茆智：中國節(jié)水灌溉研究先行者

劉紅偉+王圣媛

今年的《政府工作報告》中明確指出：“加強農(nóng)田水利基本建設(shè)，大力發(fā)展節(jié)水農(nóng)業(yè)?！毙率兰o以來，連續(xù)12個“中央一號文件”和中央水利工作會議，都要求把節(jié)水灌溉作為國家發(fā)展的重大戰(zhàn)略舉措。2012年印發(fā)的《國家農(nóng)業(yè)節(jié)水綱要（2012—2020年）》，對節(jié)水灌溉提出了明確的發(fā)展目標和要求。

在中央和地方一系列政策措施出臺和不斷加大投入的情況下，我國節(jié)水灌溉發(fā)展進入前所未有的快車道。國家大力推廣節(jié)水技術(shù)，發(fā)展節(jié)水農(nóng)業(yè)，推進農(nóng)業(yè)生態(tài)文明建設(shè)、建設(shè)美麗中國的戰(zhàn)略輪廓愈加清晰。中國政府已經(jīng)“把節(jié)水灌溉作為一項革命性措施來抓”。

“農(nóng)業(yè)是全國第一用水大戶，目前55%是農(nóng)田灌溉用水。同時，農(nóng)業(yè)也是節(jié)水最具潛力的行業(yè)，現(xiàn)在我們農(nóng)田灌溉用水有效利用系數(shù)并不是很高，只有0.52，也就意味著在灌溉的過程中還有較大的節(jié)水的空間?！苯?，本刊記者走進了有“九省通衢”之稱的湖北省武漢市，走進了百年高等學府武漢大學，對中國工程院院士、著名農(nóng)田水利學家茆智教授進行了專訪，悉心聆聽他與中國節(jié)水灌溉事業(yè)發(fā)展之間的心路歷程，感受他上善若水的浪漫情懷。

“我是這樣與水利結(jié)緣的”

1932年9月，茆智出生于南京一個知識分子家庭。

抗日戰(zhàn)爭期間，為躲避日寇的侵略與殺戮，茆智隨父母舉家逃離南京，途經(jīng)湖北、湖南、貴州等省份，最后輾轉(zhuǎn)到達四川，至抗戰(zhàn)勝利，重返家鄉(xiāng)。逃難他鄉(xiāng)的八年，茆智正上小學與初中，他憤恨日寇侵略我們的國家，破壞自己的家園，屠殺自己手無寸鐵的親友，特別是目睹了日寇殘暴轟炸城鄉(xiāng)、炸死炸傷同胞的慘狀。

這一切在少年時茆智的心靈留下了深深的烙印。那時，他堅定信念，一定要打敗日本，驅(qū)逐日寇，建設(shè)富強國家；自己也要為此而努力學習能夠造福同胞、使國家強盛的本領(lǐng)。

在四川期間，茆智曾多次遇到山洪爆發(fā)、江水泛濫的情形，目睹淹地、毀屋、災民四處流離的慘狀。這一切，在他幼小的心靈中留下了深深的烙印。從此，他下定決心將來要選擇水利專業(yè)，學會治水、防災，造福于民。

1950年，茆智以優(yōu)異的成績考取了南京大學水利系（1952年并入華東水利學院，現(xiàn)更名為河海大學）。大學期間，茆智勤奮努力，積累了大量的專業(yè)基礎(chǔ)知識，為日后從事節(jié)水灌溉理論及實踐的研究奠定了堅實的基礎(chǔ)。

1953年7月，與全國其他工科大學生一樣，茆智被提前一年大學畢業(yè)。當時，正值我國第一個五年計劃正式開始實施，國家急需大量支援社會主義建設(shè)的科技人才。為此，茆智積極響應國家號召，立志以自己的實際行動報效祖國。

