【秾華40年】沈其榮:科學的初心從土壤中生長

發稿時間:2018年11月14日來源:南農新聞-NJAU NEWS作者:沈其榮

編者按:

1978年,改革開放在中華民族奏出時代的強音。中國共產黨帶領全國人民披荊斬棘,攻堅克難,以銳意創新的勇氣、敢為人先的銳氣、蓬勃向上的朝氣,描繪出一幅波瀾壯闊的改革畫卷。順應潮流的步伐總是走得更堅定,次年1月,中共中央辦公廳發出“關于南京農學院復校問題的指示”,南農人迎來新的出發。改革開放和我校復校40周年之際,學校黨委宣傳部策劃推出“秾華40年”系列報道,記錄40年來學校在建設道路上的時代秾華,以及在人才培養、學科建設、科學研究、社會服務和文化傳承創新方面為改革開放和現代化建設作出的卓越貢獻。

我國近40年來長期過量施用化肥、尤其是化學氮肥導致我國土壤酸化、土壤結構和微生物區系破壞,土壤肥力明顯退化,嚴重威脅著我國的植物生產。而傳統農家肥施用起來費時費力,成效較慢,從而致使我國每年產生的數十億噸農家肥變成了農業廢棄物而隨地棄置,嚴重污染農村生態環境。

如何讓農民能像施用化肥那樣容易地施用有機(類)肥料?40年來,南京農業大學沈其榮教授堅持致力于解決有機(類)肥料制造和施用的科技難題,建立了施用有機(類)肥料抑制土壤酸化、提高土壤肥力和調控土壤微生物區系的理論和技術體系,研發出各種新型肥料制造系列工藝和產品40多個。先后獲國務院學位委員會和國家教委授予“在社會主義現代化事業建設中做出突出貢獻的中國博士學位獲得者”、江蘇省和農業部突出貢獻專家、全國師德先進個人、國家教學名師、全國優秀科技工作者等稱號。

一個人的理想和國家民族的發展相結合是幸福的,一個人的事業發展和國家民族的發展軌跡相重合是幸運的。碩果累累,就是對沈其榮40來秉持初心,獻身“土肥”研究最好的回報:


  

沈其榮:40年,科學的初心從土壤中生長



有一顆叫“科學”的種子

1975年夏末,我高中畢業后留在中學當代課老師。三個月后,時任老家的大隊黨支部書記到中學來讓我回去當大隊共青團書記。那時候,回去當農民就有機會被推薦上大學,我二話沒說就跟著書記回去了,與生產隊長一起帶著生產隊社員搶收搶種,忙閑時帶領大隊青年突擊隊挖河(農田水利基本建設)、揇泥(一種積造有機肥的方式)。

1976年初春,我蹲點的生產隊來了一個在校大學生(注:當時在江蘇農學院土化系學習,比我大兩歲),每當午飯后,我倆坐在打谷場上聊宇宙,侃天下。我總是好奇的問這個大學生在大學里學的東西,其中留給我印象最深的知識,就是土壤是從石頭中風化而來的,那時的高中畢業生哪能理解那么深奧的學問?不過,就是這么一點揮之不去的知識,就像一顆種子種進我的心里,悄悄發芽,不懈生長,讓我在恢復高考的第一年填報志愿時,就義無反顧的填了江蘇農學院(注:文革期間南京農學院與蘇北農學院合并成為江蘇農學院)土化系,因為我已經深知這個專業肯定有“科學”的東西。

1977年初秋,我填完入黨志愿書,繼續帶領大隊青年突擊隊挖河、揇泥。那時候,全公社積壓了整整11年的1000多名初高中畢業生已經在公社大會堂進行文化復習、準備高考。此時,讀高中時的班主任張澍本老師眼看著他認為能考上大學的學生遲遲不來參加復習,幾次來到我家做工作,勸我好好準備高考。

終于,在離高考(地級市初考)還有10天的時候,帶著一身泥土的我,踏進了公社那個能容納1000人的大會堂(當時的復習教室),看看坐在左鄰右舍的同代人,深感自己這次是沒希望了:他們已經懂了很多,而我兩眼摸黑吶!感謝班主任張老師又來給我鼓氣:不要灰心,我了解你的底子,你要是考不上大學,全公社能考上的可能也就寥寥無幾了。就這樣,懵懵懂懂、稀里糊涂、跌跌爬爬先初考、后省考,最終成為當年全公社考上大學本科的千分之七中的一名。

