《农学与作物生产》doc版 21页

第一章农学与作物生产第一节农学的概念、地位和特点一、农学的概念农业(Agriculture)是人类社会最古老也是最基本的物质生产部门。农业生产的对象是植物、动物和微生物等农业生物，人类有意识地利用农业生物的生长机能获得生活所必需的产品和其他物质资料，因此，农业生产是自然再生产和经济再生产的过程。农学即农业科学（Agriculturalscience)，包括三层含义。广义的农学是研究农业发展的自然规律和经济规律的科学，即研究农业生产理论和实践的一门科学，包括农业基础科学、农业工程科学、农业经济科学、农业生产科_和农业管理科学等。中义的农学仅指广义农学范畴中的农业生产科学，这里的农业生产指种植业、畜牧业、林业和渔业，包括作物学、园艺学、农业资源利用学、植物保护学、畜牧学、兽医学、林学和水产学等。狭义的农学指研究农作物生产的一门科学，即研究农作物高产、优质、高效和可持续发展的理论与技术的科学，具体指研究农作物生长发育规律、产量形成规律、品质形成规律及其对环境条件的要求，并采取科学的技术措施实现作物生产的高产、优质、高效和可持续发展，是一门综合性很强的应用学科。其所涉及的学科包括作物学、土壤学、植物营养学和植物保护学等。本书着眼于中义与广义的农学，立足于狭义的农学进行论述。二、农学的性质农学的研究对象是以作物为主的种植业，因此农学的性质很大程度上取决于种植业。概括起来有三个方面。(―)农学是以自然科学和社会经济科学为基础的一门应用科学作物生产是人类利用作物有机体的生命活动来取得产品的产业，与工业生产不同。工业生产的对象与条件都比较稳定，工作秩序和劳动程序都可以事先安排，只要照章操作，产量和质量都有一定的保证。而作物生产不仅取决于劳动的社会条件，更取决于作物生长发育所需的自然环境条件，如光、温、水、气、土壤等。因此，作物生产是自然再生产和经济再生产相结合的过程，是与社会经济水平和农业资源环境紧密相连的应用性科学。(二）农学是服务于种植业的一门综合学科作物生产系统是一个作物一环境一社会相互交织的复杂系统，作物生产的高产、优质和高效通常是矛盾的和难以协调统一的整体，而且三者的主次关系也随着社会经济的发展水平而变化。可见，农学不仅涉及自然因素，而且涉及社会因素。要开展好农学学科的研究和发展作\n第一章农学与作物生产21物生产，必然涉及自然科学和社会科学等多门学科的理论和技术，必须以系统学的观点来认识农学和作物生产体系，综合应用和集成相关学科的研究成果，才能推动作物生产的发展，满足国民经济发展的要求。(三）农学是以可持续发展为目标的一门生态学科人口、粮食、能源和环境是人类发展中急需解决的大问题。作物生产一方面既是人类食物安全的基础，又对环境保护起着积极作用；另一方面既要消耗资源，又可能带来生态失衡和环境污染等问题。因此，在农学研究和作物生产发展中必须牢固树立生态意识，兼顾生产力增长、资源高效利用和环境安全，实现作物生产的可持续发展。三、农学的地位农业是国民经济的基础，其地位不言而喻。而作物生产为人类提供了最基本的生活资料，因此又是农业的基础。可见，作物生产的发展对整个国民经济的发展和社会的稳定起着十分重要的作用，作物生产的产品数量和质量关系到我国十几亿人的生存大事，与人民物质生活水平的提高息息相关。从这个意义上说，农学的地位不可忽视，主要表现在以下几个方面。(―)人民生活资料的重要来濂古人曰：“一日木再食则饥，终岁不制衣则寒”(西汉晁错），“人之情不能无衣食，衣食之道必始于耕织”(《淮南子》），可见农业生产是人类生存之本和衣食之源。我国是世界第一人口大国，解决吃饭问题是头等大事，人民生活中所消费的粮食、蔬菜和水果几乎全部由作物生产提供。穿衣在人民基本消费方面也占有重要的地位。目前，我国服装原料的80%来自作物生产，合成纤维仅占20%左右。随着人类生活水平的提高，资源可持续利用和环保意识的加强，人们也越来越喜欢可再生的和经济的植物纤维。由此可见，作物生产具有举足轻重的地位和作用。(二）工业原料的重要来源农产品为工业生产提供了重要的原材料。目前，我国约40%的工业原料、70%的轻工业原料均来源于农业生产。随着我国工业的发展和人民消费结构的变化，以农产品为原料的工业产值在总工业产值中的比重会有所下降，但有些轻工业，如制糖、卷烟、造纸、食品等的原料只能来源于农业，且主要来自作物生产，所以农产品在我国工业原料中占有较大比例的局面短期内不会改变。随着人民生活水平的提高，对未加工农产品的需求将不断下降，对农产品加工品的需求会不断增加，也就是说，人们直接消费的某些农产品今后需要加工后才能进人消费。可以预计，在今后相当长的一段时期内，我国轻工业的发展仍然受制于农业生产，特别是经济作物的生产状况。因此，发展作物生产，必将推动我国工业和轻工业的发展，后者的发展反过来必将促进作物生产的进步。(三）出口创汇的重要物资目前，我国工业与世界先进水平还有一定差距，在国际市场上的竞争力也较弱，而农产品及其加工产品在国家总出口额中占有较大的比重，是出口创汇物资的重要来源之一。可见，作物生产在农业增效和农民增收方面起着主要作用。(四）农业的基础产业农业由种植业、畜牧业、林业和渔业组成。畜牧业和渔业的发展极大程度上依赖于种植业即作物生产的发展。在我国农业中，种植业占的比重最大，是农业的基础，具有举足轻重的地位和作用。虽然，近年来由于养殖业（畜牧业和渔业）的发展，种植业在农业中的比重有所下降，但是，由于我国人口压力大、口粮任务重，加上养殖业的发展在很大程度上依赖于种植业提供的饲料，我国种植业在农业中的比重及其基础地位是不会动摇的。{五）农业现代化的组成部分实现农业现代化是我国社会主义现代化的重要内容和标志，是体现一个国家社会经济发展水平和综合国力的重要指标。作物生产是农业的基础，没有现代化的作物生产，就没有现代化的农业和现代化的农村。因此，随着社会的发展和科技的进步，作物生产也会得到现代科技\n第一章农学与作物生产21的武装和改造，从而实现作物生产的现代化、科学化和产业化。四、农学的特点作物生产以土地为基本生产资料，受自然条件的影响较大，生产的周期较长，与其他社会物质生产相比，具有以下8个鲜明的特点。(一）系统的复杂性作物生产是一个有结构和序列的复杂系统，由各个环节（子系统)组成，而且受自然和人为多种因素的影响和制约，同时又是一个统一的整体。因此，必须采用整体的观点和系统的方法，运用多学科知识，采取综合措施，全方位研究如何处理和协调各种因素的关系，以达到高产、优质、高效，发挥作物生产的总体效益。(二）土地的#殊重要性土地是作物生产中最基本的不可替代的生产资料。土地的数量、质量和位置都是影响作物生产的重要因素。自然界中土地的数量是有限的。我们虽然可以通过围海、围湖等工程增加地球表面的陆地面积，但是，这种增加是极其有限的。土地在地球上的位置决定了当地的水、养、气、热等作物生长的自然条件，也就在相当程度上决定了当地农业生产的类型、方式和技术。土地的质量一方面取决于其所在位置，另一方面取决于土壤长期演化过程中形成的理化性状以及人类劳动形成的人工地力。人们可以通过适当的水利工程、农业设施、耕作、栽培、施肥等技术，在一定程度上改变土地的质量，进而在土地位置不变情况下局部改变其水、养、气、热等条件，却无法随心所欲地从根本上改变这一切，而且所能采取的所有措施都需要付出相当大的代价。(三）严格的区域性各地区由于纬度、地形、地貌、气候、土壤、水利和植被等自然条件的不同，形成了独特的农业生产类型、品种、耕作制度和栽培管理技术，从而使作物生产具有强烈的区域性特征。因此，作物生产必须根据各地的自然和社会条件，因地制宜，选择适合当地生长的作物种类和品种及相应的技术措施，使作物、环境和措施达到最佳配合。(四）强烈的季节性一年四季光、热、水等自然资源的不同，导致作物生产不可避免地受到季节变化的强烈影响。“节令不饶人”，生产上如果贻误了农时，轻则减产，重则颗粒无收。因此，必须掌握农时季节，合理组织农事活动，使作物的高效生长期与最佳环境条件同步。(五）生产的连续性人类社会对农产品的需求是连续的，因此，农业生产是一个长期的周年性产业，上一季作物与下一季作物，上一年生产与下一年生产，上一个生产周期与下一个生产周期，都是紧密相连和相互制约的，前者是后者的基础，后者是前者的延续。