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悠悠“农”字情 拳拳赤子之心

来源:  发布时间:2016-03-15

——记中国科学院南京土壤研究所土壤—植物营养与肥料研究室主任王火焰
  
本刊记者 刘昊林
  
  《淮南子·说林训》有言,土壤布在田,能者以为富。在幅员辽阔的大地上,土壤为作物提供了水分和养分,依托于此,我国树立了农业大国之名。有这样一群人,他们将论文写在田间地头,他们日晒雨淋、挥汗如雨专注于改良土壤养分、培育优质作物,化腐朽为神奇,将贫瘠的土地变丰饶,以科技进步振兴农业,助力农业大国走向农业强国。中国科学院南京土壤研究所土壤—植物营养与肥料研究室主任王火焰就是其中的一员,他多年致力于土壤养分转化与肥力评价、高效施肥理论与技术等方面的研究,取得了丰硕成果。他用自己的实际行动,解决了我国土壤养分研究领域的难题。
  
农村飞出的金凤凰
  
  王火焰1971年出生,祖籍安徽省怀宁县,出生于地地道道农民家庭的他,从小接触最多的就是广袤无垠的土地。每逢寒暑假,王火焰就卷起裤管,加入到家里双季稻的田间劳作,他吃苦耐劳,办事麻利,为父母分担了不少农活。虽然务农占去了王火焰的一部分时间和精力,但是在学习上他从来没有放松过,他坚信“知识改变命运”。在学校,王火焰勤思考,爱动脑,考试拿第一也经常不在话下。1989年,以全班第一的优秀高考成绩,王火焰被华中农业大学土化系土壤与植物营养专业录取,他终于圆了自己的大学梦。
  在学习的道路上,多年来他总是能以自己独到的视角去发现和解决问题,善于思考钻研。在学校时,各方面表现均十分突出。王火焰说:“我喜欢动脑筋、喜欢把事物的内在规律找出来,所以无论做什么事,我相信只要能够积极思考,就一定可以取得成果。”他顺理成章地获得了班级唯一的保研资格,并且获得机会直接攻读了博士学位。期间,王火焰主要从事植物营养方面的研究工作,特别是就“油菜硼和钙营养的交互作用机制”开展一系列的试验研究,取得了杰出的研究成果。
  但是王火焰渐渐感觉到,植物生理研究在有限的设备条件下较难深入下去,即便将植物生理机制解释清楚之后,也还是要从土壤的角度来研究如何促进植物利用养分,而自己似乎对土壤肥料的研究更感兴趣。1999年从华中农业大学博士毕业后,王火焰毅然选择前往中国科学院南京土壤研究所开展博士后研究工作,从此一直从事土壤肥料学方面的研究工作至今。截至目前,王火焰已发表各种学术论文200余篇,其中SCI论文50余篇,并获得2010年度江苏省科学技术奖一等奖、?江苏省“333高层次人才培养工程”中青年科学技术带头人等荣誉称号。
  
土壤钾素研究的传承人
  
  中国科学院南京土壤研究所是我国土壤科学领域中研究实力雄厚、分支学科齐全、在国际上享有较高声誉的国家级研究中心。其中,有一支专门从事钾素研究的工作小组。从谢建昌老先生到周健民院长,钾素的研究日渐深入,成果也不断丰硕。作为第三代土壤钾素研究的传承人,王火焰在前辈的基础上,再次取得重要突破。
  土壤钾有多种形态,长期以来人们对决定土壤钾素肥力关键的非交换态钾认识不清,通常认为这部分钾含量仅占全钾量的2%?8%。王火焰在进行“土壤钾素变化的定量测定方法与有效钾库容量”研究的过程中,发现用提取力强的四苯硼钠法长时间提取多种土壤中的非交换态钾,都会存在一个最大值,其量平均可达土壤全钾量的40%。由于四苯硼钠法不会破坏土壤矿物结构,而且该法提取的非交换态钾最大值与常规土壤速效钾、缓效钾和全钾量之间都没有必然的相关性,王火焰得出了土壤非交换态钾与矿物结构态钾可以区分的结论。王火焰的团队通过进一步研究证实:土壤非交换态钾才是土壤有效钾库的主体,其释放速率和释放量才是决定土壤供钾潜力的关键。许多土壤钾素有效性测定方法包括最常用的速效钾测定方法不能很好地表征这部分钾的有效性,因而很难准确地对土壤供钾能力和潜力作出准确预测。王火焰团队在系列研究的基础上构建了土壤钾素有效性分级的定量测定方法体系,这一成果将是土壤钾素有效性准确评估强有力的手段,应用前景广阔。
  
