中国农业大学 - 《中国农大校报》
张福锁：砥砺前行探寻绿色发展路
2017-12-20
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●本报记者 何志勇
12月3日，“2017中国农业（博鳌）论坛”在海南举行，600余名国内外嘉宾齐聚一堂，围绕“未来农业——绿色、生态、智能、共享”这一主题，集农业众智，为中国农业的健康、可持续发展献智献策。
中国农业大学资源环境与粮食安全研究中心主任张福锁教授应邀作大会主题报告“走出污染，绿色发展”，他强调“这是未来农业的方向”。
“党的十九大提出‘加快生态文明体制改革，建设美丽中国’，‘坚持走绿色发展之路’。”张福锁认真学习、反复研读了党的十九大报告，专业的敏感度让他兴奋不已，激动与振奋溢于言表：经历30多年的不懈追求，我国集约化现代农业发展终于到了一个新的历史转折点，绿色生产方式和理念已经成为未来农业的必由之路，开启了农业发展的新时代。
作为“中国农业（博鳌）论坛”的发起人之一，这是张福锁第二次参加论坛，而这一次，他的身份有了变化——就在几天前，他刚刚当选中国工程院院士。
来美丽海南的次数很多，但每次都是行色匆匆。这一次，张福锁还是在夜色中，踏上了返回北京的航班。虽然总是无暇“面朝大海”，但此刻又何尝不会“春暖花开”？
蓝天之上，不忘初心，张福锁一直砥砺前行在探寻“绿色发展”的路上——
■选择属于自己的土壤
“我非常幸运！”是张福锁的“口头禅”。
1978年金秋十月，张福锁从家乡凤翔县横水镇吕村来到陕西杨凌，踏入西北农学院（现西北农林科技大学）的大门，成为中国改革开放恢复高考后的第一批秋季入学大学生。
“我们幸运地赶上了改革开放的时代大潮”，从农村来到大学校园，张福锁感觉“就像来到了天堂”。从小爱读书的他，在家乡那个小山村里时，认为自己读了“很多”书，到大学里一看，图书馆里居然有几十万本书！“我才读了几本啊？”在感到“幸运”的同时，他也无比珍惜这来之不易的求学机会，“我就使劲地读书，小说、哲学、历史……”。
让张福锁对土壤化学专业产生浓厚兴趣，则是来源于一堂农业化学课。那堂课上，老师讲的是“人粪尿”。“‘人粪尿’还有科学？”但一堂课才开始张福锁就发现，虽然一直把“人粪尿”当作肥料施用，但却从来不知道其中的养分含量，也不明白其化学转化过程，“原来这么简单的东西里，还有科学的原理！”
1982年，大学本科毕业时，“一颗红心，两手准备”的张福锁又“十分幸运”地考上了北京农业大学（现中国农业大学）攻读研究生学位。“这里的一切太不一样了”，进入北京农业大学，张福锁发现有的老师在研究造纸废液的利用、有的老师在研究腐植酸的应用、有的老师在研究无人飞机……，在那时传统土壤化学系师生的观念里，这些无异于“歪门邪道”！今天，张福锁却十分感谢那段经历带给自己的理念更新：科学研究需要站在更加广阔的社会需求大平台上，“眼界越开阔，贡献就会越大”。
1985年，张福锁也许从未曾奢望过，自己能走出国门到德国霍恩海姆大学学习，并且师从世界闻名的植物营养学家———赫斯特·马施奈尔教授。即使是马施奈尔教授在这一年夏天到北京农业大学面试时，张福锁也没有想过自己会得到这样的机会。“回想起来，我是非常幸运的！”
当年远赴德国时，张福锁最好的衣物是母亲为他买的一条价值8元钱的“的确良”裤子。到了国外，“才发现又到了另一个世界”的张福锁察觉到了中国的落后，“当初花了两堂课才讲明白的‘人粪尿’，在这里，科学的图表和数据让你一目了然！”“到了德国，才明白原来科学研究还有那么巧妙的方法、那么系统的思想”，张福锁倍加珍惜这来之不易的学习机会。
“当时出国求学的学生，都是‘一颗红心’。”德国的生活、学习和工作条件虽然诱人，但张福锁却没有产生留在国外的想法。他说，“出国是想了解国外的发展情况，在国外多学东西，回来好报效祖国。”