需要用全面和长远的观点，做到前季为后季，季季为全年，今年为明年，实现作物持续的高产和稳产。(六）作物生长的规律性作物是有生命的有机体，在与生态环境相适应的长期进化过程中形成了显著的季节性、有序性和周期性。首先，不同作物种类具有不同的个体生命周期，如水稻、玉米和棉花等为一年生作物，冬小麦、萝卜和油菜则为二年生作物。其次，作物个体的生命周期又有一定的阶段性变化，需要特定的环境条件，是一个有序生长发育的过程。最后，由于作物生长发育的各个阶段是有序的、紧密衔接的过程，既不能停顿中断，又不能颠倒重来，因而具有不可逆性。(七）技术的实用性农学是把自然科学及农业科学的基础理论转化为实际的生产技术和生产力的科学。虽然农学也包括一些应用基础方面的内容，如作物生长发育、产量形成和品质形成的生理生态规\n第一章农学与作物生产21律，但它主要研究解决作物生产中的实际问题，所形成的技术必须具有适用性和可操作性，力争做到命便易行、省时省工、经济安全。(八）生产的社会性作物生产既是自然再生产过程，同时又是经济再生产过程。一方面政策导向、经营方式、物质投人、市场容量、价格因素、人类对农产品的需要等直接影响着作物生产;另一方面由于作物生产的长期性、季节性和不稳定性，带来在市场经济条件下，农业生产决策风险大，资本、土地和劳力极易逃离农业的可能性。因此，需要制定、建立和完善能够减少决策风险的各种政策、制度和措施，例如，市场信息发布和预测、农业生产保险、农产品贮备、保护价收购等，以稳定作物生产。第二节人类食物营养及其来源以作物为主的种植业为人类提供了丰富多彩的植物性食物，而人类食物的来源主要是植物性食物与动物性食物两种。民以食为天，食物是人类生存的物质基础。人体为了维持生命和健康，保证身体生长发育的需要，必须从食物中获取必需的营养物质，这些营养物质包括蛋白质、脂类、碳水化合物、维生素、矿物质和水六大类。一、食物的营养素及其作用食物营养与营养素食物营养人和其他任何动物一样，每天都要摄取一定量的食物以维持生命和从事各种活动。凡是能为人类提供营养的物质都可称为食物。营养（Nutrition)是指人体摄取、消化、吸收和利用食物，维持生长发育、组织更新和处于健康状态的总过程。人从有意识的如行走、跳跃到无意识\n第一章农学与作物生产21的如心跳、消化、生长发育和组织修补等所有的生命活动和生命过程均需要营养。食物营养对人体的作用包括两个方面：一是为人体提供生长发育和劳动所需的热量;二是为人体提供生长发育和组织修补所需的化学材料，以及一些起调节和协调人体生命活动的化学分子。营养素营养素（Nutrients)是指具有营养功能的物质，包括碳水化合物、蛋白质、脂类、维生素、矿物质和水六大类，其作用就是维护人体健康以及提供其所需要的营养成分。研究表明，人体至少需要40多种营养素，其中包括9种必需氨基酸、2种必需脂肪酸、14种维生素、7种常量元素、8种微量元素、1种糖类(葡萄糖）和水。有一些营养素人体可能需要，但尚未确定。食物的营养价值主要与食物内能供给人体的营养素有关，膳食中的营养素是否足够、比例是否合理，与人体健康及防治疾病密切相关。(二）产能营养素一切生物都需要能量(Energy)来维持生命活动。人体为维持生命活动，从事各种体力活动，必须每天从各种食物中获得能量。机体需要消耗能量来维持体内器官中每一个细胞的正常生理活动和维持正常体温。人体的所有组织都同时需要能量和化学材料才能赖以生存，如人体血液中的血红蛋白，不仅需要氨基酸和铁作为物质基础，而且必须供给能量时才能合成。人体摄取的所有营养素中，只有碳水化合物、脂肪和蛋白质在体内能产生能量，营养学上将这3种营养素称为“产能营养素”或“热源质”。破水化合物碳水化合物是绿色植物通过光合作用合成的一类多羟基醛或多羟基酮的有机化合物，是自然界存在的最丰富的有机物，也是人类能量最经济和最重要的来源，由碳水化合物提供的能量占总能量的40%〜80%。按照碳水化合物的聚合度（DP)将其分为糖类、寡糖和多糖3类(表1-1)，每一类的亚组又可按生理学或营养学的理解，分为可消化利用碳水化合物与不可消化利用碳水化合物。本节按可消化利用的碳水化合物、膳食纤维和功能性低聚糖3个部分阐述。表1-1主要的膜食碳水化合物分类(DP)亚组组成糖类（1-2)单糖葡萄糖，半乳糖，果糖双糖蔗糖，乳瑭，海藻糖糖醇山梨醇，甘露糖醇寡糖(3-9)异麦芽低聚寡糖麦芽糊精其他寡糖棉子糖，水苏四糖多糖（>1〇)淀粉直链淀粉，支链淀粉，变性淀粉非淀粉多糖纤维素，半纤维素，果胶，水凝胶等资料来源：引自孙远明、佘群力，食品营养学，中国农业大学出版社，2002可消化利用的碳水化合物。可消化利用的碳水化合物是指能被机体分解吸收、提供能量的糖类，在食物中含量较高，也是人体一般膳食摄取量最高的一类碳水化合物，是人体能量的主要来源，包括单糖、双糖、麦芽糖和淀粉类。糖以其水解情况分类，凡不能被水解成更小分子的糖称为单糖，单糖中葡萄糖是最容易被人体利用的，蔗糖和乳糖是由两个单糖结合而成的双糖。葡萄糖、蔗糖和乳糖这三种糖极易溶于水，摄入后很易进入血液，常被作为快速能量源使用。植物能把光合作用的产物葡萄糖转化成淀粉和纤维素等更复杂的糖类。这些复杂的糖类分子量很大，常有几百个葡萄糖分子串在一起。由于淀粉和纤维素连接葡萄糖分子的方式不同，因此它们的理化特性也不同。可消化利用碳水化合物的生理作用有：提供和贮存能量。碳水化合物在体内消化后，主要经葡萄糖的形式吸收，人体所有组织\n第一章农学与作物生产21细胞都含有直接利用葡萄糖产能的酶类，葡萄糖最终的代谢产物为二氧化碳和水，每克葡萄糖可产能16.8kJ(4kcal)。葡萄糖是一切系统特别是神经系统最主要的能量来源。肌肉和肝脏中的糖原是碳水化合物贮能的形式。构成机体的重要物质。糖是构成机体的重要物质，并参与细胞的多种活动。糖和脂肪形成的糖脂是细胞膜和神经组织的重要成分，糖与蛋白质结合形成的糖原蛋白是抗体、酶、激素和核酸的组成部分，具有重要的生理功能。参与其他营养素的代谢。糖类与机体的某些营养素尤其是蛋白质和脂肪的正常代谢关系密切。摄人充足的糖类，可以节省体内蛋白质或其他代谢物的消耗，使氮在体内的贮备增加，即节约保护蛋白质的作用。脂肪在体内的正常代谢需碳水化合物的参与。解毒作用。肝糖原充足可增强肝脏对某些有害物质如细菌毒素的解毒作用，糖原不足时机体对酒精、砷等有害物质的解毒作用减弱，葡萄糖醛酸直接参与肝脏解毒。膳食中可消化利用的碳水化合物是淀粉类多糖，大量存在于植物性食品中。重要的食物来源是禾谷类（70%〜75%)、薯类（20%〜25%)、豆类（20%〜25%)，水果中的坚果类（栗子等）等食物含淀粉较高，一般蔬菜、水果含一定量的双糖、单糖，另外，含有纤维素和果胶类。乳中只有3.5%的乳糖。膳食纤维。膳食纤维（Dietaryfiber)是指不能被人类胃肠道中的消化酶消化吸收，但能被大肠内的某些微生物部分降解和利用的一类非淀粉多糖。膳食纤维分为水溶性和水不溶性两大类。水溶性膳食纤维包括某些植物细胞的贮存和分泌物及微生物多糖，主要成分是胶类物质，如黄原胶、阿拉伯胶、瓜尔豆胶、卡拉胶和愈疮胶等；水不溶性膳食纤维的主要成分是纤维素、半纤维素、果胶及少量树胶，是膳食纤维的主要成分。近年来出现的一些非细胞壁的化合物如抗性淀粉、抗性低聚糖以及来源于动物的抗消化物甲壳素（氨基多糖）也包含在膳食纤维组成成分中。膳食纤维的生理作用有：降低血清胆固醇的作用。血清胆固醇水平高是心血管疾病的诱发因子，大多数可溶性膳食纤维可显著降低人体血清胆固醇水平。这类纤维包括果胶、欧车前、魔芋葡甘聚糖以及各种树胶。富含水溶性纤维的食物如燕麦麸、大麦、荚豆类和蔬菜等，这些食物的膳食纤维摄入后，一般都可降低血清总胆固醇(5%〜10%)的水平。降低血糖水平。许多研究表明，摄入某些水溶性纤维可降低餐后血糖升髙的幅度并提高胰岛素的敏感性。改善大肠功能。食物中的某些刺激物或有毒物质长时间停留在结肠部位，对结肠有毒害作用，甚至毒物被肠壁细胞吸收，刺激结肠细胞发生变异，诱发结肠癌。膳食中的纤维进人人体后可以刺激肠道的蠕动，加速粪便排出体外，还能吸收大量水分，增加粪便体积，相对降低了有毒物的浓度，从而有利于防治结肠癌。其他生理功能。膳食纤维还能增加胃部饱腹感，减少食物摄人量，具有预防肥胖症的作用；膳食纤维可减少胆汁酸的再吸收，改变食物消化速度和消化道激素的分泌量，可预防胆结石。