求學:一代人的困頓與歡樂

1978310日,沐浴著一代偉人鄧小平改革開放的陽光雨露、帶著憧憬科學未來、哼著入侵不久的香港歌星鄧麗君曲子的我,終于踏進了大學之門,開始探索土壤是從石頭中風化而來的奧秘。

入學后,當時的系黨總支書記兼我們班班主任林敏端老師(后來成為江蘇省委宣傳部副部長)給我們進行英語摸底考試時,全班35人,26個英文字母全默寫出來的寥寥無幾,我本人就更夸張了:把β、γ、∝這些擬似英文字母的東西全寫進去,也沒湊滿26個字。然而就是這個沉重的打擊,激起了我們班學習英語的激情,一個月的軍訓,居然讓我們班每人頭腦中的英語單詞平均增加了3000個!班主任很高興,說這些孩子可教,鼓勵我們好好學習,還幫我們購買Essential EnglishNew Concept English等書籍,以至于我們班全體同學后來都像成了她的孩子一樣那么親近。大三學習農業化學總論和施肥課程時,深受啟蒙老師裴保義教授(當時國內最有名的有機肥專家之一)的影響,裴先生個子不高,但知識淵博、講課條理十分清楚,給學生留下了深刻印象。四年的大學不僅讓我深刻理解了土壤的發育與形成,更讓我懂得土壤肥力是作物生產的基礎,也是一個國家或地區經濟發展的命脈。

1982年初,還不知研究生是個什么樣東西的我,隨大流也考取了南京農學院植物營養專業有機肥方向的碩士研究生,師從裴保義教授。入學雖然不足一年時間,但由于隔三差五的經常聆聽裴先生的教誨,使我很快進入了有機肥研究領域。不料,先生重病纏身,使學生痛苦萬分,在陪伴先生就醫的日日夜夜,得到先生傳授真經:只有把有機肥料和無機肥料配合施用才能收到事半功倍的效果。裴先生去世后,學生一度迷茫、消沉,懷疑自己還能不能讀完研究生和拿到碩士學位,頗有萬念俱灰之感。而后,系里把我“過繼”給同學科的史瑞和教授,一次聊談中,史先生說喜歡英國英語,那時的我,說普通話都帶著濃厚的無錫口音,哪能辨別美國英語和英國英語的差別,但我馬上開始狂補英國英語。碩士畢業、博士生面試時,史先生用英語問了我幾個簡單的專業問題,我居然學著用英國英語回答了這些問題,史先生從五個筆試都通過的候選人中只選了我,從此跟著史先生又做了三年的土壤氮素肥力研究。

19871222日,女兒四周歲的那一天,我順利通過了博士論文答辯。選擇那天進行博士論文答辯,主要原因是博士論文答辯后學校給每個答辯委員和答辯秘書以及答辯人發一個南農燒雞,作為辛苦費犒勞。這樣一只鮮美的燒雞對當時我和我的家人來說是難得的美食,這樣我為女兒過生日就不用再花錢了。

整整六年的碩士生和博士生科研訓練,給我今后的科學研究生涯奠定了堅實的基礎,尤其是在怎么發現現象、提出假設(科學問題)、驗證假設等方面得到了系統、完整的科研素質訓練。1978310日的大學入學,到19871230日的博士畢業,整整花去了我10年的黃金時間,也把家庭經濟讀到了一貧如洗的地步。寫這段話旨在提醒年輕人,人窮沒關系,關鍵是要擁有真正的本事。上了大學,讀了研究生,你的科研能力就是你最大的資本,總有一天會給你足夠的回報。當然,真正的科研是靠興趣和愛好來驅動的,為了賺錢進行科研這是暫時的,養家糊口需要一定的經濟支撐,但真正的科學家是為了揭示自然界的奧秘,并將這種理論再轉化成改造自然界的技術或產品。

“肥沃”的土壤迎來科學的春天

198811日,我正式成為南京農業大學的一名青年教師,繼續從事有機肥對土壤肥力影響的研究。

畢業后的第一個科研項目是有機肥改良濱海鹽土的研究工作。當時沒有任何科研經費,我們就承包2000畝濱海鹽土,探索出一條在利用中改良濱海鹽土的途徑,曾被光明日報頭版頭條報道。

