沒有靈魂的蔬菜

最近有不少朋友在團購水耕蔬菜，我也來說說我的想法。

其實我不是很喜歡水耕的作物，尤其是蔬菜。以前有人跟我提起水耕蔬菜時，我就會告訴他們 “不是土壤裡長出來的菜，沒有靈魂”。 我們就來聊聊，土壤對植物到底有多重要 ?

光合作用

很多人以為植物只要 “陽光、空氣、水” 就可以生長，而且這一切都來自於神奇的光合作用。真的是這樣嗎 ? “光合作用” 的英文是 photosynthesis， 其實應該叫 “光合成作用” 比較恰當。合成什麼呢 ? 葡萄糖，就只有葡萄糖，沒有別的。

我們在小學就學過光合作用的化學式了:

12H₂O + 6CO₂ → C₆H₁₂O₆ (葡萄糖) + 6O₂ + 6H₂O

用白話文來說，就是 12 個水分子 (根部或其它方式吸收所得)，加上 6 個二氧化碳分子 (經葉片的氣孔由大氣中吸收，現在溫室效應這麼強大，取之不盡用之不竭啊)，經過光合作用的合成後，可以產出 6 個氧分子 (經由氣孔釋放到大氣中)，以及 6 個水分子。注意，雖然式子的左邊有 12 個水分子，右邊有 6 個水分子，但它們並不能相互抵消，詳情跟光合作用反應的兩個階段有關，在此略過。

光合作用對植物的意義，最主要是從空氣中獲取碳及能量，並且以葡萄糖的形式輸出。葡萄糖能幹嘛呢 ? 葡萄糖可有用了，它是一切碳水化合物的基礎，可以聚合成各式各樣的邪惡糖類: 果糖、蔗糖、各式澱粉，除此之外，構成植物外型及骨幹的纖維素、木質素，也都是由葡萄糖聚合而成的。

而當植物需要能量時，葡萄糖也可以拿來燒，不是真的燒啦，是拿來當呼吸作用的燃料。植物和動物一樣，也會吸入氧氣，將葡萄糖氧化成二氧化碳和水，並獲取能量。在呼吸作用中，葡萄糖所儲存的能量被轉移到 ATP (三磷酸腺苷)，ATP 是在細胞層級供應能量的重要分子，不管是在地瓜的細胞裡，在甘蔗的細胞裡，還是在你我的肌肉細胞或大腦細胞中，這些化學反應都非常類似，ATP 所攜帶的能量可供細胞直接使用。(事實上，在光合作用的反應中，ATP 也扮演了細胞層級的能量暫存及轉移的重要角色。)

看起來光合作用好像真的只需要水跟二氧化碳嘛 ? 只要澆水，加上日照，光合作用就會提供我們源源不絕的葡萄糖了，原來飽滿的稻穗中所儲存的澱粉，真的是從空氣中的二氧化碳撈下來的耶 ! 蔬菜的纖維素也是這樣來的唷。

但除了陽光空氣水所提供的碳原子、氫原子、氧原子外， 總還要點其它的東西吧 ? 就以光合作用的核心 : 葉綠素本身來說，它除了碳氫氧原子外，還需要其它的元素。

葉綠素其實有 a、b、c1、c2、d 等好幾種，不過它們的結構大同小異。以葉綠素 a 來說，它的分子式是 C₅₅H₇₂O₅N₄Mg，結構是這樣:

在它的核心有一個鎂原子，被含有四個氮原子的卟吩環所包圍。(附帶一提，如果把葉綠素中心的鎂離子換成銅離子，就是不久前名噪一時的 “銅葉綠素”，被大統公司掺在不是橄欖油的油品中，用來染色。)

植物要長葉子，要長出葉綠素，就需要鎂跟氮，這可不是空氣和水可以提供的原料。我們現在談的都是分子層級的化學反應，這裡可沒有核反應，所以沒辦法改變原子的種類。

那麼，鎂跟氮從哪裡來呢?

從土裡來。

植物生長所需的原料，”大部份” 來自空氣和水，但仍有一部份需要從土壤中的礦物質獲得。如果土壤中的礦物質不足以供應植物生長所需的營養，我們就會以人工的方式添加，這就是肥料。

肥料有多肥 ?