但许多研究表明，过多摄人膳食纤维对人体健康有一定的副作用。膳食纤维主要来源于谷、薯、豆类及蔬菜、水果等植物性食品，植物的成熟度越高，其纤维含量也就越多。谷类加工越精细则所含的纤维越少。膳食纤维多存在于植物的种皮和外表皮，如农产品加工下脚料小麦麸皮、豆淹、果渣、甘蔗渣、荞麦皮都含有丰富的膳食纤维，有开发利用价值。功能性低聚糖。低聚糖或称寡糖，是由2〜10个单糖通过糖苷键连接形成直链或支链的低度聚合糖，分功能性低聚糖和普通低聚糖两大类。研究认为功能性低聚糖包括水苏糖、棉子糖、异麦芽酮糖、乳酮糖、低聚果糖、低聚木糖、低聚半乳糖、低聚异麦芽糖、低聚异麦芽酮糖、低聚龙胆糖、大豆低聚糖、低聚壳聚糖等。人体胃肠道没有水解它们（除异麦芽酮糖外）的酶系统，因而它们不被消化吸收而直接进入大肠内。功能性低聚糖的生理作用有：\n第一章农学与作物生产21改善肠道功能、预防疾病。摄取低聚糖可使双歧杆菌增殖、抑制有害细菌；双歧杆菌发酵低聚糖产生的短链脂肪酸（醋酸、丙酸、丁酸、乳酸等)刺激肠道蠕动，保持粪便湿润并维持一定的渗透压从而防止便秘发生；使人体肠道内菌群平衡改变，导致血清胆固醇水平降低，有利于防治心脑血管疾病；可减少有毒代谢产物的形成，进而有保护肝脏的功能；功能性低聚糖不能被口腔微生物利用，不能被口腔酶液分解，因而能防止龋齿的发生。生成并改善营养素的吸收。双歧杆菌在肠道内能合成少量的维生素氏、维生素B2、维生素Bs、维生素B,2、烟酸和叶酸。双歧杆菌能发酵乳品中的乳糖使其转化为乳酸，解决了人们乳酸耐受性的问题，同时增加了水溶性可吸收钙的含量，使乳品更易消化吸收。能值低，不引起血糖升高。功能性低聚糖很难或不被人体消化吸收，所供的能量值很低或根本没有，能满足喜爱甜品的糖尿病、肥胖病、低血糖病及控制体重者的需要。增强机体免疫力，防止癌变发生。双歧杆菌在肠道内大量繁殖，其细胞、细胞壁成分和细胞外分泌物使机体的免疫力提高，起到抗癌作用。低聚糖能明显提高抗体的细胞数和活性。在某些蔬菜、水果中含有天然的低聚糖，如洋葱、大蒜、葡萄、洋姜、芦笋、香蕉等含低聚果糖，大豆及一些豆类含水苏糖，甜菜中含棉子糖，多食这类食物对各类人群都是有益的。低聚糖可以从天然物中提取，也可用微生物酶转化或水解法制造，作为功能性基料添加到食品中去，如饮料、糖果、糕点、乳制品、冰激凌及调味料。用功能性低聚糖开发的食品已达500多种，人体可从这些食品中额外补充低聚糖。庙类脂类是脂肪和类脂的统称，它们能溶于有机溶剂而不溶于水。脂类在人类膳食中不可缺少。脂肪是甘油和各种脂肪酸所形成的甘油三酯，是膳食中产生能量最高的一种营养素，脂肪中还含有必需脂肪酸。类脂则是一类在某些理化性质上与脂肪类似的物质，包括磷脂、胆固醇、脂蛋白等，它们是构成细胞膜的重要成分，也是合成人体类固醇激素的原料。合理的脂类营养,对于预防疾病、保护健康有积极意义。脂肪及其生理功能。脂肪产能较高，饮食中摄入过多，容易造成热能过剩而引起肥胖，从而引发高血脂、动脉硬化、高血压、糖尿病等代谢疾病，同时会提高肠癌和乳腺癌的发病率。此外，摄入的脂肪酸种类，胆固醇、磷脂的量也与人体健康密切相关。脂肪的生理功能有：供给和贮存能量。这是脂肪的主要功能。由于脂类本身特殊的化学构成，每克脂肪在体内氧化燃烧可产生37.7kj(9kcal)的能量，所释放出的热量高于蛋白质和碳水化合物。当机体摄入过量碳水化合物、脂肪和蛋白质时最终都转换为脂肪贮存于体内。体内贮存的脂肪是人体的“能源库”，特别是皮下的白色脂肪组织，当机体需要能量时，可参加脂肪氧化和为机体提供能量。此外，皮下脂肪还可滋润皮肤，防止热量外散，在寒冷环境中有利于保持体温。成年人脂肪占体重的10%〜20%，肥胖者可达30%〜60脂肪与脂溶性维生素共同存在，并可促进脂溶性维生素消化吸收。在许多动植物油脂中含有脂溶性维生素，如麦胚油、玉米油含有较多的维生素E,蛋黄油中含有较多的维生素A和维生素D等。此外，脂类在消化道内可刺激胆汁分泌，从而促进脂溶性维生素的消化吸收。因此，每日膳食中适宜的脂肪摄人，可避免脂溶性维生素的吸收障碍。脂肪在食物中具有特殊属性。脂肪能赋予食物特殊的风味，改善食物的色、香、味等感官质量，并可激发人的食欲;含油脂较多的食物在进入十二指肠后，可刺激机体产生肠抑胃素，使肠道蠕动速度延缓，从而延迟胃排空时间，故可给人饱腹感。必需脂肪酸及其生理功能。必需脂肪酸（Essentialfattyadds,EFA)指机体不能合成，但又是人体生命活动所必需的不饱和脂肪酸，包括亚油酸和^亚麻酸。其生理功能有：组成磷脂的重要成分。磷脂是线粒体和细胞膜的重要结构成分，必需脂肪酸参与磷脂合成，并以磷脂形式出现在线粒体和细胞膜中。必需脂肪酸缺乏时，磷脂合成受阻，会诱发脂\n第一章农学与作物生产21肪肝，造成肝细胞脂肪浸润。对胆固醇代谢十分重要。体内的胆固醇（约有70%)与脂肪酸结合成脂，方可被转运和代谢，如亚油酸和胆固醇结合可将胆固醇从人体各组织运往肝脏而被代谢分解，从而具有降血脂作用。但如果缺乏必需脂肪酸，胆固醇将与一些饱和脂肪酸结合，易造成胆固醇在血管内沉积，引发心血管疾病。合成前列腺素、血栓烷、白三烯的原料。前列腺素由亚油酸合成，对血液凝固的调节、血管的扩张与收缩、神经刺激的传导，生殖和分娩的正常进行及水代谢平衡均有生理功能；此外，母乳中的前列腺素可防止婴儿消化道损伤。血栓烷、白三烯则参与血小板凝集、平滑肌收缩、免疫反应等过程。磷脂及其生理功能。磷脂是含有磷酸的复合脂，其生理功能有：细胞膜的重要组成成分，可以帮助脂类物质顺利通过细胞膜，促进细胞内外的物质交换；另外，磷脂有保护和修复细胞膜的作用，抵抗自由基的伤害，因而有抗衰老作用。磷脂是一种优良的乳化剂，有利于脂类物质的吸收、转运和代谢。与胆固醇作用可清除在血管壁的沉积，防止动脉硬化及心血管病的发生。磷脂中最重要的是卵磷脂（Lecithin),卵磷脂消化吸收后释放胆碱，与乙酰结合形成乙酰胆碱，可加快大脑细胞之间的信息传递，增强学习记忆力及思维功能。胆固醇及其生理功能。胆固醇(Cholesterol)是细胞膜的重要成分之一，能增强细胞膜的坚韧性；同时也是人体内许多重要活性物质的合成材料，如维生素D、肾上腺素、性激素和胆汁等。胆固醇的代谢产物胆酸能乳化脂类，帮助膳食中脂类物质的吸收。胆固醇广泛存在于动物性食品中，人体也能自身合成，一般不易缺乏。体内胆固醇水平与高血脂症、动脉粥样硬化、心脏病等有关。体内胆固醇水平的升高主要是内源性的，因此，在限制摄人胆固醇的同时，更要注意能量摄入平衡，预防内源胆固醇水平的升高。脂类的食物来源。各类食物中都含有一定量脂类。但禾谷类、蔬菜、水果脂肪含量很少，不能作为油脂的来源。人体所需要的脂类主要来源于各种植物油和动物脂肪。植物中以大豆、花生等作物的种子含油量高，且含有丰富的必需脂肪酸。大豆、麦胚和花生等食物含磷脂较多。乳及蛋黄含有较多的磷脂和胆固醇，且易于吸收，是婴幼儿脂类的良好来源。核桃、瓜子和榛子等硬果类油脂含量也很丰富。畜肉贮存脂中含大量脂肪，脑、心、肝中则含丰富的磷脂及胆固醇。蛋白质蛋白质（Protein)是由20多种氨基酸通过肽键连接起来的具有生命活动的生物大分子，是一切生命的物质基础，没有蛋白质就没有生命。正常人体内16%〜19%是蛋白质，人体内的蛋白质始终处于不断合成和不断分解的动态平衡之中。(.1)蛋白质的生理功能有：是人体组织的构成成分。蛋白质是人体任何组织和器官的重要组成成分，人体的痩组织如肌肉、心、肝、肾等器官都含有大量蛋白质;骨骼和牙齿也含有大量的胶原蛋白；指、趾甲中含有角蛋白；细胞中从细胞膜到细胞内的各种结构都含有蛋白质。蛋白质是人体不可缺少的构成成分。构成体内各种重要物质。调节体内生理活动并稳定环境的多种激素、催化体内一切物质分解和合成的酶类、可以抵御外来微生物及其他有害物质人侵的免疫分子、担负各类物质运输的载体、使体液渗透压和酸碱度稳定的阴阳离子等，其化学本质或重要组成成分都是蛋白质。供给能量。蛋白质含碳、氢、氧元素，当机体需要时即被分解释放出能量。每克蛋白质在体内约产生16.7kj(4,0kcal)的能量。必需氨基酸。构成人体蛋白质的20种氨基酸分为必需氨基酸、半必需氨基酸和非必\n第一章农学与作物生产21需氧基酸3类。