【秾华40年】沈其荣:科学的初心从土壤中生长

2018-11-14来源:南农新闻-NJAU NEWS作者:沈其荣

编者按:

1978年,改革开放在中华民族奏出时代的强音。中国共产党带领全国人民披荆斩棘,攻坚克难,以锐意创新的勇气、敢为人先的锐气、蓬勃向上的朝气,描绘出一幅波澜壮阔的改革画卷。顺应潮流的步伐总是走得更坚定,次年1月,中共中央办公厅发出“关于南京农学院复校问题的指示”,南农人迎来新的出发。改革开放和我校复校40周年之际,学校党委宣传部策划推出“秾华40年”系列报道,记录40年来学校在建设道路上的时代秾华,以及在人才培养、学科建设、科学研究、社会服务和文化传承创新方面为改革开放和现代化建设作出的卓越贡献。

我国近40年来长期过量施用化肥、尤其是化学氮肥导致我国土壤酸化、土壤结构和微生物区系破坏,土壤肥力明显退化,严重威胁着我国的植物生产。而传统农家肥施用起来费时费力,成效较慢,从而致使我国每年产生的数十亿吨农家肥变成了农业废弃物而随地弃置,严重污染农村生态环境。

如何让农民能像施用化肥那样容易地施用有机(类)肥料?40年来,南京农业大学沈其荣教授坚持致力于解决有机(类)肥料制造和施用的科技难题,建立了施用有机(类)肥料抑制土壤酸化、提高土壤肥力和调控土壤微生物区系的理论和技术体系,研发出各种新型肥料制造系列工艺和产品40多个。先后获国务院学位委员会和国家教委授予“在社会主义现代化事业建设中做出突出贡献的中国博士学位获得者”、江苏省和农业部突出贡献专家、全国师德先进个人、国家教学名师、全国优秀科技工作者等称号。

一个人的理想和国家民族的发展相结合是幸福的,一个人的事业发展和国家民族的发展轨迹相重合是幸运的。硕果累累,就是对沈其荣40来秉持初心,献身“土肥”研究最好的回报:


  

沈其荣:40年,科学的初心从土壤中生长



有一颗叫“科学”的种子

1975年夏末,我高中毕业后留在中学当代课老师。三个月后,时任老家的大队党支部书记到中学来让我回去当大队共青团书记。那时候,回去当农民就有机会被推荐上大学,我二话没说就跟着书记回去了,与生产队长一起带着生产队社员抢收抢种,忙闲时带领大队青年突击队挖河(农田水利基本建设)、揇泥(一种积造有机肥的方式)。

1976年初春,我蹲点的生产队来了一个在校大学生(注:当时在江苏农学院土化系学习,比我大两岁),每当午饭后,我俩坐在打谷场上聊宇宙,侃天下。我总是好奇的问这个大学生在大学里学的东西,其中留给我印象最深的知识,就是土壤是从石头中风化而来的,那时的高中毕业生哪能理解那么深奥的学问?不过,就是这么一点挥之不去的知识,就像一颗种子种进我的心里,悄悄发芽,不懈生长,让我在恢复高考的第一年填报志愿时,就义无反顾的填了江苏农学院(注:文革期间南京农学院与苏北农学院合并成为江苏农学院)土化系,因为我已经深知这个专业肯定有“科学”的东西。

1977年初秋,我填完入党志愿书,继续带领大队青年突击队挖河、揇泥。那时候,全公社积压了整整11年的1000多名初高中毕业生已经在公社大会堂进行文化复习、准备高考。此时,读高中时的班主任张澍本老师眼看着他认为能考上大学的学生迟迟不来参加复习,几次来到我家做工作,劝我好好准备高考。

终于,在离高考(地级市初考)还有10天的时候,带着一身泥土的我,踏进了公社那个能容纳1000人的大会堂(当时的复习教室),看看坐在左邻右舍的同代人,深感自己这次是没希望了:他们已经懂了很多,而我两眼摸黑呐!感谢班主任张老师又来给我鼓气:不要灰心,我了解你的底子,你要是考不上大学,全公社能考上的可能也就寥寥无几了。就这样,懵懵懂懂、稀里糊涂、跌跌爬爬先初考、后省考,最终成为当年全公社考上大学本科的千分之七中的一名。

