周衛：創新養分資源高效利用之路

本刊記者 王 軍

周衛：創新養分資源高效利用之路

本刊記者 王 軍

周衛

“耰耡不憚勤，常恐地力瘦。”這首《藝圃》詩中直接點出了“地力”，也就是土壤肥沃程度對于農作物生長的重要性。隨著科學的發展，“地力”的內涵越來越具體，比如人們已經知道土壤的水、養、氣、熱、生等狀況，就是影響土地肥沃的重要因素，而土壤肥力正是作物高產的基石。

如何才能讓土壤更肥沃，養分更高效？作為中國農業科學院農業資源與農業區劃研究所二級研究員、創新工程植物營養團隊首席科學家、“973”計劃首席科學家周衛一直在考慮讓地力“肥”起來，讓養分更高效的策略。長期以來，他以養分資源高效利用為核心，以“土壤培肥—平衡施肥—養分管理”為主線，在養分資源高效利用的理論、方法與技術等方面做出了突出貢獻。

窮思索，向土壤要高產

“北麥南稻”是我國糧食種植的主要格局。在我國南方，常年種植水稻面積高達3.76億畝，其中低產田占了1/3。細究起來，這些低產田還有著不同的類型，以黃泥田、白土、潛育化水稻土、反酸田/酸性田、冷泥田這5類為主，對應的特點分別是瘦、板、爛、酸、冷。

黃泥田“瘦”，有機質低、團聚體穩定性也低；白土“板”，耕層淺薄、表土層粘粒含量低；潛育化水稻土“爛”，因其氧化還原電位低。顧名思義，反酸田/酸性田自然是“酸”，硫、H+和Al3+含量高，微生物活性差，土壤酸度強；冷泥田的“冷”則多源自長期淹水引起的Fe2+、Mn2+毒害。

這些結論源自由周衛闡明的低產水稻土的質量特征與低產成因，他首次創建了涵蓋土壤酶、微生物等生物肥力指標的質量評價指標體系，發現了西南稻區大面積缺磷，東南稻區土壤酸化明顯，速效鉀和有效硅含量低。

聽起來似乎較為簡單，但實際上低產水稻土的障礙機理長期以來并不明確，而缺乏有針對性的改良技術也已經成為制約稻田地力提升的瓶頸。周衛早早就帶領團隊關注起土壤的生物指標研究。在國家科技支撐計劃、農業部公益性行業科研專項支持下，他通過10余年的研究積累，終于在理論和技術上取得了雙重突破。

找到了“病因”，當然就該“對癥下藥”。周衛和他的團隊隨即開發了一系列有針對性的低產水稻土改良關鍵技術，比如黃泥田有機熟化、白土厚沃耕層、潛育化水稻土排水氧化、反酸田/酸性田酸性消減、冷泥田廂壟除障等。

有了這些技術的保障，經過示范應用顯示，農田地力在3年里至少提升了1個等級，水稻平均增產超過100kg/畝，比改良前節約氮、磷和鉀肥10%～15%，養分更加高效。研究成果已在南方11省規模化應用，近3年累計示范推廣5730萬畝，新增純收入131.9億元。相關研究論文發表在Biololy and Fertility of Soils、Gerderma、Soil & Tillage Research等主流國際期刊，主著著作《低產水稻土改良理論、方法與技術》出版，“一種黃泥田有機熟化的改良方法”獲發明專利，而周衛以第一完成人領銜的“南方低產水稻土改良與地力提升關鍵技術”也被授予2016年國家科技進步獎二等獎。

勤鉆研，促資源最高效

當土壤里不能提供作物生長發育所需的營養時，通常就需要施肥了。合理施肥是實現高產、優質、高效、環保的一個重要措施。在我國，施肥現狀為重大量和微量元素，輕中量元素，這樣一來，土壤硫素嚴重缺乏且呈急劇增長態勢，酸性和砂質土壤缺鈣以及果樹和蔬菜生理缺鈣也普遍發生。

