“黄土高原是我们国家最典型的一个半干旱区,一辈子就想在这边好好做点事。”
“一个是实践,一个是坚持。”从山东省黄县的普通农家子弟,成长为“中国旱地农业之父”,山仑凭借“实践”与“坚持”,开辟出“旱地农业”的崭新天地。
作为我国较早倡导加快旱地农业发展的专家之一,他主持的黄土高原水土保持综合治理等项目,成为干旱农业增产技术研究的热门关注对象。在旱地农业生理生态领域的开拓性研究中,他提出通过改变作物的用水模式,在一定程度上缓解干旱、半干旱地区的水资源危机,为节水型农业的发展开辟了广阔空间。
从文学少年到科研追梦人
1933年,山仑出生于山东黄县(今龙口市),是家中次子。父亲任职于报关行,母亲李文是一名小学教师,极具主见,敢于打破传统。山仑还有一个年长自己3岁的哥哥名叫山昆。
母亲在山仑的成长过程中扮演了至关重要的角色。山仑的学习启蒙便是源自母亲李文。抗战时期胶东地区被日寇占领,李文拒绝教授亲日内容。为抵债,她带着山仑做家庭教师,不仅解决了生活难题,还努力为孩子们创造良好的学习环境。
受母亲和哥哥的影响,高中时期的山仑对文学产生了浓厚的兴趣。他热爱阅读各类文学作品,语文成绩十分出众,还在报纸文艺副刊发表了二三十篇作品,文字间洋溢着他对生活的热爱和对未来的憧憬。那时的他,心中怀揣着成为一名文学家的梦想,用文字描绘世界,用故事传递情感。
然而,人生的转折总是在不经意间发生。老师一句“要有出息就学一门技术”,让山仑开始重新审视自己的未来。回想起家乡农民“靠天吃饭”的艰辛场景,那些在土地上辛勤劳作却常常因自然灾害而颗粒无收的画面,深深刺痛了他的心。他意识到,农业对于国家和人民的重要性,投身农业科研或许能为解决粮食问题、改善农民生活带来实际的作用。
1950年,谨记母亲“读书立身”教诲的山仑考入山东大学农学系,成为新中国第一代农业大学生。入学后,他本有机会转去更热门的专业学医,但心中对农业的那份责任和使命感,让他毅然坚持留在了农学院。他还在校刊发表《为什么学农》,文中阐述了自己对农业的理解和追求,表达了要用所学知识为农业发展贡献力量的决心。从那时起,山仑在农业领域的探索之旅正式开启,他的人生轨迹也因此发生了重大转变。
1954年8月,山仑大学毕业了。作为那个年代的热血青年,山仑怀着一颗“服从党的分配,哪里需要哪里去”的热忱之心,背上行囊来到了陕西,参加中国科学院西北地区第一个研究所——“西北农业生物研究所”(后简称“水保所”)的筹建工作。这是一个专门为治理黄河、发展黄土高原农业生产而设立,伴随国家需求发展的国家级水土保持科研机构。
“搞科研是我一直的梦想,地域是次要的。”山仑并不羡慕分到北京等“好地方”的同学。
研究所位于偏僻小镇,全镇仅有一条南北向马路通往西北农学院,一条东西向小街,一间理发馆和几间卖日杂、饮食的小店铺。镇上不通电,农学院、农校等有条件的单位大多自行发电。
山仑和其他12名同学成为水保所的第一批研究人员。“当时水保所只有两排平房,但我一点没有失望,之前对从事科研的未来有过想象,也去过一些地方,觉得科学事业是崇高的,其他都不重要。再加上我听说身边有搞地质研究的还去了偏远少数民族地区,在那些地方都能艰苦奋斗,所以我一直觉得从事科研很光彩,艰苦与否是次要的。”