求学:一代人的困顿与欢乐

1978310日,沐浴着一代伟人邓小平改革开放的阳光雨露、带着憧憬科学未来、哼着入侵不久的香港歌星邓丽君曲子的我,终于踏进了大学之门,开始探索土壤是从石头中风化而来的奥秘。

入学后,当时的系党总支书记兼我们班班主任林敏端老师(后来成为江苏省委宣传部副部长)给我们进行英语摸底考试时,全班35人,26个英文字母全默写出来的寥寥无几,我本人就更夸张了:把β、γ、∝这些拟似英文字母的东西全写进去,也没凑满26个字。然而就是这个沉重的打击,激起了我们班学习英语的激情,一个月的军训,居然让我们班每人头脑中的英语单词平均增加了3000个!班主任很高兴,说这些孩子可教,鼓励我们好好学习,还帮我们购买Essential EnglishNew Concept English等书籍,以至于我们班全体同学后来都像成了她的孩子一样那么亲近。大三学习农业化学总论和施肥课程时,深受启蒙老师裴保义教授(当时国内最有名的有机肥专家之一)的影响,裴先生个子不高,但知识渊博、讲课条理十分清楚,给学生留下了深刻印象。四年的大学不仅让我深刻理解了土壤的发育与形成,更让我懂得土壤肥力是作物生产的基础,也是一个国家或地区经济发展的命脉。

1982年初,还不知研究生是个什么样东西的我,随大流也考取了南京农学院植物营养专业有机肥方向的硕士研究生,师从裴保义教授。入学虽然不足一年时间,但由于隔三差五的经常聆听裴先生的教诲,使我很快进入了有机肥研究领域。不料,先生重病缠身,使学生痛苦万分,在陪伴先生就医的日日夜夜,得到先生传授真经:只有把有机肥料和无机肥料配合施用才能收到事半功倍的效果。裴先生去世后,学生一度迷茫、消沉,怀疑自己还能不能读完研究生和拿到硕士学位,颇有万念俱灰之感。而后,系里把我“过继”给同学科的史瑞和教授,一次聊谈中,史先生说喜欢英国英语,那时的我,说普通话都带着浓厚的无锡口音,哪能辨别美国英语和英国英语的差别,但我马上开始狂补英国英语。硕士毕业、博士生面试时,史先生用英语问了我几个简单的专业问题,我居然学着用英国英语回答了这些问题,史先生从五个笔试都通过的候选人中只选了我,从此跟着史先生又做了三年的土壤氮素肥力研究。

19871222日,女儿四周岁的那一天,我顺利通过了博士论文答辩。选择那天进行博士论文答辩,主要原因是博士论文答辩后学校给每个答辩委员和答辩秘书以及答辩人发一个南农烧鸡,作为辛苦费犒劳。这样一只鲜美的烧鸡对当时我和我的家人来说是难得的美食,这样我为女儿过生日就不用再花钱了。

整整六年的硕士生和博士生科研训练,给我今后的科学研究生涯奠定了坚实的基础,尤其是在怎么发现现象、提出假设(科学问题)、验证假设等方面得到了系统、完整的科研素质训练。1978310日的大学入学,到19871230日的博士毕业,整整花去了我10年的黄金时间,也把家庭经济读到了一贫如洗的地步。写这段话旨在提醒年轻人,人穷没关系,关键是要拥有真正的本事。上了大学,读了研究生,你的科研能力就是你最大的资本,总有一天会给你足够的回报。当然,真正的科研是靠兴趣和爱好来驱动的,为了赚钱进行科研这是暂时的,养家糊口需要一定的经济支撑,但真正的科学家是为了揭示自然界的奥秘,并将这种理论再转化成改造自然界的技术或产品。

“肥沃”的土壤迎来科学的春天

198811日,我正式成为南京农业大学的一名青年教师,继续从事有机肥对土壤肥力影响的研究。

毕业后的第一个科研项目是有机肥改良滨海盐土的研究工作。当时没有任何科研经费,我们就承包2000亩滨海盐土,探索出一条在利用中改良滨海盐土的途径,曾被光明日报头版头条报道。

