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“幸运”院士张福锁

来源:中国科技财富 作者:何志勇 胡利娟 2018年03月27日
[导读]  “我非常幸运!”这句话可谓是张福锁的“口头禅”。

  

  “我非常幸运!”这句话可谓是张福锁的“口头禅”。

  从小山村到大学校园,给张福锁的感觉“就像来到了天堂”。作为中国改革开放恢复高考后的第一批秋季入学大学生,“我们幸运地赶上了改革开放的时代大潮”。

  自大学本科毕业后到攻读研究生学位,再到出国留学。他还是那句话:“我是非常幸运的!”

  时至今日,张福锁仍然十分感谢那一段段人生经历所带给自己的理念:“眼界越开阔,贡献就会越大”。

  张福锁,中国农业大学资环学院教授、中国工程院院士,30多年来,他一步一个脚印,坚持“从生产中来,到生产中去”,把理论创新、关键技术突破和大面积技术应用新模式,始终贯穿在早“产学研”工作中,从而探索出一条国际领先的农业转型之路。

  自己土壤“生根发芽”

  上世纪90年代,化肥用量快速增长,但粮食产量却徘徊不前,伴随而来的还有化肥利用效率开始下降,且环境问题也日渐显露。

  农作物就像一个时常忍饥挨饿的孩子,经常出现营养不良的状况。那么,究竟该如何才能让作物“自力更生、丰衣足食”?

  然而,依靠改土施肥等传统的思路,是解决不了既要增产又要环保的问题,必须创新理论和技术,找到增产与环保协同的新途径。

  恰逢其时。“土壤植物营养”应运而生,这不仅是一个新的学科,还是全国第一个集土壤与农业化学系、土地资源系、农业气象系和遥感研究所等单位,合并新成立的农业资源与环境学院中的重点课程,那时刚三十而立的张福锁成为植物营养系副教授,浑身充满干劲,一猛子扎进科研的浪潮中,披荆斩棘,勇往直前。

  众所周知,领先之路意味着要克服一个又一个困难,经历一次又一次挫折,坚持不懈,顽强奋斗,张福锁30多年如一日的辛勤劳动终获硕果:

  ——发现小麦缺锌分泌的植物铁载体类根分泌物;发现植物铁载体类化合物不仅受缺铁、而且还受缺锌的诱导,在禾本科植物体内合成并主动分泌到根际环境中去,改变了国际植物营养界过去公认的“缺铁专一性反应机理”的观点;

  ——证明了铁载体化合物对根际微量元素活化能力的非专一性;提出植物感受养分胁迫诱导体内生物合成根分泌物-根系主动分泌-根际养分非专一性活化-根系专一性吸收四位一体的根际营养理论, 并把这一理论运用于植物营养遗传改良和农田养分管理技术创新中;

  ——在国际上首次报道了花生和玉米间作改善花生铁营养状况的现象和机理,并把这一成果运用于我国传统的间套作生产体系中。

  ……

  这些研究成果,在国内外学术界引起了很大反响。 它们不仅使应用生物或化学方法创造新型高效肥料成为可能,而且也使现代生物技术在植物矿质营养遗传特性的改良方面得以应用。这不仅在理论上有重要意义,更在实践上为"高产、高效、优质"农业技术创新开辟了一条崭新的生物学途径。

  “没有努力,就没有成就”。张福锁一直把这句座右铭贴在办公桌旁边的墙上,时刻鞭策自己。

  “一定要选择属于自己的土壤。”艰苦努力,让张福锁变得“幸运”,谈到这些年的收获时,他表示:“只有在适合自己的土壤里,才能充分汲取养分,生根发芽。”  

  把脉污染创出新路

  进入新世纪以来,随着化肥产量的提高,我国农作物虽说摆脱了“吃不饱”的困境,但却又陷入“吃撑了”的窘境。

  “过量施用氮肥30年就使我国土壤显著酸化。”张福锁痛心地说,土壤酸化不仅影响作物根系生长,甚至造成铝毒,导致作物减产,而且还会造成重金属元素活化、土传病虫加重等一系列问题,进而严重威胁农业生产和生态环境安全。

  监测数据显示,我国陆地生态系统大气氮沉降近年来增加了60%,其中2/3来自化肥等农业源,其中:小麦、玉米、水稻粮田里,70%的酸化是因为过量施氮造成的;果树蔬菜田里,过量施用氮肥对酸化贡献高达90%

  2010年,张福锁团队的这些相关研究成果发表在《科学》杂志上,面对当时的一些质疑,他反复强调:“虽然农田土壤酸化会给农业生产和生态环境带来什么具体影响目前尚缺乏系统研究,但中国农田土壤显著酸化现象已经摆在我们面前,其告诫我们,化肥本身是好东西,但一定要科学施肥,特别要管好氮肥。”