“在填寫畢業(yè)分配志愿表時，我只寫了六個字：華北、東北、西北。”茆智告訴記者，“當時號召要往艱苦的地方去，所以我就想去北方，響應號召；另外，那時想去一線的人比較多，做教師的人少，學校號召大家去當老師，我也算是響應號召，于是就去了河北水農(nóng)學院水利系?！?/p>

從此，學術(shù)研究與授業(yè)解惑，如同兩條互相交織彼此相長的經(jīng)緯線，成為了茆智人生中孜孜不倦的奮斗重點。

隨后，中蘇兩國“蜜月期”正式到來。一大批蘇聯(lián)水利專家來華，支援中國水利技術(shù)教育與基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，茆智有幸被選中，全程跟隨蘇聯(lián)專家學習農(nóng)田水利技術(shù)。1955年，全國高校院系開始調(diào)整，茆智被調(diào)入武漢水利學院（2000年并入武漢大學）農(nóng)田水利系任教，并繼續(xù)跟隨蘇聯(lián)專家學習。

從此，茆智開始了在武漢長達60余年的農(nóng)田灌溉的教學、科研與生產(chǎn)工作，在灌溉工程及其用水管理的理論與技術(shù)方面取得了多項出色成就：提出了先進、實用的需水量和灌溉實時預報理論與方法和水稻節(jié)水高產(chǎn)的灌溉模式，首創(chuàng)性地提出了水分生產(chǎn)函數(shù)時空變化規(guī)律和作物受旱復水后生長產(chǎn)生“反彈”的理論及其指導節(jié)水灌溉的方法，為灌溉工程的運行、規(guī)劃設(shè)計和水資源開發(fā)利用提出了先進、實用的節(jié)水理論與技術(shù)。

2000 年，茆智獲得國際農(nóng)業(yè)節(jié)水技術(shù)杰出成就獎，該年度全球僅他一人獲此項獎勵。2003年，當選中國工程院院士。此外，他還獲得多項省部級科技進步一、二等獎及全國科普作品二等獎1項，并被美國傳記研究院評選為“近25年全球500名突出成就學術(shù)帶頭人”之一。

推動中國農(nóng)田灌溉研究發(fā)展

“節(jié)水灌溉就是要采取最有效的技術(shù)措施，使有限的灌溉水量創(chuàng)造最佳的生產(chǎn)效益和經(jīng)濟效益。節(jié)水灌溉在中國屬于新興學科，有很多困難需要突破，也有很多空白點等待挖掘?！避庵潜硎?，“我國農(nóng)業(yè)水資源短缺，水資源浪費嚴重，水質(zhì)污染等問題突出，水資源短缺已嚴重制約著我國農(nóng)村經(jīng)濟的發(fā)展，成為制約農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的‘瓶頸。大力發(fā)展節(jié)水灌溉，是我國緩解水資源供需矛盾的必然選擇。”

20世紀50年代，茆智在我國率先提出了依據(jù)水汽擴散原理推算作物需水量方法。

“前蘇聯(lián)專家把當時國際上普遍采用的計算需水量方法歸為兩類，一類以‘水面蒸發(fā)量為指標，一類以‘作物產(chǎn)量為指標?！避庵潜硎荆皯鶕?jù)需水量的成因，用影響需水量的直接因素分階段計算需水量?！?/p>

于是，茆智大膽探索，以水汽擴散原理為基礎(chǔ)，提出以日照、氣溫、風速與栽培水平為指標的分階段計算水稻需水量的方法。該方法成為我國最早的按成因理論計算需水量的半經(jīng)驗方法之一。

60年代，同樣是在缺乏相關(guān)國際研究先例的情況下，茆智主持了橡膠灌溉研究的國家課題。他帶領(lǐng)幾位教師與20多名學生，進駐海南，歷經(jīng)四年的實驗研究，取得了一系列科研成果，填補了多項國內(nèi)外研究空白；組織撰寫的《橡膠灌溉》一書，是世界上在該領(lǐng)域的唯一專著。