為了解決這一難題，周衛揭示了土壤硫素轉化與植物有效性機理，創造性地提出作物鈣素非維管束吸收與果面營養理論。他利用放射性同位素35S示蹤，發現了酯鍵硫、碳鍵硫和惰性硫均可礦化供作物吸收利用，且新施入土壤的有機硫具有較高的植物有效性，并發現水稻根系能顯著促進硫磺的氧化。更為重要的是，他發現Ca2+是通過共質體途徑在花生莢果中組織運輸的；而施于蘋果葉片的鈣極少向果實轉移，鈣直接施至幼果上才能被有效吸收，蘋果果肉質膜微囊Ca2+-ATP酶就能推動Ca2+主動運輸。

以此為基礎，他建立了硫肥和鈣肥高效施用技術。該技術體系下，他提出了新的區分旱地和水稻土有效硫臨界值，這是對國際土壤缺硫臨界值的一次修正，并已用于國家測土施肥行動；所提出的鈣肥高效施用技術有效解決了花生、果樹和蔬菜缺鈣難題。

周衛的這項工作得到了國家自然科學基金、國際合作等項目的支持，推動了硫肥和鈣肥在我國14省大面積應用，共示范推廣9477萬畝，新增純收入43.9億元，成果入選了《國家自然科學基金資助項目優秀成果選編（2001-2005）》。相關研究論文發表在Biololy and Fertility of Soils、Gerderma、《中國農業科學》等期刊上，而他也因該項工作獲得2005年國家科學技術進步獎二等獎和2004年度北京市科學技術獎一等獎，且均為第一完成人。

化肥是一柄雙刃劍，它是農作物高產的保障，但過度使用化肥又容易造成環境污染。近年來，我國提出了化肥使用量零增長的目標，而周衛也早在“973”計劃、現代農業產業體系等項目支持下去解決肥料利用率低下、有機肥資源未能充分利用以及測土施肥實現困難等養分管理難題。在這個過程中，他闡明了有機肥資源替代化肥養分的作用機理，尤其是提出有機肥施用和秸稈還田對化肥養分的替代率為20%以上。基于產量反應與農學效率的推薦施肥方法是一項重大技術革新，所研發的水稻、小麥和玉米推薦施肥專家系統，能夠有效解決測土施肥中氮素難以推薦的重大難題，可以在沒有土壤測試條件下使用。相關研究在Soil Biology& Biochemistry、Applied Soil Ecology、Field Crops Research等期刊上發表了一系列論文，而經過我國11省的推廣應用，周衛的有機替代與推薦施肥技術被證明，在保證產量的前提下，可以將水稻、小麥和玉米化學氮肥用量減少10%～30%，將氮素利用率提高到10個百分點以上，切切實實地為我國農田養分管理和化肥減施增效提供了新途徑。

苦耕耘，讓事業更高遠

土壤培肥、化肥減施，是關乎我國糧食安全的兩大技術難題。“民以食為天”，選擇進入植物營養學領域，周衛就習慣了站在更宏觀的戰略角度去思考問題。除了擔任行業專項、“973”計劃首席科學家，近年來，他還牽頭了“十一五”國家科技支撐計劃項目“沃土工程關鍵支撐技術”總體設計，參與編制國家重點研發計劃重點專項“化學肥料和農藥減施增效綜合技術研發”實施方案，為我國沃土工程、有機質提升、測土配方施肥及化肥零增長等重大行動計劃提供了有力支撐。他本人也先后入選農業部有突出貢獻的中青年專家、人事部“新世紀百千萬人才工程國家級人選”、農業部首批“全國農業科研杰出人才”等，并享受國務院政府特殊津貼。

周衛在科研上一直都有著對于卓越的堅持，不只嚴于律己，還致力于打造一支精于攻堅、勇于創新的高水平團隊。在他的帶領下，團隊近年來主持國家級科研課題12項。在他的指導下，團隊發表學術論文112篇（SCI論文56篇），其中周衛作為責任作者論文80篇，含SCI論文41篇。而他培養的11位博士、8位碩士，以及指導的3位博士后，也均有出色表現。鑒于“養分資源高效利用重點領域創新團隊”的杰出表現，周衛也作為負責人在2015年入選了科技部創新人才推進計劃。

登山不憚遠，研海不憚勤。堅持以養分資源高效利用為核心，保障國家糧食安全，是他們的“遠”；腳踏實地，不懼挑戰，提高養分資源利用率，為化肥減施增效提供理論和技術支撐，是他們的“勤”。他們以此為使命。