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朱兆良院士:躬身沃土辟新路
2015年6月5日 来源:中国科学报 责编:盛颖华

从事土壤植物营养研究60多年来,朱兆良院士始终秉持严谨、认真的治学态度,潜心研究,解决农业实际问题,并不遗余力促进国际合作,同时又高瞻远瞩,带动我国土壤氮素研究向纵深发展,开辟新领域。
  
  朱兆良,我国著名土壤植物营养专家,土壤氮素转化与管理研究的拓荒者和学科带头人。1932年8月21日出生于山东青岛,1953年毕业于山东大学理学院化学系,毕业后一直在中国科学院南京土壤研究所工作。
  
  60多年的研究硕果累累,其中他主持的“稻田土壤的供氮能力和氮肥施用量的推荐”与参与的“太湖地区高产土壤的培育和合理施肥的研究”获国家科技进步二等奖,与文启孝合作编著的《中国土壤氮素》获1991年度华东地区科技出版社优秀科技图书二等奖。他在国际上也颇有影响,是国际氮素启动项(INI)专家组成员,曾担任国际土壤学会水稻土肥力组主席、第3次国际氮素大会主席和国际科联环境问题科学委员会(SCOPE)“全球氮素循环和迁移”课题的科学顾问。1993年荣获陈嘉庚农业科学奖并于同年当选为中国科学院学部委员(院士)。
  
  一波三折定终身
  
  从事土壤研究是朱兆良大学毕业前从没想过的,在经历三次思想转变后,他才最终确定土壤氮素为自己的研究对象。
  
  朱兆良的小学生涯是在抗日战争的沦陷中度过的。沦陷区的生活让他目睹了日本侵略者对中国百姓的欺压凌辱,他亲历了占领者强制学校开设日语课程对学生进行奴化教育过程,这些都激发了朱兆良强烈的爱国情感。父亲去日本宪兵队帮朋友办良民证,结果耳朵被打聋,腿也被宪兵队的狗咬得血淋淋。国难家仇和当时流行的实业救国思潮以及父母潜移默化的教育,让朱兆良从小就认识到只有国家强盛才能不挨打受欺辱,要有“本事”才能立足社会。
  
  1947年暑假参加化学补习班,是朱兆良转向化学的关键。补习班教学生制作日用化学品,如肥皂、雪花膏等,使他对化学产生了浓厚兴趣。
  
  1949年,在哥哥的引导下,朱兆良报考了山东大学农学院水产加工系,结果被录取到农艺系。原有的化学兴趣,加上强烈的实业报国理想,朱兆良总觉着所学专业与自己志向背道而驰,但也顺利完成了一年级的学业。二年级时经院和系领导同意,他如愿转到理学院化学系,由此也开启了系统学习化学的大门。
  
  在化学系的三年里,朱兆良师从刘椽、刘遵宪、徐国宪等一批优秀教师,不仅学习了化学系所开设的全部课程,而且由于对物理化学感兴趣,还旁听了几门物理系和数学系开设的课程,并于1953年顺利毕业。大学的学习经历,不仅为他以后工作打下了扎实的专业基础,而且也培养了他科学的思维能力。
  
  1953年9月,朱兆良被分配到中国科学院南京土壤研究所(以下简称“土壤所”)工作。最初,他想自己是学化学的,却要搞土壤研究,心里感觉别扭,甚至还想着换单位。后来得到李庆逵和于天仁两位老师的引导,尤其是李庆逵,要他寻找工作、理想与专业结合点。李庆逵告诉他,国际上杰出土壤学家很多是学化学出身的,你有化学基础,很适合开展土壤研究,在这个领域将大有作为。于天仁安排朱兆良做一些土壤化学分析方法的改进工作,以便发挥他的专长,并希望通过耳濡目染培养他对土壤学的兴趣。此外,为了加强对包括朱兆良在内的农化室工作人员业务能力的培养,李庆逵还安排他们补学了矿物学和统计学等课程。在两位先生的帮助和周围环境熏陶下,朱兆良在学术上慢慢成长,但仍没有完全认同自己的研究对象。
  