“我當時去海南實地考察，發(fā)現(xiàn)那里的橡膠產(chǎn)量有一個很有趣的規(guī)律，每逢下雨，第二天的橡膠產(chǎn)量就會升高。我于是有了一個大膽的推測，如果給橡膠灌溉，特別是噴灌，既提高土壤濕度，更增加大氣溫度，會不會促進橡膠的產(chǎn)量呢？基于這一想法，我就開始行動了，期待通過科學的實驗與數(shù)據(jù)，給予這一推測以實際的證明。”茆智回憶道。

80年代以來，他率科研組研究節(jié)水條件下農(nóng)作物的需水規(guī)律，提出了農(nóng)作物需水量與灌溉的實時預報方法。經(jīng)過在河北、湖北、廣西等地布站，進行田間試驗研究，該方法促進了農(nóng)作物的節(jié)水高產(chǎn)，受到聯(lián)合國糧農(nóng)組織和國際灌排委員會的高度評價，認為“在方法上也有所創(chuàng)新，較聯(lián)合國糧農(nóng)組織推薦的方法更實用，在理論上更完備”，成果被鑒定為國際先進水平，榮獲1995年水利部科技進步二等獎。

90年代初，年過60的茆智并沒有停下奮斗的腳步，他連續(xù)主持了多項重要國內(nèi)及國際合作節(jié)水灌溉科研項目，在灌溉節(jié)水方面做出了重大的創(chuàng)造性的成就與貢獻。

他在國內(nèi)外首次發(fā)現(xiàn)水稻水分函數(shù)與反映大氣干濕程度綜合氣象指標—參照作物需水量存在密切關(guān)系，提出了相關(guān)數(shù)學模型，并根據(jù)該模型提出探索與分析作物水分生產(chǎn)函數(shù)時空變化規(guī)律的理論與方法，為水稻地區(qū)的優(yōu)化用水提供了重要依據(jù)，為國內(nèi)外此項研究開拓了新的途徑；

在節(jié)水機理方面，提出了作物早期和中期受輕度、中度干旱再復水后作物的生長與耗水會產(chǎn)生“反彈效應”的理論，提出了利用“反彈效應”指導節(jié)水灌溉和非充分灌溉的方法，為指導田間節(jié)水灌溉探索了新的途徑。

這些理論與技術(shù)，于1996年和2002年分別獲得了國家科技進步二等獎和教育部高教科技進步一等獎，經(jīng)推廣不僅產(chǎn)生了可觀的經(jīng)濟效益，而且引起國外廣泛關(guān)注，一些國際機構(gòu)爭先與他及其科研團隊合作。茆智被歐洲共同體選定為在華研究節(jié)水項目的負責人之一，也被國際水稻所、國際灌溉管理研究院、國際農(nóng)業(yè)科學中心（澳大利亞）選定為在華合作水稻灌溉研究項目的中方負責人。

關(guān)注農(nóng)業(yè)面源水污染防控

“改革開放以來，我國農(nóng)業(yè)發(fā)展取得了舉世矚目的成就，以不到世界10%的耕地，基本解決了22%人口的吃飯問題。但我國農(nóng)業(yè)整體水平不高，科技含量和農(nóng)民的環(huán)保意識普遍較低，特別是日益嚴重的農(nóng)業(yè)面源污染已成為制約我國農(nóng)業(yè)和農(nóng)村可持續(xù)發(fā)展的重要因素。”茆智表示。

“現(xiàn)今農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中對化肥和農(nóng)藥的過度依賴，是造成我國農(nóng)業(yè)面源水污染嚴重的主要原因?！避庵钦J為，“當前我國農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過分依賴化肥和農(nóng)藥，忽視了自然生態(tài)的運行規(guī)律，因而不僅打破了自然界的生物鏈，還形成了人與自然的對立關(guān)系?！?/p>

“以化肥使用量為例，我國每公頃使用量是世界上為防止化肥對水造成污染所設(shè)上限值的2.06倍，是世界平均值的3.54倍，而長江下游更甚，每公頃使用量達到世界平均值的5.05倍?！避庵钦f。