必需氨基酸（Essentialaminoacid)是指人体不能合成或合成速度不能满足机体需要，必须从食物中直接获得的氨基酸，包括赖氨酸、亮氨酸、异亮氨酸、蛋氨酸、色氨酸、苏氨酸、苯丙氨酸和缬氨酸。组氨酸为婴儿必需氨基酸，成人需要量很少。半胱氨酸和酪氨酸为半必需氨基酸，因为在人体内可通过蛋氨酸和苯丙氨酸转变而成。剩佘的9种氨基酸人体可以合成，故称非必需氨基酸（Non-essentialaminoacid)〇具有特殊功效的氨基酸。有一些氨基酸与肽，如牛磺酸、精氨酸、谷氨酰胺和谷胱甘肽，对人体具有特殊功效。其中牛磺酸促进婴幼儿脑组织和智力发育、保护心肌细胞、增进消化能力、具有抗氧化和解毒作用。在一些海产品如每1〇〇g牡蛎、蛤蜊与淡菜牛磺酸含量高达400mg以上，一般加热烹调对牛磺酸的含量影响不大。表1-2说明一些畜禽、水产类和奶类食品中牛磺酸的含量。精氨酸对伤口的愈合有显著作用，可以提高人体的免疫功能，还可以降低冠心病的发病率。含精氨酸丰富的食物有黄豆、蚕豆、豆制品、核桃、花生、牛肉、鸡肉、鸡蛋、千贝、墨鱼与虾等。谷胱甘肽对放射线、抗肿瘤药物所引起的白细胞减少症有恢复保护作用，对有毒化合物、重金属等有解毒作用，并可促进其排出体外，还可抑制脂肪肝的发生。U)蛋白质的食物来源。蛋白质广泛存在于各种动植物食物中，蛋白质数量丰富且质量良好的食物有大豆、畜、禽、鱼、肉和奶类等。干豆类蛋白质含量为20%〜24%，大豆高达4〇%;鲜奶含量为2.7%〜3.8%，奶粉含量为25%〜27%;蛋类含量为12%〜14%;硬果类如花生、核桃、葵花子、莲子为15%〜25%;谷类为6%〜10%;薯类为2%〜3叼。为提高蛋白质营养价值，在日常膳食中应当注意食物多样化，粗细杂粮并用，防止偏食，使动物蛋白、豆类蛋白、谷类蛋白合理分布于各餐中。表1-2100g畜禽、水产类和奶类食品中牛磺酸含置mg食品名称制备方法牛磺酸含董食品名称制备方法牛璜酸含董鸡，白肉焙烤15士4小奸煮熟11士1火鸡，乌鸡肉焙烤199士27中等虾生39士13火鸡，白肉焙烤11士1牡蛎生396士29火鸡，熏肉焙烤299土52蛤蜊生520士97牛肉焙烤38±10淡菜生655士72小牛肉焙烤47士10生827士15猪肉焙烤57士12鱿鱼生356±95火腿烤50士6全脂奶2.4士0.3意大利香肠腌制59士8低脂奶2.3±0.2猪肉/牛肉红肠腌制31士4脱脂奶2.5士0.3火鸡红肠腌制123士5低脂酸奶3,3士0.5金枪鱼罐装42士13低脂桃子酸奶7.8士0.9白鱼煮熟]72±54香草冰激凌1.9资料来源：引自孙远明、余群力，食品营养学，中国农业大学出版社，2002(三）其他营养素维生素维生素是一类人体不能合成但又是机体正常生理代谢所必需，且功能各异的微量低分子有机化合物。按照溶解性质将其分为脂溶性和水溶性两大类。脂溶性维生素在机体内与脂肪的吸收有关，且排泄效率不高，包括维生素A、维生素D、维生素E和维生素K;水溶性维生素\n第一章农学与作物生产21排泄率高，一般不在体内蓄积，包括B族维生素（维生素氏、维生素B2、维生素B6、维生素B12、尼克酸、泛酸、叶酸、生物素、胆碱）和维生素C。维生素不供给能量，每日需要量很少，但缺乏时引起相应的营养缺乏症。脂溶性维生素。维生素A又称视黄醇或抗千眼病维生素，它可以使人维持正常视觉、维持上皮细胞结构的完整性、促进生长发育、维持正常免疫功能和预防癌症。缺乏维生素A可引起夜盲症、干眼病和皮肤干燥。过量摄入维生素A可能引起毒性反应。含维生素A最丰富的食物是各种动物的肝脏，其次为蛋黄、黄油、乳粉及含脂肪较高的鱼类。鱼肝油中维生素A的含量很高，可作为婴幼儿的营养增补剂。另外，胡萝卜、甘薯及水果中的杧果、杏、柿子和柑橘维生素A含量也较丰富。维生素D又称钙化醇或抗佝偻病维生素，它能促进小肠对钙和磷的吸收，此外还具有免疫调节功能。缺乏维生素D易患佝倭病和骨软化症。过量摄入也会引起中毒。含脂肪丰富的海鱼(鲱鱼、沙丁鱼、金枪鱼等）、蛋黄、肝、奶油等动物性食品是维生素D的良好来源，瘦肉和牛奶中仅含少量。鱼肝油制剂是维生素D最丰富的来源。维生素E又名生育酚，具有抗氧化、提高运动能力、抗衰老和调节体内某些物质合成的作用。长期缺乏维生素E可引起溶血性贫血。维生素E广泛存在于动、植物食品中，尤其以麦胚油、向日葵油、棉子油等植物油中含量最高，其他如花生、芝麻、大豆也含有丰富的维生素E，牛奶、蛋黄等动物食品及所有的绿叶蔬菜都含有一定量的维生素E。水溶性维生素。维生素氏又称硫胺素，具有辅酶功能，另外在维持神经、心肌、正常食欲等方面也有明显的作用。缺乏维生素氏时易患脚气病、韦尼克脑病和科尔萨科夫精神病。大量摄入维生素氏可能使胃感到不适。维生素氏存在于大多数天然食品中，含量较丰富的有动物内脏（肝、心及肾）、肉、豆类、花生和未加工的禾谷类。水果、蔬菜、蛋、奶等也含有维生素民，但含量较低。维生素B2又名核黄素（Riboflavin)，是体内多种氧化酶系统的辅酶，另外具有抗氧化活性、促进生长发育和保护皮肤作用。人类缺乏维生素B2主要表现在唇、舌、口腔黏膜和会阴皮肤处的炎症反应，还会使视力下降、视物模糊、引起眼睑炎，易患贫血。维生素B2广泛存在于动、植物食物中，动物性食品含量较植物性食物高，肝、肾、心脏、乳、蛋类、鳝鱼含量尤为丰富，大豆、蘑菇和各种绿叶蔬菜也是维生素B2的重要来源。维生素B6又称吡哆素（Pyridoxine)，参与蛋白质、碳水化合物和脂肪的代谢，对人的免疫系统也有影响。缺乏维生素B6引起蛋白质及氨基酸代谢异常，表现为贫血、抗体减少、皮肤损害（特别是鼻尖），幼儿还会出现惊厥和生长不良等。维生素B6多存在于白色肉类（如鸡肉和鱼肉），其次为肝脏、豆类、蛋类，水果和蔬菜中含量也较多，含量最少的是柠檬类水果、奶类。维生素B12又称钴胺素或抗恶性贫血维生素，对维持造血系统的正常功能状态和生殖系统都有影响。维生素B12广泛存在于动物内脏和肉类食品中，植物性食品含量极少。尼克酸(Nicotinicacid)又称烟酸(Niacin)或维生素PP,是辅酶I和辅酶II的组成成分，参与细胞内生物氧化还原过程，还可以维护皮肤、消化系统和神经系统的正常功能以及降低血清胆固醇。缺乏尼克酸可导致癞皮病，过量摄入尼克酸也有副作用，包括皮肤发红、高尿酸血症、肝和眼异常，以及偶然出现高血糖。烟酸广泛存在于植物和动物性食物中，如酵母、肉类（包括肝）、全谷及豆类等，奶类及其制品、各种绿叶蔬菜、鱼、咖啡和茶中均有含量。维生素C又名抗坏血酸（Ascorbicacid)，它能维持细胞正常的能量代谢，促进胶原组织的合成，参与机体的造血功能，维持心肌功能，另外还具有抗氧化作用和解毒作用。膳食中维生素C长期缺乏会导致坏血病。维生素C\n第一章农学与作物生产21在新鲜的蔬菜和水果如辣椒、菠菜、苦瓜、柑橘、山楂和红枣中含量均较高，野生的蔬菜及水果如苋菜、苜蓿、沙棘、猕猴桃和酸枣中含量尤其丰富。矿物廣和水人体重量的96%是碳、氢、氧、氮等构成的有机物和水分，其余4%则由多种不同的无机元素组成，其中有20多种是人体必需或可能必需的，营养学中称这类营养为矿物质（Minerals)，也称矿物盐或无机盐。这些矿物质分为两类，在体内含量较多，每日需要量在100mg以上的称为常量矿物质（Macrominerals)或常量元素，包括妈、碟、硫、钾、钠、氯和镇7种元素；在体内含量较少，每日需要量在1〇〇mg以下，甚至以微克计的称为微量元素（Traceelements)，共13种，其中铁、锌、硒、铜、碘、钼、钴及铬8种元素对人体生命活动必不可少，锰、硅、硼、矾和镍5种元素是人体可能必需的。现在认为铅、氟、镉、汞、砷、铝及锡7种元素，也属于微量元素，这些元素具有潜在的毒性，但在低剂量可能具有功能作用。(1)常量元素钙。钙是人体中含量最丰富的矿物元素，占人体总量的1.5%〜2%，钙是构成机体骨骼和牙齿的主要成分，骨外钙对维持机体的生命过程具有重要作用。表1-3为一些食物中的含钙量。钙缺乏表现为生长发育迟缓、骨和牙质差，严重时骨骼畸形即徇偻病。钙主要在小肠上段被吸收，生长期的儿童、少年、孕妇或乳母对钙的需求量大，他们对钙的吸收率也较高。维生素D的适当供给有利于小肠黏膜对钙的吸收。一些植物性食物中植酸和草酸含量高，易与钙形成难溶性盐而不利于钙吸收，苋菜和圆叶菠菜等草酸含量很高，烹制时应先焯后炒。表为某些蔬菜中钙和草酸的含量。