  1958年对朱兆良来说是其事业的重要转折年,这一年他完全认同了自己的工作对象。当时中科院号召搞农业的研究人员要到农村蹲点,向农民学习。朱兆良被安排在常熟市农村蹲点。在劳动、学习和研究过程中,他看到了学科发展前途,了解了农业的重要性,认识到自己工作对农业发展的作用,明白搞土壤研究也可以为国家发展做贡献,这与自己实业救国的思想相吻合,内心深处也就认同了自己的工作。
  
  从1958年正式专心土壤植物营养研究至今,朱兆良已坚持半个多世纪。在漫长的岁月中,无论经历什么事情他都泰然处之,潜心于自己的研究,不断开拓研究新领域,逐渐成为我国土壤氮素学科带头人。在李庆逵学术思想的引导下,他始终认为“土壤学是一门应用学科,应主要围绕国家经济建设、农业发展的需要来搞研究;既要强调理论研究,也要强调应用研究,理论与实际相结合;发挥理论专长,从基础理论方面来研究解决生产发展中提出的问题,既要有理论深度,又要有应用前景,就这样,10年、20年、30年,一直走过来。”
  
  厚积薄发促合作
  
  1949年之前,我国土壤氮素研究零散分布在肥料和土壤两方面,但这些研究不系统。为深入系统开展科学研究,土壤所农化室于1961年成立学科组,氮组是其中之一,当时李庆逵让朱兆良担任氮组的组长。
  
  其实在农村蹲点期间,朱兆良就看到农民为追求高产盲目过量施用氮肥,造成农作物遭受病虫害和倒伏,致使减产而事与愿违。这引起他对合理施用氮肥问题的注意和思考,并逐渐对研究土壤氮素产生了兴趣。因此,学科发展和个人兴趣就有机结合起来了,至此以后朱兆良带领其团队在土壤所氮组这条路上,以任务带学科模式全方面、多层次开展氮素研究工作。
  
  在上世纪五六十年代,朱兆良就在阅读国外研究成果和调研学习国内农民施肥原则的基础上,从供应容量、供应强度和持续时间三个方面理解了土壤氮素的供应状况。上世纪八十年代,他创立了用15N标记土壤矿化释出的铵态氮的15N丰度作为参比值方法,在盆栽试验中测出在无氮区水稻吸收氮中,约有20%是来自水稻全生育期间的非共生固氮作用,为稻田土壤供氮能力的定量解析研究提供了基础数据。
  
  如果说朱兆良对土壤供氮能力的研究,使他在国内土壤氮素研究领域渐露头角,那么1979年10月在泰国清迈举行的“东南亚季风区氮素循环学术会议”就是他初次展现我国土壤氮素研究实力的国际舞台。
  
  在此次学术会议上,朱兆良做了题为“中国江苏苏州稻田中氮素循环和氮肥去向”(Nitrogen cycling and the fate of fertilizer nitrogen in rice fields of the Suchow District,Jiangsu Province,China)报告。报告首次展示了中国土壤氮素研究的水平和实力,引起国外参会人员的重视。朱兆良也因此认识不少国外专家,如国际水稻所业务所长D.J.Greenland、澳大利亚CSIRO的R.Wetselar和J.R.Freney。这也拉开了我国土壤氮素研究领域同国外专家、学者和相关机构合作的序幕,如1980年在南京召开的由中科院土壤所主办的水稻土国际学术会议,就邀请国际水稻所和澳大利亚CSIRO的专家前来参加。
  