經過很多年的研究，農業專家們現在已經大致掌握植物生長所需要的主要肥料成份。 這些成份分成多量要素肥料、次量要素肥料，和微量要素肥料。

多量要素肥料我們都很熟悉，大家小學的時候都背過 “氮肥、磷肥、鉀肥” 吧 ? 對，沒錯，就是它們三個。而且它們分別又稱之為 “葉肥、花果肥、根肥”。現在你知道為什麼氮肥是葉肥了吧 ? 生成一個葉綠素分子需要四個氮原子，一片葉子裡成千上萬的葉綠素，就需要成千上萬 (乘以四) 個氮原子啊，沒有氮肥怎麼長葉子呢 ?

次量要素肥料則是鈣肥、鎂肥、硫肥。鎂的重要性在前面已經提過了，每個葉綠素的中心都需要一個鎂原子，所以鎂的需求也是成千上萬的 (沒有乘以四，所以它是次量不是多量)。至於鈣和硫，則是許多營養素的重要成份。舉例來說，維生素 B1 的分子中含有一個硫原子，而整族的維生素 B 分子幾乎都含氮原子。鈣的重要性就不用多說了，為什麼喝豆漿跟喝牛奶一樣都能補鈣，就是因為大豆中有很多鈣啊。

微量要素肥料就多了，舉凡元素週期表上看起來像重金屬毒物的元素，或是看起來像出現在核廢料中的元素，其實都有可能是微量要素肥料的成份之一。舉例來說，硒是人體不可或缺的微量元素之一，穀類是重要的硒元素來源，但若不從土壤中供給硒，種出來的穀物又怎麼可能含有硒呢？其它的像鋅、鉬、銅、硼、錳等，都是植物生長所需要的微量元素。

在天然的環境中，這些養份都可以全部由土壤中取得，並且藉由植物的生命循環，讓死去的植物被微生物分解，養份重新回到土壤中。事實上，這就是天然的堆肥循環。土壤中還有非常多我們不了解的微生物，參與著這些複雜無比的養份循環。

但當耕作的密度或速度超過土壤的養份循環能力時 (比如說我們沒辦法等前一期的作物採收後，剩下的部份被微生物分解成為堆肥)，就需要額外添加肥料。

化學肥料的發明，解決了這個難題，也促成了農業革命。

農業革命，其實就是以超乎土地的自然循環所能供應的速度，來利用土地。原來一畝地一年只能產出五百斤，用了化肥後可以變成八百斤。(那如果用了金柯拉…)

以氮肥來說，我們已經知道植物可以利用的氮肥形式為無機的硝酸態氮素 NO₃^– 或銨態氮素NH₄⁺，因此硝酸鉀 (KNO₃)就變成了最常用的化肥，一舉補氮又補鉀。事實上，常用的尿素有機肥料並不能直接被植物吸收，尿素在土壤中必需被微生物分解成硝酸態氮素或銨態氮素，才能被植物吸收。至於其它更高階的有機肥料，如糞便堆肥或廚餘堆肥等，更需要大量微生物的介入以幫助發酵、分解，才能成為植物可以直接利用的養份。

但正因為這些些有機肥料不能被植物直接吸收的特性，造就了土壤中複雜的微生物環境，也讓土壤成為非常好的緩衝環境，避免植物的根系承受劇烈的環境變化。

舉個也許不是很貼切的比喻: 使用有機肥就像吃澱粉，需要經過消化分解後才能成為葡萄糖供我們身體使用，而使用化學肥料就像直接吃葡萄糖，不用消化直接可以利用。

所以，現在你知道了，植物要生長，不僅需要陽光空氣水，還需要土壤中大量的微生物和養份幫忙。

那水耕是怎麼回事 ?