“施化肥過度勢必造成嚴重的后果。減輕農(nóng)業(yè)面源污染，必須要從源頭防控，合理施肥、科學施肥、降低施肥量。”據(jù)他介紹，對于江河湖庫的水體污染，農(nóng)業(yè)面源污染中總氮的貢獻率為57%，總磷為67%；而且，長期過量施化肥，特別是氮肥，利用率低，流失、揮發(fā)率高，造成土壤板結(jié)、有機質(zhì)含量大幅度下降、肥力下降，產(chǎn)量和產(chǎn)品質(zhì)量下降，污染土壤和水；且農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全和人體健康受到危害。

“‘莊稼一枝花，全靠肥當家，是幾千年來農(nóng)民固有的耕種理念，讓他們減少化肥、農(nóng)藥的使用量其實還是非常難的?！?茆智如是說。

“與環(huán)保、農(nóng)業(yè)技術(shù)配合，應用農(nóng)田水利技術(shù)，也可有效地減輕農(nóng)業(yè)面源水污染?！倍遥ㄟ^農(nóng)田水利設(shè)施進行減污相對簡易可行。茆智表示，構(gòu)筑由“田間節(jié)水灌溉—田間排水草溝—小型（塘堰）濕地—生態(tài)骨干排水溝”構(gòu)成的“四道防線”系統(tǒng)，截住肥水，凈化農(nóng)田排水水質(zhì)，既可以提升農(nóng)業(yè)用水效率，又可以減少水污染，可謂是一舉兩得。

具體而言，該系統(tǒng)包括兩套措施—第一套措施為田間節(jié)水灌溉、控制排水、水肥綜合調(diào)控，也就是第一道防線；第二套措施則為生態(tài)溝—小型濕地綜合系統(tǒng)，又包括三道防線，即田間草溝、小型濕地、骨干生態(tài)溝，總的算下來，一共有四道防線。

茆智及其科研團隊，在湖北省及廣西灌溉試驗中心站，構(gòu)建四道防線系統(tǒng)，針對該系統(tǒng)連續(xù)多年開展了專門的水質(zhì)凈化效果試驗。

“這樣的做法，雖然會占據(jù)掉一些農(nóng)田面積，但在防污、調(diào)蓄水量方面的成效是非常顯著的。目前這一技術(shù)，已經(jīng)在廣西、湖北、浙江、江西等多個省份的多個地方初步推廣，實際效果還是挺明顯的?！避庵墙榻B。

“田里的氮和磷是寶，水中的氮和磷是禍?！痹囼灲Y(jié)果表明，“四道防線”模式下的各子系統(tǒng)不僅在單獨環(huán)節(jié)具有消減污染物效果，而且每道防線子系統(tǒng)協(xié)同運行，綜合系統(tǒng)對改善水稻灌區(qū)水環(huán)境效果顯著，對總氮、總磷的負荷均可消減60%～70%，甚至更多。

甘做節(jié)水灌溉技術(shù)“推銷員”

“這么多年以來，節(jié)水灌溉雖然取得了諸多成效，節(jié)約了水資源，增加了糧食產(chǎn)量，提高了肥料、農(nóng)藥使用率，發(fā)揮了綜合效益，促進了現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的發(fā)展。但是，影響節(jié)水灌溉技術(shù)推廣的因素依然存在?！避庵钦J為。

節(jié)水灌溉技術(shù)性強，投入高。各地經(jīng)濟條件不同，作物類型有別，氣候差異大，搞節(jié)水灌溉工程，與傳統(tǒng)灌溉方式相比，要增加造價和投資。特別是對高效節(jié)水灌溉更是如此，比如說噴灌和微灌，畝均投資按照當前的價格水平，都會超過1000元。這樣的投入，讓農(nóng)民完全負擔下來，是承擔不了的。