1989年底,江蘇省化工廳老廳長徐以達先生在江蘇海安縣考察百萬雄雞下江南的項目后,發現養雞場的糞便可以作為肥料來利用,而不能隨地棄置,徐以達找到我這個當時做有機肥研究最年輕的后生,同時讓海安縣拿出2萬元給南農大,立題研究雞糞資源化利用,這是我一生中拿到的第一個有經費的科研項目。我迅速開始進行商品有機肥產品研究,當時是用太陽曬、手工搓出來的雞糞顆粒有機肥,帶上橡皮手套搓成顆粒有機肥。現在想起來很可笑,這樣做一公斤可以,但田間示范要做幾畝地,需要幾百公斤顆粒有機肥。那時候,買一臺小型造粒機需要3000多元,經費拮據的情況下,一咬牙就搓了3天,手工制造了600多公斤雞糞顆粒有機肥!濃濃的雞糞味,讓我對有機肥研究產生了別樣的情感。首次利用這種顆粒有機肥來防控番茄連作障礙,獲得了比較成功的案例。

1992年,“優質有機肥堆制過程中的生物化學特征研究”被國家自然科學基金委列入面上項目,有機肥研究領域進入國家視野。這個項目經費雖然已經是20萬元(當時已經算很大的面上項目了),但由于要做具有一定規模的堆肥,這個經費還是相當緊張,我只好繼續在自己的實驗室做堆肥。為了不讓實驗樓里的其他老師也接受堆肥味道的熏陶,我每天關緊門窗,一個人獨自享受。每次從實驗室回家,夫人在門口做的第一件事就是把衣服遞給我,換了再進屋里。三年的國家基金項目,使我獲得了做不同原料堆肥的菌種,這個實驗室也就成為了中國有機肥產業發展最起初的發源地。

由于第一個國家基金面上項目的出色完成,1995年和1998年團隊先后二次獲得國家自然科學基金委重點項目的資助,研究不同有機肥養分轉化和循環特征。兩個重點項目的實施,基本上確立了團隊在中國有機肥研究領域的領先地位。

1998年,在農業部第一批948重點項目的支持下,我們全面開始了有機肥產業化技術工藝研究,研發出有機肥和有機無機復混肥制造新工藝,顯著提高了有機類肥料生產的效益和品質,成果獲得國家科技進步二等獎和教育部科技進步一等獎。

學農人都知道農業生產周期長,而有機肥專家更知道,有機肥只能培肥土壤,對當季作物的增產效果不明顯,導致農民施用有機肥積極性不高。于是我們開始思考如何利用腐熟堆肥研發作用效果更好的功能型有機肥產品。這時候,正趕上國家政府對農業科技的大規模投入,在科技部863重點項目(2001)和農業部公益性行業專項(2008)的資助下,我們開始對商品微生物有機肥進行研究。所謂微生物有機肥就是在腐熟的堆肥中再接種功能性微生物菌種,使有機肥具有促生、防病的作用。為此,我和團隊一起建立了生物有機肥制造新工藝,篩選到具有顯著促生的芽孢桿菌SQR9,建立了芽孢桿菌生物肥二次固體發酵工藝,使生物有機肥產品中有益菌含量超過108個芽孢/克。也就是說,我們的新型有機肥,能讓莊稼長得快,長得好,不生病。最終這個成果不僅廣受農民歡迎,還榮獲國家技術發明二等獎和江蘇省科技進步一等獎,核心專利獲中國專利金獎。

把“變廢為寶”做得更徹底一點

在利用雞糞做有機肥研究時,有人笑我們連雞糞都不放過。其實在我們“土肥”人(土壤有機肥料研究者)眼里,沒有真正的“廢物”,什么都想拿來循環利用,變廢為寶。近幾年,我們團隊又在利用病死畜禽酸解獲得的氨基酸和作物秸稈研制木霉全元生物有機肥方面取得了重要進展。團隊經過長達5年的技術攻關,將粉碎的作物秸稈和酸解的氨基酸混合后作為發酵基質,通過嚴格控制發酵基質的pH,如此就能夠讓木霉真菌在一個敞開的空間、且基質材料無需滅菌條件下進行生長和產孢,這個發明專利申請后不到半年就被授權,是同年內最具創新點的發明專利之一。后來我們又進一步研究篩選到快速分解作物秸稈的微生物菌群,研發出大規模利用作物秸稈類植物性原料制造腐熟堆肥的工藝。

