周衛(wèi)：創(chuàng)新養(yǎng)分資源高效利用之路

本刊記者 王 軍

周衛(wèi)：創(chuàng)新養(yǎng)分資源高效利用之路

本刊記者 王 軍

周衛(wèi)

“耰耡不憚勤，?？值亓κ?。”這首《藝圃》詩中直接點出了“地力”，也就是土壤肥沃程度對于農作物生長的重要性。隨著科學的發(fā)展，“地力”的內涵越來越具體，比如人們已經(jīng)知道土壤的水、養(yǎng)、氣、熱、生等狀況，就是影響土地肥沃的重要因素，而土壤肥力正是作物高產的基石。

如何才能讓土壤更肥沃，養(yǎng)分更高效？作為中國農業(yè)科學院農業(yè)資源與農業(yè)區(qū)劃研究所二級研究員、創(chuàng)新工程植物營養(yǎng)團隊首席科學家、“973”計劃首席科學家周衛(wèi)一直在考慮讓地力“肥”起來，讓養(yǎng)分更高效的策略。長期以來，他以養(yǎng)分資源高效利用為核心，以“土壤培肥—平衡施肥—養(yǎng)分管理”為主線，在養(yǎng)分資源高效利用的理論、方法與技術等方面做出了突出貢獻。

窮思索，向土壤要高產

“北麥南稻”是我國糧食種植的主要格局。在我國南方，常年種植水稻面積高達3.76億畝，其中低產田占了1/3。細究起來，這些低產田還有著不同的類型，以黃泥田、白土、潛育化水稻土、反酸田/酸性田、冷泥田這5類為主，對應的特點分別是瘦、板、爛、酸、冷。

黃泥田“瘦”，有機質低、團聚體穩(wěn)定性也低；白土“板”，耕層淺薄、表土層粘粒含量低；潛育化水稻土“爛”，因其氧化還原電位低。顧名思義，反酸田/酸性田自然是“酸”，硫、H+和Al3+含量高，微生物活性差，土壤酸度強；冷泥田的“冷”則多源自長期淹水引起的Fe2+、Mn2+毒害。

這些結論源自由周衛(wèi)闡明的低產水稻土的質量特征與低產成因，他首次創(chuàng)建了涵蓋土壤酶、微生物等生物肥力指標的質量評價指標體系，發(fā)現(xiàn)了西南稻區(qū)大面積缺磷，東南稻區(qū)土壤酸化明顯，速效鉀和有效硅含量低。

聽起來似乎較為簡單，但實際上低產水稻土的障礙機理長期以來并不明確，而缺乏有針對性的改良技術也已經(jīng)成為制約稻田地力提升的瓶頸。周衛(wèi)早早就帶領團隊關注起土壤的生物指標研究。在國家科技支撐計劃、農業(yè)部公益性行業(yè)科研專項支持下，他通過10余年的研究積累，終于在理論和技術上取得了雙重突破。

找到了“病因”，當然就該“對癥下藥”。周衛(wèi)和他的團隊隨即開發(fā)了一系列有針對性的低產水稻土改良關鍵技術，比如黃泥田有機熟化、白土厚沃耕層、潛育化水稻土排水氧化、反酸田/酸性田酸性消減、冷泥田廂壟除障等。

有了這些技術的保障，經(jīng)過示范應用顯示，農田地力在3年里至少提升了1個等級，水稻平均增產超過100kg/畝，比改良前節(jié)約氮、磷和鉀肥10%～15%，養(yǎng)分更加高效。研究成果已在南方11省規(guī)?；瘧茫?年累計示范推廣5730萬畝，新增純收入131.9億元。相關研究論文發(fā)表在Biololy and Fertility of Soils、Gerderma、Soil & Tillage Research等主流國際期刊，主著著作《低產水稻土改良理論、方法與技術》出版，“一種黃泥田有機熟化的改良方法”獲發(fā)明專利，而周衛(wèi)以第一完成人領銜的“南方低產水稻土改良與地力提升關鍵技術”也被授予2016年國家科技進步獎二等獎。

勤鉆研，促資源最高效

當土壤里不能提供作物生長發(fā)育所需的營養(yǎng)時，通常就需要施肥了。合理施肥是實現(xiàn)高產、優(yōu)質、高效、環(huán)保的一個重要措施。在我國，施肥現(xiàn)狀為重大量和微量元素，輕中量元素，這樣一來，土壤硫素嚴重缺乏且呈急劇增長態(tài)勢，酸性和砂質土壤缺鈣以及果樹和蔬菜生理缺鈣也普遍發(fā)生。