“冰块就是天然的香皂。”在山仑的记忆中,研究所筹建之初,他和同事们住在简陋的平房里,晚上睡觉的时候,被子根本抵御不住寒冷,山仑和同事们把能盖的东西都拿出来盖在身上,还是冻得哆嗦。即使这样,一群年轻人依然能够苦中作乐,还相互打趣“赶紧把袜子也拿出来盖上吧……”
在这样的环境中,山仑和同事们一边进行研究所建设,一边学习、搞研究。经过大约3年时间,研究所各方面条件才趋于完善,为做好旱区农业的科技支撑和服务奠定了基础,也为后来成立的杨凌示范区履行国家使命注入了改革活水和科技动能。
这期间,为了使山仑等科研新人快速熟悉工作环境,中国科学院西安分院指派经验丰富的老先生带队,先后到甘肃天水、定西、兰州等黄土丘陵区进行学习与调研。
也就是从那时起,山仑看到了黄土高原自然条件的严酷、水土流失和干旱问题的严峻,也意识到自己即将担负起的责任有多重,从此研究、改造和振兴黄土高原便成为他的一腔宏愿。
“黄土高原是我们国家最典型的一个半干旱区,一辈子就想在这边好好做点事。”后来山仑有机会去其他地方发展,但他选择留在陕西杨凌。
治疗干旱“重症”
1959年,新中国建设需要大量科技人才,山仑被选派赴苏联留学。当时他师从苏联著名的灌溉生理学家别捷诺夫,主要研究水分和矿质营养条件与植物光合作用和抗旱性的关系。这段经历让山仑从事科研的基本功更加扎实,初步形成了科学的思维和工作方法。
回国后,山仑继续围绕生产实践进行科学研究,1965年山仑迎来了自己学术生涯的转折点。这一年,他被派往山西省吕梁市离石县孟门公社五里后大队进行蹲点研究。当时,整个黄土高原地区遭受严重旱灾,五里后村全年降水量约为多年平均降水量的一半,特别是8、9月降水量仅为常年的1/3。
面对干旱“重症”,凭借植物抗旱生理及相关专业特长,山仑组织同事带领村民实施一系列抗旱措施,扩种抗旱作物、适时早播、担水点浇、增施肥料,努力抗旱保收。他们每隔半个月左右,向省里和县上书面报告一次旱情及抗旱情况。后来,他们五里后小组还和水保所在孙家沟、郝家岭的蹲点组共同形成了一个总体的抗旱保收报告。这份报告为当地抗旱工作提供了宝贵的参考。
那年,五里后村的粮食总产只略低于正常年份,实现了大旱之年粮食自给。全大队秋粮作物平均亩产显著高于周围社队,加上较好的夏粮收成,全年粮食总产量仍达到降雨较丰沛的1964年的80%以上。
蹲点组受到山西省各级领导的重视与好评,大家认为中国科学院下来的科技人员能够为生产解决难题。山仑也看到了所学知识与生产实践结合发展的可能,开始有了作物抗旱生理研究与旱地农业生产实践结合发展的最初思考。
蹲点期间,山仑每天多次前往田间地头,以掌握干旱与作物生长发育关系的第一手资料。观察到了作物从正常生长到枯萎的发展过程,看到了各类作物在干旱下的不同表现。尤其是7、8月间旱象加剧,作物植株中午发生萎蔫,傍晚表现各异,清晨又不同程度恢复正常的情景,引起他极大兴趣。他深知,这些看似平常的现象背后,隐藏着作物抗旱的奥秘。
山仑深知大自然赐予的丰富知识比书本描绘得更细致、更神奇、更美妙。他甚至感叹:“这是一个多么理想的天然实验室啊!”