膳食纤维食用过多、饮酒过量及食物中脂肪过高都会减少钙的吸收，活动很少或长期卧床的老人、病人，钙吸收率也会降低。奶及奶类制品中的钙不仅含量丰富而且吸收率高，是理想的供钙食品。水产品如海带、豆制品、芝麻和许多蔬菜含钙也很丰富，谷类及畜肉含钙较低。表1-3—些食物中的含钙量mg/100g食品名称含钙置食品名称含钙*人奶34大豆367牛奶120豆腐240〜277奶酪590蛋黄134虾皮2000猪肉（痩）11海带（干）1177牛肉（瘦）6发菜767羊肉13标准粉13标准米10表部分蔬菜中的钙和草酸含置mg/100g食品名称钙含董草酸含董理论上可利用的钙量小白菜150133100芹菜18123179球茎甘蓝859941大白菜676038厚皮菜64471-145圆叶菠菜102606-167资料来源：引自王光慈，食品营养学，中国农业出版社，2002\n第一章农学与作物生产21磷。磷占人体重量的1%左右，磷与钙形成难溶性盐而使骨骼和牙齿结构坚固，磷也是软组织结构的重要成分，磷还参与体内能量代谢，维持体液的滲透压和酸碱平衡，是许多酶系统的组成成分和激活剂。蛋类、瘦肉、鱼类、干酪及动物肝、肾的磷含量髙且易吸收;植物性食品如海带、芝麻酱、花生、坚果及禾谷类含量也较高。钠。钠可调节人体内水分，维持体液的渗透压和酸碱平衡，增强神经肌肉的兴奋性等。过多摄入钠会引起高血压。钾。钾有很多生理功能，维持碳水化合物、蛋白质的正常代谢，维持细胞内正常的渗透压，维持神经肌肉的应激性和正常功能，维持心肌的正常功能，降低血压。缺钾表现为肌无力及瘫痪、心律失常、横纹肌肉裂解症及肾功能障碍等。水果、蔬菜、面包、油脂、酒、马铃薯和糖浆中含钾量较丰富。镁。镁几乎涉及生命活动的各个环节，如参与构成骨骼和牙齿，许多酶的激活剂，参与体内核酸、碳水化合物、脂类和蛋白质等的代谢，和能量代谢密切相关，还是心血管系统的保护因子，有利尿和导泻作用等。花生、芝麻、大豆、全谷、绿叶蔬菜中含镁丰富。加工过细的食品大部分镁被损失。(2)微量元素铁。铁在体内主要作为血红蛋白、肌红蛋白的组成成分参与02和C02的运输，铁又是细胞色素系统、过氧化氢酶和过氧化物酶的组成成分，在呼吸和生物氧化过程中起重要作用。缺铁引起缺铁性贫血，是一种世界性的营养缺乏症。膳食中影响铁吸收的因素很多，若存在维生素C、胱氨酸、赖氨酸、葡萄糖及柠檬酸等，对植物性铁的吸收有利；植物性食品中存在有草酸、磷酸、膳食纤维及饮茶、饮咖啡等均可对铁的吸收起抑制作用。人体生理状况及体内铁的贮备多少显著地影响铁的吸收，如由于生长、月经和妊娠期间对铁的吸收比平时增多，体内贮铁丰富，吸收减少，体内贮铁较少时吸收增加。动物内脏、血、精肉等含铁丰富且吸收率高，海带、芝麻、豆类、红糖、干果、油菜、苋菜、芹菜和韭菜等含铁量也较高。锌。锌是许多酶的组成成分或酶的激活剂，对机体的生长发育、组织再生、促进食欲、促进维生素A的正常代谢、促进性器官的正常发育、保护皮肤健康和增强免疫功能等方面有重要作用。缺锌会引起食欲不振，使伤口愈合慢，机体免疫力降低等。锌的吸收受膳食中含磷化合物如植酸的影响而降低其吸收率，发酵谷物制品因植酸有一部分被水解，锌的吸收率高于未发酵制品，过量纤维素及某些微量元素也影响其吸收。一般动植物食品中均含锌。表1-5为\n第一章农学与作物生产21锌缺乏时的一些临床表现。表1-5锌缺乏的临床表现体征临床表现味觉障碍偏食、厌食或异食生长发育不良矮小、瘦弱、脱发胃肠道疾患腹泻皮肤疾患皮肤干燥、炎症、疱疹、皮疹、伤口愈合不良、反复性口腔溃疡眼科疾患白内障和夜盲免疫力减退反复感染、感冒次数多性发育或功能障碍男性不育认知行为改变认知能力不良、精神委靡、精神发育迟缓、行为障碍妊娠反应严重嗜酸、呕吐加重胎儿宫内发育迟缓生产小婴儿、低体重儿分娩合并症增多产程延长、伤口感染、流产、早产胎儿畸形率增髙脑部、中枢神经系统畸形资料来源：引自孙远明、余群力，食品营养学，中国农业大学出版社,2002砸。硒是谷胱甘肽过氧化物酶的重要组成成分，砸能促进动物生长，保护心血管和心肌健康，降低心血管的发病率，还能减轻体内重金属的毒害作用等。缺硒会发生克山病（心肌坏死为特征的心脏病）和大骨节病。硒摄入过量可致中毒，主要表现为头发变干、变脆、易断裂和脱落；肢端麻木、抽搐甚至偏瘫，严重时死亡。碘。碘是甲状腺素的组成成分，还能调节组织中的水盐代谢，促进多种维生素的吸收和利用等。地方性甲状腺肿（地甲肿）与地方性克汀病(地克病）为典型的缺捵疾病。碘摄入过量表现为心率加速、气短、急躁不安、失眠、多汗及食欲亢进等。海带、紫菜、发菜和淡菜含碘最为丰富。一般每日食用20g的含碘盐（碘化钾与食盐比为1:100000)可满足机体需要。氟。氟可以预防龋齿和老年性骨质疏松症，适量的氟有利于钙和磷的利用及在骨骼中沉积。缺氟导致龋齿的发生，也会干扰钙、磷的利用而影响骨骼的健康。摄入过量氟可引起机体不同程度的代谢失常和中毒表现。氟的主要来源是饮用水和中国茶，软水中不含氟。水。水是所有营养素中最重要的一种，若断水3d或失去体内水分的1/5将导致死亡。水占体重的百分比因年龄增大而减少。水在体内的作用很多，如细胞的重要组成成分、参与体内各种生化反应、参与一系列的生理活动、体内的重要溶剂、调节体温、血液的主要成分、润滑功能等。一个平均体重的人每天需要1800〜2500g水，其中约一半以尿的方式排出，另一半以出汗或呼气的形式排出。人体摄取的水分约一半来自饮用水，另一半则从食物中获取。二、我国居民的食物营养源(一>食物营养来源人类的膳食来源为植物性食物与动物性食物两大类，前者包括粮食(小麦和水稻为主）、植物油、食糖、蔬菜、水果、鲜瓜和酒类，后者包括肉类、蛋类、牛羊奶、水产品和动物油等。与世界特别是西方发达国家相比，我国居民的食物营养来自于动物性食物的比例较低，但要高于亚洲和发展中国家的平均水平。在能量来源中，粮食所占的比重保持在75%左右的水平；来自于除粮食以外的其他植物性食物和来自于动物性食物的比重分别占到14%和11%左右。在蛋白质的来源中，植物性食物（主要为粮食）的比重约占83%;来自于动物性食物的比重约占17%。\n第一章农学与作物生产21目前，我国食物综合生产能力显著增强，我国居民食物消费质量明显提髙，食物消费结构得到显著改善，主要食物资源量已达到世界平均份额。我国粮食年均生产能力已达到5亿t，人均粮食399.1kg，水果145.1kg，肉类42.4kg，水产品37.0kg，油料22.3kg，糖料101.3kg。随着我国经济水平的提高，能量和蛋白质来自于植物和粮食的比重会有所下降。据预测，2020年将分别下降到85%(其中来自于粮食的比重下降到约66%)和75%左右。(二）食物营养状况人群的营养状况在一定程度上可以反映一个国家的经济发展和社会文明程度。1978年以前，我国居民每人每日能量、蛋白质和脂肪的供应量分別为7600kj、45g和27g。以中国营养学会推荐的营养标准(每人每日摄人10〇〇〇kj能量和70g蛋白质）来分析，1978年以前的能量营养和蛋白质营养均未达到标准。根据联合国粮农组织确定的营养低限基准（成年男子为9600kj)估算，那时我国相当一部分人处于营养不良的状态。1978年以后，人群的膳食构成和居民的营养状况有了明显改善，居民每人每日能量、蛋白质和脂肪的供应量分别达到10900kj，70g和65g，已经相当于或接近世界平均水平，并超过了亚洲和发展中国家平均水平的10%左右。1995年营养监测数据表明，随着城市住户收入的增长及市场食品供应的丰富，城市居民的食物消费模式也在变化，肉、禽、鱼、乳类、水果和蔬菜消费量均明显增加，粮食消费量持平或减少，豆类和豆制品消费量普遍减少。农村住户粮食消费量减少或持平，油脂消费普遍增加，豆类及豆制品消费仍低，肉禽类消费有所增加，但幅度不大，蔬菜消费相对稳定。尽管我国城乡居民的消费模式有了很大的改进，但还存在一些问题，如豆类、杂粮和薯类的消费量减少;钙的摄人量不足；对脂肪含量高猪肉的偏好引起的肥胖；以油脂、淀粉为主的高能量方便食品、快餐食品对膳食平衡产生的不利影响；一些与营养失衡有关的慢性病等问题逐渐引人注目。(三）我国居民膳食指南我国居民的食物种类多样，各种食物所含的营养成分也不尽相同。除母乳外，任何一种天然食物都不能提供人体所需的全部营养素。人类每天的膳食要搭配多样的食物，才能满足人体对多种营养素的需要。