如今,木霉固體菌種制造技術和秸稈快速腐熟堆肥技術的突破已經為木霉全元生物有機肥產業發展做好了技術儲備,已有6家大型企業在轉化相關技術,利用農作物秸稈、蘆蒿桿、中藥渣、樹枝落葉等原料快速制造腐熟堆肥的大規模產業化景象已經在南京八卦洲等地推廣開來。可以預見,將來的肥料產業中木霉全元生物有機肥會唱主旋律。屆時一個農村沒有廢棄物、土壤酸化被止住、土壤肥力持續提高、農產品又香又甜的夢想的就會變成現實了。

1982年以來,足有36個年頭,有機肥與土壤肥力研究一直是我的研究工作的中心線。所有對整個人類有意義的工作都不是一個個體能完成的,科學研究更是如此。幸運的是,我的研究工作,正好趕上改革開放的欣欣向榮的春天,國家在各項基礎研究項目上投入大力支持,托起我國有機肥研究擠入國際同行前列。

“土肥”人的“土氣”初心和興國夢想

自然學科的殿堂里,沒有比研究土壤和肥料的更接地氣的了,也許是我們“土肥人”更能體察農業生產的規律和農民耕作的不易,我們都有一種暗暗的心思:一定要把我國的土肥學科發展得更加霸氣!土肥學科幾經滄桑,雖然不能像作物學科那樣,有實實在在金燦燦的收獲易入人眼,但如果沒有合適的土壤的培育,再好的現代農業生產方式也難以達到高產。土肥學科正是按著其內涵和國家需求在健康、快速地發展,從土壤肥料發展到農業資源與環境,無疑大大擴展了學科研究領域,這種從“土氣”到霸氣的擴張,正是以土肥研究來關注我國土壤資源可持續利用和水土環境的保護,從而達到有效推動國家經濟社會發展的目標。

在國際上,從事資源環境研究的人員中,幾乎100%具有土壤肥料的背景知識。正是遵循這種學科發展的通用規律,40年來,我國農業大學中的土化系陸續易名為資環學院。現在的農業資源與環境學科不僅要關注食物足量和安全生產,更要開發和研究土壤資源可持續利用和水土環境保護的技術與機制,從這個意義上講,過去的土肥學科已經完全不能覆蓋如此寬廣的領域,我們也順流而上告別土氣,編入正規軍,進入國家經濟建設的主戰場,浩浩蕩蕩繼續探索土壤是從石頭中風化而來的奧秘,去領略咬定青山不放松,立根原在破巖中的風采和氣度。

我這40年的有機肥研究生涯,似乎揭示了一個中國諺語錯位隱含的科學道理:鮮花插在牛糞上——絕配!這是因為事物都是一分為二的,正是因為牛糞默默無聞地協調基質中的水肥氣熱,才使鮮花永不凋萎!一個Ph DDoctor of Philosopher)就應該用哲學的思維去看待和分析自然界的事物,當然,如果能用此也來面對一些社會現象和人生,那就更能釋放自己,活的就更舒坦和滋潤了。自然人生社會無一不是這樣。

40年的學習和研究,也許讀者會想象我已經是一個老氣橫秋的有機肥專家,其實我對有機肥事業的憧憬,還像是三十出頭的牛犢,中國13億畝農田土壤的生物活性有待提高、5億畝次經濟作物土壤的微生物區系需要調控、18億畝耕地土壤中有益微生物正在嗷嗷待哺,還有那一望無際的鹽堿地和長著稀稀拉拉的樟茅草張著笑臉,亟待我們這些資源環境的同仁們攜手努力,拯救土壤,拯救土著有益微生物,也要讓外源有益微生物帶著饅頭(有機肥)下地,在土壤中生存、繁殖,讓土壤世界充滿益生菌的愛,重現青山橫北郭,白水繞東城的景觀。我相信,隨著有機無機生物全元復混肥產業在中國方興未艾和突飛猛進的發展,我們每個農業資源與環境的科技工作者都會如同春風化雨,必將越活越年輕。

沈其榮201810月于南京


編輯:陳潔

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