为了深入了解干旱与作物生长发育的关系,山仑和同事们利用有限的实验手段,开展了一系列试验研究作物抗旱性能与规律。他们对比不同坡向梯田的土壤水分和产量,分析高粱、玉米、谷子的抗旱与丰产性,为后续研究奠定基础。通过调查三种作物的生长特性,阐述抗旱性差异原因,山仑得出高粱叶片维持膨压能力强、玉米后期抗旱性增强等结论,提出黄土高原产量低主因是降水利用低效。更为重要的是,通过对梯田玉米分次点浇,用少量水实现了高产,而未浇水则近乎绝产的实验观察。山仑由此形成“少量水高效利用”的想法,为其后来提出“生物节水”理论打下坚实基础。山仑的研究为解决干旱、半干旱地区的水资源危机和农业发展问题提供了新的思路和方法。它打破了传统的节水观念,强调从生物自身的生理和基因潜力出发,实现水资源的高效利用。
山仑后来回忆说,一个科技工作者的科学生涯中可能存在“关键期”。这个“关键期”或许是一段经历,或许是一种境遇,也或许只是一件事情,甚至一个瞬间。五里后村的蹲点锻炼,就是他真正步入作物抗旱生理与旱地农业这一研究航向的“关键期”。他甚至觉得,没有五里后村的启航,就不会有后来的收获。
问诊西海固
1978年2月,在全国科学大会期间,中国科学院决定与宁夏回族自治区合办盐池和固原两个农业现代化基地县。1979年,山仑作为业务负责人,“转战”西海固,开启了长达十多年的驻站研究工作。
西海固,地处宁夏回族自治区南部,是黄土丘陵区的西吉、海源、固原等七个国家级脱贫县的统称。曾被联合国世界粮食计划署确定为最不适宜人类生存的地区之一。
这里条件异常艰苦。野外调查时没有地方休息,山仑和同事经常只能七八个人挤在一张炕上;当地缺水,他们跟着农民一起喝窖水,喝出草屑是常有的事。
“有一次我和山仑老师像往常一样到固原去,在汽车上,山仑老师的胆结石病突然发作,疼得蜷缩成一团,满头大汗,只能在车上强忍着一路到了固原。因为放不下手头的工作,山仑老师的胆结石手术拖了很长时间才去做。”山仑的学生邓西平说,做完手术没休息多久,山仑就又赶回固原开展科研工作。
一番辛苦考察后,山仑根据半干旱黄土丘陵区的自然经济特点及农林草的适宜性,首次提出粮食生产是自给性的、林业建设是保护性的、牧业生产是商品性的“三性”概念,经过扩展深化,这一论点后来被作为国家有关部门处理黄土高原农林牧关系及开展西北地区生态建设的一条重要原则。
1979年6月,他写出了《黄土高原水土流失区旱作农业的增产途径》论文,强调发展农业生产与改善生态环境要紧密结合,这也是我国最早发表的倡导加快旱地农业研究的文章之一。
20世纪80年代,固原基地在上黄村建立了试验示范区,总结出了“上黄经验”,提出了一先行(草灌先行)、二侧重(侧重抓人工种草,侧重抓旱作农业与化肥深施)、三同步(退耕种草,提高粮食单产和发展牧业同步)的技术路线。上述成果先后推广到宁南地区,为当地的生态改善和农业增产作出了重要贡献,并获国家科技进步奖三等奖,被列入“国家科技成果重点推广计划”。
“七五”“八五”期间,上黄试验区连续被列入国家科技攻关试验示范区,其中彭阳县孟塬乡的种植制度改革成效最为显著。因为黄土高原水土流失重点县多处于半干旱地区,山仑带领团队把该地区改革核心放在了将单一粮食种植变为粮草结合上。到1987年底,相较于1985年,试验区粮田面积占比下降,人工草地和豆类面积占比上升,即便遭遇两年干旱,人均产粮、粮食总产仍大幅增长,人均纯收入增加两倍多。
多年后,飞沙走石的“干沙滩”,成了寸土寸金的“金沙滩”。宁夏回族自治区人民政府曾特地向中国科学院致感谢信:“宁夏人民永远不会忘记,20世纪80年代初,山仑等专家进入上黄村,做了大量开创性工作,使生产走上了良性循环的发展道路……在上黄村等基点辛勤工作、无私奉献的科学工作者,是宁夏人民的功臣!”