上世纪90年代初，张福锁学成回国，正好遇上中国社会、经济在改革开放大潮中飞速发展。1992年，北京农业大学的土壤与农业化学系、土地资源系、农业气象系和遥感研究所等单位合并组建了全国第一个农业资源与环境学院，一个新的学科“土壤植物营养”应运而生。31岁的张福锁成为植物营养系副教授，他浑身充满干劲，一头扎进科研，把从德国导师那里学到的严谨、认真和刻苦的精神全部用到教学和科学研究中。
改革开放初期，我国基础条件都很差，化肥生产也不例外。不仅技术差，数量也远远不足。农作物就像一个时常忍饥挨饿的孩子，经常出现营养不良的状况。如何让作物“自力更生、丰衣足食”成为张福锁研究的主要任务，他把自己的研究锁定在根上：研究植物根系是如何活化和利用土壤养分的。
到上世纪90年代，化肥用量快速增长，但粮食产量却徘徊不前，化肥的增产效应和利用效率都开始下降，环境问题也日渐显露。依靠改土施肥等传统的思路解决不了既要增产又要环保的问题，必须创新理论和技术，找到增产与环保协同的新途径。张福锁就是这样坚持从生产一线发现问题，把理论创新、关键技术突破和大面积技术应用模式的创新贯穿在30多年的工作中，一步一个脚印，探索出一条国际领先的农业转型之路。
领先之路意味着要克服一个又一个困难，经历一次又一次挫折，坚持不懈，顽强奋斗，30多年如一日，辛勤劳动也有硕果：
——发现小麦缺锌分泌的植物铁载体类根分泌物；发现植物铁载体类化合物不仅受缺铁、而且还受缺锌的诱导，在禾本科植物体内合成并主动分泌到根际环境中去，改变了国际植物营养界过去公认的“缺铁专一性反应机理”的观点；
——证明了铁载体化合物对根际微量元素活化能力的非专一性；提出植物感受养分胁迫诱导体内生物合成根分泌物-根系主动分泌-根际养分非专一性活化-根系专一性吸收四位一体的根际营养理论,,并把这一理论运用于植物营养遗传改良和农田养分管理技术创新中；
——在国际上首次报道了花生和玉米间作改善花生铁营养状况的现象和机理，并把这一成果运用于我国传统的间套作生产体系中。
……
长期以来，人们主要利用施肥和改土措施来实现作物高产，张福锁的这些研究成果在当时不仅使应用生物或化学方法创造新型高效肥料成为可能，而且也使现代生物技术在植物矿质营养遗传特性的改良方面得以应用。这不仅在理论上有重要意义，更在实践上为"高产、高效、优质"农业技术创新开辟了一条崭新的生物学途径。
这些研究成果，在国内外学术界引起了很大反响。1993年9月，张福锁被选为国际植物营养委员会唯一一名中国常务理事，1997年获得连任；2001年8月，被推选为国际植物营养委员会主席。2005和2008年，他主持的“提高作物养分资源利用效率的根际调控机理研究”和“协调作物高产和环境保护的养分资源综合管理技术研究与应用”项目，先后获得国家自然科学二等奖和国家科技进步二等奖。2017年10月，何梁何利基金授予张福锁“科学与技术进步奖（农学奖）”，以表彰他“在植物营养理论和技术创新与应用方面做出的突出贡献”。
“Ohne Fleβ，kein Preis”，在刚回国的那几年里，张福锁一直把这句德语的座右铭贴在办公桌旁边的墙上，时刻鞭策自己“没有努力，就没有成就”。
“一定要选择属于自己的土壤。”谈到这些年的收获，张福锁认为：“只有在适合自己的土壤里，才能充分汲取养分，生根发芽。”
艰苦努力，让张福锁变得“幸运”，他更感慨的是，“我们这一代人很幸运，生逢一个伟大的时代，能够选择属于自己的土壤。”
■把脉土地走出污染
进入新世纪以来，随着化肥产量的提高，我国农作物摆脱了“吃不饱”的困境，却又陷入了“吃撑了”的窘境。
过去的40年里，中国利用地球上7%的耕地，解决了占世界20%人口的吃饭问题，为中国经济增长和社会稳定提供了保障。但这期间，化肥用量不断提升，牲畜粪尿、秸秆等废弃物也大量增加，富营养化和面源污染对城乡生态和人民生活环境产生了不良影响。