肥料利用率问题的思考者
  
  科学施肥是促进粮食增产的有效手段,而肥料利用率是衡量各种施肥措施是否科学高效的重要指标。针对当前我国肥料利用率低而肥料对粮食生产又极其重要的现状,王火焰提出一系列疑问:目前肥料利用率数据是否正确?存在什么问题?怎样进行肥料利用率的正确计算与评估?
  带着这些问题,王火焰参与了国家重点基础研究发展计划项目,对肥料养分真实利用率计算方法进行了深入研究。研究中,王火焰发现当前普遍采用的肥料表观利用率公式计算的结果存在很多问题,首先是无法明确合理施肥应该达到的最佳肥料利用率目标是多少。如果土壤保肥性较强,土壤—作物系统中肥料养分损失率很低,目前肥料利用率算法得到的数值比较低可能是合理,也是好的事情。此时片面提高肥料表观利用率一方面难以实现,另一方面短期提高表观利用率的措施从长期看可能是错误的。其次是肥料表观利用率无法反映肥料损失率,施肥量合理时,保肥性能好的土壤会比保肥性差的土壤肥料表观利用率低,即不同类型的土壤上,同等施肥量情况下会存在肥料表观利用率高,其损失率也越高的情况。其三由于存在前两个缺点,仅根据肥料表观利用率数据实际上既无法准确判断施肥措施的好坏,也无法正确指导施肥实践。基于常规肥料表观利用率的这些严重缺点,王火焰经过反复推导和思考,提出了与肥料养分损失率直接对应的肥料养分真实利用率的计算公式,其核心是肥料养分真实利用率与损失率之和为100%。这一公式,为各种施肥措施是否高效提供了有效的评价指标,它清楚地反映出肥料养分被植物吸收利用及损失掉的比例,为肥料对粮食生产的贡献率提供了直接的数据证据。在这些新思路的基础上,高效施肥和养分管理措施将会更加具有针对性和有可持续性。
  
普通肥料根区一次施肥技术的开创者
  
  提高肥料养分利用率既是粮食持续高产的需要,也是节约肥料资源、减轻农田面源污染和实现农业可持续发展的迫切需求。王火焰提出了解决肥料养分高效利用问题的三个法宝:其一采用“肥料养分真实利用率”用来判断施肥是否存在问题;其二通过提高“土壤保肥性”来降低肥料进入土壤之后的损失率,并使作物对当季肥料养分供应的依赖性和施肥技术要求下降;其三在土壤保肥性无法满足要求的情况下,采用“根区施肥”技术。
  在合理的肥料品种、用量、施肥时间和位点这4个提高肥料利用率的关键点中,王火焰提出,根区施肥要排在第一要位,它是未来大幅度提高肥料当季利用率的必然和关键措施。对于施肥位点,王火焰介绍说,前人通常考虑的是尺度稍大的田块位点,如不同田块如何合理施肥是当前测土施肥和精准施肥的目标,也有人考虑尺度较小的耕层位置,如肥料深施、穴施或条施均可以不同程度提高肥料利用率,而根区施肥是考虑肥料扩散后的肥际动态范围与根系生长形成的根际动态范围的最佳吻合,是高效施肥的最理想模式。“这方面需要研究的东西比较多,肥料施入土壤后如何扩散,会形成多大的一个区域,不同区域分配到的养分浓度是多少?根系适合的养分浓度范围是多少?作物根系往哪长,主要受哪些因素影响?根肥如何互作?根区施肥的弹性空间有多大?这些都是我们今后要研究的内容。”目前王火焰团队的研究结果证明,对于主要大田作物如水稻、小麦和玉米,完全可以通过施肥机械的创新,将普通肥料一次施用到根区,实现节肥、省工、环保、作物更高产和农民显著增收的目标。比如说水稻,采用普通尿素一次根区施肥效果极佳,在一些田块当季氮肥损失率最低可以降到5%以内,而且根区施肥有时较常规施肥方式显著增产,最高可达30%?50%,常规施肥方法即使分次多施肥也无法达到根区一次施肥的产量。但根区施肥对施肥机械有更高的要求,目前亟需有实力的农机制造企业与他的团队进行合作攻关。王火焰坚信,对于主要的大田作物,普通肥料根区一次施肥将是未来实现肥料养分高效利用、环境友好、粮食增产和农民增收的最佳途径,将会在实现我国农业节肥减药的目标中发挥突出的作用,也将是一次新的农业技术革命。
  正如王火焰所说,土壤研究取得成果不在一朝一夕之间,需要科研工作者潜心其中,躬耕实践。白天,他不畏烈日,在野外试验田测量数据,夜晚,他辗转反侧,所思所想的仍旧是科学的难题。舍己忘利,全凭一颗深爱农业的赤子之心;革故鼎新,只仗一腔学以致用的济世豪情。所谓无私奉献,为国为民,王火焰便是如此。
  
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