来源：中国科学报 记者：王庆 时间：2014-04-18

 

 

    回顾60年的科研生涯，山仑认为自己走的是一条抗旱生理与旱地农业交叉、理论研究与实际应用相结合的“中间人”道路。

 

    如今，81岁的中国工程院院士山仑仍在工作。

 

    回顾其科研生涯，山仑认为自己走的是一条抗旱生理与旱地农业交叉、理论研究与实际应用相结合的“中间人”道路。不过业界对他有不同看法，有人评价他是“独树一帜”，有人则认为他的研究是“四不像”，尤其是不像现代植物生理。

 

    “但不论怎样，是客观处境和主观条件促使我扮演了这一角色，开始是被动的，后来则成为自觉。”山仑说。

 

    谦虚和淡然，是山仑接受《中国科学报》专访过程中始终流露出的鲜明特点。不过他在旱地农业研究和应用领域留下的成果，足以被称为骄人业绩。

 

    长期担任中科院水利部水土保持研究所、西北农林科技大学研究员的山仑，是我国旱地农业领域的学术带头人和旱地农业生理生态研究方向的开拓者。他热衷于半干旱地区作物对有限水高效利用的生理生态基础及其应用的研究，提出了作物对多变低水环境适应性的科学概念。

 

    根据多年研究，他揭示了多种作物在一定生育阶段，适度水分亏缺可使作物产生生长、生理及产量形成的补偿效应，使节水与增产目标得以同时实现，为推进节水农业提供了有力依据。他还就黄土丘陵地区的农业发展方向、目标及实现途径提出了系列新论点，并在实施后取得了显著的经济和社会效益。

 

    特殊的干旱事件

 

    2008年11月1日至2009年2月6日，我国北方冬小麦主产区基本未出现过5mm以上的有效降水，受旱面积达1.5亿亩，国家防汛抗旱指挥部为此启动了I级抗旱应急响应。2月7日起，北方部分地区下了小雨，2月15日以后则有了较大降水，3月2日，相关部门宣布解除应急响应状态。

 

    这次干旱属于“五十年一遇”，但奇怪的是，该年小麦仍获得了较好收成，甚至比2008年度还略有增产。类似情况也发生在2010~2011年度的同一区域，而且初次有效降水时间还推迟了一周左右，但仍实现了夏粮的“八连增”。曾有报道称，这次干旱“持续时间之长，受旱范围之广，程度之重为历史罕见”。

 

    但在山仑看来，这一说法“对时间和范围的估计适当，但将麦田受旱程度说过头了”。

 

    为什么这两次长期大范围干旱未造成减产？山仑发现，首先是前一年秋雨基本正常，冬季麦田耗水量较低，长期的气象干旱尚未导致严重的土壤干旱。及时采取的加强田间管理措施也起到了重要作用。

 

    此外，他认为还有一点尤其值得注意：这一时期并非小麦生长的需水临界期和灌溉关键期，麦田经受适度干旱（中等以下水分亏缺）后，如果随后供水（降雨或灌溉）及时，会形成一定的生理补偿效应，反而对增产与节水都有利。

 

    基于这一认识，在给陕西省和中国工程院的应对建议书中，以及在有关报刊发表的文章中，山仑除了给予一些具体措施建议外，还着重提出，已发生的旱情对小麦最终产量不会产生太大影响，关键应作好下一步小麦拔节期间有雨或无雨的两手准备。

 

    陕西有关部门认为，事实证明当时这一判断是准确的。山仑对《中国科学报》记者说，“这样的干旱事件提示我们，作物对干旱缺水存在较强的适应和调节能力，应进一步加强研究，努力挖掘。我之所以在这类生产问题上能提出一点看法，与我的学术经历和工作处境密切相关。”

 

    理想的天然实验室

 

    1954年从山东农业大学毕业后，山仑被分配到位于陕西杨凌的中科院水利部水土保持研究所工作。算起来，他已经工作整整60个年头了。

 

    这是一个任务性很强的研究单位，在退休年龄前，山仑每年在野外的工作时间约占全年的三分之一。

 

    上世纪60年代初，他从前苏联科学院植物生理研究所学习回国两年之后，所在单位开展了社教运动。运动结束时，他被告知，全所必须坚持以黄土高原水土保持研究为中心，不能发展离这一中心较远的植物生理学科，并被动员改行。

 

    在这一背景下，1965年春，由山仑带队，共7人被派往山西省离石县（现为柳林县）孟门公社五里后大队蹲点锻炼，同时从事水土保持科研。“当时显然是被动而去。”山仑回忆道。

 

    五里后是一个典型的丘陵山村，位于黄河峡谷地区，因从村里到公社要走5里山路而得名。山仑到五里后的那一年，整个黄土高原遭遇到了历史罕见的大旱。据他所在基点的气象记录，该年降水量仅为多年平均降水量450mm的一半。

 

    于是，山仑和他的6位同事利用各自的专业知识与村民一起与干旱作战。他们采取了适时早播、担水点浇、增施肥料、辅助授粉等措施，使当年五里后的粮食总产仅略低于正常年份，显著高于周围社队，做到了大旱之年粮食自给。同时，他们还利用农闲季节指导农民建成了一批高质量的水平梯田，并通过少量补水的办法使全村小麦得以按期播种，保证了“全苗”。