张福锁领导的科研团队在对全国30多年资源开发、化肥生产、农业施用以及土壤化学性状研究数据的系统分析发现，从上个世纪80年代到新世纪，全国农田土壤的pH值平均下降了0.5个单位。这种规模的pH值下降在自然界通常需要数百乃至上千年的时间，但我国过量施用氮肥30年就使土壤显著酸化。让张福锁痛心的是，土壤酸化不仅影响作物根系生长，甚至造成铝毒，导致作物减产，而且还会造成重金属元素活化、土传病虫加重等一系列问题，进而严重威胁农业生产和生态环境安全。
这个发现与上世纪80年代欧洲森林大片死亡不同，那是因为硫的过量排放，二氧化硫形成酸雨造成森林土壤的酸化；这也与80年代末90年代初澳大利亚豆科作物造成的草原土壤酸化不同，那是因为豆科作物固氮使亚表层土壤发生酸化。而我国大面积农田土壤酸化的主要成因是氮肥的过量施用造成的。20多年连续的监测数据显示，我国陆地生态系统大气氮沉降近年来增加了60%，其中2/3来自化肥等农业源：在小麦、玉米、水稻这些粮田里面，70%的酸化是因为过量施氮造成的；在果树蔬菜田里，过量施用氮肥对酸化贡献高达90%。
2010年，张福锁团队的这些相关研究成果发表在《科学》杂志（Science）上，面对当时的一些质疑，他反复强调：“虽然农田土壤酸化会给农业生产和生态环境带来什么具体影响目前尚缺乏系统研究，但中国农田土壤显著酸化现象已经摆在我们面前，土壤酸化至少告诫我们，化肥本身是好东西，但一定要科学施肥，特别要管好氮肥。”
在这一时期，粮食增产速率明显变缓、化肥投入持续增长、资源环境代价越来越高，全球农业面临着高产与环保的双重挑战。我国粮食生产的资源环境代价有多大？未来粮食增产的潜力有多大？是否还要通过增加肥料用量来保障国家粮食安全？未来粮食增产能否以更低的资源环境代价来实现？这是未来农业发展急需回答的重大问题。对此，张福锁教授研究团队联合农科院、中科院等及河北农大、西北农林科技大学等全国18个科研单位，建立全国协作网，共同破解“作物高产、资源高效”的理论与技术难题。
从2010年到2015年，张福锁研究团队课题组在我国三大粮食作物主产区实施了共计153个点/年的田间试验，以大样本的田间实证研究来回答我国未来粮食增产的潜力及资源环境代价。研究发现，土壤-作物系统综合管理使水稻、小麦、玉米单产平均分别达到 8.5、8.9、14.2吨/公顷，实现了最高产量潜力的97%-99%，这一产量水平与国际上同期生产水平最高的区域相当。研究证明，土壤-作物系统综合管理在大幅度增产的同时，能够大幅提高氮肥利用效率。
2014年9月，张福锁团队在《自然》杂志（Nature）发表相关研究论文《以更低的环境代价获得更高的作物产量》，《自然》杂志主编评价这一成果“解决了中国的问题，也解决了世界的问题”。张福锁领衔的这一研究成果，“提出并验证了一种既可提高产量又可降低环境代价的种植模式”，为农业可持续、绿色发展提出了新的思路，被评选为“2014年度中国科学十大进展”。
“党的十九大，生态环境保护从认识到实践发生了历史性、转折性和全局性变化。”张福锁对此感到无比振奋。
■未来农业的绿色畅想
农业是一个古老的产业，在很多人的印象中，它还是一个弱势和落后的产业。但在当今世界，面对越来越高的粮食需求，越来越匮乏的资源消耗，越来越沉重的环境破坏，人们意识到：农业决不能是弱势产业和落后产业，而应当是科技最集中、应用最广泛的行业，也应该是朝阳产业和战略产业。
要让农业生产走上一条可持续、集约化的绿色发展之路，说到底，还得靠科技。