1989年底,江苏省化工厅老厅长徐以达先生在江苏海安县考察百万雄鸡下江南的项目后,发现养鸡场的粪便可以作为肥料来利用,而不能随地弃置,徐以达找到我这个当时做有机肥研究最年轻的后生,同时让海安县拿出2万元给南农大,立题研究鸡粪资源化利用,这是我一生中拿到的第一个有经费的科研项目。我迅速开始进行商品有机肥产品研究,当时是用太阳晒、手工搓出来的鸡粪颗粒有机肥,带上橡皮手套搓成颗粒有机肥。现在想起来很可笑,这样做一公斤可以,但田间示范要做几亩地,需要几百公斤颗粒有机肥。那时候,买一台小型造粒机需要3000多元,经费拮据的情况下,一咬牙就搓了3天,手工制造了600多公斤鸡粪颗粒有机肥!浓浓的鸡粪味,让我对有机肥研究产生了别样的情感。首次利用这种颗粒有机肥来防控番茄连作障碍,获得了比较成功的案例。

1992年,“优质有机肥堆制过程中的生物化学特征研究”被国家自然科学基金委列入面上项目,有机肥研究领域进入国家视野。这个项目经费虽然已经是20万元(当时已经算很大的面上项目了),但由于要做具有一定规模的堆肥,这个经费还是相当紧张,我只好继续在自己的实验室做堆肥。为了不让实验楼里的其他老师也接受堆肥味道的熏陶,我每天关紧门窗,一个人独自享受。每次从实验室回家,夫人在门口做的第一件事就是把衣服递给我,换了再进屋里。三年的国家基金项目,使我获得了做不同原料堆肥的菌种,这个实验室也就成为了中国有机肥产业发展最起初的发源地。

由于第一个国家基金面上项目的出色完成,1995年和1998年团队先后二次获得国家自然科学基金委重点项目的资助,研究不同有机肥养分转化和循环特征。两个重点项目的实施,基本上确立了团队在中国有机肥研究领域的领先地位。

1998年,在农业部第一批948重点项目的支持下,我们全面开始了有机肥产业化技术工艺研究,研发出有机肥和有机无机复混肥制造新工艺,显著提高了有机类肥料生产的效益和品质,成果获得国家科技进步二等奖和教育部科技进步一等奖。

学农人都知道农业生产周期长,而有机肥专家更知道,有机肥只能培肥土壤,对当季作物的增产效果不明显,导致农民施用有机肥积极性不高。于是我们开始思考如何利用腐熟堆肥研发作用效果更好的功能型有机肥产品。这时候,正赶上国家政府对农业科技的大规模投入,在科技部863重点项目(2001)和农业部公益性行业专项(2008)的资助下,我们开始对商品微生物有机肥进行研究。所谓微生物有机肥就是在腐熟的堆肥中再接种功能性微生物菌种,使有机肥具有促生、防病的作用。为此,我和团队一起建立了生物有机肥制造新工艺,筛选到具有显著促生的芽孢杆菌SQR9,建立了芽孢杆菌生物肥二次固体发酵工艺,使生物有机肥产品中有益菌含量超过108个芽孢/克。也就是说,我们的新型有机肥,能让庄稼长得快,长得好,不生病。最终这个成果不仅广受农民欢迎,还荣获国家技术发明二等奖和江苏省科技进步一等奖,核心专利获中国专利金奖。

把“变废为宝”做得更彻底一点

在利用鸡粪做有机肥研究时,有人笑我们连鸡粪都不放过。其实在我们“土肥”人(土壤有机肥料研究者)眼里,没有真正的“废物”,什么都想拿来循环利用,变废为宝。近几年,我们团队又在利用病死畜禽酸解获得的氨基酸和作物秸秆研制木霉全元生物有机肥方面取得了重要进展。团队经过长达5年的技术攻关,将粉碎的作物秸秆和酸解的氨基酸混合后作为发酵基质,通过严格控制发酵基质的pH,如此就能够让木霉真菌在一个敞开的空间、且基质材料无需灭菌条件下进行生长和产孢,这个发明专利申请后不到半年就被授权,是同年内最具创新点的发明专利之一。后来我们又进一步研究筛选到快速分解作物秸秆的微生物菌群,研发出大规模利用作物秸秆类植物性原料制造腐熟堆肥的工艺。