 

    这些做法在当地产生了较大反响。山西省领导认为，中科院下来的科技人员能够为生产解决难题。

 

    “这件事使当时对于科研前途感到迷茫的我不由为之一振，让我看到了所学知识与实践结合发展的可能。”山仑说。

 

    当年，他目睹了大田作物从正常生长到逐渐枯萎的整个过程，看到了各类作物干旱下所表现的各种姿态。尤其是7、8月间旱象加剧，植株中午发生萎笃，傍晚表现各异，清晨不同程度恢复生长的情景引起了山仑的极大兴趣。那时，他每天数次到不同田间地块进行观察记录，以掌握旱情与作物生长发育的第一手资料。他不禁感叹：“这是一个多么理想的天然实验室啊！”

 

    同时他还利用有限的实验条件开展了系列实地研究，例如根据正常玉米地土壤含水量反而比萎笃严重的玉米地低得多的现象，为日后提出“黄土高原产量低下的主要原因不是降水不足，而是对降水未能充分有效利用，低产条件下产量提高一倍的主要限利因素是肥而不是水”的结论提供了直观依据。更为重要的是，山仑在实践中建立了“农业中少量水高效利用”可行性的最初想法。

 

    “因为这一年的‘意外收获’，特别是在那里产生的将植物抗旱生理研究与农业抗旱实践直接联系的初步想法，对我以后的科研道路颇有影响。”山仑认为，这是其科学生涯中的一个“关键期”。

 

    从生物节水到半旱地农业

 

    随后，山仑的学术实践从研究生物节水到发展半旱地农业，并将自己定位为理论与应用的“中间人”。

 

    能否显著降低农业生产过程中的农业用水问题早有争议。上世纪60年代初，山仑在前苏联留学期间，当时的主流观点是“充分灌溉”，即认为任何时期任何程度的水分亏缺都会造成减产。

 

    而山仑利用C14示踪方法做供水效果试验发现，小麦灌浆期间受旱后加速了光合产物向籽粒的运输，一段时期内籽粒增重显著高于充足供水植株。回国后他的团队反复试验后证实，小麦灌浆期间减少1/3供水量不影响最终产量，并在机理上得到进一步阐明。

 

    与此同时，山仑带领研究组围绕植物高效用水这一中心命题，从实验室、试验场直到野外基点，利用多种作物开展了广泛的研究与示范，进一步证明了一定生育阶段适度水分亏缺的有益作用，论述了节水与增产可能同时实现的生理生态基础及实践依据。

 

    1991年，山仑发表了《节水农业及其生理生态基础》一文，提出了与工程节水和农艺节水并列的生物节水理念。他强调，生物节水是一个有明确应用目标的科学命题，超出了植物水分利用效率（WUE）的原义，通过挖掘植物自身的生理和遗传潜势，充分利用所有能提高植物水分利用效率和增强抗旱能力的性状，从而实现有限农业水资源高效利用的目标。

 

    生物节水概念及实现途径的提出，受到学术界和有关部门的重视。在2001年国家农业综合开发办召开的“中国开发节水农业国际研讨会”上，山仑对于生物节水的研究被认为是突破了传统节水观念，符合中国农业发展的实际需求。

 

    而由山仑等人发起的、以“生物节水技术及发展前景”为主题的2005年第267次香山科学会议，更是在学界引起广泛关注。

 

    次年，由中科院主办、在中科院遗传发育所农业资源中心研究员张正斌的具体推动下，“第一届国际生物节水理论与实践大会”召开。包括多位国际知名植物水分生理学家在内的200多位代表齐聚一堂，通过大会报告和网络交流进一步强调了这一主题的重要性。

 

    会后，生物节水作为与灌溉节水、旱作节水并列的综合配套农业节水技术被纳入到《国家中长期科学和技术发展规划纲要（2006-2020）》之中。

 

    不过，山仑认为，生物节水原理和技术要在实践中真正得到应用还必须有一个出口，要与有关学科紧密结合，纳入到现行的农作体系之中。

 

    为此，他根据研究结果、生产经验以及国内外学者对农业用水发展趋势的判断，提出了在缺水地区发展以应用少量水精确补灌为特征的半旱地农业的主张，并于2008年会同有关专家，承担了中国工程院“黄淮海地区农业节水对策及实施半旱地农业可行性研究”咨询项目。

 

    这一项目根据整体评估，特别是通过总结山东、河北、北京的典型经验后认为，因地制宜地发展半旱地农业是必要的，也是可行的。这一结论得到了一些农业、水利专家的积极响应，中国工程院将咨询报告上报国务院后，现已纳入国家“十二五”科技规划，并作为国家科技支撑准备项目逐步落实中。

 

    在山仑看来，未来我国农业用水方式将是一个灌溉农业、旱地农业和半旱地农业并存的格局。这既是水资源紧缺背景下一种不得已的选择，也是现代农业本身发展的需求。