  朱兆良并没有停止在已有的成绩上,他深知我国在氮素方面有很多问题需要解决,更主要的是作为学科,需要有一个长远发展规划。他把农田生态系统中氮素的转化和迁移的研究与我国农业中的氮素科学管理问题相结合作为自己工作的中心,通过解决实际问题促进氮素研究,也利用参加国际学术会议增强我国影响力。1987年在马来西亚吉隆坡举行的尿素肥料会上,朱兆良做了题为“中国作物生产中尿素的效用”(Efficiency of urea in crop production of China)的报告,受到与会专家的高度评价。1990年,他应邀在国际土壤学大会分组会议上做“稻田的氮肥管理与氮素转化的关系”(Management of fertilizers for flooded rice in relation to nitrogen transformations)的报告,受到会议主持人、当时国际水稻所首席科学家的高度赞誉。
  
  朱兆良一次又一次在国际舞台上做学术报告,既提升了我国土壤氮素研究工作者的国际地位,又促进了与国外的合作。在他的努力和积极争取下,2004年10月第3次国际氮素大会(The 3rd Internationa lNitrogen Conference)在南京召开,并签订《南京宣言》。这次大会的召开,进一步加快了我国在土壤氮素研究领域与国外合作的步伐。
  
  除自己参加国际学术会议外,朱兆良还不断为学生和同事争取到国外进修或者参加项目合作的机会,为他们提供成长平台,如自上世纪八十年代起他先后派陈德立、蔡贵信等多位学生和同事到澳大利亚参加合作项目或攻读博士学位。如今朱兆良继续为土壤所一些研究生写推荐信,帮助他们出国进修。
  
  呕心沥血挣双赢
  
  国外研究表明除改良品种、发展灌溉排水和农药等技术措施外,使用化学肥料特别是氮肥,是粮食增产的重要因素,氮肥能使粮食增产40~50%。自上世纪八十年代以来我国粮食产量成倍增长的同时,氮肥施用量也在逐年增加,近几年来氮肥施用总量已高达全球氮肥施用总量的近三分之一。氮肥的大量施用导致农田氮损失对环境影响越来越大,如地下水硝酸盐含量超标、地表水富营养化和温室效应加剧等。
  
  作为学科带头人,朱兆良早在上世纪八十年代就已经开始关注水稻田中氮肥的去向和氮肥损失途径的定量评价研究,并进一步关注到稻田中温室气体氧化亚氮的排放问题。
  
  在解决我国农业实际问题时,朱兆良一再强调各国国情不同,不能简单照搬国外解决问题的技术和方法,我国科研工作者必须研究出适合我国实际情况的技术和方法来解决我们自己的问题,并强调“研究工作要越深入越好,研发出来的技术和方法要越简便易行越好”。
  
  在农业高产栽培技术中首先是如何确定氮肥的适宜施用量问题。氮肥对单位面积上农作物的增产效果有一个临界值,超过这一临界值,氮肥的增产效益就逐渐下降,甚至会导致农作物产量下降。所以,施用氮肥越多农田的氮素损失就越多,对环境污染也越严重。因此在高产地区确定适宜施氮量是保证粮食产量和减少环境污染的第一要务。
  
  从1982到1985年,朱兆良和同事对太湖地区单季晚稻进行了“水稻产量—氮肥施用量关系”的小区试验网工作,当时确定单季晚稻平均适宜施氮量远远低于当地农民施用的氮肥量。2003-2004年,他再次在太湖地区进行氮肥施用量的水稻田间试验网工作。在两次试验的基础上,他提出“以区域平均适宜施氮量为宏观控制基础,结合田块具体情况进行微调的推荐方法”。此推荐方法虽是一个半定量方法,但适应我国田块小、复种指数高、茬口紧、测试力量不足的国情,还便于农技推广人员推广和农民实际操作。通过多年大田试验对比证明,这一方法确定的施氮量既能够保证粮食产量,又能降低农民生产成本,还能减少环境污染,达到农学效益、经济效益和环境效益的统一。
  