中国营养学会根据我国居民膳食存在的具体问题，于2007年修订了“中国居民膳食指南”。食物多样、谷类为主每种食物都有不同的营养素，只有最大限度地增加食物的种类，才能避免营养不良。建议每人每天吃40种以上的食物，其中包括主食、蔬菜、水果以及各种菜肴作料。另外，不吃谷类主食就会出现营养不良，影响健康，一般人群膳食指南共有10条，适合于6岁以上的正常人群。粗细搭配还涉及主食的加工方式。如稻米、小麦不可碾磨得太精，否则谷粒表层所含的B族维生素、矿物质等营养素和膳食纤维等将会大部分流失于糠麸之中。建议每天最好能吃50g以上的粗粮。多吃蔬菜、水果和薯类蔬菜水分含量丰富，能量低，富含植物化学物质，是人体微量营养素、膳食纤维和天然抗氧化物的重要来源。成人每天应该摄入300〜500g，即每顿饭至少要有1〜3份蔬菜。蔬菜尽量选择深色的。将无污染的果皮与果肉一起吃掉可以增加膳食纤维的摄人，有助于肠道健康。吃水果的时间应选择在餐前或两个正餐之间的辅餐时间，如上午10点左右或下午3点左右。薯类食品膳食纤维含量髙、脂肪低，每周应吃5次左右，如红薯，1次可以食用1块，尽量避免油炸。每天吃妨类、大豆或其制品\n第一章农学与作物生产21奶类营养成分齐全、组成比例适宜、容易消化吸收，除含丰富的优质蛋白质和维生素外，含钙量较高，利用率也很高，是膳食钙质的极好来源。建议每人每天饮奶300g或相当量的奶制品。大豆的蛋白质含量高，氨基酸组成也比较平衡，且含丰富的优质蛋白质、必需脂肪酸、B族维生素、维生素E和膳食纤维等营养素以及大豆低聚糖、异黄酮、植物固醇等多种植物化学物质。每人每天应摄入30〜50g大豆或相当量的大豆制品。常吃适量直、禽、蛋和瘦肉鱼、禽、蛋、瘦肉等动物性食物是优质蛋白质、脂溶性维生素和无机盐的良好来源，如与谷类或豆类食物搭配食用，可以明显发挥蛋白质互补作用。建议每人每天吃1个鸡蛋，鱼肉或鸡肉50〜100g，猪肉提倡吃痩肉。减少烹调油用量，吃清淡少盐膳食不合理的烹调油摄入量，以及高盐饮食会导致肥胖人群和高血压人群的增长。因此，做菜要尽量清淡。建议烹调油每人每天不超过30g，食盐不超过6g。食不过量，天天运动，保持健康体重吃得过饱、缺乏运动是当前慢性病高发的主要危害因素，因此控制食量、增加运动必不可少。建议每顿吃七八分饱为宜，每天不能少于30min的有氧运动。三餐分fc要合理，零食要适当按适合个人的健康体重计算出每天所需要的总热量，然后再按早、中、晚三餐各1/3的比例摄入热量。也可按早餐1/5、中餐2/5、晚餐2/5安排一日三餐的进食量。零食可在两餐之间食用，要选择富有营养的食品，如牛奶、酸奶、水果、蛋糕、肉松、牛肉干和干果等。每天足量饮水，合理选择饮料轻体力活动成年人每日至少饮水1200mL(约6杯），在高温或强体力劳动条件下应适当增加。首选白开水，也可选择一些果汁、奶制品，如酸奶。饮酒应限量成年男性1d饮用酒的酒精量不超过25g，相当于白酒50mL，啤酒250mL，葡萄酒100mL;成年女性Id不超过15g。最好不要空腹喝酒。切忌一醉方休或借酒消愁。吃新鮮卫生的食物食物选择首先要新鲜、卫生。据有关调查显示，刚摘下来的蔬菜每过1d，营养素就会减半。所以在选购食物时，要选择外观好，没有泥污、杂质，没有变色、变味并符合卫生标准的食物。每次做饭菜，尽量按量做，避免吃剩菜剩饭，少吃熏制、腌制、酱制食品。第三节人口增长与粮食危机一、人□增长的历史与趋势人类自猿人开始，至今已有1〇〇万年以上的历史。在这漫长的社会发展过程中，人口再生产出现了“高、高、低”、“高、低、高”和“低、低、低”三种不同的类型。第一种类型主要出现在工业革命前的原始社会、奴隶社会和封建社会，由于生活资料不足和医疗技术落后，人口再生产类型的特点是出生率高、死亡率髙和自然增长率低；第二种类型主要出现在工业革命早期，由于生产力的提高和医疗技术的发展，特别是大规模饥荒和战乱的结束，人口再生产表现为出生率高、死亡率低、自然增长率高；以后随着生产力的进一步提高和医疗技术以及社会制度的完善，人们的生育观念发生改变，表现为出生率、死亡率和自然增长率均低的特点。目前发达国家的人口再生产类型大多属于这种类型，而大多数发展中国家则仍处于“高、低、高”类型。(一）世界人口的增长\n第一章农学与作物生产21世界人口在公元纪元之初为2亿〜3亿，1650年到达5亿左右，20世纪初为16亿，1961年已达30亿，1987年为50亿，1995年达到57亿。2007年美国中央情报局（CentralIntelligenceAgency，CIA)统计了世界241个国家的人口，已经达到66亿，其中1亿人口以上的国家12个，中国13亿人，印度11亿人，欧盟（欧盟25国）5亿人，美国3亿人，其次是印度尼西亚、巴西、巴基斯坦、孟加拉、俄罗斯、尼日利亚、日本和墨西哥。从1961年至今，世界人口增长了120%。2009年8月美国的报告预计，到2011年，世界人口总数将突破70亿，且增长主要来自发展中国家。届时，印度将成为世界人口第一大国，中国将退居第二，而美国人口总数预计达到39亿，位列第三。联合国人口基金会预测，全世界人口2025年将达85亿，2050年将突破100亿。{二）我国人口的增长我国历史上就是一个人口大国。封建社会时期，大规模的战乱加上灾荒和瘟疫等天灾，人口增长出现停滞和负增长。据估计，新石器时期我国人口约为5万；先秦时期（公元前221—2〇7年）为1000万〜2000万；明朝盛期（1368—1644年）多达6900万；清朝（1616—1911年）增至4亿多；中华民国到1949年新中国成立时，全国人口为5.4亿。新中国成立前我国的人口再生产属于典型的“高出生率、高死亡率和低自然增长率”类型。新中国成立后，人民有了安居乐业、休养生息的机会。我国的人口再生产迅速从“高、高、低”类型向“高、低、高”类型转变。1950—1957年是新中国成立后的第一个生育高峰期。1958—1962年，由于经济失误和自然灾害的影响，人口增长率出现异常。1962年以后，社会经济发展进入恢复时期，至1973年出现了我国的第二个生育高峰期，全中国人口达9亿以上。人口增长率达到2.0%以上，最髙时接近3_0%。1974年以后，由于全面推行计划生育，全国人口再生产类型由此以后开始向“低、低、低”类型演变。我国人口控制政策，在20世纪70年代基本上是“一个不少，两个正好，三个多了”的尺度，人口增长率稳定在1.5%的水平以下。80年代初期开始推行“独生子女”政策，但80年代中期对农村人口政策进行调整，大部分地区允许农村“独女户，按计划间隔再生一胎”，结果人口增长率又回升到了1.5%左右。90年代以后，加强了人口控制力度，人口增长率又明显降低，稳定在1.1%〜1.2%。尽管我国的人口再生产类型已经转变为“低、低、低”类型，但由于人口基数大，开始实行计划生育后每年仍以约1500万人口的速度增加，全国人口1981年达10亿，1988年突破了n亿，1995年达到12_11亿，从1974年到1995年的21年间人口增加了3亿多，平均年增长率为1.38%。2008年底，我国人口总数为13.28亿。根据联合国亚太经合理事会ESCAP/POP人口预测模型对我国人口总量进行预测的结果为：低方案，2025年为15.15亿；中方案，2025年为15.70亿，至加4〇年左右稳定在I6亿上下，之后开始缓慢下降；高方案，2025年为16.33亿，总人口在2065年左右达到高峰，为17.8亿。二、作物生产与粮食危机(一）作物生产的发展概况世界作物生产概况自20世纪中叶以来，世界人口迅猛发展，使农业面临巨大的压力和动力。农产品需求的压力，使各国政府不得不致力于发展农业生产。从20世纪的60年代到90年代的30多年间，由于垦荒和复种指数的提高，全世界总作物收获面积由9.2亿hm2扩大到10亿hm2,其中，主要作物收获面积从5.97亿hm2增加到7.18亿hm2。单产平均增幅为60%，谷物生产也处\n第一章农学与作物生产21于不断上升趋势，自1961年以来，谷物总产从1960年的8.77亿t提高到18.21亿t,增长了1.08倍。产量的增加主要得益于单产的增加。单产的显著提髙主要是由于农业科学技术的进步和农业生产条件的改善，如品种改良和育种技术的进步、增施肥料和施肥技术进步、扩大灌溉与节水技术、作物病虫草防治和新技术的应用推广等。