如今,木霉固体菌种制造技术和秸秆快速腐熟堆肥技术的突破已经为木霉全元生物有机肥产业发展做好了技术储备,已有6家大型企业在转化相关技术,利用农作物秸秆、芦蒿杆、中药渣、树枝落叶等原料快速制造腐熟堆肥的大规模产业化景象已经在南京八卦洲等地推广开来。可以预见,将来的肥料产业中木霉全元生物有机肥会唱主旋律。届时一个农村没有废弃物、土壤酸化被止住、土壤肥力持续提高、农产品又香又甜的梦想的就会变成现实了。

1982年以来,足有36个年头,有机肥与土壤肥力研究一直是我的研究工作的中心线。所有对整个人类有意义的工作都不是一个个体能完成的,科学研究更是如此。幸运的是,我的研究工作,正好赶上改革开放的欣欣向荣的春天,国家在各项基础研究项目上投入大力支持,托起我国有机肥研究挤入国际同行前列。

“土肥”人的“土气”初心和兴国梦想

自然学科的殿堂里,没有比研究土壤和肥料的更接地气的了,也许是我们“土肥人”更能体察农业生产的规律和农民耕作的不易,我们都有一种暗暗的心思:一定要把我国的土肥学科发展得更加霸气!土肥学科几经沧桑,虽然不能像作物学科那样,有实实在在金灿灿的收获易入人眼,但如果没有合适的土壤的培育,再好的现代农业生产方式也难以达到高产。土肥学科正是按着其内涵和国家需求在健康、快速地发展,从土壤肥料发展到农业资源与环境,无疑大大扩展了学科研究领域,这种从“土气”到霸气的扩张,正是以土肥研究来关注我国土壤资源可持续利用和水土环境的保护,从而达到有效推动国家经济社会发展的目标。

在国际上,从事资源环境研究的人员中,几乎100%具有土壤肥料的背景知识。正是遵循这种学科发展的通用规律,40年来,我国农业大学中的土化系陆续易名为资环学院。现在的农业资源与环境学科不仅要关注食物足量和安全生产,更要开发和研究土壤资源可持续利用和水土环境保护的技术与机制,从这个意义上讲,过去的土肥学科已经完全不能覆盖如此宽广的领域,我们也顺流而上告别土气,编入正规军,进入国家经济建设的主战场,浩浩荡荡继续探索土壤是从石头中风化而来的奥秘,去领略咬定青山不放松,立根原在破岩中的风采和气度。

我这40年的有机肥研究生涯,似乎揭示了一个中国谚语错位隐含的科学道理:鲜花插在牛粪上——绝配!这是因为事物都是一分为二的,正是因为牛粪默默无闻地协调基质中的水肥气热,才使鲜花永不凋萎!一个Ph DDoctor of Philosopher)就应该用哲学的思维去看待和分析自然界的事物,当然,如果能用此也来面对一些社会现象和人生,那就更能释放自己,活的就更舒坦和滋润了。自然人生社会无一不是这样。

40年的学习和研究,也许读者会想象我已经是一个老气横秋的有机肥专家,其实我对有机肥事业的憧憬,还像是三十出头的牛犊,中国13亿亩农田土壤的生物活性有待提高、5亿亩次经济作物土壤的微生物区系需要调控、18亿亩耕地土壤中有益微生物正在嗷嗷待哺,还有那一望无际的盐碱地和长着稀稀拉拉的樟茅草张着笑脸,亟待我们这些资源环境的同仁们携手努力,拯救土壤,拯救土著有益微生物,也要让外源有益微生物带着馒头(有机肥)下地,在土壤中生存、繁殖,让土壤世界充满益生菌的爱,重现青山横北郭,白水绕东城的景观。我相信,随着有机无机生物全元复混肥产业在中国方兴未艾和突飞猛进的发展,我们每个农业资源与环境的科技工作者都会如同春风化雨,必将越活越年轻。

沈其荣201810月于南京


编辑:陈洁

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