  对此,张福锁教授研究团队联合农科院、中科院等及河北农大、西北农林科技大学等全国18个科研单位,建立全国协作网,共同破解“作物高产、资源高效”的理论与技术难题。

  2010年到2015年,该团队在我国三大粮食作物主产区实施了共计153个点/年的田间试验,以大样本的田间实证研究来回答我国未来粮食增产的潜力及资源环境代价。

  研究发现,土壤-作物系统综合管理使水稻、小麦、玉米单产平均分别达到8.58.914.2/公顷,实现了最高产量潜力的97%-99%,这一产量水平与国际上同期生产水平最高的区域相当。研究证明,土壤-作物系统综合管理在大幅度增产的同时,能够大幅提高氮肥利用效率。

  20149月,张福锁团队在《自然》杂志发表相关研究论文《以更低的环境代价获得更高的作物产量》,得到的评价为“解决了中国的问题,也解决了世界的问题”。“提出并验证了一种既可提高产量又可降低环境代价的种植模式”。该成果为农业可持续、绿色发展提出了新的思路,被评选为“2014年度中国科学十大进展”。

  绿色农业正日益明晰

  “农业决不能是弱势产业和落后产业,而应当是科技最集中、应用最广泛的行业,也应该是朝阳产业和战略产业。”

  张福锁表示:要让农业生产走上一条可持续、集约化的绿色发展之路,说到底,还得靠科技。

  而河北曲周则塑造了中国农大的“曲周精神”。先是“中国农业大学、河北省曲周县万亩小麦玉米高产高效示范基地”在曲周县白寨乡揭牌,随之而来的在乡村建“科技小院”,这一系列举措让中国农大与曲周人民共同为实现“作物高产、资源高效、环境友好”的绿色发展目标而努力。

  特别是“科技小院”。9年来,不仅研究生队伍不断壮大,还为曲周“吨粮县”建设提供了有力技术支撑。

  “有人说我们是一群‘疯子’”,张福锁笑着说,但是他们却创造了诸多“奇迹”。在地方政府支持下推广“曲周模式”,“科技小院”已在全国20多个省市(区)建立了80多个。

  统计显示,2009年到2015年的7年间,当地小麦、玉米产量分别提高了28.2%41.5%,而化肥用量增长很少,实现了区域绿色增产增效的目标,农民增收2亿元以上。

  “‘科技小院’这种扎根农村助推小农户增产增效的创新模式,是全球最成功的典型案例之一。”这是《自然》杂志审稿人、国际小农户研究专家基里尔(K.Giller)对其的评价。

  绿色可持续发展是当今世界的时代潮流。张福锁认为新一代农大人应该有新担当:“坚持‘扎根农村、立地顶天’,传承‘曲周精神’,吸纳和利用全球智力资源,打造农业可持续发展新模式、支撑国家绿色发展战略。”

  中国经验,可以全球分享;全球智慧,也可以助力中国发展。2018年,“科技小院”将迎来创建的第10个年头,张福锁和他的团队决心在曲周再打一场解决国家绿色可持续发展问题的‘黄淮海’新战役!“打造面向未来的绿色农业研究示范基地,把曲周县建成国家绿色农业样板,把华北平原建成国际绿色农业榜样——这个宏大计划正日益明晰。”

   

  新闻链接:

  张福锁团队《自然》《科学》论文一览

  12010年,《科学》杂志揭示 “过量施用氮肥造成中国农田土壤大面积酸化、制约可持续发展”。

  22013年,《自然》发表 “大气氮沉降增加60%、影响环境质量”结果。

  32013年,受《自然》编辑部邀请撰文介绍中国在增产增效研究方面的进展,《自然》编辑部以“中国农业:全世界的榜样”(Chinese agriculture, An Experiment for the World)为题发表。

  42014年,《自然》发表“以更低的环境代价获得更高的作物产量”,证明“土壤-作物系统综合管理”理论和技术可以使全国粮食产量平均增产30%以上、氮素环境排放降低50%,从而同时满足粮食安全和环境保护的国家需求——为未来高产高效农业发展指明了方向(被评选为“2014年度中国科学十大进展”)。

  52016年,《自然》发表“科技小院让中国农民实现增产增收”,阐述了河北曲周科技小院在四个村“自下而上(Bottom-up)、扎根农村和农业生产一线、与农民一起创新,实现县域尺度大幅度增产增效的方法和路径”。

  62018年,《自然》发表“与千百万农民一起实现绿色增产增效”。张福锁:砥砺前行,探寻绿色发展路。

   

   

   

   

   

   

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