河北曲周，冀南一个普通的农业县，历史上长期饱受土地盐碱之苦。1973年，石元春、辛德惠等老一辈农大科学家来到这里改土治碱。经过几十年的努力，将以曲周县为中心的盐碱滩变为“米粮川”，并辐射到整个黄淮海平原，一举扭转了中国南粮北运的历史。在这一过程中，几代农大人与曲周人民群众水乳交融，塑造了中国农大的“曲周精神”。
以曲周为代表的华北平原作为我国传统的农业主产区。近年来，解决了温饱的曲周人民，面临着水资源紧张、农业生产资源环境代价大等一系列难题——这也是前进中的中国面临的一大难题。如何解决资源消耗大、环境污染，在中低产田实现粮食高产？曲周能否再次为全国农业发展探索出一条绿色发展的新路呢？
2009年5月5日，“中国农业大学、河北省曲周县万亩小麦玉米高产高效示范基地”在曲周县白寨乡揭牌。张福锁带领团队师生们接过“曲周精神”的接力棒，在乡村建起“科技小院”，与曲周人民一道为实现“作物高产、资源高效、环境友好”的绿色发展目标而努力。
“有人说我们是一群‘疯子’”，张福锁常常给团队师生们“打气”：“想想当年石老师，在我们现在这个年纪的时候，他们在哪里？他们蹲在曲周农民的地里呢！”
9年来，科技小院研究生队伍不断壮大，更为曲周“吨粮县”建设提供了有力技术支撑。2009年到2015年的7年间，当地小麦、玉米产量分别提高了28.2%和41.5%，而化肥用量增长很少，实现了区域绿色增产增效的目标，农民增收2亿元以上。
如今，张福锁团队联合各科研院所、涉农企业，在地方政府支持下推广“曲周模式”，在20多个省市（区）建立了80多个“科技小院”。
2016年9月，一篇题为《科技小院让中国农民实现增产增效》的研究论文在《自然》发表。《自然》杂志审稿人、国际小农户研究专家基里尔（K.Giller）则评价这一成果说：“‘科技小院’这种扎根农村助推小农户增产增效的创新模式，是全球最成功的典型案例之一。”
绿色可持续发展是当今世界的时代潮流。2016年联合国正式启动了《2030年可持续发展议程》，提倡世界各国为实现全球可持续发展目标而努力。作为一个负责任的发展中大国，一个新兴的快速发展的经济体，我国政府正致力于积极参与、推动并引领全球可持续发展。
“党的十八以来，我国中央领导集体对外积极推动‘一带一路’绿色发展国际联盟，推动并引领全球绿色可持续发展；对内明确提出绿色发展、乡村振兴战略，以前所未有的决心和勇气推动农业绿色可持续发展，以求根本性解决‘三农’问题。”张福锁和他的团队成员们万分欣喜，也感到重任在肩。
中国农大是我国农业高等教育和科学研究的排头兵，秉承着“解民生之多艰、育天下之英才”的校训，在黄淮海地区旱涝盐碱综合治理、解决国家粮食安全等重大问题上曾经做出了历史性贡献。
如何构建华北地区可持续绿色发展、乡村振兴模式，实现发展方式的根本转变，推动全国农业绿色可持续发展？这个当前亟待解决的大问题，也是张福锁一直思索的大命题。
在新时代，张福锁认为新一代农大人应该有新担当：“我们理应抓住机遇，坚持‘扎根农村、立地顶天’，传承‘曲周精神’，吸纳和利用全球智力资源，打造农业可持续发展新模式、支撑国家绿色发展战略。”
中国经验，可以全球分享；全球智慧，也可以助力中国发展。“党的十九大提出‘乡村振兴战略’，‘加快生态文明体制改革，建设美丽中国’，‘坚持走绿色发展之路’，这让我们感到无比振奋！”2018年，将是“科技小院”创建的第10个年头，也将迎来中国农大与河北曲周县校合作45周年、中德国际合作40周年，张福锁和他的团队决心在曲周“再打一场解决国家绿色可持续发展问题的‘黄淮海’新战役！”
一个服务美丽中国建设，依托曲周实验站打造面向未来的绿色农业研究示范基地，把曲周县建成国家绿色农业样板，把华北平原建成国际绿色农业榜样——这个宏大计划日益明晰。
新时代、新使命、新工程、新贡献。张福锁和他的团队整装待发，迈向未来……
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