關於水耕

水耕其實是無土栽培技術的一種。植物的根部需要五個條件才能快樂成長 : 水份、氧氣、養份、固定、以及避光。土壤當然可以滿足以上五個條件，但如果不使用土壤也能滿足以上條件，就是無土栽培。

水耕的做法，大部份是用保麗龍或是泡棉類的介質提供固定和遮光的效果，再用培養液提供水份、氧氣、和養份。

但這裡面最難的其實是空氣的部份。這裡的氧氣指的是植物根部所需要要的氧氣，而不是葉片氣孔所需要的氧氣。土壤的多孔性結構讓埋在土裡根部可以進行氣體交換，種過花花草草的人也都知道如果澆太多水讓根部泡在水裡就會使植物死掉，那水耕要如何保持根部可以呼吸呢 ? 常見的做法是使用流動的水，並像養魚一樣在水中打氣，以增加溶氧。

而培養液的調配則是整件事情裡最大的學問。少了土壤的緩衝以及土壤中微生物的幫助，培養液裡的所有成份都直接與植物的根部交互作用，因此稍有不慎就會造成植物的傷害。而這裡面最讓我不喜歡的一點，就是培養液的成份是百分之百的化學肥料。

為什麼是化肥 ? 用有機肥不行嗎 ?

不行。

前面提過，我們已經知道植物可以利用的氮肥形式為無機的硝酸態氮素 NO₃^– 或銨態氮素NH₄⁺，如果要使用其它的含氮肥料如尿素或是有機堆肥，就需要土壤中微生物的幫助。但水耕培養液無法提供這些微生物生存的環境，因此唯一的選擇就是百分之百純化肥，也就是養份必需以植物根部可以直接吸收的形式存在。

水耕可以不使用農藥，但不可能不使用化肥。所以水耕蔬菜絕對不可能是有機的。

我並非有機耕作的基本教義派，但我想要提醒喜愛水耕蔬菜的朋友，水耕並不是像你們想像得那麼純淨無瑕。某些程度上它違反了植物吸收養分的自然機制，反而使用非常人工的方式去介入。

如果我們真能在水耕的營養液中調配出所有植物需要的養分，也許長出來的東西可以非常接近土壤所孕育出來的植物。但事實上我們對土壤以及裡面的微生物所知仍然相當有限，因此沒有人可以保證營養液一定可以完全取代土壤的功能。

有些微量元素對人體而言很重要，但對植物來說卻可有可無。舉例來說，前面提過硒對人體來說是很重要的微量元素，但蔬菜沒有硒一樣長得很好。硒普遍存在於土壤中，因此在土耕的環境中硒自然會被植物吸收。但在水耕的環境中，如果營養液中沒有硒的話，種出來的菜就不可能含有硒。菜會長不好嗎？不會，只要其它該有的養分足夠，種出來的菜一樣青蔥翠綠，你從外表是看不出來它少了某些營養的。

很多人選擇水耕蔬菜的理由是因為現在農藥和化肥被濫用，土壤也可能遭受汙染，導致土耕的蔬菜有太多不可預期的風險。但我覺得水耕只是一種本末倒置的解決方法：因為我們把土地搞砸了，就乾脆不用它。

我們為什麼不重新學習如何尊重土地，好好的從土壤中種出讓人安心的蔬菜呢？

你會想要吃吊著葡萄糖點滴長大的雞嗎 ？

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閱讀推薦

關於食物，我推薦本部落格的讀者閱讀 “雜食者的兩難” 這本書。

這本書分成三個部分，涵蓋的題目非常廣。

第一部分是關於速食工業供應鏈的探討。作者追溯了速食以及其它加工食品的供應鏈，發現美國絕大多數的食物都來自玉米，其工業化的程度令人吃驚。而工業化耕作的玉米需要大量的化肥滋養，化肥則來自於石化原料。換句話說，我們其實是在吃石油，而不是來自光合作用的葡萄糖。

作者在第二部分造訪了一個位於美國東北部的農場，在那裏他學習到了完整的自然食物鏈循環：牧草餵養牛隻，牛隻的糞便滋養草地，提供肥料，而且牧場管理人懂得定期移動牛隻，不要讓牛群停留在同一個地方太久，以免把草吃到長不出來。這個牧場的主人認為真正的農耕應該是永續的，只需要從太陽吸收能量就可以生生不息。相較於本書第一部分提及的，使用大量來自石化原料的氮肥所耕作的玉米，在這個農場，只要牧草在陽光下成長，人類就有取之不盡的糧食。

看完前面兩部分共14章，我心裡所接受的衝擊難以形容：我再也沒辦法用以前的眼光看待超市架上的大部分產品了。因此第三部分，就留給讀者自己去發現了。