  除适宜施氮量推荐方法外,朱兆良在对农田中氮肥的去向和损失机理研究的基础上,还探讨氮肥施用方法和施用时间等问题,希望能够给出科学的施肥技术以降低氮肥损失、提高农作物的氮肥利用率。据此他积极推荐氮肥深施和“以水带氮”的施肥方法,并且建议在施肥时间上“前氮后移”,将氮肥重点施用在作物生长旺盛时期,以便利用作物根系对土壤中矿质氮的竞争吸收以减少氮素损失。另一方面他又积极关注和支持缓、控释肥等新型肥料的研究,希望通过改进肥料剂型和特性来减少氮损失,提高氮肥的农学效益和环境效益。
  
  氮肥的利用率、损失途径以及每一途径损失的比例各占多少?这些数字既意味着我国土壤氮素研究水平,也决定着今后研究方向。朱兆良在综合分析国内上世纪末积累的有关田间观测数据的基础上,估算出我国农业生产中氮肥当季表观利用率约为30~35%,高产地区可能低于30%,氨挥发11%、表观硝化-反硝化34%、淋洗2%、径流5%、未知部分(包括土壤中残留和其他各项误差)13%。朱兆良特别强调这只是一个大概的情况,而且不同区域和不同生产条件下差异很大。但这一系列数字帮助研究者知道减少氮肥损失、提高氮素利用率的潜力之所在,为今后机理和对策的进一步研究明确了方向。
  
  进入21世纪后,我国农业面源污染越来越引起人们的注意,作为土壤氮素专家的朱兆良也深知在粮食安全压力下,我们施用太多化肥,对环境造成严重污染。
  
  为全面详细掌握我国农业污染现状,70多岁的他以中方组长身份于2003年参加中国环境与发展国际合作委员会启动的“中国种植业的非点源污染控制对策研究”项目,和与会中外专家一起全面研究了我国农业污染现状并找出原因,最后在借鉴国外控制农业污染经验基础上,结合我国国情从政策建议、环境立法和技术体系三个层面阐述怎样控制和治理农业面源污染问题。
  
  朱兆良知道要控制农业面源污染,首先得解决我们的粮食问题,因为我们既不能像地多人少的国家那样可以通过牺牲作物产量来保证生态环境,又不能不顾环境质量片面追求高产,所以寻找既要保证生态环境又要保证粮食产量方法是一条艰辛道路,也是我国有关学科的科学家面临的严峻挑战。
  
  朱兆良认为,在种植业方面,我们必须切实贯彻“高产、优质、高效、生态、安全”的指导思想,走出一条既能保证作物持续增产、农田生产力不断提高,又能保持良好生态环境的可持续发展之路,只有这样才能达到保证粮食安全量和保护环境的双赢目标。
  
  在朱兆良看来,实现这一目标的关键是充分科学地利用有机和无机养分资源,提高肥料的利用效率,同时还要在施肥区域布局上进行科学考虑。因为将来想在有限的高产田上如太湖地区再进一步提高产量有相当难度,并且经济效益和环境效益都较差。根据第二次土壤普查结果综合评判,我国2/3耕地属于中低产田,其中中产地区约占耕地面积的1/3。中产地区比低产地区拥有相对较好的基础条件,通过增施化肥提高单产的潜力大。为此需要加强农田基本建设,改善灌排条件,消除存在的障碍因素,以充分发挥施肥的效果。同时,在低产地区国家也需要有针对性地加强土壤改良和农田基本建设,消除限制因素,提高农田土壤肥力,以发挥肥料的增产作用。
  
  因此,朱兆良认为,提高中低产区粮食产量将是未来我们争取社会效益、经济效益和环境效益共赢的重要举措。
  
  朱先生,一位平凡老人,一位和蔼可亲的邻家长者,更是一位杰出的科学家。60多年来,他始终秉持严谨、认真治学的态度,执著为国家建设和农业生产贡献自己力量的理念,默默关注和支持学科发展;他既坚持任务带学科,解决农业实际问题,促进国际合作,又高瞻远瞩为学科发展未雨绸缪;他带动我国土壤氮素研究工作不断向纵深发展,为氮素研究开辟新领域。


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