从山仑投身农业科研事业开始,在野外工作的时间超过20年。1988年,山仑获竺可桢野外科学工作奖,这被视为我国野外科学工作者的最高荣誉。
节水农业造福黄土高原
科研路从不是一帆风顺的,作为开创者,山仑也曾面临诸多质疑和挑战。早在1964年,山仑所在的“中国科学院西北生物土壤研究所”更名为“中国科学院西北水土保持生物土壤研究所”时,因研究方向和任务相应调整,强调“以水土保持为中心”,就有人提出山仑的植物生理研究并非水土保持工作所需,动员他改行。但山仑没有动摇,他坚信植物生理研究与水土保持、旱地农业有着紧密的联系,能够为解决实际问题提供科学依据。
20世纪70年代,当全球聚焦“如何给作物多浇水”时,山仑提出惊人之论:“要让作物学会少喝水!”当时学界普遍认为干旱区农业应以“工程水利”为主,而山仑提出“还必须重视水土资源的高效利用”理念。
山仑后来有所建树的植物生理学也曾被认为只是一门基础学科,难以直接解决生产问题。
为将植物生理学的基础知识和研究成果直接应用于农业实践,20世纪80年代中期,山仑提出了旱地农业生理生态研究方向:依据生态学原则,应用生理学方法,总结旱地农业的传统经验,探讨旱地农业进一步高产的途径。这一研究方向的提出,为旱地农业的发展提供了新的思路和方法。
多年的野外实践让他明白,要以解决农业生产实际问题为科学研究的根本,于是坚定成为站在基础研究与应用研究交叉点上的“中间人”。“这样一个‘中间人’,或许正是最适合于我,也最应该由我去充当的角色吧。”
在“中间人”科研思想的引领下,在随后的科研过程中,山仑带领课题组在宁夏固原、陕西杨凌等地开展了系统的实验室研究和田间试验,揭示了干旱逆境成苗生理机制,并确定了作物成苗过程的水分敏感期以及针对敏感期的抗旱药剂研制,为解决春播抗旱保苗问题提供了理论基础与可行途径。
在理清干旱逆境成苗生理机制后,他又萌发出是否可以通过化学制剂增强种子在干旱逆境下生命力的研究想法。于是,从1984年开始,山仑和课题组进行了多次枯燥又单调的试验,最终一种能将生理活性和抗旱性相结合的抗旱剂——“钙与赤霉素合剂”诞生了,并于1988年在宁夏彭阳开始应用,1991年正式作为一种抗旱节水技术成果推出。这项将基础性研究与实际应用紧密结合的科技成果于1995年获中国科学院科技进步奖二等奖。同年,山仑当选中国工程院院士。
也是在1991年,山仑发表《节水农业及其生理生态基础》。这是我国最早从生理生态学角度倡导发展节水农业的文章之一,在文中他首次正式提出了“生物节水”的概念。他认为适度干旱胁迫复水后作物可产生补偿效应,为“有限灌溉”提供了生理生态依据,而“有限灌溉”给了山仑一个“生物节水”的框架,他已经可以断定“节水和增产可同时实现”。
此后,山仑开始积极参与节水农业的推广和实施,比如1996年底,他向陕西省政府提交了“渭北地区节水农业示范的意见”,并成功推动了相关试验示范项目的实施。从1996到2000年,在山仑的指导下,课题组在富平县东新村开展试点及推广示范工作。1995年试点前,全村小麦平均亩产仅230公斤,试点后几年平均亩产达300公斤,增长超30%。人均纯收入也从1995年的1253元增至1999年的2000元。新科技成果的试验和示范,让东新村发生了巨变。
悠悠70余载,从风华正茂到耄耋之年,山仑扎根杨凌,将毕生奉献给我国旱地农业发展。《史记·周本纪》记载,早在4000年前的尧舜时代,中国历史上最早农官——后稷,就是在陕西杨凌一带“教民稼穑、树艺五谷”。而今,山仑在黄土高原地区的一系列研究和实践,改善了当地的生态环境,提高了农业生产水平,让无数百姓受益。
现已92岁的山仑还待在陕西杨凌。有人问他:“山老,何不叶落归根?”他总是笑笑说:“习惯这里了。”山仑的三个子女都知道,谁劝也没用,父亲把敬业和钻研献给了热爱的黄土高原,就像高原上夯实的泥土,与这里已浑然融合成一体。
作者:农民日报·中国农网记者 欧阳靖雯 刘自艰
名家简介
山仑,旱地农业与作物抗旱生理学家,中国工程院院士。长期致力于黄土高原旱地农业与水土保持工作,开辟了旱地农业生理生态研究的新领域。在提高半干旱地区农田降水效率综合技术途径、有限水高效利用的生理生态基础、不同作物以及作物阶段抗旱机理等方面开展了系统的研究工作。从植物需水与半干旱地区农业水环境的关系出发,提出了“作物对多变低水环境的适应与调节”的科学概念,证实多种作物一定生育阶段适度水分亏缺可产生生长、生理和产量形成上的补偿效应,节水与增产目标可以同时实现,为推行节水农业和半旱地农业提供了有利根据。
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