在这些主要作物中，收获面积增幅最大的是大豆，其次是甘蔗和油料作物，烟叶、玉米和水稻也有明显的增加，甜菜和小麦增加不多，而麻类作物、甘薯和马铃薯则明显减少，棉花也略有下降；总产增幅最大的是大豆，其次是油料作物、玉米、甘蔗、小麦和水稻，然后是烟叶、皮棉、甜菜和甘薯，而麻类作物和马铃薯的总产有所下降；单产增幅最大的是小麦，其次是玉米、大豆、水稻、皮棉、麻类作物、甘薯和油料作物，最小的是甜菜、烟叶、马铃薯和甘蔗。20世纪末期，世界粮食单产有所增加，但是粮食播种面积、粮食总产和人均粮食产量均呈下降态势。进入21世纪，世界粮食总产继续增加，其中谷物产量2001年为18.88亿t，2006年21.42亿t，2008年22.45亿t。而世界谷物单产增长速度则出现下降趋势。我国作物生产概况新中国成立后，我国的作物生产取得了举世瞩目的成绩，扭转了粮棉油等主要农产品供给长期短缺的局面，实现了供求基本平衡。1992—1994年与1949一1953年相比，作物总播种面积、总产和单产均有明显提高。总播种面积除大豆减少18.2%外，水稻、小麦、玉米、薯类、油料、皮棉、黄红麻、甘蔗、甜菜和烤烟的增幅分别为13.9%、26.9%、63.1%、12.8%、139.4%、26.8%、146.9%、668.7%、600.3%、1023.0%，增幅最大的是烤烟、甘蔗和甜菜，最小的是薯类、水稻和皮棉；总产增幅最大的是甜菜（3611.8%)、烤烟（1634.8%)和甘蔗（1235.3%)，最小的是大豆（71.3%)、薯类（117.9%)和水稻（196.0%);单产增幅最大的是小麦（392.4%)、玉米（262.4%)和皮棉（256.1%)，最小的是黄红麻(37.2%)、烤烟（54.5%)和甜菜（65.1%)。我国作物生产发展如此迅速得益于农业科技的进步和作物生产条件的改善，如作物品种的改良、间套作多熟制种植技术的发展、作物栽培科学的发展、病虫草鼠害防治技术的发展和机械、灌溉等生产条件的改善。1990年中国粮食产量为4.46亿t，1998年5.12亿t，2003年4.31亿t，2005年为4.84亿t，2007年5.01亿t，2008年5.29亿t，2009年中国粮食总产量达到5.31亿t，创历史新高。2003—2009年底，粮食已连续六年丰收。黄淮海平原区、长江中下游区和东北平原区对全国粮食总产的贡献率分别达到30%、23%和12%，三大区占到粮食总产的65%。近几年粮食总产增加更多是靠播种面积的恢复，2003—2008年我国粮食播种面积由0.99亿hm2增加到1.07亿hm2。粮食单产增加的速度则变慢，1985—1995年均增加66kg/hm2,1996—2003年均降低10kg/hm2,2003—2008年均增加112kg/hm2。(二）粮食需求与危机碳水化合物、脂肪和蛋白质在人体内氧化释放的能量分别为17.15kj、39.54kj和23.64kj，但在一般混合膳食中，正常人对这三种产能营养素的消化吸收率分别为98%、95%和92%，因此，每克产能营养素在体内氧化产生的净能为16.8kj、37.7kj和16.7kj。据研究，人体每1kg体重需要消耗167kj能量，一个成年人平均体重以60kg计算，每天需要消耗能量10000kj，按1g固体食物产生17kj能量（为计算方便），那么，一个成年人每天需要600g，每年需要219kg的固体食物。由于固体食物含有水分等，因此，一个成年人每年需要消耗粮食300kg左右，而这个数值只是温饱水平，400kg可算作温饱有余,500kg以上才能算是充足富裕的水平。随着生活水平的提高，动物食品消耗量增加，而大多数动物食品均是由粮食转化而来，再加上工业原料等因素，因此，给粮食需求造成越来越大的压力。世界粮食需求现状与从全世界人均粮食的占有状况来看，】即2—1994年为402kg•根据上述判断，已基本满足人类的粮食需求，但各洲之间的差异很大。北美洲、欧洲和大洋洲分别超过了1000kg、600kg和900kg，南美洲达到了443.0kg，亚洲也超过了300kg\n第一章农学与作物生产21的基本需求，而非洲的人均占有量仅为183.1kg。各洲之间差异比起1%1—1965年反而进一步拉大了。原因显然不是由于粮食生产的增长幅度引起的，而是由粮食增长与人口增长的不平衡引起的。从粮食的增长状况来看，南美洲最多，亚洲其次，欧洲最少，但由于欧洲的人口增长远低于其他各洲，因而人均占有量仍保持了较高的增长幅度，超过了世界平均水平的1倍；与此相反，非洲虽然粮食增长幅度接近于世界乎均水平，但由于人口增长远高于世界平均水平，所以人均占有量反而下降了21%。尽管减少长期饥饿的工作在20世纪80年代和90年代前期取得了巨大进展，但是饥饿人数在过去十年中仍然在缓慢地增长，由2008年的9.15亿上升至2009年的10.2亿。全世界营养不良人口几乎都生活在发展中国家，亚太地区约有6.42亿人长期生活在饥饿之中；撒哈拉以南的非洲地区约有2.65亿人；拉美和加勒比地区5300万；近东和北非地区4200万；而发达国家总计1500万。目前，全球因饥饿而死亡的人中非洲人占3/4。饥饿人口近期的增多并非全球粮食歉收所致，而是因为世界范围的经济危机导致了收人降低、失业率激增，联合国相关机构认为，这一原因降低了穷人的粮食购买力。近年来，国际粮食供需发生深刻变化。经过2007〜2008年大幅度波动后，全球粮食价格回落，呈现震荡整理状态。由于经济衰退、气候变化、许多发展中国家粮食生产水平相对较低等原因，世界粮食生产的不确定性增大;受人口增加、生物燃料发展等因素影响，粮食需求将继续呈刚性增长;加上金融投机行为对粮食市场影响加大，粮价大幅度波动的可能性依然存在，世界粮食形势不容乐观。如果不考虑农业资源减少和退化对粮食生产的不利影响，以及由饮食结构变化引起的粮食消耗膨胀，仅考虑人口增长对粮食的需求，那么到2025年全世界人口达85亿时，需要较1992—1994年增加粮食约1L9亿t，收获面积不变时需增产53.7%(仍按1992—1994年的人均粮食400kg计算）；当2050年人口突破100亿时，需要较1992—1994年增加粮食17.7亿t,需增产79.3%。进入21世纪以来，世界粮食增长速度有所缓慢，大多数专家都预测，今后单产的增长趋势将越来越缓慢，世界粮食安全面临新的挑战。因此，预计今后的粮食供求矛盾也将越来越尖锐。如果再考虑到环境污染、耕地减少和退化以及饮食结构变化等因素，那么全世界粮食需求的矛盾就变得更为尖锐，更突出，孕育危机的可能性就越大。我粮食需求现状与獱测目前我国是世界上人〇最大国，也是粮食生产与消费最大国。随着人口的持续增加、饮食结构的变化与工业化、城市化及环境退化造成的农业资源减少，我国面临的粮食需求压力变得日益严峻。由于我国粮食供求关系将直接影响世界粮食市场，因此一些国内外学者担心将来谁养活中国人。从表1-6可以看出，新中国成立后我国人均粮食占有量的变化大致可分为四个阶段。第一个阶段是1949—1958年快速增长阶段：1949年仅为209kg，到1958年稳定在300kg以上。第二个阶段是1959—1977年滑坡恢复阶段：由于受“大跃进”和自然灾害的影晌，1959年开始直线下降，1960年仅为217kg，之后虽然逐步得到恢复和发展，但直到1974年才达到300kg。第三个阶段是1978—1984年再次飞跃阶段：实行改革开放政策后，农业得到了全面发展，人均粮食也有了新的飞跃，从1977年的297kg迅速增长到了1983年的376kg，1984年达到了390kg。第四个阶段是1985年至今维持徘徊阶段：从1985年开始至今我国人均粮食占有量一直维持在350〜400kg。2008年我国粮食总产量达到5.29亿t，创造历史新纪录，按人口总数13.28亿计算，人均产量达到399kg，接近400kg，基本达到温饱有余的水平。\n第一章农学与作物生产21表1-6中国历年人均占有粮食统计年份(年）1949195119551958196019741977人均占有粮食(kg)209250299300217300297年份(年）1983198419901996199819992008人均占有粮食(kg)376390393412410404399根据我国人口的增长趋势，即使不考虑人均消费量增长的影响，单就满足新增人口的基本温饱需求（每年人均400kg)，那么到2025年人口为15.15亿时，我国对粮食的需求量将是6,06亿t，平均每年至少增加60亿kg。