“農(nóng)民群眾發(fā)展節(jié)水灌溉的熱情不高，也是有情可原的?！避庵潜硎荆?jié)水灌溉并沒有被大多數(shù)的農(nóng)民所接受，農(nóng)民固守“水是取之不盡、用之不竭”的觀念，缺乏節(jié)約用水的意識，特別是在水資源充沛的地方，浪費水的情況更加嚴重。此外，單改變灌溉技術(shù)，而未配合實施相應的農(nóng)業(yè)技術(shù)措施，農(nóng)作物增產(chǎn)的幅度也不會太大。這在一定程度上也影響了節(jié)水灌溉技術(shù)的推廣應用。

茆智很清楚，如果農(nóng)民不接受、不采用節(jié)水灌溉新技術(shù)，那么他們做的科研也就變得毫無意義。于是，廣泛宣傳、在各地興辦灌溉試驗培訓班，成了他的另一個工作重點。

“農(nóng)田水利建設(shè)的最終效果，要靠農(nóng)民來貫徹落實。特別是節(jié)水高產(chǎn)，農(nóng)民朋友大都缺乏這方面的知識和技術(shù)，常規(guī)的老辦法和現(xiàn)在的新辦法之間差異更是非常大。所以從上世紀70年代起，我們就舉辦了大量的這方面的培訓班?！避庵钦f。

從上世紀50年代起，茆智滿懷熱情地投身于節(jié)水灌溉試驗事業(yè)。他主編全國《灌溉試驗規(guī)范》，撰寫灌溉試驗專著與教材，分析中國試驗中的問題，引進國際先進經(jīng)驗，提出眾多改進技術(shù)，經(jīng)常到現(xiàn)場指導試驗工作。

20世紀80年代以后，他率小組為全國及許多?。ㄖ陛犑?、自治區(qū)）共舉辦灌溉試驗培訓班10余期，培訓試驗骨干500人，幾乎占了中國試驗技術(shù)骨干的一半，許多試驗人員稱茆智舉辦的培訓班，是節(jié)水灌溉試驗的黃埔軍校。

“鑒于節(jié)水灌溉具有很強的公益性、基礎(chǔ)性和戰(zhàn)略性，對糧食產(chǎn)區(qū)更是如此，因此政府要承擔主體責任，財政資金要給予節(jié)水灌溉更多的支持。”茆智建議。這樣一來，發(fā)展節(jié)水灌溉，農(nóng)民的負擔相對比較小，是可以承擔的。

功夫不負有心人。茆智及其科研團隊研究的節(jié)水灌溉理論與技術(shù)，在生產(chǎn)部門協(xié)作下，已在我國廣西、湖北、河北、天津的水稻和小麥灌區(qū)累積推廣166萬公頃，據(jù)有關(guān)部門估算，累積節(jié)水約13億立方米，增產(chǎn)糧食27.5萬噸，取得經(jīng)濟效益達4.7億元，受到了農(nóng)民的普遍歡迎。

“節(jié)水灌溉技術(shù)，既能促進農(nóng)業(yè)增產(chǎn)、農(nóng)民增收，又可以節(jié)約寶貴的水資源，推廣適合我國國情的農(nóng)業(yè)節(jié)水灌溉技術(shù)勢在必行?！避庵亲詈蟾嬖V記者，“推廣節(jié)水農(nóng)業(yè)，要與農(nóng)民的節(jié)支增效相結(jié)合，充分發(fā)揮農(nóng)民的積極性、主動性，讓農(nóng)民真正得到應用節(jié)水灌溉技術(shù)帶來的最大實惠，以水資源的可持續(xù)利用促進農(nóng)業(yè)和經(jīng)濟社會的可持續(xù)發(fā)展?！?/p>

這就是茆智，如今已入耄耋之年的他，絲毫沒有松懈，仍然活躍在節(jié)水灌溉研究領(lǐng)域第一線，積極開展科研和人才培養(yǎng)工作，學術(shù)人生一直未曾停歇……