼养分……虽然作了这许多努力，微量元素肥料的作用实际机制问题并未得到实质性解决。
透射迷雾
头发中微量元素的分析在国外已有50年历史，近年来国内也迅速开展。美国环保局的专家认为头发是环境污染的可靠指示器；联合国全球环境监测系统也把头发用于全球生物监测；维也纳的国际原子能研究机构甚至收集了世界各地的发样，以求建立某种标准，用于流行病学调查；我国也制作了头发标样用于校核微量元素分析数据。曾报道，从拿破仑的一根头发砷含量剧高，确定这位风云人物并非死于癌症，而是如他自己所说的，是被他的英国对手毒死的。长沙市郊马王堆出土的西汉女尸头发中的微量元素含量记录了2100年前的环境背景值。辽宁省宽甸县毛孩及1981年发现的湖北神农架林区的“野人”毛发的微量元素分析及其他鉴定结果，揭示了人类的返祖现象。在刑侦、地方病、疑难病、艾滋病、兴奋剂等的研究中，头发微量元素分析能提供重要信息。1972年美国丹佛市的儿科医生海姆比奇想了解正常儿童头发中含有哪些微量元素，他分析了340名4~16岁孩子的发样，意外地发现有27个孩子的发锌量小于70×10-6，远低于155×10-6这一美国人的平均值；他注意到这些孩子普遍胃口不好，身高体重都偏下，性情烦躁，补充含锌食物，发锌达常值后，病征消失。头发中微量元素含量比血液及其他体液高10～100倍，且能真实地反映这些元素的贮存，是具有法律价值的验证材料，有指纹记录的意义。确实也有人预言，利用人发微量元素信息，对选择宇航员、杂技演员、运动员以及对素质上有特殊要求的从业者可能有帮助。然而，关于头发分析的科学意义的争论却从未断过。有些人根据大量数据统计分析，指出头发分析在大多数情况是无用的。
问题出在哪里呢？在头发本身。头发是一种含硫很高的角蛋白空心纤维管，它的外层部分对环境中的微量金属元素有很强的吸附作用，一般的洗涤方法不能洗脱这一层外环境杂质，从而使测出的数据的可靠性从根本上受到怀疑。除洗涤方法外，头发样品还受年龄、性别、发样长度、剪发部位、采集时间的影响，使报告的结果可比困难。你能想出办法走出“雾区”吗？
微量元素的人体吸收，科学术语叫“生物利用率”、“可给度”等，一直受到医药家、营养学家、商家的关注，因此广告中常出现各种活性品如“活性钙”、“活性铁”等的宣传。早就知道，鸡蛋黄中铁含量很高，但由于和大分子蛋白结合而不易吸收；据称将蛋孵化但尚未成雏的蛋黄中的铁，生物利用率高，可能是大分子降解了。北京医科大学韩文革等对多种Fe（Ⅱ）的二元及三元络合物的补铁能力进行计算机物种分布分析，发现在胃液和肠粘膜液酸度条件下，琥珀酸构橼酸铁钠的活性铁含量最高，并与中国药典收载的常用补铁剂硫酸亚铁的生物利用率进行动物实验比较。结果表明，两者在给药一周后，血红蛋白的含量（通过浓度一时间关系换算）前者为后者的1.36倍。在前面提到人乳和牛乳中微量元素锌吸收的差异以及口服硫酸锌与注射硫酸锌效果的不同等都说明，怎样“活化”微量元素，选择什么样的物质作为微量元素补给剂，是大有讲究的。
农作物以及城市绿化植物和盆景的微量元素肥料施用的针对性问题值得注意。微量元素与常量元素不同，它不是糖、脂肪、蛋白质等有机化合物的结构成分，而是催化剂——酶或辅酶的活性基组分。在大田条件下，除要考虑土壤的供应能力外，还要考虑作物的形式、施给时间以及复配组成，以便更充分地发掘微量元素的生理潜力，取得丰产和优质效果。在我国城市化加速进展，随之而来的城市绿化、花园化和家庭美化的要求日益迫切，需要针对不同树种、草品和花卉的不同需要，研制有土和无土栽培的含多种微量元素的多微长效肥配方。中国地质科学院姚修仁教授报道了对月季和菊花施用固态及液态多微复合营养素的美好效果，是很有意义的。
中药是我国的传统药物，面对本世纪许多为西药难以解治的病症，中药可望发挥重要作用。然而目前进入世界市场时，受到质量不稳定的困扰。自古“丸散膏丹，鬼神难辨”，尤其是复方制剂，缺乏有效质量监控办法，也是造成临床疗效起落的主要原因。现代微量元素检测手段丰富，如能利用，将大有利于中药的标准化和国际化。