但实际上，近年来我国粮食消费保持平稳增长。显然，必须继续采取切实可靠的有效措施，才有可能解决人民对粮食的需求。三、粮食危机的解决途径怎样避免将来出现的世界性或局部性粮食危机，是联合国粮农组织、缺粮国家政府和各国有识之士非常重视和关心的问题。由于各国自然资源和政治、社会、经济等条件差异悬殊，因此解决粮食危机的途径应该因地制宜，不能千篇一律。但控制人口增长速度，政府重视农业可以说是缺粮国家避免粮食危机的最基本要求。发展农业依赖于农业政策、加大农业投入和发展农业科技三个方面。具体到我国当前实际，显然已经采取了一些有效的措施。综合这些途径有：(一）保护和合理利用农业资源耕地资猓根据国土资源部的数据，我国耕地面积从1996年的1.30亿hm2下降为2008年的1.217亿hm2，12年共减少830万htn2，同期人均耕地面积从0.106hm2下降为0_〇92‘hm2。联合国规定了人均耕地的危险点053hm2/人”，即养活1个人必须有不少于0•053hm2的耕地，而我国目前已有近1/3省区接近或低于这个危险点。预计今后几十年内，因工业化、城市化和交通网络建设而占用大量耕地仍是一个不可避免的事实。如果我国发展所需的人均土地控制在059hm2左右，则每年需要土地6.67X105hm2，假定其一半来自于粮食作物耕地，则每年损失的面积为3.33Xl〇5hm2。因此，在强化耕地保护法制、建立农田保护政策的同时，开发开垦宜农荒地减少耕地损失也是一项刻不容缓的任务。根据各方面的资料，我国现有宜农荒地和沿海滩涂共3.5X107hm2,其中约40%即1.33X107hm2能用于发展粮食作物生产，开垦利用系数按60%计，可净得耕地8.0X106hm2,以每年开垦2.67X105hm2计，则可使每年损失的粮食作物耕地下降到6.67X104hm2。除了耕地数量不足外，我国的耕地质量也不容乐观。我国的耕地中高产田仅占21.5%，而低中产田占到了78.5^^全国有1.0X107hm2耕地受工业“三废”危害，有20个省市出现酸雨，污染农田3.0X105hm2。全国水土流失面积已髙达3.69X106km2，华北、西北、东北地区有1.0X107hm2耕地处于沙漠化边缘。因此，在确保耕地面积的同时，改造中低产田、开发高产田和保护生态环境也是保证农业持续发展的重要环节。水资源我国是一个淡水资源紧缺的国家，2000—2008年间全国平均人均淡水资源不足2200(表W)，仅为世界平均值的1/4,尤其是北方地区人均水资源量不足1000m3。正常年份全国农业缺水为300亿m3。随着人口的不断增长和城镇化、工业化与社会经济的不断发展，可供农业利用的水资源还将不断减少，农业缺水问题日益突出，已成为制约粮食生产的首要因\n第一章农学与作物生产21素。据水利部、中国工程院等预测，在不增加灌溉用水的情况下，2030年全国缺水量将高达1300亿〜2600亿nr%其中农业缺水达500亿〜700亿m3。表1-7全国水资源变化情况年份200020012002200320042005200620072008水资源总量（亿m3)277012686828261274602413028053253302525527434人均水资源量(tn3/人）219421122207213118562152193219162071资料来源：2009年中国统计年鉴我国旱区面积约占总国土面积的74%，我国农业平均每年因旱成灾面积达2.3X108hm2，2008年冬天、2009年和2009年春天发生的严重旱情再次给我们敲响了警钟。发展灌溉是旱区增加粮食生产和减少旱灾危害最有效的方法。我国灌溉水的利用效率仅为40%,远低于世界先进水平。如能通过各种节水技术将利用率提高到80%，则至少可增加灌溉面积2.4X107hm20(二）提高单位面积产量提高单位面积产量包括提高复种指数和提高作物单产两个方面。我国目前的复种指数为156%左右，理论值为198%,尚有42%的潜力可挖。复种指数每提高1%，可增加作物播种面积9.33X105hm2。在提高作物单产方面，要进一步发挥科学技术的增产潜力。我国每年有6000多项科技成果问世，但转化率只有30%〜40%，远落后于发达国家60%〜80%的水平。目前，全国粮食作物单产虽然高于世界平均水平，但与先进国家相比还有很大差距D因此，提高作物单产的潜力还相当巨大。提高作物单产的途径很多，除了改造中低产田、开发高产田，提高灌溉水利用率、扩大灌溉面积和优化施肥技术等方面外，增加叶面积指数和收获指数、提高生物量、培育生态理想型植物、提高作物的光合作用效率等发展适用技术等都具有很大潜力。(三）减少产后损失我国专家对粮食在收获、运输、加工、贮藏、销售、消费6个环节的损失情况迸行了调查，推算出粮食总损失率为18.1%。例如，水稻收获后的损失数字是：收获1%〜3%、搬运2%〜7%、脱粒2%〜5%、晒干1%〜5%、贮藏2%〜5%、碾米2%〜10%。粮食部门的统计数据显示，如果将收获至消费过程中的损失降至最低点，每年可节约粮食2000万t。(四）调整粮食发展战略随着生活水平的提高和膳食结构的改变，人们对植物性食物的消费需求增长由快变慢，而对动物性食物的需求则由慢变快，对谷类和薯类的消费量有所下降。今后畜、禽、蛋、奶、鱼等动物性食品仍会保持较快的增长势头，因此饲料用粮、工业用粮等间接粮食消费量将大大增加，代替口粮消费的趋势也将继续。因此，粮食生产必须从传统的单一的粮食观念转变为多样化、营养化的食物观念，对种植业结构进行必要的调整，建立新型的作物种植制度，发展高产优质的饲料作物，提高粮食作物的综合利用效益。(五）开发新的食物源通过微生物发酵可以生产大量的微生物蛋白，不仅可供人类直接食用，也可作为家畜、家禽的高蛋白饲料，为我们提供质优价高的肉类蛋白。1967年在美国召开的第一次国际单细胞蛋白学术会议上把这种微生物发酵产品正式命名为单细胞蛋白（SCP)。利用微生物发酵工业生产单细胞蛋白饲料，是国际科技界公认的解决蛋白质资源匮乏的重要途径。我国每年有农作物秸秆5X1011kg，假如其中20%的秸秆即IX1011kg通过微生物发酵变为饲料，据测算，可获得相当于kg的饲料粮。微生物工厂生产是节省土地型的工业，一座占地不多的年产1X108kg单细胞蛋白的微生物工厂，相当于1.2X105hm2耕地生产的大豆蛋白或2.0X1〇\n第一章农学与作物生产217hm2草原饲养牛羊生产的动物蛋白。海洋是巨大的生物宝库。例如，可加工成人类食物的近海领域自然生长的藻类植物，年产量相当于目前世界小麦总产量的15倍以上。海洋食物产品富含各种营养物质，种类齐全，极易被人体吸收，而且味道鲜美，是人类的优质食物。我国有18000km的大陆海岸线，近海有丰富的资源，水深在200m以内的大陆架至少有1.47X108hm2,因此充分利用浅海资源，发展农牧场化的海水养殖业，具有广阔的前景。(六）立足自给，适当进口我国是一个人口大国，粮食必须立足于自给。但在此基础上，适当的进口也不失为缓和我国粮食紧缺的一个途径。根据有关专家的研究，只要我国的粮食年进口量不超过4500万t，就不会引起国际市场粮食价格的上涨，世界粮食市场的波动和政治因素的变化也不会构成对我国的威胁和冲击。2006年我国粮食进口3186万t，出口723万t，净进口2463万t，其中谷物净进口约400万t。2008年我国进口粮食4130万t(主要是大豆），出口379万u净进口3751万t。有关专家预测，按正常情景2050年世界粮食生产量为20亿t，按15%的贸易量，农产品出口量为4.2亿t，按上述估计，可提供给我国的贸易量为0.84亿t。复习思考题农学的概念、地位与特点各是什么？什么是营养素？包括哪几类？试述不同种类碳水化合物的主要生理意义。摄取适宜量的膳食纤维可预防哪些疾病？蛋白质有何生理功能？何谓必需氨基酸？必需氨基酸包括哪几种？简述牛磺酸、精氨酸和谷胱甘肽的营养学意义。钙、铁、锌是人体最易缺乏的矿物质，影响三者吸收的因素有哪些？何谓维生素？脂溶性维生素和水溶性维生素有何区别？简述维生素A、维生素D、维生素氏、维生素B2和维生素C的生理功能及缺乏症。粮食危机的解决途径有哪些？