為了解決這一難題，周衛(wèi)揭示了土壤硫素轉化與植物有效性機理，創(chuàng)造性地提出作物鈣素非維管束吸收與果面營養(yǎng)理論。他利用放射性同位素35S示蹤，發(fā)現(xiàn)了酯鍵硫、碳鍵硫和惰性硫均可礦化供作物吸收利用，且新施入土壤的有機硫具有較高的植物有效性，并發(fā)現(xiàn)水稻根系能顯著促進硫磺的氧化。更為重要的是，他發(fā)現(xiàn)Ca2+是通過共質體途徑在花生莢果中組織運輸?shù)模欢┯谔O果葉片的鈣極少向果實轉移，鈣直接施至幼果上才能被有效吸收，蘋果果肉質膜微囊Ca2+-ATP酶就能推動Ca2+主動運輸。

以此為基礎，他建立了硫肥和鈣肥高效施用技術。該技術體系下，他提出了新的區(qū)分旱地和水稻土有效硫臨界值，這是對國際土壤缺硫臨界值的一次修正，并已用于國家測土施肥行動；所提出的鈣肥高效施用技術有效解決了花生、果樹和蔬菜缺鈣難題。

周衛(wèi)的這項工作得到了國家自然科學基金、國際合作等項目的支持，推動了硫肥和鈣肥在我國14省大面積應用，共示范推廣9477萬畝，新增純收入43.9億元，成果入選了《國家自然科學基金資助項目優(yōu)秀成果選編（2001-2005）》。相關研究論文發(fā)表在Biololy and Fertility of Soils、Gerderma、《中國農業(yè)科學》等期刊上，而他也因該項工作獲得2005年國家科學技術進步獎二等獎和2004年度北京市科學技術獎一等獎，且均為第一完成人。

化肥是一柄雙刃劍，它是農作物高產的保障，但過度使用化肥又容易造成環(huán)境污染。近年來，我國提出了化肥使用量零增長的目標，而周衛(wèi)也早在“973”計劃、現(xiàn)代農業(yè)產業(yè)體系等項目支持下去解決肥料利用率低下、有機肥資源未能充分利用以及測土施肥實現(xiàn)困難等養(yǎng)分管理難題。在這個過程中，他闡明了有機肥資源替代化肥養(yǎng)分的作用機理，尤其是提出有機肥施用和秸稈還田對化肥養(yǎng)分的替代率為20%以上?；诋a量反應與農學效率的推薦施肥方法是一項重大技術革新，所研發(fā)的水稻、小麥和玉米推薦施肥專家系統(tǒng)，能夠有效解決測土施肥中氮素難以推薦的重大難題，可以在沒有土壤測試條件下使用。相關研究在Soil Biology& Biochemistry、Applied Soil Ecology、Field Crops Research等期刊上發(fā)表了一系列論文，而經(jīng)過我國11省的推廣應用，周衛(wèi)的有機替代與推薦施肥技術被證明，在保證產量的前提下，可以將水稻、小麥和玉米化學氮肥用量減少10%～30%，將氮素利用率提高到10個百分點以上，切切實實地為我國農田養(yǎng)分管理和化肥減施增效提供了新途徑。

苦耕耘，讓事業(yè)更高遠

土壤培肥、化肥減施，是關乎我國糧食安全的兩大技術難題?！懊褚允碁樘臁?，選擇進入植物營養(yǎng)學領域，周衛(wèi)就習慣了站在更宏觀的戰(zhàn)略角度去思考問題。除了擔任行業(yè)專項、“973”計劃首席科學家，近年來，他還牽頭了“十一五”國家科技支撐計劃項目“沃土工程關鍵支撐技術”總體設計，參與編制國家重點研發(fā)計劃重點專項“化學肥料和農藥減施增效綜合技術研發(fā)”實施方案，為我國沃土工程、有機質提升、測土配方施肥及化肥零增長等重大行動計劃提供了有力支撐。他本人也先后入選農業(yè)部有突出貢獻的中青年專家、人事部“新世紀百千萬人才工程國家級人選”、農業(yè)部首批“全國農業(yè)科研杰出人才”等，并享受國務院政府特殊津貼。

周衛(wèi)在科研上一直都有著對于卓越的堅持，不只嚴于律己，還致力于打造一支精于攻堅、勇于創(chuàng)新的高水平團隊。在他的帶領下，團隊近年來主持國家級科研課題12項。在他的指導下，團隊發(fā)表學術論文112篇（SCI論文56篇），其中周衛(wèi)作為責任作者論文80篇，含SCI論文41篇。而他培養(yǎng)的11位博士、8位碩士，以及指導的3位博士后，也均有出色表現(xiàn)。鑒于“養(yǎng)分資源高效利用重點領域創(chuàng)新團隊”的杰出表現(xiàn)，周衛(wèi)也作為負責人在2015年入選了科技部創(chuàng)新人才推進計劃。

登山不憚遠，研海不憚勤。堅持以養(yǎng)分資源高效利用為核心，保障國家糧食安全，是他們的“遠”；腳踏實地，不懼挑戰(zhàn)，提高養(yǎng)分資源利用率，為化肥減施增效提供理論和技術支撐，是他們的“勤”。他們以此為使命。